Это правило определяет расстояние между орбитами планет и названо в честь немецких астрономов Иоганна Тициуса (1729–1796) и Иоганна Боде (1747–1826); последнему мы обязаны продвижением этой гипотезы. На Нептун это «правило» не распространяется: разница между расчетной и реальной величиной большой полуоси его орбиты составляет 30 %. Тем не менее правило Тициуса-Боде иногда применяется для некоторых экзопланетных систем как удобное «правило буравчика», поскольку планеты имеют склонность располагаться по орбитам регулярно, по логарифму радиуса (расстояния до звезды); это объясняется общей природой формирования планет. Однако я не убежден, что нам следует придерживаться этого правила и дальше, поскольку полным физическим пониманием этих процессов мы пока не обладаем.

Здесь проводятся исследования под эгидой Национального центра Астрономии и Ионосферы США (NAIC). Обсерватория построена в начале 1960-х годов и полностью введена в строй в 1963 году. Она сыграла важную роль во многих крупных научных открытиях, в том числе в открытии миллисекундных и двойных пульсаров, а также в построении радарного изображения поверхности Венеры.

Об этом открытии рассказано в статье A. Wolszczan, D. Frail. A Planetary System around the Millisecond Pulsar PSR1257+12 // Nature 355 (1992): 145–47.

Хотя были заявления и об обнаружении четвертого тела, эти результаты, похоже, под сомнением; см., например, A. Wolszczan. Discovery of Pulsar Planets // New Astronomy Reviews 56 (2012): 2–8.

Звезда называется 51 Pegasi, и о ней вышло две главные публикации – первое объявление: M. Mayor, D. Queloz. A Jupiter-Mass Companion to a Solar-Type Star // Nature 378 (1995): 355–59, а затем – подтверждение – M. Mayor, D. Queloz, G. Marcy, P. Butler et al. 51 Pegasi // International Astronomical Union Circular 6251 (1995): 1.

Их статья о миграции орбит – P. Goldreich, S. Tremaine. Disk– Satellite Interactions // The Astrophysical Journal 241 (1980): 425–41.

Прекрасный Интернет-ресурс, позволяющий изучить экзопланеты во всем их поразительном разнообразии, – постоянно обновляемый онлайн-каталог по адресу http://exoplanet.eu/catalog/, который создал Джин Шнейдер из Парижской обсерватории.

См., например, I. A. G. Snellen et al. The Orbital Motion, Absolute Mass and High-Altitude Winds of Exoplanet HD209458b // Nature 465 (2010): 1049–51.

Разобраться в устройстве планетных атмосфер очень сложно. О том, что происходит на «горячем юпитере», можно прочитать в статье A. Burrows, J. Budaj, I. Hubeny. Theoretical Spectra and Light Curves of Close-in Extrasolar Giant Planets and Comparison with Data // The Astrophysical Journal 678 (2008): 1436–57.

Странное возвратное движение впервые зарегистрировано в системе WASP-17b, что описано в статье D. Anderson et al. WASP-17b: An Ultra-Low Density Planet in a Probable Retrograde Orbit // The Astrophysical Journal 709 (2010): 159–67.

См. D. M. Kipping, D. S. Spiegel. Detection of Visible Light from the Darkest World // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 417 (2011): L88–L92.

Например, газовый гигант, который вращается вокруг звезды HD 8606 (190 световых лет от Земли), имеет орбитальный период в 111 земных дней, а эллиптичность орбиты составляет 0,93. Это значит, что ближе всего он подходит к звезде на 0,03 а. е., а самое далекое расстояние – 0,88 а. е., в 30 раз больше. В районе ближайшей к звезде точки температура в атмосфере, по мнению ученых, всего за шесть часов возрастает вдвое.

См., например, S. Rappaport et al. Possible Disintegrating Short-Period Super-Mercury Orbiting KIC 12557548 // The Astrophysical Journal 752 (2012): 1.

Признаюсь честно: мы еще пока не уверены, что обнаружили в точности такие системы, поскольку интерпретировать данные очень трудно. Тем не менее гипотеза о подобном наборе планет основана на реальных данных, приведенных в статье M. Tuomi. «Evidence for Nine Planets in the HD 10180 System // Astronomy and Astrophysics 543 (2012), no. A52:1–12.

См., например, обзор N. Haghighipour. The Formation and Dynamics of Super-Earth Planets // Annual Review of Earth and Planetary Sciences 41 (2013): 469–95.

См., например, X. Boni ls et al. The HARPS Search for Southern Extra-Solar Planets. XXXI. The M-dwarf Sample // Astronomy and Astrophysics 549, no. A109 (2013): 1–75.

О том, какая у этого утверждения теоретическая основа, хорошо рассказано в статье G. Laughlin, P. Bodenheimer, F. C. Adams. The End of the Main Sequence // The Astrophysical Journal 482 (1997): 420–32.

В основном эти свидетельства дают нам исследования гравитационных линз. См. T. Sumi et al. and A. Udalski et al. Unbound or Distant Planetary Mass Population Detected by Gravitational Microlensing // Nature 473 (2011): 349–52. (Авторы – участники проектов Microlensing Observations in Astrophysics [MOA] и Optical Gravitational Lensing Experiment [OGLE] collaborations).

И даже звездные системы с большей кратностью. Многие известные экзопланеты вращаются вокруг звезды, у которой есть одна или несколько звезд-компаньонок на более далеких орбитах. Например, в системе GJ667 три звезды (А, В, С), и доказано, что вокруг звезды С вращаются экзопланеты. Надежнее всего подтверждено, что существует планета, вращающаяся сразу вокруг двух звезд, в случае Kepler-16, которую иногда называют «системой Татуин» в честь вымышленной планеты из «Звездных войн».

См. A. Léger et al. A New Family of Planets? «Ocean-Planets» // Icarus 169 (2004): 499–504.

Я участвовал в проектах, в результате которых в 2008–2010 годах появилась серия статей о вариантах климата на планетах. Первая из них – D. S. Spiegel, K. Menou, and C. A. Scharf. Habitable Climates // The Astrophysical Journal 681 (2008): 1609–23.

Я опубликовал научно-популярную заметку об этой идее в сетевой версии журнала «Scientific American» за 26 декабря 2012 года: «Should We Expect Other Earth-Like Planets At All?» // http://blogs.scientificamerican.com/life-unbounded/2012/12/26/should-we-expect-other-earth-like-planets-at-all/

О том, какие экстраполяции позволяют сделать подобные заявления об общем количестве планет на Млечном пути, доступно рассказано в двух статьях: C. D. Dressing, D. Charbonneau. The Occurrence Rate of Small Planets around Small Stars // The Astrophysical Journal 767 (2013): 95–114, и E. A. Petigura, G. W. Marcy and A. W. Howard. A Plateau in the Planet Population below Twice the Size of Earth // The Astrophysical Journal 770 (2013): 69–89.

Об этом я подробнее писал в Интернет-журнале Aeon Magazine от 20 июня 2013 года: C. Scharf, «Are We Alone? // http://aeon.co/magazine/nature-and-cosmos/the-real-meaning-of-the-exoplanet-revolution/.

Анри Пуанкаре (1854–1912) был не просто математик, он добивался блестящих результатов практически во всем, за что брался, в том числе в физике и в инженерном деле. Большинство источников отмечают, что он был склонен работать быстро и не очень любил вносить изменения и исправления в уже сделанное.

Этот журнал процветает до сих пор, его издает Институт Миттаг-Леффлер (названный в честь супругов Густава и Сигне Миттаг-Леффлер) при Шведской королевской академии наук.

Эта знаменитая задача математической физики упоминается в исследовательской литературе сплошь и рядом. Существует множество точных (и очень затейливых) решений для сугубо частных случаев, см., например, Cristopher Moore. Braids in Classical Dynamics // Physical Review Letters 70 (1993): 3675–79, а также чудесные анимационные ролики на сайте http://tuvalu.santafe.edu/~moore/gallery.html.

Об истории и хронологии трудов Пуанкаре написана прекрасная лаконичная статья с богатейшим списком источников: Q. Wang. On the Homoclinic Tangles of Henri Poincaré // http://math.arizona.edu/~dwang/history/Kings-problem.pdf.

Призовой фонд составлял 2500 крон, а на то, чтобы перепечатать тираж «Acta Mathematica», нужно было 3500 крон. Для сравнения, среднее жалованье члена Шведской академии наук составляло примерно 7000 крон в год.

Отличная статья о новейшей истории гравитационной задачи n тел – F. Diacu. The Solution of the n-body Problem // The Mathematical Intelligencer 18 (1995): 6670

Если вас интересует богатая и многогранная тема хаоса и нелинейности, рекомендую великолепную книгу: James Gleick. Chaos: Making a New Science. New York: Viking Penguin, 1987; rev. ed., Penguin Books, 2008).

См. J. Laskar. A Numerical Experiment on the Chaotic Behaviour of the Solar System // Nature 338 (1989): 237–38.

См. G. J. Sussman, J. Wisdom. Chaotic Evolution of the Solar System // Science 257 (1992): 56–62.

Это качество характеризуется экспонентой Ляпунова, математической величиной, которая отражает скорость, с которой расходятся друг от друга отличающиеся друг от друга на бесконечно малую величину траектории, например, орбиты, в динамической системе, иначе говоря, с какой скоростью система становится непредсказуемой. Она названа в честь русского ученого Александра Ляпунова (1857–1918).

В последнее время ученые исследуют то, как общая теория относительности Эйнштейна влияет на динамику Солнечной системы, что позволяет уточнить простые ньютоновы законы. См., например, G. Laughlin. Planetary Science: The Solar System’s Extended Shelf Life // Nature 459 (2009): 781–82, а также J. Laskar, M. Gastineau. Existence of Collisional Trajectories of Mercury, Mars and Venus with the Earth // Nature 459 (2009): 817–19.

См. K. Batygin, G. Laughlin. On The Dynamical Stability of the Solar System // The Astrophysical Journal 683 (2008): 1207–16.

См., например, G. E. Williams. Geological Constraints on the Precambrian History of Earth’s Rotation and the Moon’s Orbit // Reviews of Geophysics 38 (2000): 37–59.

Таких симуляторов очень много, и у каждого свой подход, а иногда и собственная узкая сфера применения, будь то планеты или галактики. В частности, это программы «Mercury», «SWIFT» и «Hermit».

Даже лексикон орбитальной динамики – и тот отличается от привычного жаргона физиков. Ученые говорят о резонансах, прецессиях, либрациях, оскулирующих элементах, апсидальном выстраивании, аргументах перицентра, гармониках, секулярных возмущениях – и никогда-никогда не обходится без упоминания о хаосе. Многие подобные выражения восходят еще к XVII–XVIII векам, ко временам Ньютона, Лапласа, Лагранжа и прочих выдающихся математиков. Это тяжелая артиллерия мощных математических понятий, а их применение к новым открытиям в науке об экзопланетах приносит нам все новые сюрпризы.

Эта тема затронута во множестве научных статей. См., например, F. C. Adams, G. Laughlin. Migration and Dynamical Relaxation in Crowded Systems of Giant Planets // Icarus 163 (2003): 290–306; M. Juric, S. Tremaine. Dynamical Origin of Extrasolar Planet Eccentricity Distribution // The Astrophysical Journal 686 (2008): 603–620.

Эта теория известна как «Модель Ниццы» в честь Обсерватории Лазурного Берега во французском городе Ницца, где ее разработали. См., например, K. Tsiganis et al. Origin of the Orbital Architecture of the Giant Planets of the Solar System // Nature 435 (2005): 459–61.

Его статья с описанием пятой гигантской планеты – D. Nesvorný. Young Solar System’s Fifth Giant Planet? // The Astrophysical Journal Letters 742 (2011): L22—L27.

См., например, A. Cassan et al. One or More Bound Planets per Milky Way Star from Microlensing Observations // Nature 481 (2012): 167–69.

На эту тему издано колоссальное количество книг и статей, выдвинуто множество интереснейших гипотез и не достигнуто практически никакого согласия по поводу того, на каких именно критериях основываться при решении, способна ли та или иная планета поддерживать жизнь. При всем при том начать изучать эту тему стоит с глубокой книги James Kasting. How to Find a Habitable Planet. Princeton: Princeton University Press, 2010.

Эта проблема получила название «проблемы тусклого молодого Солнца», и она до сих пор не решена, несмотря на то, что статьи с претензией на ответ поступают бесперебойно. Обзор можно прочитать у G. Feulner. The Faint Young Sun Problem // Reviews of Geophysics 50 (2012): RG2006. Лично я подозреваю, что решить ее помогут усовершенствованные (трехмерные) модели, которые позволят точнее описать климат на планетах. И лично у меня есть любимая теория, ничем не подкрепленная: возможно, орбита Земли была не совсем такой, как мы думаем.

Так называемая модель ударного формирования Луны предполагает, что часть орбитального диапазона юной Земли занимало небесное тело размером примерно с Марс, протопланета под названием Тейя («богиня»): возможно, она описывала «подкову» вокруг одной из стабильных точек (точек Лагранжа), опережая Землю на ее орбите или отставая от нее. А впоследствии их орбитальные пути пересеклись, и это привело к столкновению Тейи с Землей. Хотя на данный момент это главенствующая теория, есть некоторые признаки того, что это, вероятно, не полная картина произошедшего. См., например, краткий обзор D. Clery. Impact Theory Gets Whacked // Science 342 (2013): 183–85

Об их исследовании см. H. F. Levison et al. Capture of the Sun’s Oort Cloud from Stars in Its Birth Cluster // Science 329 (2010): 187–90.

Археи, подобно бактериям, прокариоты, одноклеточные организмы, в клетках которых нет ядер и других органелл. В 1977 году некоторые виды архей были впервые классифицированы как особый тип прокариотов и выделены в собственное царство, отдельное от бактерий; это сделали Карл Вёзе и Джордж Фокс на основе генетических анализов. Об этом рассказано в статье C. R. Woese, G. E. Fox. Phylogenetic Structure of the Prokaryotic Domain: The Primary Kingdoms // PNAS 74 (1977): 5088–90.

Не приходится удивляться, что эти оценки варьируются. Приведенная величина основана на авторитетной статье William B. (Brad) Whitman. Prokaryotes: The Unseen Majority // PNAS 95 (1998): 6578–83. Автор исходит из большого количества обоснованных экстраполяций данных, полученных путем исследования различных популяций и сред.

Я имею в виду статью P. Falkowski, T. Fenchel, E. Delong. The Microbial Engines That Drive Earth’s Biogeochemical Cycles // Science 320 (2008): 1034–39.

Молекулярные машины зачастую состоят из белков, содержащих две и более одинаковые или разные полипептидные цепочки. Вообще говоря, полипептид – это цепочка аминокислот, которые скреплены ковалентными связями в результате обмена электронами между атомами. Ух, какая сложная наука химия…

Хороший обзор энергетического бюджета живых организмов на примере сгорания «топлива» см. в статье K. H. Nealson and P. G. Conrad. Life: Past, Present, and Future // Philosophical Transactions of the Royal Society B // Biological Sciences 354 (1999). 1923–39.

Кажется, будто процесс выработки метана микробами довольно прост, однако на самом деле, как и большинство метаболических процессов, он задействует безумное количество ферментов и реакций, причем не всегда одинаковых. В сущности, к получению метана приводит три основных метаболических маршрута: восстановление углекислого газа (о нем здесь и идет речь), ферментация соли уксусной кислоты и дисмутация (одновременное окисление и восстановление, в результате которых получаются два вещества) метанола или метиламинов. Каждый из них предполагает множество этапов-реакций.

Примеров тому множество. Не так давно было открыто одно особенно удивительное сочетание химических реакций окисления-восстановления, которые идут в разных слоях осадков на морском дне, – расстояние между ними составляет целых 12 миллиметров, для бактерий это очень много. Вероятно, механизм, связывающий эти физические слои, – электрический: возможно, именно бактерии контролируют поток заряженных частиц по планете. L. P. Nielsen et al. Electric Currents Couple Spatially Separated Biogeochemical Processes in Marine Sediment // Nature 463 (2010): 1071–74.

Разновидности сине-зеленых водорослей использовали солнечный свет для получения пищи еще более чем 3 миллиарда лет назад. Эти организмы, вырабатывающие кислород, и по сей день встречаются на Земле повсеместно.

См., например, N. Lane, W. F. Martin. The Origin of Membrane Bioenergetics // Cell 151 (2012): 1406–16.

Бактерии, например, могут обмениваться небольшими поднаборами генетического материала в виде плазмид. Эти плазмиды часто существуют в клетке в виде небольших колец ДНК (независимых от хромосомной ДНК) и содержат генетические коды размером от тысячи до миллиона базовых пар (знаков). Зачем природа придумала такое? Одно из преимуществ микробов состоит в способности делиться ДНК, в которой закодировано сопротивление неблагоприятным факторам вроде антибиотиков. В сущности, распределение плазмид увеличивает шансы на выживание целой популяции, а не только отдельной особи, которой повезло обрести нужную мутацию.

Эта идея пока не вполне доказана. Изучение скальных пород показывает, что примерно 650–750 лет назад, возможно, был период глобального похолодания, и тогда, вероятно, было так холодно, что даже на самых низких широтах все было покрыто льдом. То, в какой степени Земля замерзла, почему это произошло и как климат снова потеплел, до сих пор вызывает споры. Доводы в пользу гипотезы «снежка» см., например, в статье P. F. Hoffman et al. A Neoproterozoic Snowball Earth // Science 281 (1998):1342–46. Планеты, на поверхности которых есть вода, и в самом деле подвержены процессу положительной обратной связи, когда лед отражает больше солнечной энергии, чем жидкая вода, и поэтому температура на поверхности падает еще сильнее. Вероятно, состояния «снежка» среди экзопланет не редкость.

См., например, обсуждении в статье B. J. McCall and T. Oka. H₃⁺ – an Ion with Many Talents // Science 287 (2000): 1941–42.

См. D. F. Strobel. Molecular Hydrogen in Titan’s Atmosphere: Implications of the Measured Tropospheric and Thermospheric Mole Fractions // Icarus 208 (2010): 878–86

И в самом деле, есть несколько работ о структуре более абстрактных метаболических систем и об углеродной химии, в которых предполагается, что метаболизм, основанный на углероде, был «почти достоверным» событием, своего рода аттрактором в пространстве вероятностей. См. R. Braakman and E. Smith. The Compositional and Evolutionary Logic of Metabolism // Physical Biology 10 (2012): 011001.

Измерение нисходящего потока молекулярного водорода в атмосфере Титана привело к пересмотру и возобновлению дискуссии о жизни на этом небесном теле. См. уже упоминавшуюся ранее статью D. F. Strobel. Molecular Hydrogen in Titan’s Atmosphere: Implications of the Measured Tropospheric and Thermospheric Mole Fractions // Icarus 208 (2010): 878–86 (и список литературы в этой статье).

Это делается при помощи инструментов «метагеномики», когда изучаются образцы, полученные из естественной среды, и изучается генетическое разнообразие определенных важнейших генов, которыми так или иначе пользуются все живые организмы. Например, рибосомальная последовательность РНК 16S состоит из 1542 нуклеиновых кислот – «букв», и эта последовательность, как говорят биологи, высоко консервативна, то есть случайные мутации в ней вызывают осложнения и быстро уничтожаются путем естественного отбора, а значит, любая версия, как правило, соответствует своему биологическому виду. Если изучить разнообразие вариантов этой последовательности в образце, можно получить оценку количества разных видов бактерий и архей в нем.

См., например, обзор J. M. Beck, V. B. Young, and G. B. Huffnagle. The Microbiome of the Lung // Translational Research 160 (2012): 258–66.

Об этой поразительной области исследований написано много превосходных работ. Отличная научно-популярная статья – J. Ackerman. The Ultimate Social Network // Scientific American 306 (2012): 36–43. Хотя по поводу микрофауны человека постоянно появляются новые работы, исследование микробов желудочно-кишечного тракта в 2010 году производилось в рамках проекта «MetaHIT» («Metagenomics of the Human Intestinal Tract»). Отчет о нем см. в статье J. Qin et al. A Human Gut Microbial Gene Catalogue Established by Metagenomic Sequencing // Nature 464 (2010): 59–65.

Энтеротипы выявлены на основе алализа метагеномных данных, полученных при изучении (какая прелесть) человеческих каловых масс. Это исследование описано в статье M. Arumugam et al. Enterotypes of the human gut microbiome // Nature 473 (2011): 174–80.

Подобные исследования начались только совсем недавно, однако, похоже, действительно есть какая-то связь – иногда ее называют «осью „микрофлора-кишечник-мозг“». Хороший обзор см. в статье V. O. Ezenwa et al. Animal Behavior and the Microbiome // Science 338 (2012): 198–99.

И в самом деле, некоторых ученых это навело на использование термина «хологеном» – сумма генов человека (и любого многоклеточного организма) и его микрофлоры; с этой точки зрения они исследуют эволюцию и естественный отбор. Некоторые исследования, похоже, отчасти подтверждают подобные идеи; см., например, R. M. Brucker, S. R. Bordenstein. The Hologenomic Basis of Speciation: Gut Bacteria Cause Hybrid Lethality in the Genus Nasonia // Science 341 (2013): 667–69.

Пожалуй, главным трудом по этому вопросу по сей день остается книга B. Hölldobler and E. O. Wilson. The Ants. Cambridge, MA: Belknap Press of Harvard University Press, 1990.

Первое научное описание того, как осьминоги собирают и запасают «орудия», чтобы применять их впоследствии, приводится в статье J. K. Finn, T. Tregenza, and M. D. Norman. Defensive Tool Use in a Coconut– Carrying Octopus // Current Biology 19 (2009): R1069–70. Ученые отмечали, как так называемые кокосовые осьминоги собирают, складывают и перетаскивают с места на место (очень неуклюже, при помощи особого приема наподобие хождения на ходулях) кокосовую скорлупу, похоже, для того, чтобы затем строить из них жилища. Финн пишет, что зрелище было весьма комичное: «В жизни не приходилось так смеяться под водой». Статью можно найти в Интернете: www.eurekalert.org/pub_releases/2009–12/cp-tui120909.php.

Точные даты, само собой, не известны. Временные рамки заданы по данным морской изотопной стадии 6 (MIS6) и изучения генетического разнообразия людей. Численность популяции людей резко падала и в другие периоды, например, около 70 000 лет назад и даже гораздо раньше – 1,2 миллиона лет назад. Однако, мне кажется, лучше уточнить, что с тем, что такие падения популяции вообще бывали, согласны не все. Хороший обзор можно найти в статье G. Hewitt. The Genetic Legacy of the Quaternary Ice Ages // Nature 405 (2000): 907–13.

С таким толкованием, как обычно в случаях подобных заявлений, согласны не все. Судите сами. Для справки ознакомьтесь со статьей C. W. Marean et al. Early Human Use of Marine Resources and Pigment in South Africa During the Middle Pleistocene // Nature 449 (2007): 905–908.

Дата, конечно, приблизительная. Судя по всему, согласия по поводу того, что и как погубило неандертальцев, пока нет, особенно много вопросов к тому, где именно это произошло.

См. R. E. Green et al. A Draft Sequence of the Neanderthal Genome // Science 328 (2010): 710–22.

Отличный научно-популярный рассказ об этом см. в статье K. S. Pollard. What Makes Us Different? // Scientific American 22 (2012): 30–49. Я во многом опирался именно на нее.

Думаю, до определенной степени так и было – кроме того, многие ученые указывали, что если интеллект в человеческом стиле так хорош, почему он возник на Земле всего один раз за 4 миллиарда лет? Правда, я не знаю, насколько верен этот довод. Например, цветковые растения с точки зрения эволюции невероятно удачны, однако и они возникли всего один раз, примерно 130 миллионов лет назад, и то же самое вполне можно сказать о популяциях организмов вроде насекомых. Как всегда, за успех и неуспех той или иной биологической стратегии отвечает сразу много разнообразных факторов.

В первую очередь мне вспоминается невероятная пещера Шове в департаменте Ардеш на юге Франции, где сохранились потрясающие изображения сотен животных, созданные 30–32 тысячи лет назад. Настоятельно советую посмотреть чудесный фильм Вернера Херцога «Пещера забытых снов» (2010 год).

Идея цикличности космоса главенствует, в частности, в индуистской философии и в буддизме.

Сейчас, когда я пишу эти строки, у нас нет абсолютно никаких данных о жизни где бы то ни было, кроме Земли. Разумеется, отсутствие данных само по себе интересно и, само собой, легло в основу разнообразных теорий о природе такой жизни во Вселенной, которая способна организовывать космические путешествия, и о том, почему она до сих пор не дала о себе знать (так и есть, как бы ни хотелось воображать себе обратное). Об этой загадке я поговорю в последней главе.

Вильям Гершель (1738–1822) – английский ученый, родившийся в Германии, был великолепным астрономом, инженером-оптиком и даже композитором. Заявления о жизни на Луне и Солнце отчасти почерпнуты мной из книги Iwan Rhys. When Physics Became King. Chicago: The University of Chicago Press, 2005). Полезно почитать и труды самого Гершеля, например, W. Herschel. On the Nature and Construction of the Sun and Fixed Stars // Philosophical Transactions of the Royal Society of London 85 (1795): 46–72, а также о некоторых его соображениях по поводу Луны – W. Herschel. Astronomical Observations Relating to the Mountains of the Moon // Philosophical Transactions 70 (1780): 507–26.

О представлениях Дика и Гершеля о множественности миров прекрасно рассказано в книге Michael J. Crowe. The Extraterrestrial Life Debate // 1750–1900: The Idea of a Plurality of Worlds from Kant to Lowell (Cambridge, UK: Cambridge University Press, 1986).

Подсчет общего числа звезд во Вселенной не относится к точным наукам. Приводимое здесь число – достаточно скромная оценка, всего лишь 10²¹; в некоторых исследованиях предполагается, что их может быть и в 300 раз больше. Это результат экстраполяции данных исследований вроде P. G. van Dokkum and C. Conroy. A Substantial Population of Low-Mass Stars in Luminous Elliptical Galaxies // Nature 468 (2010): 940–42.

О Байесе написано очень много, особенно после того, как в последние несколько десятилетий байесовские статистические методы стали применяться гораздо шире. В числе источников, которыми я пользовался, – эссе D. R. Bellhouse. The Reverend Thomas Bayes, FRS: A Biography to Celebrate the Tercentenary of his Birth // Statistical Science 19 (2009): 3–43. Более доступно биография Байеса изложена в книге Sharon Bertsch McGrayne. The Theory That Would Not Die: How Bayes’ Rule Cracked the Enigma Code, Hunted Down Russian Submarines, and Emerged Triumphant from Two Centuries of Controversy. New Haven: Yale University Press, 2011).

Заслуги Прайса обычно сильно недооценивают: без него идеи Байеса не были бы приведены в пригодный для публикации вид и философски осмыслены.

Теорема Байеса. В упрощенном виде она выглядит так:

Вероятность А при условии В есть произведение вероятности В при условии А и вероятности А, деленное на вероятность В, где А (например) может быть гипотезой или моделью, а В – данными.

Прайс привел в пример новорожденного ребенка, который наблюдает восходы и закаты Солнца. Мне больше по душе цыплята.

Что именно вдохновило Льюиса Кэролла на создание этих культовых животных (или по крайней мере одного), осталось неизвестным. Гипотез множество – от геральдических львов и церковных горгулий до сказок о всем довольных, напившихся молока котах из английского графства Чешир.

Спорщики раскалывались на два лагеря – так называемых фреквентистов и байесианцев. Фреквентист толкует происходящее на основе результата измерений и, как правило, предполагает, что существуют постоянные фундаментальные параметры, которым нельзя приписывать вероятность. Например, если эксперимент приводит к определенному результату в 95 случаях из 100, фреквентист скажет, что к тому же результату приведут и 95 % дальнейших экспериментов, и не добавит, что это произойдет с той или иной вероятностью.

D. Spiegel, E. Turner. Bayesian Analysis of the Astrobiological Implications of Life’s Early Emergence on Earth // PNAS 109 (2012): 395–400.

Большинство ученых согласны, что самые ранние свидетельства о жизни на Земле – это строматолиты, слоистые каменные отложения, созданные колониями микробов. Подобные структуры и сейчас формируются в нескольких местах с особыми условиями, например, в заливе Шарк в Австралии и на коралловых рифах Эксума на Багамских островах. Возраст самого древнего строматолита, скорее всего, имеющего биологическое происхождение, около 3,45 миллиарда лет. Некоторые ученые утверждают, что найденные в Австралии сетевидные отпечатки колоний микробов могут насчитывать 3,49 миллиарда лет. Утверждают даже, что найдены отложения бактериального происхождения, которым 3,8 миллиарда лет, но это вопрос спорный. Найти первые следы жизни на Земле трудно еще и потому, что на свете осталось мало мест, где можно обнаружить такие древние скальные породы.

Космический аппарат НАСА под названием «Новые горизонты» («New Horizons»), запущенный в 2006 году; ожидается, что в 2015 году он пролетит мимо Юпитера и его спутников со скоростью около 14 километров в секунду, а затем отправится к более далеким целям.

С некоторыми зондами все обстоит иначе. Зонду «Пионер-10» понадобится более 60 миллионов лет, чтобы пройти относительно близко от звезды Альдебаран (до нее 68 световых лет). «Пионер-11» примерно через 40 000 лет пройдет в пределах 1,7 светового года мимо одной маломассивной звезды. «Вояджер-1» тоже, вероятно, пройдет в пределах пары световых лет от другой маломассивной звезды приблизительно через 40 000 лет, а «Вояджер-2» пройдет в нескольких световых годах от звезды Сириус через 296 000 лет.

Визуальный осмотр структур на ледяной поверхности этого небесного тела и обнаружение там солей серной кислоты, которые, вероятно, сначала были солями соляной кислоты, а также измерение индуцированных магнитных полей, единогласно указывают на то, что под поверхностью Европы находится обширный океан. Скорее всего, он заключен под ледяной корой толщиной в десятки километров, однако его воды из-за тектоникоподобных процессов иногда протекают наружу. Недра Европы остаются теплыми, вероятно, благодаря сочетанию радиоактивного подогрева из скального ядра и тепла от трения во время гравитационных приливов, когда Европа растягивается и сокращается из-за эллиптичности своей орбиты вокруг массивного Юпитера (эта орбита – результат взаимодействия с другими спутниками Юпитера, которые открыл Галилей).

Хорошая, пусть и несколько устаревшая обзорная статья – D. Penny and A. Poole. The Nature of the Last Universal Common Ancestor // Current Opinion in Genetics and Development 9 (1999): 672–77. Байесовский анализ в поддержку LUCA – D. L. Theobald. A Formal Test of the Theory of Universal Common Ancestry // Nature 465 (2010): 219–22. Кроме того, по поводу этой статьи есть прекрасная дискуссия – M. Steel and D. Penny. Origins of Life: Common Ancestry Put to the Test // Nature 465 (2010): 168–69.

Об этой гипотезе, восходящей под разными обличьями к шестидесятым годам ХХ века, написано очень много. Термин «мир РНК» был впервые использован в статье Walter Gilbert. Origin of Life: The RNA World // Nature 319 (1986): 618.

См. сноску о структурах пород, сформированных колониями бактерий на с. 263. Недавно палеонтологи заявили, что обнаружили ископаемые остатки клеток бактерий, перерабатывавших серу, возрастом 3,4 миллиарда лет, а также (независимо) сетевидные узоры в скальных породах – следы жизнедеятельности микробов – возрастом 3,49 миллиарда лет. И то и другое найдено при раскопках в регионе Пилбара в Западной Австралии.

Эти зверюшки и в самом деле опровергли множество предрассудков. Прекрасная обзорная статья – James L. Van Etten. Giant Viruses // American Scientist 99 (2011): 304.

О его открытии читайте в статье D. Arslan et al. Distant Mimivirus Relative with a Larger Genome Highlights the Fundamental Features of Megaviridae // PNAS 108 (2011): 17486–91.

Это отнюдь не голословное заявление, а если оно подтвердится, то станет настоящей сенсацией. Об этом см. статью A. Nasir, K. M. Kim, and G. Caetano-Anolles. Giant Viruses Coexisted with the Cellular Ancestors and Represent a Distinct Supergroup along with Superkingdoms Archaea, Bacteria and Eukarya // BMC Evolutionary Biology 12 (2012): 156.

Очень славная статья Дэвиса с соавторами об идее теневой жизни: Р. Davies et al. Signatures of a Shadow Biosphere // Astrobiology 9 (2009): 241–49. Хотя подобные идеи наталкиваются на суровую критику, да и сам я считаю, что в них полно фундаментальных пробелов, это отличная пища для ума.

Строго говоря, арсенат – это молекулярная группа, которая присоединяется к чему-то еще. Его формула – AsO^43–, то есть это ион. Есть организмы, которые и в самом деле инкорпорируют мышьяк в органические молекулы, например, некоторые морские водоросли и бактерии. Однако, судя по всему, диапазон подобного поведения ограничен.

Молекула аденозинтрифосфат (АТФ, химическая формула C₁₀H₁₆N₅O₁₃P₃) иногда называется молекулярной валютой при межклеточной передаче энергии. АТФ создается в результате процессов вроде фотосинтеза или ферментации, а затем используется во множестве других мест в клетке, которая превращает его обратно в молекулу-предшественницу, а энергию забирает. Иначе говоря, АТФ играет главную роль в обмене веществ.