Эксперименты описанного типа не просто позволяют понять причины и механизм возникновения полярного сияния. Они дают уникальную возможность изучать структуру магнитного поля Земли, процессы в ее ионосфере и влияние этих процессов на погоду вблизи земной поверхности. Особенно удобно выполнять такие эксперименты не с электронами, а с ионами бария. Оказавшись в ионосфере, они возбуждаются солнечным светом и начинают испускать излучение малинового цвета.
В то же время возникают неожиданные корреляции, ждущие своих будущих исследователей, в достаточно необычных процессах. В прошлом появление полярных сияний связывалось с трагическими явлениями в природе и обществе, с предсказанием различных несчастий. Только ли страх перед непонятными явлениями природы лежал в основе этих суеверий? Сейчас хорошо известно, что солнечные ритмы с различными периодами (27 суток, 11 лет и т. д.) влияют на самые разные стороны жизни на Земле. Солнечные и магнитные бури (и связанные с ними полярные сияния) могут вызывать рост различных заболеваний, в том числе заболеваний сердечно-сосудистой системы человека. С солнечными циклами связаны изменения климата на Земле, появление засух и наводнений, землетрясения и т. д. Все это заставляет еще раз серьезно задуматься над старыми суевериями – а может, в них есть рациональное зерно?
Полярные сияния сигнализируют о месте и времени воздействия космоса на земные процессы. Вторжение заряженных частиц, которое их вызывает, влияет на многие стороны нашей жизни. Изменяется содержание озона и электрический потенциал ионосферы, нагрев ионосферной плазмы возбуждает волны в атмосфере. Все это сказывается на погоде. Из-за дополнительной ионизации в ионосфере начинают течь значительные электрические токи, магнитные поля которых искажают магнитное поле Земли, что прямо влияет на здоровье многих людей. Таким образом, через полярные сияния и связанные с ними процессы космос воздействует на окружающую нас природу и ее обитателей.
В эссе "Небесные объекты" А. Кларк писал:
Не приходится сомневаться, что Природа способна создавать "космические корабли", удовлетворяющие самым строгим требованиям – когда она действительно этого желает.
В доказательство этого я процитирую номер "Обсерватории" – журнала, издаваемого ведущей астрономической организацией мира, Королевским астрономическим обществом, – вышедший в мае 1916 года. Дата - 1916 год – важна для понимания нюансов написанного, но событие, о котором пойдет речь, произошло более чем на три десятка лет ранее, ночью 17 ноября 1882 года.
Автор – известный британский астроном Уолтер Маундер, работавший тогда в Гринвичской обсерватории. Его попросили описать самое замечательное зрелище, которое ему довелось увидеть за много лет наблюдений за небом, и он вспомнил, как в ту ноябрьскую ночь 1882 года был на крыше обсерватории, глядя на ночной Лондон, когда "громадный круглый диск зеленоватого цвета внезапно появился низко над горизонтом в направлении востоко-северо-восток; он взошел и перемещался по небу так же плавно и равномерно, как Солнце, Луна, звезды и планеты, но в тысячу раз быстрее. Его круглая форма, очевидно, была обусловлена эффектом перспективы, ибо по мере движения он удлинялся, и, когда он пересек меридиан и прошел чуть выше Луны, его форма была близка к очень вытянутому эллипсу, и различные наблюдатели описывали его как сигарообразный, похожий на торпеду… случись это на треть века позже, каждый, без сомнения, нашел бы один и тот же образ – объект был бы точь-в-точь похож на дирижабль.
Напомню, что Маундер написал это в 1916 году, когда дирижабли занимали в сводках новостей место даже более почетное, чем ныне космические корабли.
Сотни наблюдателей по всей Англии и Европе наблюдали этот объект, что позволило получить достаточно точные оценки его высоты, размеров и скорости. Он летел на высоте 133 мили над Землей, двигался со скоростью 10 миль в секунду – и был по крайней мере 50 миль длиной.
Здесь великий английский фантаст как бы делает эффектную паузу и наконец-то задает вопрос: "Что же это было?" В 1882 году еще никто не знал ответа на этот вопрос. Ключ к разгадке подобных явлений был получен лишь в конце сороковых годов ушедшего века советскими метеорологами, которые неоднократно наблюдали подобные объекты во время ионосферных бурь в небе Арктики, сопровождавшихся сильнейшими северными сияниями. В своем эссе Кларк фактически повторяет объяснение, полученное советскими учеными:
Природа с помощью своей электронно-лучевой трубки длиной в 93 000 000 миль может создавать симметричные, четко очерченные объекты, равномерно движущиеся по небу. По-моему, это зрелище было более внушительным, чем какой-то космический корабль, но факты не оставляют места для споров. Наблюдения с помощью спектроскопа подтвердили, что это было лишь полярным сиянием, и по мере своего полета над Европой объект начал медленно распадаться на куски. В космическом кинескопе пропала фокусировка.
А что же НЛО и пришельцы? Об этом Кларк размышляет дальше.
Мне могут возразить – вряд ли это редкое, возможно, уникальное событие может объяснить ряд наблюдений НЛО, многие из которых сделаны днем, когда слабое свечение полярного сияния совершенно незаметно. Все же я подозреваю, что тут имеется некая отдаленная связь, и это подозрение основывается на одной новой науке, которая существует всего несколько лет и возникла в связи с ракетными и ядерными исследованиями.
Эта наука называется – вдохните поглубже – магнитогидродинамика. Вы наверняка еще услышите про нее в будущем, ибо она, наряду с ядерной энергетикой, – один из ключей к освоению космоса. Но сейчас она интересует нас только потому, что занимается движением ионизированных газов в магнитных полях – то есть явлениями той же природы, как и то, которое поразило мистера Маундера и еще несколько тысяч человек в 1882 году.
Сегодня мы называем подобные объекты "плазмоидами". (Очаровательное слово! Так и видится заголовок в журнале: "Меня преследовали плазмоиды с Плутона".) Они известны довольно давно – в виде одного из самых загадочных явлений природы, шаровой молнии, в которую никто никогда бы не поверил, не будь массы свидетельств о ней. Во время грозы иногда наблюдаются ярко светящиеся шары, которые катятся по земле или медленно плывут по воздуху. Порой они взрываются с большой силой – так же, как лопались теории, которые предлагали для их объяснения. Но сейчас мы умеем получать уменьшенные копии – плазмоиды-крошки – в лаборатории, и ходят жуткие слухи о том, что военные пытаются применить их в качестве оружия.
Поскольку нельзя отвергать все возможности, всегда останется слабый шанс, что некоторые НЛО – это корабли пришельцев из иных миров, хотя свидетельства против этого столь обширны, что для их детального изложения потребовалась бы гораздо более длинная статья. Если этот вердикт разочарует вас, я могу предложить взамен вполне адекватную, по моему мнению, компенсацию.
Если вы будете смотреть в небо, то вы рано или поздно увидите космический корабль.
Но он будет одним из наших.
Часть 3 Жизнь во Вселенной
Все формы жизни на Земле тесно взаимосвязаны. Мы имеем общую органическую химию, общее эволюционное наследие. И в результате наши биологи крайне ограничены в своих исследованиях. Они изучают только один тип биологии, только одну тему в музыке жизни. Является ли этот слабый и пронзительный мотив единственным голосом на тысячи световых лет? Или существует своего рода космическая фуга с темами и контрапунктом, гармониями и диссонансами, миллиардами разных голосов, исполняющих музыку жизни в Галактике?
К. Саган. Космос. Эволюция Вселенной, жизни и цивилизации
Глава 1 Космический посев или самозарождение?
Всякая попытка понять, как возникла жизнь, порождает множество различных научных вопросов. Это заставляет нас углубляться в различные области науки, что со временем несомненно поможет пролить свет на многие ныне неясные проблемы… Если мы действительно поймем, как живой организм возникает из неживой материи, то сможем создать хотя бы самый простой организм – самый простой, но, несомненно, живой. Это осуществится столь не скоро, что трудно решиться даже поверить в такую возможность. И тем не менее именно так оно и будет.
Дж. Уолд. Происхождение жизни
На нашей планете все живое состоит из органических молекул – сложных микроскопических образований, в которых центральную роль играет атом углерода. Было время до появления жизни, когда бесплодная Земля прозябала в запустении. Теперь наш мир переполнен жизнью. Как она зародилась? Как вышло, что в отсутствие живого возникли органические молекулы на основе углерода? Каким образом эволюция жизни породила столь сложные существа, как мы с вами, способные исследовать тайну собственного происхождения?
А бесчисленные планеты, которые, возможно, обращаются вокруг иных солнц, – есть ли там жизнь? И если внеземная жизнь существует, то лежат ли в ее основе те же органические молекулы, что и на Земле? Похожи ли существа других миров на земные формы жизни? Или совсем не похожи – иное порождение иной окружающей среды? <…> Природа жизни на Земле и поиски жизни за пределами нашей планеты – это две стороны одного вопроса, вопроса о том, кто мы такие.
Многих людей шокировали – кое-кого шокируют и до сих пор – и идея эволюции, и теория естественного отбора. Наблюдая совершенство всех форм земной жизни, наши предки усматривали в этом руку Великого Конструктора. Простейший одноклеточный организм – гораздо более сложная машина, чем самые хитрые карманные часы. Но ведь они, эти часы, не собираются сами, не развились они и в ходе постепенной эволюции, скажем от дедовских ходиков. Раз имеются часы, был и часовых дел мастер. Естественно думать, что атомы и молекулы не могут самопроизвольно соединиться в организмы той невероятной сложности… какие мы во множестве находим в любом районе Земли… Идея сотворения каждого организма Великим Конструктором не только наделяла природу смыслом и порядком, но и придавала человеческому существованию ту особую значимость, в которой мы испытываем нужду до сих пор. Конструктор – это естественное, привлекательное и универсальное человеческое объяснение биологического мира. Но, как показали Дарвин и Уоллес, существует другое объяснение, столь же привлекательное, столь же человеческое и гораздо более убедительное, – естественный отбор, который делает музыку жизни все более прекрасной.
К. Саган. Космос. Эволюция Вселенной, жизни и цивилизации
Чтобы по-настоящему разобраться в том, что же представляют собой пресловутые НЛО и возможен ли инопланетный разум, надо ответить на два вопроса.
Во-первых, что это вообще такое – жизнь?
Во-вторых, как она может возникнуть во Вселенной?
Начнем с середины прошлого века – тогда биохимики впервые попытались поставить ряд экспериментов по самозарождению жизни. Они построили лабораторную установку из двух сообщающихся сосудов, в одном из которых была вода, а в другом – модель атмосферы первобытной Земли из смеси газов: водорода, метана, аммиака и водяных паров. Когда ученые создали в такой атмосфере миниатюрную грозу, пропустив серию электрических разрядов, вода в сосуде побурела, а ее химический анализ показал, что там образовалось множество "кирпичиков" живой материи – аминокислот и других органических молекул. Этот знаменитый опыт впервые показал, что чисто случайные химические реакции в смеси простых молекул "мертвого" неорганического вещества могут приводить к образованию все более и более сложных, "полуживых" органических молекул и веществ, на основе которых построено все живое.
Но загадка жизни оказалась намного сложнее. И хотя после классических работ академика Опарина наука казалась близкой к ее решению, впоследствии у биологов снова появились сомнения. Сегодня предлагается много новых гипотез, но ни одна из них не представляется экспериментально убедительной, ведь как писал в свое время выдающийся физик-теоретик Эрвин Шредингер в своей книге "Что такое жизнь? С точки зрения физика":
…расположение и взаимодействие атомов в наиболее важных частях живого организма коренным образом отличаются от того расположения атомов, с которым физики и химики имели до сих пор дело в своих экспериментальных и теоретических исследованиях. Однако это отличие, которое я только что назвал коренным, легко может показаться ничтожным всякому, кроме физика, глубоко убежденного в том, что законы физики и химии являются законами статистическими. Именно со статистической точки зрения структура важнейших частей живого организма полностью отличается от структуры любого вещества, с которым мы, физики и химики, имели до сих пор дело практически в наших лабораториях и теоретически за письменным столом. Конечно, трудно представить, чтобы законы и правила, нами открытые, были непосредственно приложимы к поведению систем, не имеющих тех структур, на которых основаны эти законы и правила.
Наши далекие предки и не подозревали, что вопрос о происхождении живого из неживого для их потомков окажется столь сложным. Для них-то все вокруг было живым, одухотворенным: солнце и воздух, горы и реки, облака и море. Мудрецы Античности и Средневековья тоже не видели непроходимой грани между живым и неживым. Вслед за Аристотелем все ученые вплоть до XVII века полагали самозарождение жизни самым обычным явлением. В гниющих отходах зарождаются черви и мухи, в старом тряпье – мыши, на подводных камнях и днищах кораблей – моллюски. Могучая "животворная сила" пронизывает мироздание; она-то и заставляет косную материю порождать жизнь. Это учение – витализм – не противоречило и библейской версии происхождения жизни. Современные опыты биохимиков по созданию "кирпичиков" жизни – нуклеотидов, из которых построены все генетические молекулы, показали, что смеси газов, выделяющихся в местах прорыва горячей лавы на дне Мирового океана, содержат те же циклы взаимосвязанных химических реакций, которые характерны для живых клеток. (Известный космофизик Л. М. Мухин даже выдвинул гипотезу о возможности образования живых клеток в первичном "бульоне" органических соединений под воздействием подводной вулканической деятельности. По его мнению, извержение подводных вулканов создает в окружающей среде широкий спектр температур и давлений. Кроме того, вулкан сам становится источником таких газов, как аммиак, водород, окись углерода, метан.) Это открытие породило бурную полемику среди ученых: гидробиологи утверждали, что жизнь "самозародилась" на дне первичного океана при высокой температуре, тогда как другие исследователи указывали на приповерхностные слои морей и мелководные лагуны. Последняя гипотеза учитывала установленный к тому времени факт, что Солнце во времена образования Земли, 4,5 миллиарда лет назад, было намного тусклее, чем сейчас. Поэтому утверждалось, что земной океан был поначалу покрыт ледяным панцирем, который изредка взламывался падавшими крупными метеорами и астероидами; благодаря им в океан попадали органические вещества.
Во всех этих вариантах действительно присутствовал процесс самозарождения жизни, причем с такой химической неизбежностью, что некоторые ученые даже уверовали, что загадка жизни решена. Вскоре, однако, им в этом пришлось всерьез усомниться.
По мере дальнейшего изучения молекулярной структуры белков биологи поняли, что молекулы, лежащие в основе земной жизни, гораздо сложнее по строению, чем те простейшие аминокислоты и нуклеотиды, которые возникали в лабораторных экспериментах. Конечно, можно было оптимистически предположить, что каким-то (еще неизвестным) образом эти аминокислоты и нуклеотиды впоследствии все так же самопроизвольно и случайно сложились в более сложные молекулы белков, но очень быстро выяснилось некое принципиальное обстоятельство, которое положило конец и этой надежде. Известный биохимик Уильям Гилберт в свое время писал:
На первых стадиях эволюции молекулы РНК развиваются по схеме самоудвоения, используя обмен своими участками и случайные мутации для выработки новых свойств и приспособления к новым жизненным нишам. По мере такого усложнения эти молекулы начинают использовать свои зачаточные каталитические способности, чтобы наладить синтез простейших белков. Белки, будучи намного более мощными катализаторами, сразу же после своего появления берут на себя управление процессами в клетке и помогают создать ДНК, которая становится тем "жестким диском", где записывается вся клеточная информация.
Оказалось, что удвоение молекул ДНК, происходящее во время каждого клеточного деления и обеспечивающее передачу клеткам-потомкам наследственности родителя, может происходить только при участии белков-катализаторов, и напротив, образование этих белков происходит по "инструкциям" ДНК, то есть только в ее присутствии.
Итак, все живое на Земле существует благодаря двум органическим соединениям – ДНК и белкам. ДНК выполняет задачу хранения наследственной информации. Белки выполняют все "энергетические работы". Разделение труда здесь достаточно строгое, ведь белки не хранят наследственную информацию, а ДНК не совершает активной работы. Иными словами, белки не могли появиться без наличия ДНК, а ДНК – без наличия белков. Но допустить, что они самопроизвольно и случайно образовались одновременно и в одном и том же месте, не могли даже самые пылкие оптимисты – биологи. Ученые снова зашли в тупик.
Первый намек на возможность выхода из него указали микробиологи. Они открыли новый тип ферментов, состоящих не из белков, как обычно, а из так называемой рибонуклеиновой кислоты (РНК), которую можно назвать третьей основой жизни, наряду с ДНК и белками. Образование ДНК идет при непосредственном участии РНК. По своему химическому строению молекула РНК очень похожа на молекулу ДНК: она также состоит из длинной цепи "кирпичиков – нуклеотидов" нескольких различных типов. Если рассматривать каждый нуклеотид как символ или даже своеобразную "букву", то можно понять, как с помощью таких букв, чередующихся вдоль цепи молекулы в определенном порядке, природа записывает и сохраняет любую наследственную информацию. Нуклеотиды РНК несколько отличаются от нуклеотидов ДНК по составу и по виду, кроме того, РНК представляет собой одиночную цепь, тогда как молекула ДНК состоит из двух взаимно дополнительных (по нуклеотидному составу) цепей, обмотанных друг вокруг друга в виде так называемой двойной спирали.
Открытие РНК навело некоторых ученых на мысль, что, может быть, она, будучи более простой молекулой, чем ДНК и белки, была и самой первой, самой древней "молекулой жизни", появившейся раньше и ДНК, и белков. Но для того чтобы играть роль такой молекулы, то есть стать той основой, на которой впоследствии могли бы возникнуть ДНК и белки, эта "первичная РНК" должна была обладать двумя главными свойствами ДНК и белков: "уметь" удваиваться, как ДНК, и разрезать другие молекулы РНК на куски, соединяя эти куски друг с другом.