Жизнь во вселенной и ее возможные формы: Звездные тайны. Есть ли жизнь во вселенной?

Астрономы предложили искать жизнь на полностью покрытых океаном планетах – Москва 24, 23.09.2021

23 сентября 2021, 00:04

Наука

Человечество уже несколько десятилетий ищет признаки жизни на других планетах. Все теоретические выкладки говорят, что ее существование вполне вероятно, однако инопланетная жизнь до сих пор не обнаружена – ни простейших форм на планетах Солнечной системы, ни разумных цивилизаций с далеких звезд. В последнее время исследователи все чаще говорят, что мы, возможно, ищем не там и не то. С подробностями – научный обозреватель Николай Гринько.

Фото: depositphotos/Shad.off

Существует такое понятие, как конвергентная эволюция. В общих чертах это можно описать так: если живые существа разных видов развиваются в одинаковых условиях, то они будут похожи внешне. В качестве примера можно привести акул и китов. Акула – рыба, кит – млекопитающее, это совершенно разные виды, но при этом форма тела у них почти одинаковая, поскольку живут они в водной среде.

Долгое время считалось, что жизнь может существовать лишь на планетах земного типа – со схожей массой (а значит, и силой гравитации), расстоянием от звезды, составом атмосферы, климатом, наличием воды и так далее. И, согласно теории конвергентной эволюции, живые существа на них должны напоминать обитателей Земли.

Предполагалось, что разумные виды инопланетян гипотетически будут выглядеть, как в сериале «Звездный путь»: две руки, две ноги, одна голова, два глаза – одним словом, почти как люди, за исключением каких-нибудь гребней или зеленой кожи. Да и вся остальная биосфера других планет считалась близкой к нашей: животные, растения, насекомые, бактерии…

В 80-х годах прошлого века подтвердилось, что вокруг других звезд, как и вокруг Солнца, тоже вращаются планеты. Астрономы назвали их экзопланетами и стали довольно быстро пополнять список все новыми и новыми открытиями.

Сегодня известно примерно 5 000 экзопланет, при этом планет земного типа – всего чуть более двух сотен, процент «новых Земель» довольно невысок. Вокруг других звезд вращается гораздо больше совсем других планет: они большие, горячие, покрыты океаном и обладают атмосферой, насыщенной водородом.

Астрономы из Кембриджского университета опубликовали в The Astrophysical Journal статью, в которой пишут, что жизнь можно (и нужно) искать не только на «двойниках Земли». В самом деле, если подавляющее большинство планет в других системах больше и горячее нашей, можно предположить, что и вероятность найти на них жизнь выше.

Такие планеты исследователи предлагают называть Hycean (к сожалению, русского термина пока не существует, а перевести это слово довольно сложно). Тщательно изучив одну из таких планет с номером K2-18b, астрономы пришли к выводу, что в ее обширном океане вполне могут обитать микробы или бактерии. Удивительно, что таких супер-Земель в окружающей нас Вселенной очень много, но мы до сих пор не уделяли им достаточного внимания.

Фото: depositphotos/peshkova

И здесь мы вновь возвращаемся к теории конвергентной эволюции. Судя по всему, пока ни о каких двуногих инопланетянах, похожих на людей, не может идти речь. Если условия на планете совершенно не такие, как на Земле, то и жизнь на ней будет принимать абсолютно другие формы, по крайней мере, на сушу никто не выйдет. Конечно, настоящие ученые всегда очень осторожны и рассуждают только о самых простых формах – микробах или (в крайнем случае) бактериях. Однако фантасты и футурологи давно пошли дальше.

Какой может быть высшая жизнь на гигантской планете, окруженной океаном? Можно было бы предположить, что из-за большой силы тяжести здесь не появится крупных организмов, поскольку их тела будут разрушены собственным весом. Но толща воды компенсирует гравитацию, поэтому размеры существ, живущих в таком океане, могут быть сопоставимы с земными.

Способ передвижения в жидкости земная эволюция придумала только один: отталкиваться от среды плавниками, хвостами, жгутиками и так далее. Можно теоретически допустить, что и инопланетные животные будут перемещаться схожим образом. И даже форма тела для океанских жителей должна быть в общих чертах одинаковой: вытянутый цилиндр, сжатый с концов, чтобы минимизировать сопротивление среды.

Одним словом, если в океанах других планет есть высшая жизнь, то это, как ни парадоксально звучит, могут быть существа, похожие на наших акул и китов. Конечно, это не больше чем гипотеза. Хотя…

Гринько Николай

наука

Жизнь и разум во Вселенной

Жизнь и разум во Вселенной
Колледж: Уфимский
торгово-экономический
Студент: Гайнутдинова
Азалия 1911
Куратор:Кильмухаметова
Гульназ Фанилевна
Преподователь: Валиева А.
Существование жизни вне Земли, в особенности
жизни разумной, с давних пор является одним из
вопросов, которые волнуют человечество. Сама
постановка такой сложнейшей проблемы, как
происхождение жизни и её распространённости во
Вселенной, стимулировала развитие всех
естественных наук. Физика и химия обеспечивали
учёных всё более совершенными методами изучения
состояния, строения и свойств живого и неживого
вещества. Биология, изучая различные формы жизни,
определяла условия, при которых могут возникать,
существовать и развиваться живые организмы.
Астрономия, получая сведения о природе небесных
тел и происходящих на них явлениях, создавала
возможность обнаружить те или иные проявления
жизни, в том числе разумной, за пределами Земли.
История поисков жизни вне Земли полна
Мысли о том, что наша планета не является
единственным населённым миром в беспредельном
пространстве Вселенной, высказывались ещё до нашей
эры, когда существовала единая наука — философия. Идею
множественности обитаемых миров разделяли многие
выдающиеся учёные XVII—XIX вв.
Человеку всегда хотелось найти где-нибудь на других
космических телах подобные себе существа. Именно
поэтому не раз и не два в истории науки случалось, что те
или иные данные о планетах (особенно о Марсе)
рассматривались как доказательство их «обитаемости».
Выдвигались даже проекты того, как человечество могло
бы заявить о своём существовании. Так, например,
немецкий математик Гаусс предлагал прорубить в лесах
Сибири гигантские просеки в форме треугольника и других
геометрических фигур, чтобы «марсиане» узнали о наличии
на нашей планете разумных обитателей.
Всякий раз сведения об открытии разумных обитателей других миров не
подтверждались. Тем не менее каждый новый шаг человечества в развитии науки и
техники рождал очередные надежды найти следы подобной деятельности на
других планетах. Так, в начале XX в., когда на Земле уже были построены Суэцкий
(1869) и Панамский (1914) каналы, с большим энтузиазмом были встречены
сообщения о «каналах», обнаруженных на Марсе. На первых порах развития
радиотехники шумы непонятного происхождения нередко приписывались
инопланетянам.
Современный уровень развития науки и техники
считается достаточным для того, чтобы обнаружить
результаты деятельности разумных обитателей
других миров. Это касается и земной цивилизации.
Мощные сигналы телевизионных передатчиков и
радиолокационных установок, действующих на Земле,
могут быть обнаружены цивилизациями, находящимися
на таком же уровне технического развития, как и наша,
если они располагаются на расстоянии в несколько
парсек от Солнечной системы.
Учёные в настоящее время ведут исследования по двум
направлениям:
— приём радиоизлучения из космоса на различных
частотах в целях поиска сигналов искусственного
происхождения, посланных разумными обитателями
других миров;
— поиск органических веществ и различных форм жизни
с помощью КА, в том числе и спускаемых на другие
Радионаблюдения, которые были начаты в
1960 г., проводились и проводятся по
нескольким международным проектам.
Аппаратура и программа работы
радиотелескопов постепенно
совершенствуются. В ходе исследований
космического радиоизлучения были попытки
объяснить некоторые явления
деятельностью разумных существ за
пределами нашей планеты — инопланетян.
Когда в 1967 г. были обнаружены пульсары,
посылающие периодические радиоимпульсы,
первоначально была высказана гипотеза о
том, что они являются сигналами другой
цивилизации. Однако оказалось, что эти
радиоимпульсы имеют естественное
происхождение, они приходят от быстро
Ракетно-космические исследования до сих пор также не принесли каких-либо
достоверных данных о существовании внеземной жизни. Ни на Луне, ни на
Марсе в результате изучения химического состава грунта, взятого с
поверхности этих тел, живых организмов или их остатков не обнаружено.
Исследования, проводимые специалистами, не подтвердили предположения
об искусственном характере объектов на поверхности Луны или Марса, в
которых некоторые склонны видеть подобие то пирамид, то сфинкса. Все
эти объекты оказывались причудливыми созданиями природы, возникшими
в результате различных естественных процессов, в том числе эрозии
поверхностных пород.
Таким образом, в настоящее время для научных исследований доступны
лишь те формы жизни, которые существуют на нашей планете.
Земные живые организмы состоят из сложных высокомолекулярных химических
соединений. В этой связи очень важен один из немногих положительных
результатов, полученных в ходе поисков внеземной жизни во Вселенной. Это —
обнаружение в плотных молекулярных облаках нашей Галактики нескольких
классов типичных органических соединений — альдегидов, спиртов, простых и
сложных эфиров, карбоновых кислот, амидов кислот. Многие из этих
соединений (HCN, Ch3NH, Ch4Nh3 и др.) являются тем исходным материалом, из
которого образуются важнейшие предбиологические молекулы — аминокислоты
и азотистые основания. Аминокислоты были обнаружены также в некоторых
метеоритах.
Обнаружение органических соединений свидетельствует о том, что во
Вселенной при определённых условиях происходит синтез важных составных
частей животных и растительных белков, молекул ДНК и РНК. Подобный синтез
удалось осуществить также в лабораторных условиях на Земле. Газовая смесь
имитировала состав первичной атмосферы нашей планеты (водород, метан,
аммиак, сероводород, вода). Воздействуя на эту смесь ультрафиолетовым
излучением и электрическими разрядами, учёным удалось получить различные
соединения, в том числе 12 аминокислот из 20, образующих все белки земных
организмов, а также четыре из пяти оснований, образующих молекулы ДНК и
РНК. Подобный синтез можно считать лишь первым шагом на пути решения
проблемы зарождения и развития жизни. В последние годы сразу несколько
учёных-химиков разработали гипотезы возникновения жизни на Земле, в
которых рассматриваются возможные цепочки реакций (в том числе
Итак, существование высокоразвитых форм жизни, в том числе разумной, на нашей
планете и наличие во Вселенной органических соединений говорит о том, что в ходе
эволюции при определённых условиях могут возникать живые организмы. Вывод об этих
условиях учёные, к сожалению, вынуждены делать на основе лишь единственного случая —
земной жизни. Существование органических соединений, процессы, происходящие с ними в
живых организмах и составляющие основу жизнедеятельности, могут происходить лишь
при определённых температурных условиях (0—100 °С). Более того, для возникновения и
развития живых организмов необходимо, чтобы эти условия поддерживались в течение
достаточно длительного времени. Согласно современным представлениям, в земной
биосфере от момента зарождения простейших форм жизни до появления человека прошло
примерно 3 млрд лет.
Таким образом, существование жизни возможно не на всех планетах, а лишь на тех, где
изменения температуры не выходят за указанные пределы. Таким требованиям
удовлетворяют планеты, которые движутся по орбитам, мало отличающимся от
окружности, вокруг звёзд, излучение которых не подвержено существенным изменениям на
протяжении миллиардов лет. Такими являются звёзды главной последовательности со
светимостью, близкой к солнечной (спектральных классов от F до K).
Эти условия соблюдаются на Земле потому, что в центре нашей планетной системы
находится такая звезда, как Солнце. Границы зоны, внутри которой температурные условия
благоприятны для существования жизни на планете, таковы, что в неё попадают Земля и
Венера (при отсутствии парникового эффекта в её атмосфере средняя температура была
бы немногим выше 0 °С). Меркурий располагается слишком близко к Солнцу, поэтому
температура на его поверхности значительно превышает допустимые для живых
организмов пределы. А Марс находится у самой внешней границы этой зоны — там
температура слишком низкая.
Если бы на месте Солнца была другая звезда, то Земля могла бы оказаться вне этой
благоприятной зоны. Так, у звезды, которая излучает в 16 раз меньше тепла и света, чем
Солнце, эта зона оказалась бы целиком внутри орбиты Меркурия, а у звезды, излучающей в
17 тыс. раз сильнее Солнца, эта зона переместилась бы за пределы орбиты самой далёкой
планеты, и в неё тоже не попала бы ни одна из планет Солнечной системы.
Для того чтобы на такой планете могла возникнуть и развиваться жизнь, необходимы и
другие условия. Наличие атмосферы — одно из них. Вы уже познакомились с тем, какую
важную роль играет атмосфера Земли в защите существующих на нашей планете форм
жизни, в частности регулированием температуры.
Согласно современным научным представлениям, жизнь могла возникнуть только в
водной среде. Вода как химическое соединение имеет довольно широкое распространение в
Солнечной системе и во Вселенной. Как известно, ядра комет состоят в основном изо
льда — замёрзшей воды. Учёные полагают, что на Марсе существует весьма
значительный слой замёрзшей воды, скрытый от наблюдателя под поверхностью этой
планеты.
Вода обнаружена в межзвёздном веществе нашей и других галактик. Однако лишь на Земле
мы встречаемся с таким количеством воды в жидком виде. Наличие морей и океанов,
которые на нашей планете занимают бо́льшую часть её поверхности, следствие того,
что Земля находится от Солнца на таком расстоянии, что ни в одной точке земного шара
его поверхность не нагревается солнечными лучами до температуры выше точки кипения
воды. И хотя температура в зимнее время нередко опускается значительно ниже точки её
замерзания, однако воды в морях и океанах так много, что вся она остыть и замёрзнуть не
успевает, и значительная её часть остаётся на планете в жидком виде. Согласно
современным данным, уже 3,8 млрд лет тому назад на Земле существовали океаны и
земная поверхность никогда полностью не замерзала.
За последние десятилетия XX в. человечество несколько раз
заявляло другим цивилизациям о своём существовании. Так, в
1974 г. в направлении шарового скопления в созвездии Геркулеса
было послано радиосообщение, в котором содержатся сведения о
Земле и её обитателях. На космических аппаратах «Пионер»,
запущенных в 1972—1974 гг. и к настоящему времени уже
покинувших Солнечную систему, находятся небольшие
металлические пластины, на которых выгравированы фигуры
людей, схема планетной системы, а также некоторые другие
данные (рис. 6.29). Космические аппараты «Вояджер», запуск
которых осуществлён в 1977 г., уносят в межзвёздное
пространство видеодиски со 115 изображениями Земли, живых
существ, обитающих на ней, а также важнейших результатов
научных исследований. Кроме того, на борту этих аппаратов
находятся записи классических и современных музыкальных
произведений, человеческой речи на 58 языках народов,
населяющих Землю, звуки и шумы, отражающие живую и неживую

Что было, когда жизнь во Вселенной впервые стала возможной?

ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/L. Calçada (ESO) & NASA/JPL-Caltech/WISE Team

Космическая история, развернувшаяся после Большого взрыва, вездесуща, где бы вы ни находились. Формирование атомных ядер, атомов, звезд, галактик, планет, сложных молекул и, в конечном счете, жизни является частью общей истории всех и каждого во Вселенной. Как мы понимаем сегодня, жизнь в нашем мире началась самое позднее всего через несколько сотен миллионов лет после образования Земли.

Таким образом, жизнь в том виде, в каком мы ее знаем, появилась спустя почти 10 миллиардов лет после Большого взрыва. Вселенная не могла сформировать жизнь с самых первых мгновений; и условия, и ингредиенты были неправильными. Но это не значит, что потребовались все эти миллиарды и миллиарды лет космической эволюции, чтобы жизнь стала возможной. Это могло начаться, когда возраст Вселенной составлял всего несколько процентов от нынешнего. Вот когда жизнь могла впервые возникнуть в нашей Вселенной.

Брукхейвенская национальная лаборатория

В момент горячего Большого взрыва исходные ингредиенты для жизни никоим образом не могли стабильно существовать. Частицы, античастицы и радиация мчались с релятивистскими скоростями, разрывая любые связанные структуры, которые могли образоваться случайно. Однако по мере того, как Вселенная старела, она также расширялась и охлаждалась, уменьшая кинетическую энергию всего в ней. Со временем антивещество аннигилировало, образовались стабильные атомные ядра, и электроны смогли устойчиво связываться с ними, образуя первые нейтральные атомы во Вселенной.

E. Siegel

Однако эти самые ранние атомы были только водородом и гелием: недостаточно для жизни. Более тяжелые элементы, такие как углерод, азот, кислород и другие, необходимы для построения молекул, от которых зависят все жизненные процессы. Для этого нам нужно сформировать звезды в большом количестве, провести их цикл жизни и смерти и вернуть продукты их ядерного синтеза в межзвездную среду.

На формирование первых звезд уходит от 50 до 100 миллионов лет, которые формируются в относительно большие скопления. Но в самых плотных областях космоса эти звездные скопления будут гравитационно притягивать другую материю, в том числе материал для дополнительных звезд и других звездных скоплений, прокладывая путь для первых галактик. К тому времени, когда пройдет всего ~ 200–250 миллионов лет, не только несколько поколений звезд проживут и умрут, но и самые ранние звездные скопления вырастут в галактики.

ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), КОСМИЧЕСКИЙ ТЕЛЕСКОП НАСА/ЕКА «ХАББЛ», W. ZHENG (JHU), M. POSTMAN (STSCI), THE CLASH TEAM, HASHIMOTO ET AL.

Это важно, потому что нам нужно не просто создавать тяжелые элементы, такие как углерод, азот и кислород; нам нужно создать достаточное их количество — и все необходимые для жизни элементы — для производства широкого разнообразия органических молекул.

Нам нужно, чтобы эти молекулы стабильно существовали в месте, где они могут испытывать градиент энергии, например, на каменистой луне или планете в непосредственной близости от звезды, или с достаточной подводной гидротермальной активностью для поддержания определенных химических реакций.

И нам нужно, чтобы эти места были достаточно стабильными, чтобы все, что считается жизненным процессом, могло самоподдерживаться.

NASA/JPL-Caltech/T. Pyle (SSC/Caltech)

В астрономии все эти условия объединяются одним термином: металлы. Когда мы смотрим на звезду, мы можем измерить силу различных линий поглощения, исходящих от нее, которые говорят нам — в сочетании с температурой звезды и ионизацией — каково содержание различных элементов, которые пошли на ее создание.

Сложите их все, и это даст вам металличность звезды или долю элементов в ней, которые тяжелее обычного водорода или гелия. Металличность нашего Солнца составляет где-то между 1 и 2%, но это может быть чрезмерным требованием для жизни. Звезды, обладающие лишь частью этого количества, возможно, всего 10% от содержания тяжелых элементов на Солнце, могут все еще иметь достаточно необходимых ингредиентов, чтобы сделать жизнь возможной.

Найджел Шарп, NOAO / Национальная солнечная обсерватория в Китт-Пик / AURA / NSF

Это становится действительно интересным вблизи, когда мы смотрим на шаровые скопления. Шаровые скопления содержат одни из самых старых звезд во Вселенной, причем многие из них образовались, когда Вселенная была менее чем на 10% старше своего нынешнего возраста. Они образовались, когда очень массивное газовое облако разрушилось, что привело к образованию звезд одного возраста. Поскольку время жизни звезды определяется ее массой, мы можем посмотреть на звезды, оставшиеся в шаровом скоплении, и определить их возраст.

Что касается более чем 100 шаровых скоплений в нашем Млечном Пути, то большинство из них образовались от 12 до 13,4 миллиардов лет назад, что чрезвычайно впечатляет, учитывая, что Большой взрыв произошел всего 13,8 миллиардов лет назад. Как и следовало ожидать, большинство самых старых из них содержат всего 2% тяжелых элементов, которые есть на нашем Солнце; они бедны металлами и не подходят для жизни. Но несколько шаровых скоплений, таких как Мессье 69, открывают огромные возможности.

William E. Harris / McMaster U. и Larry McNish / RASC Calgary

Как и большинство шаровых скоплений, Мессье 69 старое. У него нет O-звезд, B-звезд, A-звезд и F-звезд; самые массивные оставшиеся звезды сопоставимы по массе с нашим Солнцем. Судя по нашим наблюдениям, ему 13,1 миллиарда лет, а это означает, что его звезды появились всего через 700 миллионов лет после Большого взрыва.

Но расположение необычное. Большинство шаровых скоплений находятся в гало галактик, но Мессье 69— редкая, найденная близко к галактическому центру: всего в 5 500 световых годах от нас. (Для сравнения, наше Солнце находится примерно в 27 000 световых лет от галактического центра.) Такая близость означает, что:

  • здесь жило и умерло больше поколений звезд, чем на окраинах галактики,

    • Здесь произошло на

  • больше сверхновых, слияний нейтронных звезд и гамма-всплесков, чем там, где мы находимся,
  • и, следовательно, эти звезды должны иметь гораздо большее содержание тяжелых элементов, чем другие шаровые скопления.

Архив наследия Хаббла (NASA / ESA / STScI), через пользователя HST / Wikimedia Commons Fabian RRRR

И, боже, это шаровое скопление когда-либо доставляет! Несмотря на то, что звезды сформировались, когда возраст Вселенной составлял всего 5% от ее нынешнего возраста, непосредственная близость к галактическому центру означает, что материал, из которого сформировались ее звезды, уже был загрязнен и наполнен тяжелыми элементами. Когда мы делаем вывод о его металличности сегодня, несмотря на то, что эти звезды образовались всего через несколько сотен миллионов лет после Большого взрыва, мы обнаруживаем, что они содержат 22% тяжелых элементов, чем Солнце.

Так вот он рецепт! Быстро создайте много поколений звезд, сформируйте планету, достаточно устойчивую вокруг одной из менее массовых и долгоживущих звезд (например, G-звезды или K-звезды), чтобы защитить себя от любых сверхновых, гамма-всплесков или других космические катастрофы, с которыми он может столкнуться, и пусть ингредиенты делают то, что они делают. Повезет нам или нет, но в центрах древнейших галактик, которые мы когда-либо могли надеяться открыть, есть возможность для жизни.

NASA, ESA и G. Bacon (STScI)

Куда бы мы ни посмотрели в космосе вокруг центров галактик, или вокруг массивных, недавно формирующихся звезд, или в средах, где богатый металлами газ будет формировать будущие звезды , мы находим целый ряд сложных органических молекул. Они варьируются от сахаров и аминокислот до этилформиата (молекулы, которая придает малине их аромат) до сложных ароматических углеводородов; мы находим молекулы, которые являются предшественниками жизни. Конечно, мы находим их только поблизости, но это потому, что мы не знаем, как искать отдельные молекулярные сигнатуры далеко за пределами нашей собственной галактики.

Но даже если мы заглянем в наш ближайший район, мы найдем некоторые косвенные доказательства того, что жизнь существовала в космосе до появления Земли. Есть даже некоторые интересные доказательства того, что жизнь на Земле даже не началась с Земли.

Широв и Гордон (2013), через https://arxiv.org/abs/1304.3381

Мы до сих пор не знаем, как зародилась жизнь во Вселенной, и является ли жизнь, какой мы ее знаем, обычной или редкой , или уникальное предложение. Но мы можем быть уверены, что жизнь возникла в нашем космосе по крайней мере один раз и что она была построена из тяжелых элементов, образовавшихся из предыдущих поколений звезд. Если мы посмотрим, как теоретически формируются звезды в молодых звездных скоплениях и ранних галактиках, мы можем достичь этого порога численности через несколько сотен миллионов лет; все, что остается, — это собрать эти атомы вместе в благоприятном для жизни расположении. Если мы сформируем молекулы, необходимые для жизни, и поместим их в среду, благоприятную для жизни, возникающей из неживого, внезапное появление биологии могло произойти, когда Вселенная была всего в несколько процентов от своего нынешнего возраста. Мы должны заключить, что самая ранняя жизнь во Вселенной могла быть возможна еще до того, как ей исполнился миллиард лет.

Дополнительная информация о том, какой была Вселенная, когда:

  • forbes.com/sites/startswithabang/2018/06/27/what-was-it-like-when-the-universe-was-inflating/»> На что была похожа Вселенная, когда она раздувалась?
  • Что было, когда начался Большой взрыв?
  • Каково было, когда Вселенная была самой горячей?
  • Что было, когда Вселенная впервые создала больше материи, чем антиматерии?
  • На что было похоже, когда бозон Хиггса дал массу Вселенной?
  • forbes.com/sites/startswithabang/2018/08/08/what-was-it-like-when-we-first-made-protons-and-neutrons/»> Что было, когда мы впервые создали протоны и нейтроны?
  • На что это было похоже, когда мы потеряли остатки нашей антиматерии?
  • Что было, когда Вселенная создала свои первые элементы?
  • Что было, когда Вселенная впервые создала атомы?
  • Каково было, когда во Вселенной не было звезд?
  • forbes.com/sites/startswithabang/2018/09/12/what-was-it-like-when-the-first-stars-began-illuminating-the-universe/»> Что было, когда первые звезды начали освещать Вселенную?
  • Что было, когда погибли первые звезды?
  • Каково было, когда Вселенная создала второе поколение звезд?
  • Что было, когда Вселенная создала самые первые галактики?
  • Что было, когда звездный свет впервые прорвался сквозь нейтральные атомы Вселенной?
  • forbes.com/sites/startswithabang/2018/10/24/what-was-it-like-when-the-first-supermassive-black-holes-formed/»> Как это было, когда образовались первые сверхмассивные черные дыры?

13.7: Космос и культура: NPR

Первая жизнь во Вселенной : 13.7: Космос и культура Когда жизнь (в том виде, в каком мы ее знаем) впервые появилась в космосе? Теперь ответ кажется очевидным. Но он неожиданно появился в душе. Это история, которая многое говорит нам о том, как творчество работает в науке.

Мнение

Наука

Являются ли люди и наши попутчики на Земле опоздавшими в игру жизни?

Иллюстрация/iStockphoto


скрыть заголовок

переключить заголовок

Иллюстрация/iStockphoto

Являются ли люди и наши попутчики на Земле опоздавшими в игру жизни?

Иллюстрация/iStockphoto

Легко понять, что означает творчество в искусстве. Том Уэйтс выпускает альбом, который звучит так, будто кто-то стучит по стальной трубе, и ему удается сделать его одновременно милым и навязчивым. Мерс Каннингем берет идеи о шаблонах и случайностях и изобретает совершенно новый язык для танца. В фильме « Небраска, » Брюс Дерн настолько полно воплощает образ старого чудака, что вы забываете, что он играет эту роль.

А как же наука? Что значит быть творческим, когда новые идеи должны быть точно и явно выражены на количественном языке математики? Этот вопрос обрушился на меня, как пресловутое падение сейфа, когда я наткнулся на недавнюю статью о первом моменте, когда жизнь во Вселенной стала возможной.

Идея действительно древних «первых» цивилизаций является одним из основных элементов научной фантастики (хороший пример — видеоигра Mass Effect ). Но когда был самый ранний момент в 13,7-миллиардной истории космоса, когда жизнь (какой мы ее знаем) могла впервые сформироваться? Это был маловероятный вопрос, который возник у астрофизика из Гарварда Ави Лоэба, когда он и его семья готовились к празднованию Дня Благодарения. Ответ, как он сказал мне по электронной почте, представляет собой квинтэссенцию по крайней мере одной формы творчества в науке.

Идея пришла мне в голову в душе утром в День Благодарения, когда я думал о самом раннем космическом времени, когда звезды могли формироваться в ранней Вселенной (десятки миллионов лет после Большого Взрыва). Я понял, что примерно в то время космический микроволновый фон имел примерно комнатную температуру, что удобно для жизни.

Космический микроволновый фон (или CMB) представляет собой ванну радиации, оставшуюся сразу после Большого взрыва (он появляется всего через 300 000 лет после момента творения, что, по идее, является мгновением ока). ). Реликтовое излучение — это своего рода светящаяся электромагнитная ископаемая, которая пронизывает космос. Он повсюду в космосе и охлаждается по мере расширения Вселенной. Спустя 13,7 миллиарда лет реликтовое излучение имеет температуру всего на 2,7 градуса выше абсолютного нуля. Это холодно. Но когда реликтовое излучение было впервые создано, оно имело температуру в несколько тысяч градусов, которую можно найти на поверхности некоторых гигантских звезд.

Леб понял, что в промежутке между тем и сейчас должен был быть период, когда вся Вселенная была, по сути, достаточно теплой, чтобы даже планеты, находящиеся далеко от своих звезд, могли иметь жидкую воду на своей поверхности.

В моей статье указывалось, что когда Вселенной было 15 миллионов лет, космическое микроволновое излучение имело температуру теплого летнего дня на Земле. Если бы в ту эпоху существовали скалистые планеты, то реликтовое излучение могло поддерживать тепло на их поверхности, даже если бы они не находились в обитаемой зоне вокруг своей родительской звезды. Следовательно, на их поверхности могла существовать жидкая вода, положившая начало химии жизни, какой мы ее знаем.

Поскольку основное научное определение обитаемости зависит от поверхностных вод, то, что открыл Леб, было ранней эпохой универсальной космической обитаемости — действительно очень захватывающая идея.

Когда я вышел из душа, я сказал жене, что мне нужно несколько часов, чтобы написать статью, и что я буду рад помыть посуду после нашего ужина в честь Дня Благодарения, если она даст мне несколько часов свободы. К тому времени, когда наши гости прибыли, я закончил с большей частью бумаги. Я представил его в понедельник после выходных Дня Благодарения.

Последствия для результата Леба огромны. Прежде всего, это показывает, что жизнь могла зародиться во Вселенной за 10 миллиардов лет до того, как она зародилась на Земле. Как он выразился: «… Вселенная может быть полна жизни, а мы опоздали». Показав, что жизнь могла зародиться так рано, Леб, возможно, даже нанес удар по так называемым антропным аргументам о жизни во Вселенной.

Что меня больше всего поразило в проницательности Леба, так это то, что она ясно представляет один очень особый вид творческого акта в науке. Ави Лоэб увидел то, что всегда было здесь. Каждый физик знает, что температура Вселенной падает с возрастом.