Димитар Сасселов: Как мы обнаружили сотни планет подобных Земле
Астроном Димитар Сасселов и его коллеги ищут планеты похожие на Землю, которые когда-нибудь смогут помочь ответить на вековые вопросы о происхождении и существовании биологической жизни где-то в другом месте (и на Земле). Сколько таких планет они уже обнаружили? Несколько сотен.
Мне, в самом деле, очень и очень повезло. Моя речь была написана существенным образом, тремя историческими событиями, произошедшими в пределах дней друг от друга за последние два месяца -- на вид не связанными, но как вы увидите, на самом деле имеющими отношение к истории которую я вам сегодня расскажу. Первое это похороны -- а точнее, перезахоронение. 22 Мая состоялось торжественное перезахоронение в Фромборке, Польша астронома 16-го столетия который фактически изменил мир. Он сделал это, буквально, заменяя Землю Солнцем в центре Солнечной системы. И в то время, этим простым на вид поступком, он положил начало научной и технологической революции, которую многие называют Революцией Коперника. Это было иронично и весьма подобающе, то как мы наши его могилу. Свойственно обычаям того времени, Коперник был просто похоронен в неотмеченной могиле, вместе с 14-ю другими в том соборе. Анализ ДНК, один из важнейших достижений научной революции последних 400 лет которую он начал, и был способ, с помощью которого мы определили какой набор костей на самом деле пренадлежал человеку который читал эти астрономические книги которые были полны волосков, это были волосы Коперника -- очевидно, что не очень многим пришло в голову прочитать эти книги позже. Это соответствие было недвусмысленным. ДНК совпала. И мы знаем что это действительно был Николай Коперник.
Связь между биологией и ДНК и жизнью очень мучительная, когда вы говорите о Копернике потому что, даже тогда, его последователи очень быстро сделали логический шаг спросить: если Земля это просто планета, тогда что же с планетами вокруг других звёзд? Что же с идеей о множественности миров, о жизни на других планетах? На самом деле, здесь я заимствую из одной из тех весьма популярных книг того времени. И в то время, люди действительно отвечали на этот вопрос положительно, "да". Но не было доказательств. И здесь начинаются 400 лет разочарования, неосуществлённых мечт -- мечты Галилео, Джордано Бруно, многих других, которые не приводили к ответу на те основополагающие вопросы которые человечество всё время задавало. Что есть жизнь? Каково происхождение жизни? Одиноки ли мы? И это произошло в особенности в последние 10 лет, в конце 20-ого века, когда прекрасные открытия обусловленные молекулярной биологией, понимание кода жизни, ДНК, всё это казалось, на самом деле, не приближает, а ещё больше отдаляет от ответа на эти основные вопросы.
Теперь, хорошие новости. Многое произошло за последние несколько лет. И начнём с планет. Начнём со старого вопроса Коперника: Есть ли земли вокруг других звёзд? И как мы уже слышали, есть способ, которым мы пытаемся и теперь уже можем ответить на этот вопрос. Это новый телескоп. Наша команда, как подобает, назвала его в честь одного из тех мечтателей времени Коперника, Иоганн Кеплер. И единственное предназначение этого телескопа это отправляться на поиск планет которые вращаются вокруг других звёзд в нашей галактике, и рассказать нам как часто планеты похожие на нашу Землю там встречаются. Этот телескоп на самом деле построен схожим образом с хорошо известным вам, космическим телескопом "Хаббл", за исключением дополнительной линзы -- широкоугольная линза, как назвал бы её фотограф. И если в следующие пару месяцев вы выйдите ранним вечером, и посмотрите прямо наверх и поставите свою ладонь вот так, вы будете смотреть на часть неба где этот телескоп ищет планеты днём и ночью, без перебоев, последующие четыре года.
Способ которым мы это делаем, это метод который мы называем методом перехода. Это мини-затмения, происходящие когда планета проходит перед своей звездой. Не все планеты будут случайно ориентированны таким образом, чтобы мы смогли это сделать, но если у вас есть миллион здёзд, вы найдёте достаточно планет. Как вы видите на этой анимации, то что Кеплер будет обнаруживать, это просто затемнение света звезды. Мы не сможем увидеть изображение звезды и планеты как это. Для Кеплера, все звёзды это точки света. Но мы много узнаём из этого, не только то что там есть планета, но также её размер. Количество затемнённого света зависит от размера планеты. Мы узнаём о её орбите, период прохождения орбиты и так далее. Итак что же мы узнали? Позвольте мне объяснить вам что же мы действительно видим, чтобы вы смогли понять новости о которых я собираюсь сегодня вам рассказать.
Кеплер занимается тем что открывает множество кандидатов, которые мы повторно исследуем и подтверждаем в качестве планет. По сути это говорит нам это распределение планет по размеру. Есть малые планеты, планеты побольше, есть большие планеты. Мы сосчитываем большое множество таких планет, и они разного размера. Мы делаем так же в нашей солнечной системе. Действительно, даже во времена древних Солнечная Система в этом понимании будет выглядеть на диаграмме вот так. Там будут маленькие планеты, и будут большие планеты, даже во времена Эпикура, а затем конечно же Коперника и его последователей. До недавнего времени, это было Солнечной Системой -- для подобных Земле планет с маленьким радиусом, меньше примерно в два раза размера Земли. И это был конечно же Меркурий, Венера, Марс, и конечно Земля, а затем две большие, планеты гиганты. Затем Революция Коперника принесла телескопы. И ещё три планеты были обнаружены. Теперь суммарное количество планет в нашей солнечной системе равнялось девяти. Маленькие планеты доминировали, и в этом была определённая гармония о которой Коперник был очень рад упомянуть, и Кеплер был одним из больших сторонников этого. Теперь к числу маленьких планет присоединился Плутон. Но до, буквально, 15 лет назад, это всё что мы знали о планетах. И в этом было разочарование. Мечта Коперника не сбылась.
Наконец-то, 15 лет назад, технология дошла до точки где мы могли обнаружить планету возле другой звезды, и мы в самом деле неплохо справлялись. В следующие 15 лет почти 500 планет были обнаружены на орбите других звёзд, различными методами. К несчастью, как вы видите, тогда была другая картина. Конечно же было этому объяснение. Мы видим только большие планеты. Поэтому большинство этих планет находятся в категории "похожие на Юпитер". Но вы видите, мы не далеко ушли. Мы всё ещё были там же где был Коперник. У нас не было никаких доказательств существования планет похожих на Землю. А нам не безразличны планеты похожие на Землю, потому что к настоящему времени мы поняли, что жизнь, как химическая система нуждается в меньшей планете с водой и камнями и с большим количество сложной химии чтобы произойти, возникнуть, выжить. И у нас не было этому доказательств.
Сегодня, я здесь на самом деле, для того чтобы дать вам первое впечатление о том что новый телескоп, Кеплер, смог рассказать нам в последние несколько недель. И вот, мы вернулись к гармонии и к исполнению мечты Коперника. Вы можете видеть здесь, маленькие планеты доминируют. Планет, помеченых как "похожие на Землю", определённо больше чем любых других планет которых мы видим. И сейчас, в первый раз мы можем сказать это. Нам нужно проделать ещё массу работы с этим. Большинство из этих является кандидатами. В следующие несколько лет мы подтвердим их. Но статистический результат громок и ясен. И статистический результат говорит о том, что планеты как наша Земля существуют. Наша Галактика Млечный Путь богата такими планетами.
Вопрос вот в чём: что нам делать дальше? Во-первых мы можем изучать их теперь, зная где они находятся. И мы можем найти такие, которые мы сможем назвать пригодными к обитанию, что значит, что их условия похожи на условия которые мы испытываем здесь на Земле, где может происходить много сложной химии. Так что мы даже можем назвать число сколько этих планет, мы предполагаем, содержит наша галактика Млечный Путь. И это число, как вы могли предположить, довольно ошеломляющее. Примерно 100 миллионов таких планет. Это прекрасные новости. Почему? Потому что с нашим маленьким телескопом всего лишь в следующие два года, мы сможем идентифицировать по меньшей мере 60 из них. И это прекрасно потому что тогда мы можем начать изучать их -- удалённо, конечно -- со всемы методами которые мы уже протестировали за последние пять лет. Мы можем узнать из чего они сделаны, есть ли в их атмосферах вода, диоксид углерода, метан. Мы знаем и ожидаем это увидеть.
Это отлично, но это ещё не все новости. Это не то почему я здесь. Я здесь для того чтобы рассказать вам, что следующий шаг это действительно захватывающая часть. То, что этот шаг позволяет нам делать, будет дальше. Здесь вступает биология -- биология, с её основным вопросом, который до сих пор остаётся неотвеченным, по существу является: "Если есть жизнь на других планетах, рассчитываем ли мы, что она будет похожа на жизнь на Земле?" Но я сразу скажу вам, когда я говорю жизнь, я не имею ввиду "dolce vita", хорошая жизнь, человеческая жизнь. Я действительно подразумеваю жизнь на Земле, прошлую и будущую, от микробов до нас, людей, во всём её богатом молекулярном разнообразии то как мы теперь понимаем жизнь на Земле, как набор молекул и химических реакций -- и мы называем это, коллективно, биохимией, жизнь, как химический процесс, как химический феномен.
Вопрос в том: является ли этот химический феномен универсальным, или же это нечто зависящее от планеты? Он как гравитация, которая во всей вселенной одинакова, или есть множество разных биохимий где бы мы их не нашли? Нам нужно знать что мы ищем когда мы пытаемся это делать. И это очень основной вопрос на который мы не знаем ответа, но на который мы можем -- и мы пытаемся -- найти ответ в лаборатории. Нам не нужно лететь в космос чтобы ответить на этот вопрос. И вот то что мы пытаемся сделать. И это то что многие люди пытаются сейчас сделать. И много хороших новостей приходит с той части моста которую и мы пытаемся строить.
Вот один пример который я хочу вам показать. Когда мы думаем о том что необходимо для феномена под названием жизнь, мы думаем о раздробленности, сохранение молекул важных для жизни в мембране, изолированной от остальной среды, но всё же, в среде в которой они могут вместе произойти. И в одной из наших лабораторий, в лаборатории Джека Шостака, была проведена серия экспериментов за последние четыре года которая показала что среды -- которые очень распространены на планетах, на определённых типах планет как Земля, где вы имеете жидкую воду и глину, вы в итоге получаете натурально доступные молекулы которые спонтанно формируют пузыри. Но эти пузыри имеют мембраны очень похожие на мембрану любой клетки любого живого существа, выглядят они так. Вот так. И они реально помогают молекулам, как нуклеиновые кислоты, как РНК и ДНК, оставайтесь внутри, развивайтесь, меняйтесь, делитесь и делайте некоторые из процессов которые мы называем жизнью.
Это всего лишь пример для того чтобы показать вам путь которым мы стараемся ответить на большие вопросы о универсальности этого феномена. И в каком-то смысле, вы можете думать об этой работе, которую люди по всему миру начинают делать, как о постройке моста, постройка моста с двух сторон реки. С одной стороны, на левом берегу реки, находятся люди как я, которые изучают эти планеты и пытаются определить их среды. Мы не хотим идти вслепую, потому что существует слишком много возможностей, а лабораторий недостаточно, и недостаточно человеческого времени чтобы проделать все эксперименты. Вот что мы строим с левой стороны реки. На правой стороне реки находятся эксперименты в лабораториях которые я вам только что показал, где мы всё это опробовали, и мы надеемся однажды встретиться в середине.
Почему вас должно это волновать? Почему я пытаюсь продать вам полу-построенный мост? Я настолько очарователен? Существует много причин, и вы слышали некоторые из них сегодня в короткой речи. Это понимание химии действительно может помочь нам в наших повседневных жизнях. Но здесь есть нечто более основательное, более глубокое. И эта более глубокая, лежащая в основе точка это то, что наука находится в процессе пересмотра жизни каковой мы её знаем. И это изменит наше мировоззрение глубочайшим образом -- похожим образом как 400 лет назад, это сделали действия Коперника, изменяя то как мы видим пространство и время. Теперь это о чём-то другом, но такой же глубины и важности. Половину времени, происходило то что связано со своего рода чувством ничтожности по отношению к человечеству, к Земле, к большему пространству. И чем больше мы познаём, тем больше это чувство укреплялось. Вы все это узнали в школе -- то насколько Земля малая по сравнению с бескрайней вселенной. И чем больше телескоп, тем больше эта вселенная становится. И посмотрите на это изображение крохотной, голубой точки. Этот пиксель есть Земля. Это Земля какой мы её знаем. Она видна, в этом случае, снаружи орбиты Сатурна. Но она очень крохотна. Мы знаем это. Давайте представим жизнь как эту целую планету потому что эта и правда. Биосфера размером с Землю. Жизнь на Земле величиной с Землю. И давайте сравним её с остальным миром в пространственном смысле. Что если эта Коперниканская ничтожность была на самом деле неверна? Сделало бы это нас более ответственными за то что происходит сегодня? Давайте попробуем это.
В пространстве, Земля очень мала. Можете представить насколько она мала? Дайте я попробую. Допустим, это размер видимой вселенной, со всеми галактиками, со всеми звёздами, ладно, отсюда до сюда. Знаете каковой будет величина жизни в этом галстуке? Она будет величиной единственного, маленького атома. Это невообразимо мало. Мы не можем это представить. Смотрите, вы можете видеть галстук, но вы даже не можете вообразить видение размера атома, маленького атома. Но это ещё не вся история, видете ли. Вселенная и жизнь, обе находятся в пространстве и времени. Если бы это было возрастом вселенной, то это возраст жизни на Земле. Подумайте о тех древнейших живых существах на Земле, но в космической пропорции. Это не ничтожно. Это очень значительно. Так что жизнь может быть ничтожна в размере, но она не ничтожна во времени. Жизнь и вселенная сравнимы друг с другом как ребёнок и родитель, родитель и отпрыск.
И что же нам это говорит? Это говорит нам, что эта парадигма ничтожности, которую мы каким-то образом выучили из принципа Коперника, вся неверна. Существует огромный, мощный потенциал в жизни в этой вселеной -- особенно сейчас когда мы узнали что места как земля не единичны. И этот потенциал, этот мощный потенциал, так же наш потенциал, ваш и мой. И если нам суждено быть стюардами нашей планеты Земли и её биосферы, нам необходимо понять космическую значимость и сделать что-нибудь по этому поводу. Хорошие новости в том, что мы можем действительно это сделать. И давайте сделаем это. Давайте начнём эту новую революцию с кончика хвоста предыдущей, синтетическая биология это способ трансформировать нашу окружающую среду и наше будущее. И давайте надеется что сможем построить этот мост вместе и встретиться в середине.
