Водоросль у истоков Вселенной

Компьютерная модель Большого взрыва. Фото: Getty Images / Fotobank.ru

Американский астроном утверждает, что Вселенная была пригодна для жизни почти сразу после Большого взрыва

Станислав Наранович

28 февраля, 2014 13:32

12 мин

Нашей Вселенной около 14 миллиардов лет. Принято считать, что лишь в последние 3,5 миллиарда лет на планете Земля эволюционировала сначала органическая, а потом живая материя. Но что происходило до поворотного момента, когда на древней Земле начался первый абиогенный синтез простых органических соединений?

Как пишет Slate, гарвардский астроном Ави Лоеб полагает, что Вселенная кипела жизнью вскоре после Большого взрыва. Препринт его работы «Обитаемая эпоха ранней Вселенной» размещен на сайте библиотеки Корнелльского университета.

«В диапазоне красного смещения 100<(1+z)<137 у космического микроволнового фонового излучения температура 273—373K (0—100 градусов по Цельсию), что позволяет ранним каменистым планетам (если таковые существовали) иметь жидкую воду на поверхности и быть пригодными для жизни, независимо от расстояния от звезды. В стандартной космологической модели Лямбда-CDM первые звездообразующие гало в пределах нашей сферы Хаббла начали коллапсировать при этом красном смещении, позволяя начаться химии жизни, когда Вселенной было лишь 10—17 миллионов лет. Возможность появления жизни, когда средняя плотность вещества была в миллион раз больше, чем сегодня, оспаривает антропное объяснение низкого значения космологической постоянной», — говорится в анонсе научной работы.

В распоряжении у астрономов есть своего рода «снимок» молодой Вселенной. Он известен как карта анизотропии реликтового излучения. Это излучение, которое стало пронизывать пространство спустя 300—400 тысяч лет после Большого взрыва, так что на карте видны температурные вариации, существовавшие почти 14 миллиардов лет тому назад. Сегодня астрономы улавливают это излучение, когда направляют телескопы к самым дальним уголкам Вселенной и видят реликтовый свет, испущенный вскоре после ее рождения. Так как свет преодолевает всего 300 тысяч километров в секунду, в ночном небе видны звезды, существовавшие в далеком прошлом, — тысячи и тысячи лет назад.

Карта реликтового излучения гораздо старше объектов, которые видны в звездном небе сейчас. На ней запечатлен момент, когда во Вселенной еще не существовало ни одной звезды.

Если вы видите на панораме реликтового излучения скопление каких-то пылающих сгустков, это потому, что молодая Вселенная так и выглядела на самом деле.

Радиоастрономы Арно Пензиас и Роберт Вильсон получили в 1978 году Нобелевскую премию по физике за открытие, что фактически эти области — это остатки («реликты») горячего газа, распространявшегося во все стороны вскоре после Большого взрыва. Некоторые сгустки выглядят более плотными, чем остальные. Именно там формировались звезды и галактики по мере того, как Вселенная охладевала и старела. Но в течение миллионов лет Вселенная была в каком-то среднем состоянии между бесформенными комками газа и уже сформировавшимися остывшими галактиками. Именно этот промежуточный период — от 10 миллионов до 20 миллионов лет после Большого взрыва — астроном из Гарварда называет «обитаемой эпохой». То были времена, когда в нашем мире только-только начали формироваться самые первые твердые предметы.

«Первые объекты были очень маленькими», — цитирует Slate Лоеба.

Карта анизотропии реликтового излучения. Фото: NASA

Под «маленькими» астроном подразумевает, что они не достигали массы даже средних размеров галактики вроде нашего Млечного Пути. В те времена не было галактик — лишь огромные звезды, висевшие посреди темной материи. Характеристики первых звезд можно смоделировать на компьютерах, и выходит, что они были в десятки и сотни раз массивнее Солнца. Гарвардский профессор уверен, что вокруг этих громадных звезд, одиноких в пустынном молодом космосе, могли вращаться скалистые миры, очень похожие на нашу Землю.

Когда в наши дни астрономы обнаруживают очередную планету, новости как правило сопровождаются комментарием разочарованных ученых, сетующих на то, что находка расположена вне так называемой «обитаемой зоны»,

поэтому недостойна звания пригодной для жизни экзопланеты. Под обитаемой зоной подразумевается такая орбита планеты, благодаря которой условия на ней близки к земным, а вода находится в жидком состоянии. Если мир слишком близок к звезде, вода выкипает, если слишком далек — замерзает. Учитывая, что известная нам жизнь требует жидкой воды в качестве необходимого условия, большинство астрономов склоняются к тому, что внеземная жизнь может развиться только в обитаемых зонах.

Исследования Ави Лоеба показывают, что парадоксальным образом молодая Вселенная целиком была такой обитаемой зоной.

Дело в том, что через 10-20 миллионов лет после Большого взрыва Вселенную все еще заполняли сгустки горячего газа, который виден на карте реликтового излучения, но она уже остыла до температуры, при которой вода всегда оставалась в жидком состоянии — независимо от того, на каком расстоянии планета находилась от звезды. Постоянной температуры молодой Вселенной хватило бы, чтобы растопить такого ледяного гиганта как Нептун. Вот почему Лоеб назвал то время «обитаемой эпохой».

Несмотря на пригодную для жизни температуру, те времена все равно были крайне странными для того, чтобы в них жил хоть кто-то. Многие из строительных блоков жизни на Земле, например, углерод и металлы, образовались только в результате взрывов первых сверхновых. Но в ранней Вселенной, где пока что сформировалось совсем мало звезд, еще меньше их умерло. В те времена твердая материя была скорее аномалией, а большинства элементов периодической таблицы просто-напросто не существовало.

Звезды первого поколения были редки и расположены крайне далеко друг от друга. Но для жизни это не было непреодолимым препятствием. По словам Лоеба, тогда «жизнь могла быть более изолированной, чем сегодня», когда мы наблюдаем десятки миллиардов звезд вокруг.

Некоторые звезды и планеты формировали более горячие и высокоэнергетичные регионы в пространстве теплого газа. В таких регионах поверхность миров залила бы вода, у них появилась атмосфера, а главное — достаточно энергии, чтобы дать толчок эволюции материи. Изоляция этих миров защищала от космического излучения и бомбардировки астероидами, которая несколько раз почти полностью уничтожила жизнь на Земле.

Была ли жизнь в ранней Вселенной разумной?

«Нет. Речь идет о таких простых организмах, как водоросли», —

предположил Лоеб.

Поскольку на первых порах Вселенная менялась крайне быстро, у предполагаемых биологических видов было лишь несколько миллионов лет, чтобы эволюционировать на своей планете. Потом горячие облака газа в космическом пространстве сильно охладятся и радикально изменят среду, сделав ее непригодной для жизни. Однако нескольких миллионов лет достаточно, чтобы одноклеточное существо серьезно эволюционировало. Некоторые виды, в большей степени адаптированные к холодной окружающей среде, могли выжить на замерзших планетах.

Ави Лоеб. Фото: cfa.harvard.edu

Могла ли в этом эволюционном окне возникнуть человекоподобная цивилизация? Шансы невелики, учитывая, что малюсеньким и пушистым млекопитающим третичного периода потребовалось целых 65 миллионов лет, чтобы превратиться в современного человека. Но если Лоеб прав, что подтверждают другие ученые, например, великий американский физик и создатель квантовой электродинамики Фримен Дайсон, тогда жизнь — это гораздо более распространенное явление во Вселенной, чем предполагалось.

«Это почти как коперниковская революция в наших представлениях о жизни. Некогда мы верили, что Земля — это центр Вселенной. Затем Коперник и другие сказали: эй, вообще-то Земля крутится вокруг Солнца», —

цитирует Slate астронома.

Земля оказалась не такой уникальной, какой ее воображали. Лоеб уверен, что и в эволюции биологической жизни на Земле нет ничего особенного. «Долгое время у нас было предубеждение, что жизнь есть только на Земле, а Вселенная мертва. Но может, нам следует думать о живой Вселенной. И мы можем быть опоздавшими в этой игре», — полагает он.

Для Лоеба «обитаемая эпоха» является частью более полного понимания нашей Вселенной как места, в котором жизнь — общераспространенный феномен.

Если жизнь — это неотъемлемое явление в развитии космоса, — Homo sapiens будут смещены с пьедестала разумных наблюдателей Вселенной, обязательное наличие чего предполагает антропный принцип. Можно статься, многие другие глаза наблюдали звездное небо задолго до того, как наше Солнце начало светить. Проблема, однако, в том, что даже если жизнь — это обыденное явление в нашей Вселенной, — ее крайне трудно обнаружить на других планетах.

«Предположим, где-то в нашей галактике произошла ядерная война. Как вы ее обнаружите с помощью телескопов? Высвобожденная энергия столь мала, что мы не сможем увидеть ее, даже если бы это произошло у соседней звезды», — сетует гарвардский профессор.

Сейчас астрономы работают над инструментами, которые будут в состоянии найти признаки жизни в других мирах, ориентируясь на молекулярный кислород, который почти всегда создается живыми организмами. Тем временем у Лоеба есть дельный совет космологам и всему остальному человечеству: «Пока не доказано обратное, следует считать, что мы не уникальны».

ТЕГИ

поддержать проект

Для поднятия хорошего настроения, вы можете угостить наших редакторов чашечкой кофе

Маленькая чашка кофе