Образование первой жизни во вселенной

Рисунок планеты Земля
Рисунок планеты Земля

Мы, земляне, можем оказаться очень молодыми представителями живых организмов во Вселенной. Ведь жизнь на нашей планете зародилась примерно 3.8 миллиарда лет назад. Впрочем, между рождением планеты и появлением на ней простейших живых организмов прошло не так много времени – всего 700 миллионов лет.

Однако возможные первые обитатели Вселенной посчитают такую задержку уж очень долгой, ведь первые микробы могли появиться всего через 15 миллионов лет после Большого взрыва, рождения Вселенной как таковой.

Для этого планетам, на которых появились первые живые организмы, даже не нужно было находиться в зонах обитания их молодых звезд. Это, впрочем, было трудно выполнить, ведь первые звезды во Вселенной были гигантами с очень коротким временем жизни и очень мощным излучением. Планете стоило держаться подальше от такого нестабильного гиганта, там, где его излучение практически не нагревало бы планету. Ведь то, что при обычной активности гигантской звезды согревает мир, при всплеске активности может его стерилизовать.

Вместо света звезд первая жизнь, которая могла появиться 13.8 миллиарда лет назад, полагалась на реликтовое излучение, тогда намного более мощное, нежели сейчас. Эту интересную гипотезу выдвинул сотрудник Гарварда Авраам Леб, всемирно известный специалист по экзопланетам. Стоит отметить, что частично такой подход является классическим для изучения обитаемости планет. Требуется, чтобы планета была небольшой, твердой, температура на ее поверхности позволяла поддерживать жидкую воду. Ведь если представляют большой интерес луны газовых гигантов, под ледяной корой которых находится теплый океан, согреваемый приливными силами планеты, то чем хуже планеты под воздействием реликтового излучения? Это лишь еще один способ достижения требуемой температуры.

Карта распределения реликтового излучения
Карта распределения реликтового излучения

Сразу после Большого взрыва в космосе было намного жарче, чем сейчас. Вселенная была заполнена горячей плазмой, которая постепенно остывала. Этот ионизованный газ излучал то, что сейчас мы называем реликтовым излучением.

Оно появилось через 389000 лет после Большого взрыва. Сейчас это излучение очень трудно заметить, его температура составляет всего 3 градуса Кельвина, так что отданная лишь его лучам планета промерзла до той же температуры. Однако пока еще плазма была горячей, излучение также имело соответствующую температуру. В течение примерно семи миллионов лет температура все охлаждающегося реликтового излучения составляла от 0 до 100 градусов Цельсия – столько, сколько нужно для поддержания воды в жидком состоянии.

«Когда Вселенной исполнилось всего 15 миллионов лет, реликтовое излучение имело температуру, подходящую для теплого летнего дня на Земле, – говорит Леб. – Если в это время уже существовали твердые планеты, одного реликтового излучения было достаточно для поддержания нужной для жидкой воды температуры на их поверхности».

Наличие планет, а тем более твердых, в такой молодой Вселенной можно легко поставить под вопрос. Первые звезды начали образовываться через несколько десятков миллионов лет после Большого взрыва, и при этом использовались только водород и гелий, созданные при остывании Вселенной. Тяжелых элементов еще не было, ведь они образуются в результате жизнедеятельности звезд. Однако в молодой Вселенной могли существовать уплотнения, в которых изначальный газ находился под большим давлением и потому рано начал сгущаться, образуя первые звезды-гиганты. Они расходовали свое топливо, образуя при этом все более тяжелые элементы, невероятно быстро – за миллионы лет. Взрывы сверхновых-гигантов начали активно обогащать плотные регионы рожденными внутри светил элементами. Тем не менее, к моменту достижения реликтовым излучением удобной для жизни температуры тяжелых элементов было еще очень мало, так как не могло смениться несколько поколений даже гигантских и короткоживущих звезд. Чтобы проверить возможность образования планет при недостатке тяжелых элементов можно поискать в Млечном пути миры, обращающиеся вокруг очень бедных на такие элементы звезд.

Появление жизни вскоре после Большого взрыва имеет одно интересное последствие, нанося удар по антропному принципу. Согласно этому представлению, жизнь в нашей Вселенной возможна только при наблюдаемом нами соотношении фундаментальных физических величин. При этом вполне возможно существование других Вселенных, в которых соотношения между фундаментальными величинами отличаются совсем незначительно, но даже мизерного различия достаточно, чтобы не могли образоваться звезды, планеты, живые организмы, подобные земным. Среди фундаментальных постоянных, подпадающих под действие этого принципа, находится космологическая постоянная. Хотя предложивший этот параметр Эйнштейн вкладывал в него несколько иной смысл, а потом и вовсе отказался, теперь эта величина объясняет видимое ускоренное расширение Вселенной.

Если бы эта константа имела другую величину, то и Вселенная наша оказалась бы другой, а при принятии антропного принципа в ней не было бы жизни. Однако если жизнь появилась почти сразу Большого взрыва, то величина космологической постоянной не играла при этом никакой роли. Ускоренное расширение Вселенной еще не могло заметно проявиться, так что рождение и смерть звезд и обогрев планет реликтовым излучением происходили бы точно также.

Тайны Космоса