Няма планета Б

Арвен Никълсън и Рафаела Хейууд, AEON. 

В началото на 22-ри век човечеството напуска Земята и се отправя към звездите. Огромното екологично и климатично опустошение, характеризиращо последните 100 години, е довело до един безплоден и негостоприемен свят; ние сме изчерпали Земята напълно. Бързото топене на ледовете довежда до покачване на нивото на моретата, които поглъщат цели градове. Обезлесяването опустошава горите по целия свят, причинявайки широко разпространени разрушения и човешки жертви. През цялото време ние продължавахме да изгаряме изкопаемите горива, за които знаехме, че ни тровят, и така създадохме свят, който вече не е подходящ за нашето оцеляване. И така, насочихме погледа си отвъд земните хоризонти към един нов свят, място, където да започнем отново на една все още недокосната планета. Но къде отиваме? Какви са шансовете ни да открием мечтаната планета Б – свят, подобен на Земята, който е готов да приеме и приюти човечеството от хаоса, който създадохме на планетата, която ни е създала? Построихме мощни астрономически телескопи, за да търсим в небето планети, подобни на нашата, и много бързо открихме стотици Земни близнаци, които обикалят около далечни звезди. В крайна сметка нашият дом не беше толкова уникален. Вселената е пълна със Земи!

Този футуристичен мечтателен сценарий ни се предлага като реална научна възможност, а милиардери планират да преместят човечеството на Марс в близко бъдеще. От десетилетия децата растат с дръзките филмови приключения на междугалактически изследователи и несметните обитаеми светове, които те откриват. Действието на много от най-печелившите филми се развива на измислени планети, а платени консултанти се грижат за „реалистичността“ на науката. В същото време разказите за хора, които се опитват да оцелеят на постапокалиптична Земя, също станаха популярни.

Като се има предвид целият ни технологичен напредък, изкушаващо е да вярваме, че се приближаваме към ерата на междупланетната колонизация. Но можем ли наистина да оставим Земята и всички наши грижи зад гърба си? Не. във всички тези истории липсва онова, което прави една планета обитаема за нас. Това, което означава „подобен на Земята“ в учебниците по астрономия, и това, което означава за човек, който обмисля перспективите си за оцеляване на далечен свят, са две коренно различни неща. Ние не просто се нуждаем от планета с приблизително същия размер и температура като Земята; ние се нуждаем от планета, която е прекарала милиарди години в еволюция заедно с нас. Ние зависим изцяло от милиардите други живи организми, които изграждат биосферата на Земята. Без тях не можем да оцелеем. Астрономическите наблюдения и геоложките данни за Земята са ясни: единствената планета, която може да ни поддържа, е тази, с която сме еволюирали. Няма план Б. Няма планета Б. Бъдещето ни е тук и това не трябва да означава, че сме обречени.

Дълбоко в себе си ние знаем това инстинктивно: най-щастливи сме, когато сме потопени в естествената си среда. Съществуват безброй примери за лечебната сила на престоя в природата. В многобройни статии се говори за ползите от „къпане в гората“; научно доказано е, че престоят в гората намалява стреса, тревожността и депресията и подобрява качеството на съня, като по този начин се грижи както за физическото, така и за психическото ни здраве. Телата ни инстинктивно знаят от какво се нуждаят: от процъфтяващата и уникална биосфера, с която сме се развили съвместно и която съществува само тук, на родната ни планета.

Няма планета Б. В наши дни всички се надпреварват да използват този грабващ лозунг. Повечето от нас са го виждали на самоделен плакат на активист или са го чували от световен лидер. През 2014 г. тогавашният генерален секретар на Организацията на обединените нации Бан Ки-мун заяви: „Няма план Б, защото нямаме планета Б.“ Френският президент Еманюел Макрон го повтори през 2018 г. в историческото си обръщение към Конгреса на САЩ. Дори има книга, носеща това заглавие. Лозунгът дава силен тласък за справяне с нашата планетарна криза. Всъщност обаче никой не обяснява защо няма друга планета, на която бихме могли да живеем, въпреки че доказателствата от науките за Земята и астрономията са ясни. Събирането на тази основаваща се на наблюдения информация е от съществено значение, за да се противопоставим на все по-популярния, но погрешен разказ, че единственият начин да осигурим оцеляването си е да колонизираме други планети.

Най-добрият сценарий за тераформиране на Марс ни оставя с атмосфера, която не можем да дишаме.

Най-честата цел на тези спекулативни мечти е нашият съсед Марс. Той е с размерите на половината от Земята и получава около 40% от топлината, която получаваме от Слънцето. От гледна точка на астрономите Марс е идентичен близнак на Земята. А Марс напоследък често присъства в новините, рекламиран като възможен аванпост за човечеството в близко бъдеще. Макар че мисиите до Марс, ръководени от хора, изглеждат вероятни през следващите десетилетия, какви са перспективите ни за дългосрочно обитаване на Марс? Съвременният Марс е студен и сух свят с много тънка атмосфера и глобални прашни бури, които могат да продължат седмици наред. Средното налягане на повърхността му е по-малко от 1% от това на Земята. Оцеляването без костюм под налягане в такава среда е невъзможно. Прашният въздух се състои предимно от въглероден диоксид (CO2), а температурата на повърхността варира от приятните 30ºC през лятото до -140ºC през зимата; тези екстремни температурни промени се дължат на тънката атмосфера на Марс.

Въпреки тези ясни предизвикателства предложенията за тераформиране на Марс в свят, подходящ за дългосрочно обитаване от хора, са многобройни. Марс е по-отдалечен от Слънцето, отколкото Земята, така че ще са необходими значително повече парникови газове, за да се постигне температура, подобна на земната. Уплътняването на атмосферата чрез освобождаване на CO2 в марсианската повърхност е най-популярното „решение“ за разредената атмосфера на Марс. Въпреки това всеки предложен метод за освобождаване на съхранения на Марс въглерод изисква технологии и ресурси, които далеч надхвърлят възможностите ни в момента. Нещо повече, неотдавнашно проучване на НАСА установи, че на Марс дори няма достатъчно CO2, за да се затопли достатъчно.

Дори и да успеем да намерим достатъчно CO2, пак ще си останем с атмосфера, която не можем да дишаме. Атмосферата на Земята съдържа само 0,04% CO2, а ние не можем да понасяме атмосфера с високо съдържание на CO2. За атмосфера с атмосферното налягане на Земята нивата на СО2 от 1% могат да предизвикат сънливост у хората, а щом достигнем нива от 10% СО2, ще се задушим, дори ако има изобилие от кислород. Предложеният абсолютно най-добър сценарий за тераформиране на Марс ни оставя с атмосфера, която не сме в състояние да дишаме; а постигането му е далеч отвъд настоящите ни технологични и икономически възможности.

Вместо да променяме атмосферата на Марс, по-реалистичен сценарий би бил да изградим на повърхността му куполи за обитаване с вътрешни условия, подходящи за нашето оцеляване. Въпреки това ще има голяма разлика в налягането между вътрешността на хабитата и външната атмосфера. Всяка пробойна в местообитанието бързо би довела до разхерметизация, като въздухът, който може да се диша, ще изтича в разредената марсианска атмосфера. Хората, живеещи на Марс, ще трябва да са постоянно нащрек за всякакви повреди по строителните конструкции, а задушаването ще е ежедневна заплаха.

От астрономическа гледна точка Марс е близнак на Земята, но въпреки това ще са необходими огромни ресурси, време и усилия, за да се превърне в свят, който няма да може да осигури дори минимума от това, което имаме на Земята. Предположението, че друга планета може да се превърне в бягство от проблемите ни на Земята, изведнъж изглежда абсурдно. Но дали не сме прекомерни песимисти? Дали просто трябва да погледнем по-далеч?

Следващият път, когато излезете навън в ясна нощ, погледнете звездите и изберете една от тях – по-вероятно е да изберете такава, около която има планети. Астрономическите наблюдения днес потвърждават вековното ни подозрение, че всички звезди имат свои планетни системи. Като астрономи ние наричаме тези системи екзопланети. Какви са екзопланетите? Можем ли да превърнем някоя от тях в свой дом?

По-голямата част от откритите досега екзопланети са открити от мисията на НАСА „Кеплер“, която наблюдава яркостта на 100 000 звезди в продължение на четири години, търсейки спадове в светлината на звездата, тъй като планета я закрива всеки път, когато завършва обиколка около нея.

„Кеплер“ е открил повече от 900 планети с размерите на Земята с радиус до 1,25 пъти по-голям от този на нашия свят. Тези планети биха могли да бъдат скалисти (за повечето от тях все още не сме определили масата им, така че можем да направим този извод само въз основа на емпиричните зависимости между масата на планетата и радиуса). От тези около 900 планети с размерите на Земята, 23 се намират в обитаемата зона. Обитаемата зона е диапазонът от орбити около звезда, в който планетата може да се счита за умерена: на повърхността ѝ може да се поддържа течна вода (при условие че има достатъчно атмосферно налягане), ключов компонент на живота, какъвто го познаваме. Концепцията за обитаемата зона е много полезна, тъй като зависи само от два астрофизични параметъра, които са сравнително лесни за измерване: разстоянието на планетата до нейната звезда-майка и температурата на звездата. Струва си да се има предвид, че астрономическата обитаема зона е много проста концепция и в действителност има много повече фактори за появата на живот; например тази концепция не отчита тектониката на плочите, за която се смята, че е от решаващо значение за поддържането на живота на Земята.

Планетите с подобни на Земята наблюдаеми свойства се срещат много често: поне една от 10 звезди е обикаляна от такава

Колко планети с размер на Земята и умерен климат има в нашата галактика? Тъй като досега сме открили само няколко такива планети, все още е доста трудно да се определи техният брой. Настоящите оценки на честотата на планетите с размер на Земята се основават на екстраполиране на измерените честоти на поява на планети, които са малко по-големи и по-близо до звездата майка, тъй като те се откриват по-лесно. Проучванията се основават предимно на наблюденията на мисията „Кеплер“, която систематично изследва повече от 100 000 звезди. Всички тези звезди са разположени в малка част от цялото небе, така че при изследванията на честотата на поява се приема, че тази част от небето е представителна за цялата галактика. Всички тези предположения са приемливи за индуктивната оценка, която предстои да направим.

Няколко различни екипа проведоха собствени анализи и установиха, че средно около една от всеки три звезди (30%) е домакин на планета с размер на Земята и умерен климат. Най-песимистичните проучвания установиха процент от 9%, което е около една на 10 звезди, а проучванията с най-оптимистични резултати установиха, че на практика всички звезди са домакини на поне една умерена планета с размерите на Земята, а потенциално дори на няколко такива.

На пръв поглед това изглежда като огромен диапазон от стойности, но си струва да се върнем назад и да си дадем сметка, че само преди 20 години не сме имали никакви данни отношение на този брой. Въпросът дали има други планети, подобни на Земята, се задава от хилядолетия, а сега за първи път можем да отговорим на него въз основа на реални наблюдения. Преди мисията „Кеплер“ нямахме никаква представа дали ще открием планети с размерите на Земята и умерен климат около една на 10 или една на милион звезди. Сега знаем, че планетите с подобни на Земята наблюдаеми свойства са много често срещани: поне една на всеки 10 звезди е домакин на такъв тип планети.

Нека сега използваме тези числа, за да прогнозираме броя на планетите с размер на Земята и умерен климат в цялата ни галактика. За тази цел нека вземем средната оценка от 30%, или приблизително една на всеки три звезди. В нашата галактика има приблизително 300 милиарда звезди, което прави 90 милиарда умерени планети с приблизителни на Земята размери. Това е огромен брой и може да бъде много изкушаващо да се мисли, че поне една от тях със сигурност изглежда точно като Земята.

Един от въпросите, които трябва да се вземат предвид, е, че другите светове са на невъобразимо разстояние от нас. Нашият съсед Марс е отдалечен средно на 225 млн. км. Представете си екип от астронавти, пътуващи в превозно средство, подобно на роботизираната сонда на НАСА „Нови хоризонти“, един от най-бързите космически кораби на човечеството, който прелетя край Плутон през 2015 г. При максимална скорост на „Нови хоризонти“ от около 58 000 км/ч, достигането до Марс би отнело поне 162 дни. Отвъд нашата Слънчева система най-близката до нас звезда е Проксима Кентавър, на разстояние 40 трилиона километра. Придвижвайки се със същото космическо превозно средство, на екипажа от астронавти ще му трябват 79 000 години, за да достигне до планетите, които биха могли да съществуват около най-близкия ни звезден съсед.

И все пак нека за момент оптимистично си представим, че открием идеален близнак на Земята: планета, която наистина е точно като Земята. Нека си представим, че съществува някаква футуристична форма на технология, готова да ни отведе в този нов рай. Желаещи да изследваме новия си дом, ние нетърпеливо се качваме на ракетата, но при кацането скоро се чувстваме неспокойни. Къде е сушата? Защо океанът е зелен, а не син? Защо небето е оранжево и с гъста мъгла? Защо уредите ни не откриват кислород в атмосферата? Нима това не трябваше да бъде съвършен двойник на Земята?

Оказва се, че сме кацнали на идеален двойник на архейската Земя – еонът, през който за първи път се е появил живот на нашия роден свят. Тази нова планета със сигурност е обитаема: форми на живот се носят из зелените, богати на желязо океани, издишвайки метан, който придава на небето този тревожен мъглив, оранжев цвят. Тази планета със сигурност е обитаема – само че не и за нас. На нея има процъфтяваща биосфера с много живот, но не и такъв като нашия. Всъщност ние не бихме могли да оцелеем на Земята през около 90% от нейната история; богатата на кислород атмосфера, от която зависим, е неотдавнашна характеристика на нашата планета.

Най-ранната част от историята на нашата планета, известна като Хадейски еон, започва с формирането на Земята. Наречен на гръцкото подземно царство поради огненото начало на нашата планета, ранният хадейски период е бил ужасно място с океани от разтопена лава и атмосфера от изпарени скали. След това идва архейският еон, започнал преди 4 милиарда години, когато на Земята процъфтява първият живот. Но, както току-що видяхме, археанът не би бил дом за човека. Светът, в който са процъфтявали нашите най-ранни предци, би ни убил за миг. След архея идва протерозоят, преди 2,5 милиарда години. В този еон е имало суша и по-познатите ни сини океан и небе. Нещо повече, в атмосферата най-накрая започнал да се натрупва кислород. Но нека не се вълнуваме твърде много: нивото на кислорода е било по-малко от 10% от това, което имаме днес. Въздухът все още щеше да е невъзможен за дишане. По това време се наблюдават и глобални заледявания, при които ледът покрива земното кълбо от полюсите до екватора за милиони години наред. Земята е прекарала повече от времето си в пълно замръзване, отколкото е продължителността на съществуването на нас, хората.

Не бихме могли да живеем на нашата планета през по-голямата част от нейното съществуване

Сегашният еон на Земята, фанерозоят, е започнал едва преди около 541 милиона години с камбрийската експлозия – период от време, когато животът бързо се е разнообразил. По време на този еон се появяват множество видове живот, включително първите сухоземни растения, динозаврите и първите цъфтящи растения. Едва в рамките на този еон нашата атмосфера се превръща в такава, която действително можем да дишаме. Този еон се характеризира и с многобройни масови измирания, които унищожават до 90% от всички видове за кратки периоди от време. Смята се, че факторите, довели до това опустошение, са комбинация от удари на големи астероиди и вулканични, химически и климатични промени, настъпили на Земята по това време. От гледна точка на нашата планета промените, довели до тези масови измирания, са сравнително незначителни. За тогавашните форми на живот обаче тези промени са разрушили техния свят и много често са довели до пълното им изчезване.

Ако разгледаме дългата история на Земята, ще видим, че през по-голямата част от нейното съществуване ние не бихме могли да живеем на нашата планета. Анатомично съвременните хора са се появили преди по-малко от 400 000 години; ние сме съществували през по-малко от 0,01% от историята на Земята. Единствената причина, поради която Земята е обитаема сега, е огромната и разнообразна биосфера, която в продължение на стотици милиони години е еволюирала заедно с нашата планета и я е оформила в дома, който познаваме днес. Нашето по-нататъшно оцеляване зависи от продължаването на сегашното състояние на Земята без неприятни удари по пътя. Ние сме сложни форми на живот със сложни нужди. Изцяло зависим от други организми за цялата си храна и за самия въздух, който дишаме. Сривът на екосистемите на Земята е срив на нашите животоподдържащи системи. Възпроизвеждането на всичко, което Земята ни предлага, на друга планета, в рамките на няколко човешки живота, е просто невъзможно.

Някои твърдят, че трябва да колонизираме други планети, за да осигурим бъдещето на човешката раса. След 5 милиарда години нашето Слънце, звезда на средна възраст, ще се превърне в червен гигант, ще увеличи размерите си и вероятно ще погълне Земята. След 1 милиард години постепенното затопляне на Слънцето ще доведе до изкипяването на океаните на Земята. Макар че това със сигурност звучи тревожно, 1 милиард години са много, много време. Преди един милиард години земните маси са образували суперконтинента Родиния, а животът на Земята се е състоял от едноклетъчни и малки многоклетъчни организми. Все още не е имало растения или животни. Най-старите останки от Homo sapiens датират отпреди 315 000 години, а допреди 12 000 години всички хора са живели като ловци-събирачи.

Индустриалната революция се е случила преди по-малко от 500 години. Оттогава човешката дейност, свързана с изгарянето на изкопаеми горива, бързо променя климата, застрашавайки живота на хората и увреждайки екосистемите по целия свят. Ако не се предприемат бързи действия, се очаква причиненото от човека изменение на климата да има опустошителни глобални последици през следващите 50 години. Това е надвисналата криза, върху която човечеството трябва да се съсредоточи. Ако не можем да се научим да работим в рамките на планетарната система, с която сме еволюирали, как изобщо можем да се надяваме да възпроизведем тези дълбоки процеси на друга планета? Като се има предвид колко различни са днешните човешки цивилизации в сравнение с тези отпреди 5 000 години, да се тревожим за проблем, с който хората може би ще трябва да се справят след един милиард години, е просто абсурдно. Много по-просто би било да се върнем назад във времето и да помолим древните египтяни да изобретят интернет там и тогава. Струва си да се помисли и за това, че много от нагласите за колонизиране на космоса са тревожно близки до същите експлоататорски нагласи, които ни доведоха до климатичната криза, пред която сме изправени сега.

Земята е домът, който познаваме и обичаме, не защото е с размерите на Земята и с умерен климат. Не, ние наричаме тази планета наш дом благодарение на милиардите години, през които тя е свързана с живота. Точно както хората се формират не само от генетиката си, но и от културата и взаимоотношенията си с другите, така и планетите се оформят от живите организми, които се появяват и процъфтяват на тях. С течение на времето Земята е била драматично преобразена от живота в свят, в който ние, хората, можем да просперираме. Връзката действа и в двете посоки: докато животът формира своята планета, планетата формира своя живот. Настоящата Земя е нашата система за поддържане на живота и ние не можем да живеем без нея.

Макар че Земята понастоящем е единственият пример за жива планета, сега технологията ни позволява да открием признаци на живот и на други светове. През следващите десетилетия вероятно ще намерим отговор на вечния въпрос: сами ли сме във Вселената? Намирането на доказателства за извънземен живот обещава да разклати основите на разбирането ни за собственото ни място в космоса. Но откриването на извънземен живот не означава, че ще намерим друга планета, на която да се преместим. Точно както животът на Земята се е развивал заедно с нашата планета в продължение на милиарди години, формирайки дълбока, уникална връзка, която създава света, който виждаме днес, всеки извънземен живот на далечна планета ще има също толкова дълбока и уникална връзка със собствената си планета. Не можем да очакваме, че ще можем да се вмъкнем на партито и да намерим топъл прием.

Животът в условията на затопляща се Земя е свързан с много предизвикателства. Но те бледнеят в сравнение с предизвикателствата, свързани с превръщането на Марс или която и да е друга планета в жизнеспособна алтернатива. Учените изучават Марс и други планети, за да разберат по-добре как са се формирали и еволюирали Земята и животът и как взаимно си влияят. Гледаме към светове отвъд нашите хоризонти, за да разберем по-добре себе си. В търсене на Вселената ние не търсим спасение от нашите проблеми: Земята е нашият уникален и единствен дом в космоса. Няма планета Б.

Арвен Никълсън е научен сътрудник по физика и астрономия в университета в Ексетър, Великобритания. Тя разработкосмическа колонва модели за регулиране, за да разбере как животът може да повлияе на дългосрочните перспективи за обитаемост на планетата.

Рафаела Хейууд е старши преподавател по физика и астрономия в университета в Ексетър, Великобритания. Нейните изследвания са насочени към откриването на малки, потенциално земни планети около звезди, различни от нашето Слънце.