Mokslo ir technologijų pasaulis

Kone kiekvieną kartą, atradus įdomesnę egzoplanetą ar kalbant apie naujas misijas vis kitų Saulės sistemos kūnų link, žiniasklaida mėgsta parašyti, kad štai čia galbūt rasime nežemišką gyvybę. Nors gyvybės paieškos – toli gražu ne vienintelis šių ieškojimų tikslas, toks atradimas būtų turbūt svarbiausias žmonijos istorijoje. Pirmą kartą galėtume pasakyti, kad Visatoje esame ne vieni.

Įvairaus plauko fantastai apie nežemišką gyvybę kalba nuo pat fantastikos žanro pradžios, ir net dar anksčiau – Mėnulį ir kitus artimus dangaus kūnus apgyvendino dar Antikos rašytojai. O kaip gyvybės ieškoma šiandien?

Fantastikoje nežemiška gyvybė dažniausiai tapatinama su protinga nežemiška civilizacija. Sakydami „ateiviai“, dažnai būtent kažką tokio ir turime omenyje. Bet tiesa tokia, kad tikimybė atrasti protingą civilizaciją yra daugybę kartų mažesnė, nei tikimybė atrasti apskritai gyvybę. Taigi pradžioje parašysiu apie keletą būdų, kaip galėtume aptikti pirmykštes gyvybės formas, o pabaigoje – ir apie ryšių su protingais kosminiais kaimynais užmezgimą.

Saulės sistemoje

Santykinai arti Žemės – bent jau kosminiais mastais matuojant – galbūt egzistuojančios gyvybės galime ieškoti nusiųsdami į paieškų vietas zondus. Jie leidžia ne tik stebėti vykstančius procesus, bet kartais ir atlikti įvairius eksperimentus. Daugiausiai tokių zondų ir bandymų daroma Marse, bet kiti kūnai taip pat nelieka pamiršti.

Marsas žmonių vaizduotę žadino ir akis bei teleskopus traukė jau seniai. XIX a. mintys apie kanalus, galimus civilizacijos pėdsakus, pasirodė esą pernelyg lakios vaizduotės ir prastų stebėjimų vaisius. Tolesni stebėjimai parodė, kad Marse yra šiokia tokia, bet labai reta, atmosfera, ledo kepurės ašigaliuose, bet akivaizdžios gyvybės požymių nerasta. Tai nenumalšino noro ir siekių išsiaiškinti apie Raudonąją planetą daugiau. Pirmieji sėkmingai ant jos paviršiaus nusileidę zondai Viking 1 ir Viking 2 aštuntajame praeito amžiaus dešimtmetyje atliko keturis eksperimentus, bandydami rasti gyvybės požymių Marso dirvoje. Vienas iš keturių eksperimentų davė labai įdomius rezultatus – dirvos mėginiai, patręšti įvairiomis organinėmis molekulėmis, stipriai su jomis sureagavo ir išskyrė anglies dvideginį. Šie rezultatai nėra vienareikšmiški iki šiol – kai kuriems mokslininkams atrodo, kad tai yra gyvybės požymis, bet dauguma laikosi nuomonės, kad reakcija buvo grynai cheminė. Vėlesniais zondais – nei orbitiniais, nei paviršiniais – rezultatų atkartoti nepavyko. Kol kas tvirčiausi neabejotini įrodymai, susiję su Marso gyvybingumu, yra Curiosity marsaeigio surinkti duomenys, rodantys, kad prieš 3 milijardus metų ir seniau Marso paviršius buvo tinkamas gyvybei egzistuoti. Bet nei gyvybės, nei fosilijų kol kas neradome. Galbūt situaciją pakeis Mars 2020 marsaeigis, kurio užduotis bus būtent gyvybės paieškos.

Kitas dažnas taikinys – Venera. Tankios atmosferos gaubiama planeta ilgą laiką buvo vadinama Žemės seserimi, bet geresni stebėjimų duomenys šią viziją sunaikino. Veneros paviršius yra gerokai per karštas skystam vandeniui egzistuoti, tad ir gyvybę ten įsivaizduoti yra sudėtinga. Tačiau kelių dešimčių kilometrų aukštyje virš planetos paviršiaus temperatūra ir slėgis nukrenta maždaug iki Žemei būdingų verčių. Ir nors atmosferos sudėtis smarkiai skiriasi nuo žemiškosios, gyvybės egzistavimui gali tikti ir tokios sąlygos. Kol kas jokių aiškių duomenų apie galimą gyvybę Veneros atmosferoje neturime, bet kai kurie mokslininkai galvoja, kad tamsios ultravioletinę šviesą sugeriančios juostos, nesimaišančios su likusia atmosfera, gali būti kokios nors bakterijos. Šiai hipotezei ištirti netgi planuojama misija į Venerą; tiesa, kol kas ši misija yra tik idėjų lygmenyje.

Vanduo yra reikalingas visai gyvybei Žemėje. Tai greičiausiai nėra atsitiktinumas – vanduo turi įvairių išskirtinių savybių: yra puikus tirpiklis, dėl savo cheminės sudėties gali pernešti maistines medžiagas per ląstelių membranas, kietoje formoje yra lengvesnis už skystą, ir taip toliau. Be to, Žemėje visur, kur yra vandens, yra ir gyvybės. Todėl gyvybės už Žemės ribų dažnai ieškoma „sekant paskui vandenį“. Skysto vandens Saulės sistemoje yra nemažai – Jupiterio ir Saturno, o gal ir Urano ar Neptūno, palydovuose, po paviršių dengiančiu ledu. Europoje ir Encelade pro šiuos ledynus į kosmosą veržiasi vandens čiurkšlės; Encelado čiurkšlėse aptikti mineralai, nurodo, kad jo gelmėse yra hidroterminių angų. Tokiose angose Žemėje randama labai daug gyvybės rūšių, netgi manoma, kad prie jų galėjo susiformuoti pirmoji gyvybė mūsų planetoje. Taigi Encelado vandenynai gali būti gyvybės lopšys. Deja, kažką daugiau pasakyti galėsime negreit – Saturno sistemą tyrinėjanti „Cassini“ misija tuojau baigsis, o naują zondą ten nusiųsti užtruks bent keliolika metų.

Ar egzistuoja gyvybė Saulės sistemoje kitur, nei Žemėje? Į šį klausimą kol kas atsakyti negalime. Vienareikšmiškai neigiamai į jį atsakyti negalėsime gal ir šimtą ar daugiau metų – tiesiog yra labai daug vietų, kur tos gyvybės būtų prasminga ieškoti. O štai teigiamo atsakymo sulaukti galima ir per dešimtmetį, jei tai būtų Marsas, ar kiek daugiau, jei tai būtų koks kitas, tolimesnis, kūnas.

Kitur Galaktikoje

Nuskristi iki kitų žvaigždžių ir tyrinėti jų planetas kol kas galimybių neturime. Projektas Breakthrough Starshot ketina nusiųsti spiečių mažyčių zondų iki artimiausios mums žvaigždės Kentauro Proksimos, bet jie tikrai neturės tokių galimybių, kaip Saulės sistemos planetas tyrinėjantys aparatai. Taigi ieškodami gyvybės už Saulės sistemos ribų, turime pasitenkinti stebėjimais iš labai toli.

Egzoplanetų paviršiaus detalių išskirti negali net ir geriausi šiandieniniai teleskopai, taigi jas tyrinėjame netiesiogiai – nagrinėdami planetų spinduliuotės spektrus. Išmatavę planetos skleidžiamos, atspindimos ar sugeriamos spinduliuotės bangos ilgius, galime susidaryti įspūdį apie planetos atmosferoje ar netgi paviršiuje vykstančius procesus. Planetos atmosferoje esančios dujos yra veikiamos žvaigždės vėjo ir spinduliuotės bei gali išgaruoti, o jei yra sudarytos iš molekulių – ir suirti. Taip pat atmosfera sąveikauja su planetos paviršiumi: iš paviršiaus ar net negiliai po paviršiumi esančių uolienų gali skirtis dujos, papildančios atmosferą, o atmosferinės dujos gali jungtis su paviršiaus medžiagomis ir formuoti naujus mineralus. Visų šių procesų balansas nulemia, kokia yra planetos atmosferos sudėtis, tad žinodami šią sudėtį, galime bent apytikriai įvertinti vykstančių procesų įvairovę ir svarbą.

Gyvybė irgi turi didžiulį poveikį atmosferos sudėčiai. Mūsų atmosferoje deguonis egzistuoja tik dėl gyvybinių procesų – atsiranda kaip augalų vykdomos fotosintezės šalutinis produktas. Jei gyvybės Žemėje nebeliktų, per kelis milijonus metų deguonis sureaguotų su įvairiomis paviršiaus uolienomis ir suformuotų mineralus, daugiausiai įvairius karbonatus ir silikatus. Dėl šios priežasties deguonis yra vadinamas biopėdsaku – aptikę jo planetos atmosferoje, galime gana rimtai įtarti, kad ten yra gyvybės. Aišku, ne visada: deguonies gali atsirasti, pavyzdžiui, planetos-milžinės, esančios arti savo žvaigždės, atmosferoje. Ten jį sukuria žvaigždės spinduliai, ardantys vandens garų molekules. Nors laisvas deguonis atmosferoje ilgai neišlieka, jo nuolat atsiranda skylant vandens garams, todėl labai ilgą laiką galimo jo ir aptikti.

Biopėdsakų yra ir daugiau, nei tik deguonis. Žemėje gyvybė kuria metaną ir azoto oksidą, o kitose planetose analogų galėtų būti tūkstančiai. Iš principo bet kuri molekulė, kuriai sukurti reikalingos energijos sąnaudos ir kuri lengvai skyla ar jungiasi su kitomis, gali būti biopėdsakas, nes gyvybė gali sukurti tokias molekules ir junginius, kokių negyvi procesai pagaminti nepajėgūs. Ir nors dažnai galime sugalvoti kitokį paaiškinimą šių elementų egzistavimui, nei gyvybinių procesų palikimas, artėja ir diena, kai tokie paaiškinimai nebepadės.

Planetos atspindima šviesa leidžia spręsti apie jos paviršiaus spalvą, o spalva, savo ruožtu, apie sandarą. Vanduo dažniausiai yra tamsesnis, nei sausuma, ledynai – šviesesni, augmenija gali būti žalia ar tiesiog turėti išskirtinį atspindžio spektrą. Planetai sukantis, į mus atsigręžia vis kitos jos dalys, taigi galime net šį tą suprasti apie paviršiaus struktūras. Tarkim, iš toli stebėdami Žemę, matytume Atlanto ir Ramųjį vandenynus, Amerikas ir Europą-Afriką. Azija ir Indijos vandenynas turbūt susilietų tarpusavyje – šiaurės-pietų kryptimi struktūrų išskirti negalėtume. Atspindžiai ir jų kitimas taip pat leistų nustatyti, ar planetoje yra debesų.

Vien planetos paviršiaus spalvos tikrai neužtenka, kad galėtume pasakyti, jog ten egzistuoja gyvybė. Tačiau kuo įvairesnis planetos paviršius, tuo daugiau šansų, kad ten bus zonų, tinkamų gyvybei formuotis ir vystytis. Taigi aptikę tokią planetą, žinotume, kad ją verta tyrinėti toliau.

Technologinė civilizacija

Žmonija, plisdama Žemėje ir kurdama naujas technologijas, visaip keičia Žemės paviršių, atmosferą ir kosminę aplinką. Pirmykštė žemdirbystė gal daug ko nepakeitė, bet pramonės perversmas, kai kurių geologų nuomone, žymi netgi naujos epochos – Antropoceno – pradžią. Anglies dvideginis ir kiti teršalai atmosferoje, naujos medžiagos (pavyzdžiui, cementas) planetos paviršiuje ir plutoje, į kosmosą sklindantys radijo signalai, aplink Žemę ir į kitas planetas skraidantys zondai...

Logiška būtų manyti, kad kita technologinė civilizacija gali savo planetą paveikti panašiai. Tokius pokyčius galėtume aptikti net iš labai toli. Naujos medžiagos atmosferoje ir planetos paviršiuje atsispindėtų jos spektre. Pavyzdžiui, natūraliai cementas nesiformuoja, taigi radę jo galėtume spręsti, jog aptikome technologinės civilizacijos pėdsaką. Radijo signalai – ar atsitiktinai pasklidę į kosmosą, ar specialiai siunčiami – gali pasiekti mūsų radijo teleskopus. Nors neįsivaizduojame, kaip tų civilizacijų atstovai galėtų atrodyti, galvoti ar kalbėti, tikimės, kad aptikę tokį signalą galėtume jį iššifruoti, nes jame bus užrašyti ir kažkokie baziniai dydžiai – pirminiai skaičiai, tam tikros spinduliuotės bangos ilgiai ir panašiai. Galbūt toks tikėjimas pernelyg optimistinis, bet jo neturint visiškai neliktų prasmės bandyti tas žinutes kaip nors šifruoti.

O jei nežemiška civilizacija būtų daug labiau pažengusi, nei mūsiškė? Tada galėtume tikėtis dar kitokių, gal net lengviau aptinkamų, pėdsakų. Pavyzdžiui, tai gali būti žvaigždę gaubiantys energijos kolektoriai – arba santykinai nedidelių jėgainių spiečius, arba žiedai, arba net ištisa sfera. Jie būtų pastebimi, nes iškreiptų žvaigždės spektrą. Tokia civilizacija taip pat gali būti išplitusi po gretimas žvaigždžių sistemas. Jei toli esančios kolonijos kažkaip komunikuoja tarpusavyje, yra šansų aptikti tos komunikacijos signalus, nes sklisdamas nuo vienos žvaigždės iki kitos, net ir labiausiai fokusuotas lazerio spindulys išplinta tiek, kad dalis jo pralekia pro anteną ir nulekia į platųjį kosmosą.

Kol kas nei vieno panašaus signalo neaptikome, nors bandymų būta. Ar aptiksime ateityje – nežinia, tačiau tikimybė, manau, nedidelė. Nebent Visatoje egzistuoja tiek pažengusių civilizacijų, kad jos gali atskristi pas mus ar kažkur netoli mūsų ir likti nepastebėtos iki tada, kai nuspręs atsiskleisti. Bet tai – jau fantastikos sritis.