Научные доказательства очевидны: единственное небесное тело, которое может поддержать нас, - это то, с которым мы эволюционировали. И вот почему
В начале 22-го века человечество покинуло Землю и отправилось к звездам. Огромные экологические и климатические разрушения, характерные для последних 100 лет это привело к тому, что мир стал бесплодным и негостеприимным; мы полностью израсходовали Землю. Быстрое таяние льдов привело к поднятию уровня морей, поглотивших целые города. Обезлесение опустошило леса по всему земному шару, что привело к широкомасштабным разрушениям и гибели людей. Все это время мы продолжали сжигать ископаемое топливо, которое, как мы знали, отравляло нас, и таким образом создали мир, больше не пригодный для нашего выживания. И вот мы устремляем свои взоры за пределы земных горизонтов в новый мир, место, где можно начать все сначала на еще нетронутой планете. Но куда мы направляемся? Каковы наши шансы найти неуловимую планету Б,похожий на Землю мир, готовый и ожидающий, чтобы приветствовать и защитить человечество от хаоса, который мы создали на планете, которая породила нас? Мы построили мощные астрономические телескопы для поиска в небе планет, похожих на нашу, и очень быстро обнаружили сотни двойников Земли, вращающихся вокруг далеких звезд. В конце концов, наш дом не был таким уж уникальным. Вселенная полна Земель!
Этот футуристический сценарий, похожий на мечту, продается нам как реальная научная возможность, когда миллиардеры планируют переселить человечество на Марс в ближайшем будущем. На протяжении десятилетий дети росли на фоне смелых киношных приключений межгалактических исследователей и неисчислимых обитаемых миров, которые они находили. Действие многих самых кассовых фильмов происходит на вымышленных планетах, а платные консультанты поддерживают научный ‘реализм’. В то же время повествования о людях, пытающихся выжить на постапокалиптической Земле, также стали мейнстримом.
Учитывая все наши технологические достижения, возникает соблазн поверить, что мы приближаемся к эпохе межпланетной колонизации. Но можем ли мы действительно оставить Землю и все наши заботы позади? Нет. Во всех этих историях отсутствует то, что делает планету пригодной дляжизни. Какой похожий на Землю значение в учебниках астрономии и то, что это значит для кого-то, кто рассматривает свои перспективы выживания в далеком мире, - это две совершенно разные вещи. Нам нужна не просто планета примерно того же размера и температуры, что и Земля; нам нужна планета, которая эволюционировала вместе с нами миллиарды лет. Мы полностью зависим от миллиардов других живых организмов, составляющих биосферу Земли. Без них мы не сможем выжить. Астрономические наблюдения и геологические данные Земли ясно показывают: единственная планета, которая может поддержать нас, - это та, с которой мы эволюционировали. Нет никакого плана Б. Нет никакой планеты Б.Наше будущее здесь, и это не обязательно означает, что мы обречены.
Опуститесь ниже, мы знаем это инстинктивно: мы наиболее счастливы, когда погружены в нашу естественную среду обитания. Существует бесчисленное множество примеров целительной силы времяпрепровождения на природе. Многочисленные статьи говорят о пользе ‘лесных купаний’; научно доказано, что время, проведенное в лесу, уменьшает стресс, беспокойство и депрессию, а также улучшает качество сна, тем самым укрепляя наше физическое и психическое здоровье. Наши тела инстинктивно знают, что нам нужно: процветающая и уникальная биосфера, с которой мы эволюционировали вместе, которая существует только здесь, на нашей родной планете.
Нет никакой планеты Б. В наши дни все распространяют этот броский лозунг. Большинство из нас видели эту надпись на самодельном плакате активиста или слышали ее от мирового лидера. В 2014 году тогдашний генеральный секретарь Организации Объединенных Наций Пан Ги Мун сказал: "Плана Б нет, потому что у нас нет планеты Б." Президент Франции Эммануэль Макрон повторил его в 2018 году в своем историческом обращении к Конгрессу США. Есть даже книга, названная в его честь. Этот лозунг дает мощный импульс для решения нашего планетарного кризиса. Однако никто на самом деле не объясняет, почему нет другой планеты, на которой мы могли бы жить, хотя данные наук о Земле и астрономии очевидны. Сбор этой информации, основанной на наблюдениях, необходим для противодействия все более популярному, но ошибочному представлению о том, что единственный способ обеспечить наше выживание - это колонизировать другие планеты.
Наилучший сценарий терраформирования Марса оставляет нас с атмосферой, которой мы не способны дышать
Наиболее распространенной мишенью таких спекулятивных мечтаний является наш сосед Марс. Он примерно вдвое меньше Земли и получает около 40процентов тепла, которое мы получаем от Солнца. С точки зрения астронома, Марс - идентичный близнец Земли. А Марс в последнее время часто мелькает в новостях, рекламируемый как возможный форпост человечества в ближайшем будущем. Хотя полеты на Марс под руководством человека кажутся вероятными в ближайшие десятилетия, каковы наши перспективы долгосрочного проживания на Марсе? Современный Марс - это холодный, сухой мир с очень разреженной атмосферой и глобальными пыльными бурями, которые могут длиться неделями подряд. Его среднее поверхностное давление составляет менее 1 процента от Земного. Выжить без скафандра в таких условиях невозможно. Запыленный воздух в основном состоит из углекислогогаза (CO2), а температура поверхности колеблется от приятных 30 ° C (86 ° F) летом до - 140 ° C (-220 ° F) зимой; эти экстремальные перепады температуры обусловлены разреженной атмосферой на Марсе.
Несмотря на эти очевидные проблемы, предложений по терраформированию
Марса в мир, пригодный для длительного проживания людей, предостаточно. Марс находится дальше от Солнца, чем Земля, поэтому для достижения температуры, близкой к Земной, потребуется значительно больше парниковых газов. Сгущение атмосферы путем выделенияCO2 на поверхности Марса является самым популярным "решением" проблемы разреженной атмосферы на Марсе. Однако каждый предлагаемый способ высвобождения углерода, накопленного на Марсе, требует технологий и ресурсов, намного превосходящих те, на которые мы в настоящее время способны. Более того, недавнее исследование НАСА определили, что на Марсе даже недостаточноCO2, чтобы достаточно прогреть его.
Даже если бы мы смогли найти достаточноCO2, у нас все равно осталась бы атмосфера, которой мы не могли бы дышать. Атмосфера Земли содержит всего 0,04%CO2, и мы не можем переносить атмосферу с высоким содержаниемCO2. Для атмосферы с атмосферным давлением Земли уровни CO2, достигающие 1процента, могут вызвать сонливость у людей, и как только мы достигнем уровня 10 процентовCO2, мы задохнемся даже если кислорода в избытке. Предлагаемый абсолютный наилучший сценарий терраформирования Марса оставляет нас с атмосферой, которой мы не способны дышать; и достижение этого выходит далеко за рамки наших нынешних технологических и экономических возможностей.
Вместо того чтобы изменять атмосферу Марса, более реалистичным сценарием могло бы быть строительство на его поверхности жилых куполов с внутренними условиями, подходящими для нашего выживания. Однако между внутренней средой обитания и внешней атмосферой будет большая разница в давлении. Любое нарушение в среде обитания быстро приведет к разгерметизации, поскольку пригодный для дыхания воздух уйдет в разреженную марсианскую атмосферу. Все люди, живущие на Марсе, должны были бы постоянно находиться в состоянии повышенной готовности к любому повреждению своих строительных конструкций, и удушье было бы ежедневной угрозой.
С астрономической точки зрения Марс - близнец Земли; и все же потребовались бы огромные ресурсы, время и усилия, чтобы превратить его в мир, который не был бы способен обеспечить даже самый минимум того, что у нас есть на Земле. Предположение о том, что другая планета может стать спасением от наших земных проблем, внезапно кажется абсурдным. Но так ли мы пессимистичны? Нужно ли нам просто смотреть дальше?
В следующий раз, когда вы выйдете на улицу ясной ночью, посмотрите на звезды и выберите одну из них – скорее всего, вы выберете ту, на которой есть планеты. Сегодняшние астрономические наблюдения подтверждают наше давнее подозрение, что все звезды имеют свои собственные планетные системы. Как астрономы, мы называем эти экзопланеты экзопланетами. На что похожи экзопланеты? Можем ли мы сделать кого-нибудь из них своим домом?
Большинство экзопланет, обнаруженных на сегодняшний день, были обнаружены миссией НАСА "Кеплер", которая в течение четырех лет отслеживала яркость 100 000 звезд, выискивая провалы в свете звезды, поскольку планета заслоняет ее каждый раз, когда она завершает орбиту вокруг нее.
Кеплер наблюдал более 900 планет размером с Землю с радиусом, в 1,25 раза превышающим радиус нашего мира. Эти планеты могут быть каменистыми (для большинства из них мы еще не определили их массу, поэтому мы можем сделать этот вывод только на основе эмпирических соотношений между массой и радиусом планет). Из этих примерно 900 планет размером с Землю 23 находятся в обитаемой зоне. Обитаемая зона - это диапазон орбит вокруг звезды, где планету можно считать умеренной: поверхность планеты может поддерживать жидкую воду (при условии достаточного атмосферного давления), ключевой компонент жизни в том виде, в каком мы ее знаем. Концепция обитаемой зоны очень полезна, поскольку она зависит всего от двух астрофизических параметров, которые относительно легко измерить: расстояния планеты до ее родительской звезды и температуры звезды. Стоит иметь в виду, что астрономическая обитаемая зона - это очень простая концепция, и на самом деле существует гораздо больше факторов, влияющих на возникновение жизни; например, эта концепция не учитывает тектонику плит, которые, как считается, имеют решающее значение для поддержания жизни на Земле.
Планеты с наблюдаемыми свойствами, сходными с Земными, очень распространены: по крайней мере, каждая 10-я звезда принимает их
Сколько в нашей галактике планет с умеренным климатом размером с Землю? Поскольку до сих пор мы обнаружили лишь горстку таких планет, оценить их количество все еще довольно сложно. Текущие оценки данные о частоте встречаемости планет размером с Землю основаны на экстраполяции измеренных частот встречаемости планет, которые немного больше и ближе к своей родительской звезде, поскольку их легче обнаружить. Исследования в основном основаны на наблюдениях миссии "Кеплер", которая систематически обследовала более 100 000 звезд. Все эти звезды расположены на крошечной части всего неба; таким образом, исследования частоты встречаемости предполагают, что эта часть неба является репрезентативной для всей галактики. Все это разумные предположения для окончательной оценки, которую мы собираемся сделать.
Несколько различных групп провели свои собственные анализы и в среднем обнаружили, что примерно каждая третья звезда (30процентов) имеет планету с умеренным климатом размером с Землю. Самые пессимистичные исследования показали, что этот показатель составляет 9 процентов, что составляет примерно одну из 10 звезд, а исследования с самыми оптимистичными результатами показали, что практически у всех звезд есть по крайней мере одна планета с умеренным климатом размером с Землю, а возможно, даже несколько из них.
На первый взгляд, это выглядит как огромный диапазон значений; но стоит сделать шаг назад и осознать, что всего 20 лет назад у нас не было абсолютно никаких ограничений на это число назад. Существуют ли другие планеты, похожие на Землю, - это вопрос, которым мы задавались на протяжении тысячелетий, и это самый первый случай, когда мы можем ответить на него на основе реальных наблюдений. До миссии "Кеплер" мы понятия не имели, найдем ли мы планеты с умеренным климатом размером с Землю примерно в одной из 10 или в одной из миллиона звезд. Теперь мы знаем, что планеты с наблюдаемыми свойствами, сходными с Земными, очень распространены: по крайней мере, каждая десятая звезда содержит такие планеты.
Давайте теперь используем эти цифры, чтобы предсказать количество планет с умеренным климатом размером с Землю во всей нашей галактике. Для этого давайте возьмем среднюю оценку в 30 процентов, или примерно каждую третью звезду. В нашей галактике насчитывается около 300 миллиардов звезд, что составляет 90 миллиардов планет примерно земного размера с умеренным климатом. Это огромное число, и может быть очень заманчиво думать, что хотя бы один из них обязательно будет выглядеть точно так же, как Земля.
Один из вопросов, который следует учитывать, заключается в том, что другие миры находятся на невообразимых расстояниях от нас. Наш сосед Марс находится в среднем в 225 миллионахкилометров (около 140 миллионов миль) от нас. Представьте себе команду астронавтов, путешествующих в транспортном средстве, подобном роботизированному зонду НАСА New Horizons, одному из самых быстрых космических аппаратов человечества, который пролетел мимо Плутона в 2015 году. При максимальной скорости New Horizons около 58 000 км / ч, чтобы достичь Марса, потребуется не менее 162 дней. За пределами нашей солнечной системы ближайшей к нам звездой является Проксима Центавра, расположенная на расстоянии 40 триллионов километров. На том же космическом корабле нашему экипажу астронавтов потребовалось бы 79 000 лет, чтобы достичь планет, которые могут существовать вокруг нашего ближайшего звездного соседа.
Давайте на мгновение оптимистично представим, что мы нашли идеального двойника Земли: планету, которая действительно в точности похожа на Землю. Давайте представим, что существует некая футуристическая форма технологии, готовая унести нас в этот новый рай. Стремясь исследовать наш новый дом, мы с нетерпением садимся в нашу ракету, но, приземлившись, вскоре чувствуем себя неловко. Где находится эта земля? Почему океан зеленый, а не голубой? Почему небо оранжевое и покрыто густой дымкой? Почему наши приборы не обнаруживают кислорода в атмосфере? Разве это не должно было быть идеальным двойником Земли?
Как оказалось, мы приземлились на совершенном двойнике Архейской Земли, эпохи, в течение которой жизнь впервые появилась на нашем родном мире. Эта новая планета, безусловно, пригодна для жизни: формы жизни плавают в зеленых, богатых железом океанах, выдыхая метан, который придает небу тревожный туманный оранжевый цвет. Эта планета, несомненно, пригодна для жизни – только не для нас. У него процветающая биосфера с изобилием жизни, но не такой, как у нас. На самом деле, мы не смогли бы выжить на Земле около 90 лет. богатая кислородом атмосфера, от которой мы зависим, является недавней особенностью нашей планеты.
Самая ранняя часть истории нашей планеты, известная как эра Хадеан, начинается с образования Земли. Названный в честь греческого подземного мира из-за огненного начала нашей планеты, ранний Хадеан был бы ужасным местом с океанами расплавленной лавы и атмосферой испаренного камня. Затем наступил архейский эон, начавшийся 4 миллиарда лет назад, когда расцвела первая жизнь на Земле. Но, как мы только что видели, архей не был бы домом для человека. Мир, где процветали наши самые ранние предки, убил бы нас в одно мгновение. После архея наступил протерозой, 2,5 млрд. много лет назад. В этом эоне была земля, и более знакомые голубой океан и небо. Более того, кислород, наконец, начал накапливаться в атмосфере. Но давайте не будем слишком волноваться: уровень кислорода составлял менее 10 процентов от того, что мы имеем сегодня. Воздухом все равно было бы невозможно дышать. В это время также произошли глобальные события оледенения, известные как Земли снежного кома, когда лед покрывал земной шар от полюсов до экватора в течение миллионов лет одновременно. Земля провела большую часть своего времени в полной заморозке, чем то время, которое мы, люди, существуем.
Мы были бы неспособны жить на нашей планете большую часть ее существования
Нынешняя эра Земли, фанерозой, началась всего около 541 миллиона лет назад с кембрийского взрыва – периода времени, когда жизнь быстро диверсифицировалась. Множество форм жизни, включая первые наземные растения, динозавров и первые цветущие растения, появились в течение этой эпохи. Только в пределах этого эона наша атмосфера стала такой, которой мы действительно можем дышать. Эта эпоха также характеризовалась многочисленными событиями массового вымирания , в результате которых погибло до 90 % населения земли . процент всех видов за короткие промежутки времени. Считается, что факторами, приведшими к таким разрушениям, являются столкновения с крупными астероидами, а также вулканические, химические и климатические изменения, происходившие на Земле в то время. С точки зрения нашей планеты, изменения, приведшие к этим массовым вымираниям, относительно незначительны. Однако для форм жизни в то время такие изменения разрушали их мир и очень часто приводили к их полному исчезновению.
Рассматривая долгую историю Земли, мы обнаруживаем, что мы были бы неспособны жить на нашей планете большую часть ее существования. Анатомически современные люди появились менее 400 000 лет назад; мы существуем менее 0,01 года назад. цент истории Земли. Единственная причина, по которой мы считаем Землю пригодной для жизни сейчас, заключается в обширной и разнообразной биосфере, которая на протяжении сотен миллионов лет развивалась вместе с нашей планетой и превратила ее в тот дом, который мы знаем сегодня. Наше дальнейшее выживание зависит от сохранения нынешнего состояния Земли без каких-либо неприятных потрясений на этом пути. Мы - сложные формы жизни со сложными потребностями. Мы полностью зависим от других организмов в отношении всей нашей пищи и самого воздуха, которым мы дышим. Крах экосистем Земли - этокрах наших систем жизнеобеспечения. Воспроизвести все, что предлагает нам Земля, на другой планете, в масштабах нескольких человеческих жизней, просто невозможно.
Некоторые утверждают, что нам нужно колонизировать другие планеты, чтобы обеспечить будущее человеческой расы. Через 5 миллиардов лет наше Солнце, звезда среднего возраста, превратится в красного гиганта, который увеличится в размерах и, возможно, поглотит Землю. По прогнозам, через 1 миллиард лет постепенное потепление нашего Солнца приведет к выкипанию океанов Земли. Хотя это, безусловно, звучит тревожно, 1 миллиард лет - это очень, очень долгий срок. Миллиард лет назад земные массивы Суши образовали суперконтинент Родиния, а жизнь на Земле состояла из одноклеточных и мелких многоклеточных организмов. Ни растений, ни животных еще не существовало. Самый старый Останки Homo sapiens датируются 315 000 лет назад, и до 12 000 лет назад все люди жили как охотники-собиратели.
Промышленная революция произошла менее 500 лет назад. С тех пор деятельность человека по сжиганию ископаемого топлива быстро менялаклимат, угрожая человеческим жизням и нанося ущерб экосистемам по всему миру. Без быстрых действий антропогенное изменение климата, по прогнозам, будет иметь разрушительные глобальные последствия в течение следующих 50 лет.Это надвигающийся кризис, на котором человечество должно сосредоточиться. Если мы не можем научиться работать в планетной системе, с которой мы эволюционировали, как мы можем надеяться воспроизвести эти глубокие процессы на другой планете? Учитывая, насколько человеческие цивилизации сегодня отличаются от тех, что были даже 5000 лет назад, беспокоиться о проблеме, которую людям, возможно, придется решать через миллиард лет, просто абсурдно. Было бы гораздо проще вернуться в прошлое и попросить древних египтян изобрести интернет прямо сейчас. Стоит также учитывать, что многие взгляды на космическую колонизацию тревожно близки к тому же эксплуататорскому отношению, которое привело нас к климатическому кризису, с которым мы сейчас сталкиваемся.
Земля - это дом, который мы знаем и любим не потому, что он размером с Землю и имеет умеренный климат. Нет, мы называем эту планету своим домом благодаря ее взаимоотношениям, насчитывающим миллиарды лет с жизнью. Точно так же, как людей формирует не только их генетика, но и их культура и взаимоотношения с другими людьми, планеты формируются живыми организмами, которые появляются и процветают на них. Со временем жизнь на Земле кардинально преобразила ее в мир, где мы, люди, можем процветать. Эта взаимосвязь работает в обоих направлениях: в то время как жизнь формирует свою планету, планета формирует свою жизнь. Современная Земля - это наша система жизнеобеспечения, и мы не можем жить без нее.
Хотя Земля в настоящее время является нашим единственным примером живой планеты, сейчас она находится в пределах нашей технологической досягаемости, чтобы потенциально обнаружить признаки жизни в других мирах. В ближайшие десятилетия мы, вероятно, ответим на извечный вопрос: одни ли мы во Вселенной? Поиск доказательств существования инопланетной жизни обещает поколебать основы нашего понимания нашего собственного места в космосе. Но найти инопланетную жизнь не значит найти другую планету, на которую мы могли бы переселиться. Точно так же, как жизнь на Земле развивалась с нашей планетой на протяжении миллиардов лет, формируя глубокие, уникальные отношения, которые создают мир, который мы видим сегодня, любая инопланетная жизнь на далекой планете будет иметь столь же глубокую и уникальную связь со своей собственной планетой. Мы не можем ожидать чтобы иметь возможность прервать вечеринку и найти теплый прием.
Жизнь на нагревающейся Земле сопряжена со многими трудностями. Но все это бледнеет по сравнению с проблемами превращения Марса или любой другой планеты в жизнеспособную альтернативу. Ученые изучают Марс и другие планеты, чтобы лучше понять, как формировались и развивались Земля и жизнь, и как они формируют друг друга. Мы смотрим на миры за пределами нашего кругозора, чтобы лучше понять самих себя. Исследуя Вселенную, мы не ищем выхода из наших проблем: Земля - наш уникальный и единственный дом в космосе. Нет никакой планеты Б.