Проект GENESIS: роботизированные генераторы генов на галактики пригодные для жизни
Скорость, с которой мы обнаруживаем планеты похожие на Землю в других галактиках стремительно возрастает. Когда же мы сможем исследовать их, что мы там обнаружим и неужели мы одни во Вселенной?
Dellingr, космический корабль размером с башмак. Изображение: Нанораки / Ларри Кепко. Nasa
Удивитесь ли вы если скажу, что эти вопросы подвигают ученых к созданию крайне интересных и амбициозных проектов и предложений.
Project Blue — космический телескоп, который будет непосредственно наблюдать за любыми планетами, вращающимися вокруг Альфа Центавра, а Breakthrough Starshot — проект, нацеленный отправить лазерный нанокорабль на Альфа Центавра в течение всего 20 лет. Но, возможно, самое смелое предложение — Project Genesis, миссия, которая будет пытаться засеять жизнью далекие планеты.
Автор предложения доктор Клавдий Грос, физик-теоретик из Института теоретической физики Университета им. Гёте во Франкфурте. В 2016 году он опубликовал статью, в которой описывал, как роботизированные миссии, оснащенные генными фабриками (или криогенными контейнерами), могут распространять микробную жизнь на "временно пригодных для жизни экзопланетах", то есть на планетах, способных поддерживать жизнь, но не вызывать или зарождать ее.
Universe Today опубликовал интервью с доктором Гросом, посвященное его Project Genesis, перевод которого вы можете почитать ниже. Его оригинальную статью — "Развитие экосфер на переходных планетах: проект Genesis" — вы найдете по ссылке.
Экзопланета 55 Cancri e. Впечатление художника. jpl.nasa.gov
Какова цель Project Genesis?
Экзопланеты бывают разных размеров, температур и композиций. Цель проекта Genesis — продвинуть альтернативные, эволюционные пути земной жизни на те экзопланеты, которые потенциально пригодны для жизни, но все же безжизненны. Основная философия большинства ученых в наши дни заключается в том, что простейшая жизнь во вселенной распространена, а сложная встречается редко. Мы этого не знаем точно, но на данный момент это консенсус.
Если существуют хорошие условия, простейшая жизнь может развиваться очень быстро, но комплексной придется нелегко. По крайней мере, на Земле потребовалось очень много времени, чтобы прийти к составной жизни. Кембрийский взрыв произошел только около 500 миллионов лет назад, примерно после 4 миллиарда лет, с того времени как образовалась Земля. Если мы дадим планетам возможность ускорить эволюцию, это будет их шансом на свои собственные кембрийские взрывы.
Какие миры станут целями миссии?
Главные кандидаты — пригодные для жизни “кислородные планеты” вокруг M-карликов, таких как TRAPPIST-1. Весьма вероятно, что насыщенная кислородом первобытная атмосфера этих планет изначально предотвратит абиогенез, то есть образование жизни. Наша галактика потенциально может питать миллиарды пригодных для жизни, но безжизненных кислородных планет.
В настоящее время астрономы ищут планеты вокруг звезд М. Они весьма отличаются от планет в системах Солнце-подобных звезд. С момента формирования звезды, требуется определенное количество времени для того, чтобы сжаться до точки начала плавления и начать вырабатывать энергию. Для Солнца этот процесс занял 10 миллионов лет, что очень быстро. Для звезд, подобных TRAPPIST-1, потребуется от 100 миллионов до 1 миллиарда лет. Затем они будут вынуждены уменьшать свое первоначальное тепло.
Планеты вокруг TRAPPIST-1 имели бы очень высокую температуру, потому что звезда была очень горячей в течение долгого времени. Всю воду, которая находилась в их стратосфере, УФ-излучение разделило бы на водород и кислород — водород бы улетучился, а кислород остался. Все исследования показали, что планеты имеют кислородную атмосферу, но это продукт химической диссоциации, а не растений (как на Земле).
Есть хорошая вероятность, что кислородные планеты стерильны, потому что их атмосфера съедает пребиотические условия. Мы полагаем, что в нашей галактике могут быть миллиарды кислородных планет. На них не будет жизни и комплексной жизни нуждающейся в кислороде. В научной фантастике мы заселили все эти планеты, которые выглядят одинаково. Представьте, что через полмиллиарда лет мы могли бы это сделать, потому что засеяли кислородные планеты (только не смогли бы путешествовать туда быстро, так как у нас нет FTL [быстрее скорости света]).
WASP-18b - экзопланета, расположенная на расстоянии 325 световых лет от Земли. Впечатление художника. jpl.nasa.gov
Какие организмы будут отправлены?
Первая волна состояла бы из одноклеточных автотрофов. Это фотосинтезирующие бактерии, такие как цианобактерии и эукариот (тип клеток, составляющий всю сложную жизнь, и животных и растений). Гетеротрофы последуют на втором этапе, организмы, которые питаются другими организмами и могут существовать только после того, как укоренились и живут автотрофы.
Как отправить эти организмы?
Это зависит от технологии. Если будет возможным, мы можем миниатюризировать генную фабрику. В принципе, природа и является миниатюрной фабрикой генов. Все, что мы хотим производить, очень маленькое. Если это будет возможно, это будет лучший вариант. Отправьте банк генов, а затем выберите наиболее оптимальный организм для засева. Если это невозможно, вам придется заморозить микроорганизмы. В конце концов, это зависит от того, что будет технически доступным.
Вы также можете отправить синтетическую жизнь. Синтетическая биология — очень активная область исследований, которая включает в себя перепрограммирование генетического кода. В научной фантастике инопланетная жизнь с другим генетическим кодом. Сегодня люди пытаются произвести это здесь на Земле. Конечной целью является создание новых форм жизни, основанных на другом коде. Это было бы очень опасно на Земле, но на далекой планете вполне было бы полезным.
Что делать, если эти миры не являются стерильными?
Genesis — это все о жизни, а не о разрушении жизни, поэтому мы бы хотели этого избежать. Зонды должны выходить на орбиту, поэтому мы уверены, что с орбиты можем обнаружить сложную жизнь на поверхности. Genesis Project был предназначен для планет, которые не пригодны для очень долгой жизни. Земля пригодна для жизни миллиарды лет, но мы не уверены в пригодных для жизни экзопланетах.
Они бывают разных размеров, температуры и обитаемости. Многие из этих планет будут пригодны для жизни только в течение некоторого времени, возможно, 1 миллиард лет. Жизнь не успеет превратиться в сложные формы жизни. Поэтому у вас есть решение: оставить их такими, какие они есть, или получить шанс на развитие сложной жизни.
Некоторые считают, что все бактерии стоят того, чтобы их сохранить. На Земле нет защиты для них. Но бактерии, живущие на других планетах, подвергаются другому воздействию. Планетарная защита, почему мы придерживаемся этой концепции? Так мы можем исследовать жизнь или изучать ее во имя защиты самой жизни? У Марса, скорее всего, была жизнь в одно время, но теперь нет, кроме, может быть, нескольких бактерий. Тем не менее, мы планируем пилотируемые миссии на Марс, что означает, что планетарная защита исключена. Это противоречие.
Я очень рад обнаружению жизни, но как насчет планет, где мы ее не находим? Это дает возможность что-то предпринять.
Может ли человечество извлечь пользу из этого когда-нибудь (т.е. колонизировать "засеянные" планеты)?
Да и нет. Да, потому что ничто не заставит наших дециентов (или любой другой интеллект, проживающий на Земле к тому времени), посетить планету Genesis через 10-100 миллионов лет (минимальное время для "засеянной" жизни, чтобы полностью развернуться). Нет, потому что задействованные промежутки времени настолько длинны, что неразумно говорить о "выгоде".
Инфракрасное изображение туманности Лямбда Центавра. jpl.nasa.gov
Как скоро может быть снаряжена такая миссия?
Зонды Genesis могут стартовать с той же системой запуска направленной энергии, которая запланирована для инициативы Breakthrough Starshot. Breakthrough Starshot направлен на отправку очень быстрых, очень маленьких, очень легких зондов весом около 1 грамма в другую звездную систему. Одна и та же лазерная технология может отправить что-то более массивное, но медленнее. Конечно, относительно медленнее. Так что, в конечном итоге это зависит от оптимальности.
Работа о магнитном парусе, которую я недавно написал, была примером миссии, демонстрирующей, что это возможно. Зонд размером с машину (1 тонна) будет двигаться со скоростью около 1000 км/с — медленно для межзвездного перемещения относительно скорости света, но быстро для Земли. Если вы уменьшите скорость в 100 раз, масса, которую вы сможете продвинуть, станет на 10 000 больше. Вы могли бы ускорить 1-тонный генератор Genesis Probe, и он все равно поместился бы в макет Breakthrough Starshot.
Поэтому пусковой комплекс имеет двойное использование, и вам не нужно было бы строить что-то новое. Однажды, как только это появится, нужно будет проверить магнитный парус. Реалистический отрезок времени следовательно будет находиться в окне этих 50-100 лет.
Какие контраргументы против этого?
Существует три основных направления контраргументов. Во-первых, это религиозный контраргумент, в котором говорится, что человечество не должно играть роль Бога. Однако проект "Genesis" связан не с созданием жизни, а с тем, чтобы дать жизни возможность дальнейшего развития. Просто не на Земле, а в других местах космоса.
Второй — аргумент "Планетарной защиты", который утверждает, что мы не должны вмешиваться. Некоторые люди, выступающие против проекта Genesis, ссылаются на "первую директиву" сериала "Звездный путь". Проект Genesis полностью поддерживает планетарную защиту планет, которые питают сложную жизнь и планеты, на которых сложная жизнь может потенциально развиваться в будущем. Проект Genesis будет нацелен только на планеты, на которых сложная жизнь не может развиваться сама по себе.
Третий аргумент заключается в отсутствии пользы для человечества. Проект Genesis выражен не в интересах человека. Разумно утверждать с точки зрения выживания о том, что этические ценности вида (например, человечества) должны ставить благо этого вида в центр. Этично потому, “что хорошо для нашего собственного вида”. Тратить большую часть денег на проект, как например, проект Genesis, который явно не в пользу нашего собственного вида, тогда будет неэтичным.
Благодарим доктора Гроса за интервью, а сайт universetoday за его публикацию и в следующих статьях попробуем поближе рассмотреть тему магнитного паруса затронутого в этой статье.