А вы знаете, что «Вторую Землю» находили 7 раз, но почему-то её до сих пор нет (часть вторая)
В этой части пойдет речь о знаменитом эксперименте Карла Сагана, суть которого заключалась в том, чтоб проверить можно ли обнаружить жизнь на Земле с помощью приборов космического аппарата при пролете мимо планеты.
В декабре 1990 года направлявшийся к Юпитеру зонд NASA «Галилео» (Galileo) совершил гравитационный маневр у Земли. По предложению Карла Сагана ученые направили приборы аппарата на нашу планету, чтобы провести контрольный опыт по поиску внеземной жизни.
Этот эксперимент считается легендарным в астробиологии. Карл Саган и его коллеги опубликовали его результаты в престижном научном журнале Nature в 1993 году. Суть эксперимента была в том, чтобы проверить наши методы поиска внеземной жизни на планете, где жизнь точно есть, — на Земле.
Предыстория: Попутный маневр
В 1989 году NASA запустило знаменитый аппарат «Галилео» для исследования Юпитера. Мощности ракеты не хватало, чтобы отправить тяжелый зонд к Юпитеру напрямую. Поэтому траекторию рассчитали так, чтобы аппарат сделал «гравитационный маневр» — облетел Землю, чтобы её гравитация, как рогатка, ускорила его и швырнула вглубь Солнечной системы.
Изначально инженеры хотели отправить его в космос при помощи ракеты на жидкостном двигателе, но трагическая катастрофа шаттла «Челленджер» изменила планы. NASA решила использовать альтернативный метод — орбитальный запуск. Пройдя по орбитам Венеры и Земли, «Галилео» набрал бы достаточную скорость, чтобы достигнуть пункта назначения.
8 декабря 1990 года «Галилео» должен был пройти мимо Земли на расстоянии всего 960 километров от планеты, и астроном Карл Саган увидел в этом редчайший шанс для эксперимента. Он уговорил NASA направить инструменты аппарата на Землю. Так «Галилео» проносился мимо Земли на рекордно низкой высоте — всего 960 километров.
Идея была простой: Карл Саган (знаменитый астроном и популяризатор науки) выступил с безумной, на первый взгляд, идеей. Он уговорил NASA включить все научные приборы «Галилео» и направить их на Землю. Саган предложил ученым провести мысленный эксперимент:
«Представьте, что мы — инопланетяне, которые впервые подлетают к этой планете. Сможем ли мы с помощью наших спектрометров и камер строго научно доказать, что Земля обитаема?» Он стремился составить методологию признаков, по которым мы можем определить присутствие жизни на той или иной планете.
Какие доказательства жизни на Земле нашел зонд «Галилео»
1. Странная газовая пара (Кислород и Метан). Спектрометры показали, что в атмосфере Земли колоссальное количество кислорода. Но самое странное — рядом с ним обнаружили метан. В химии это невозможная пара: они мгновенно реагируют друг с другом, превращаясь в углекислый газ и воду
В нормальных условиях метан должен был исчезнуть из атмосферы за считанные годы. Раз они существуют вместе, значит, на планете есть какая-то колоссальная сила, которая каждую секунду непрерывно пополняет запасы и кислорода, и метана. Это был главный химический маркер жизни.
2. «Красный край» хлорофилла. Когда приборы излучили отраженный свет от суши, они заметили странную аномалию: планета резко и сильно поглощала чистый красный свет. На Земле за это отвечает хлорофилл в зеленых растениях. Ни один известный минерал или камень не поглощает свет таким специфическим образом.
3. Радиопередачи разумных существ. Приемники «Галилео» поймали на определенных частотах узкие, упорядоченные, модулированные радиосигналы. Ни один природный процесс (ни молнии, ни полярные сияния, ни вулканы) не способен генерировать такие структурированные импульсы. Команда Сагана иронично написала в отчете, что это «сильный аргумент в пользу существования на Земле разумной жизни»
Что приборы «Галилео» не увидели (главный шок эксперимента)
Самым отрезвляющим моментом стали фотографии. Камеры «Галилео» сделали снимки Земли с очень высоким разрешением, детально засняв Антарктиду и Австралию.
Ученые внимательно изучили снимки и... не обнаружили вообще никаких следов человеческой цивилизации. С высоты полета аппарата не было видно ни городов (в дневное время они сливались с ландшафтом), ни дорог (они были слишком узкими), ни Великой Китайской стены, ни геометрических контуров фермерских полей.
Человечество, построившее мегаполисы и заводы, на этих фотографиях оказалось абсолютно невидимым. Если бы инопланетяне судили о Земле только по картинкам, они бы решили, что это планета диких лесов, бактерий и океанов.
Во время первого пролета в декабре 1990 года (у аппарата «Галилео» был и второй, и третий пролёт мимо Земли) камера SSI (Solid-State Imaging) на борту «Галилео» сделала сотни снимков, детально запечатлев около 31% всей поверхности суши Земли. Саган и его коллеги тщательно изучили эти фотографии в поисках хоть каких-то визуальных следов геометрии, городов или дорог.
Они обнаружили поразительный факт: на снимках не удалось найти ни одного явного доказательства существования технологической цивилизации. Крупнейшие мегаполисы мира — Нью-Йорк, Токио, Париж или Москва — остались абсолютно невидимыми.
Мало того, как же зонд не заметил орбитальную станцию «Мир», которая как раз в 1989–1990 годах начала активно расширяться и превращаться в многомодульный комплекс? Станцию «Салют-7», которая находилась на орбите 1989 и 1990 годах, но в беспилотном и законсервированном режиме? Она сошла с орбиты и сгорела в атмосфере в феврале 1991 года.
Советская автоматическая станция радиолокационной разведки (проект «Алмаз-Т») «Космос-1870» работала на орбите с июля 1987 года по 30 июля 1989 года, после чего была сведена с орбиты. Как же зонд Галилео их мог не заметить?
Оказывается, в момент максимального сближения 8 декабря 1990 года «Галилео» промчался мимо Земли на высоте 960 километров со скоростью в несколько десятков тысяч километров в час. Станция «Мир» в этот момент находилась на своей круговой орбите на высоте всего около 350–400 километров.
Размеры станции «Мир» вместе с модулями составляли всего несколько десятков метров. С точки зрения оптики летящего на огромной скорости межпланетного зонда, крошечная станция на фоне гигантского диска Земли — это субпиксельный объект. Найти и зафиксировать её камерами было технически невозможно.
Камеры «Галилео» (Solid State Imaging) прорабатывали общую панораму Земли и были сфокусированы на глобальных масштабах: материках, океанах и облачных системах. Межпланетный зонд физически не имел систем автоматического отслеживания и захвата других искусственных спутников на околоземной орбите.
Даже если бы станция теоретически попала в поле зрения объектива, на снимке она выглядела бы как едва заметная статическая пылинка или размытый из-за скорости движения трек, который алгоритмы отсеяли бы как шум. Оказывается, космические зонды могут не заметить даже такие рукотворные объекты, как станции.
Главный вывод Карла Сагана заключался в том, что следы разумной цивилизации проявляют себя не через визуальные постройки (города, мосты, каналы или космические станции), а через физико-химические аномалии.
Вместо поиска микроскопической станции «Мир» в оптический объектив, прибор MAG/PLS на «Галилео» зафиксировал кое-что гораздо более масштабное — радиоизлучение Земли. Зонд поймал сильные, узкополосные, модулированные радиосигналы на фиксированных частотах. Саган отметил, что эти сигналы генерируются на самой поверхности планеты и уходят в космос.
Именно это мегаваттное радиоизлучение человечества (телевидение, AM/FM-радио, радары), а вовсе не фотографии орбитальных станций, стало для «Галилео» неопровержимым доказательством существования технологического разума на Земле.
Таким образом, «Галилео» не увидел станции «в лицо» из-за их микроскопического размера для межпланетных масштабов, но он прекрасно «услышал» цивилизацию, которая эти станции создала.
Карл Саган сформулировал железное правило для будущих поисков экзопланет, которое называют «гипотезой последнего выбора». «Жизнь — это самое последнее объяснение, к которому имеет право прибегнуть ученый. Вы обязаны заявлять о жизни только тогда, когда все остальные — скучные, химические, геологические и неживые объяснения — уже полностью исключены.»
Чтобы доказать жизнь на нашей Земле, которая буквально бурлит ею, приборам понадобилось подлететь к ней почти вплотную (960 км), Найти сразу несколько независимых признаков (газы, хлорофилл, радио).
А теперь сравните это с тем, как мы ищем «Вторые Земли» сегодня. Мы смотрим на планеты с расстояния в сотни и тысячи световых лет. У нас есть лишь одна размытая строчка спектра («слабый намек») от телескопа, но медиа уже кричат в заголовках: «Жизнь найдена!». Эксперимент Сагана наглядно показал, насколько глубока пропасть между сенсацией в прессе и настоящим научным знанием.
В декабре 2030 года новый европейский телескоп ELT попытается повторить этот эксперимент Сагана (поиск пары «кислород + метан») для ближайшей к нам планеты Проксима b. Но как он это сделает — уже другая история.
Пропасть между тем, что мы способны рассчитать, и тем, что можем увидеть, огромна. Мы «закрывали» планеты силой компьютерного кода, путали смертоносный метан с живой водой и ловили призрачные сигналы в космическом шуме.
За каждым громким заголовком «Найдена вторая Земля» скрывается сухая оговорка мелким шрифтом. Космос не меняется от наших надежд.
В следующий раз, листая ленту новостей об очередном «идеальном доме для человечества», задайте заголовку четыре простых вопроса автора:
- Как именно была измерена масса планеты?
- Насколько далеко от нас находится эта звезда?
- Какова статистическая уверенность за словом «обнаружили»?
- Сколько раз эта планета уже меняла свой статус?
Будьте скептиками, как Саган, и будьте дотошными, как первооткрыватели «Кеплера». Поиск продолжается, инструменты строятся, а пока... добро пожаловать обратно на первую Землю. Другой у нас пока нет.
