Следующие 500 лет: Как подготовить человека к жизни на других планетах - Кристофер Мэйсон

продукты, такие как энергия и кислород, на других планетах? Это давняя задача Министерства энергетики США, которое в настоящее время финансирует три центра чистой энергии (программу моделирования и развития ядерной энергетики, программу исследований в области накопления энергии и Институт критических материалов), а также Объединенный центр искусственного фотосинтеза. Эти инициативы поддержали работу многих ученых, в том числе профессоров Гарварда Пэм Сильвер и Дэниела Носеры, которые в 2011 г. создали первый «бионический лист», который в 5–10 раз эффективнее растений. Их «лист» представляет собой пластину из кремния и твердых субстратов, которая под воздействием солнечного света разлагает воду на водород и кислород.

Развертывание таких бионических листьев в новых мирах позволило бы быстро производить топливо и воздух. Однако для этого нужны свет и вода. Хотя на Марсе воды мало, там все же есть лужицы глубиной до 2,5 см, согласно карте водных ресурсов, опубликованной NASA в 2019 г. Использование технологии сканирования поможет выбрать экзопланеты, на которых есть вода.

Хотя одной из основных функций растений на Земле является фотосинтез, они не очень хорошо справляются с ним (КПД около 1 %). Другие формы биологической жизни работают лучше. Микроводоросли, выращиваемые в биореакторах, порой демонстрируют эффективность 3 %. Пиковая эффективность 5–7 % наблюдалась у микроводорослей в очень специфических условиях (в так называемых пузырьковых биореакторах). Профессор Носера и другие биологи, в том числе Пэм Сильвер, хотели посмотреть, насколько можно поднять этот уровень. Опираясь на работу Энтони Сински (из Массачусетского технологического института), они взяли уникальную бактерию Ralstonia eutropa, которая из водорода и CO2 синтезирует АТФ, и внедрили в нее новые гены, которые позволяют далее преобразовывать АТФ в спирт в присутствии кобальто-фосфорного катализатора, причем в аэробных условиях.

Эта система искусственного фотосинтеза оказалась намного продуктивнее естественной системы – ее эффективность составила 10 %. В дополнение к этому даже удалось получить нефтехимические продукты, в том числе изопропанол, изобутанол и изопентанол, которые в XXI в. могут служить топливом. Эта работа была опубликована с большой помпой в 2016 г., поскольку система потребляла CO2 углеродно нейтральным образом. Хотя такая система не является поглотителем углерода и не позволяет связывать его избыток, она может пригодиться в нефтехимической промышленности, которая «сжигает углерод, чтобы произвести больше углерода для сжигания», усиливая парниковый эффект. На новых планетах характеристики, тип и интенсивность выбросов могут быть изменены для ускорения преобразования атмосферы.

Аналогичным образом проект NASA Mars Ecopoiesis Test Bed нацелен на проработку идеи запуска плана планетарной инженерии (терраформирования) на Марсе, а потом и на других планетах. Этот проект предлагает совершить посадку рядом с источником воды в жидком состоянии, изолироваться от остальной части планеты (для планетарной защиты), а затем выпустить экстремофилов, способных выжить в новой экосистеме, и установить контроль метаболитов. Данные, полученные в ходе этого проекта, затем могут быть собраны с помощью орбитального спутника, а отчеты помогут улучшить химический и биологический состав полезной нагрузки будущих зондов. Со временем это приведет к созданию инновационных, надежных и адаптивных организмов, способных формировать целые экосистемы в самых сложных условиях.

Самая большая проблема в освоении дальнего космоса, особенно на поколенческих кораблях с негарантированным пунктом назначения, – это пополнение необходимых ресурсов. Чем дальше мы удаляемся от Солнца, тем больше оно похоже на другие звезды на небе и тем меньше его живительного света мы получаем. Даже если мы сможем разместить эти постоянно развивающиеся биологические культуры на планете, нам все равно понадобятся материалы для синтеза организмов и все остальные ресурсы, необходимые для выживания на орбите, независимо от того, как долго продлится проект. Как уже говорилось, возможность переработки и повторного использования материалов на этих кораблях должна быть очень хорошо продумана, но синтез новых материалов все равно необходим.

Одним из вариантов решения этой проблемы являются чрезвычайно большие корабли, рассчитанные на хранение запасов, необходимых для снабжения остальной части системы. Однако это влечет за собой ограничения. Другое решение – использование всего, что есть в межзвездном пространстве. Это подразумевает улавливание космического излучения или добычу материалов на астероидах и других космических объектах. Экспедиция может быть спланирована так, чтобы максимально увеличить количество встреч с такими источниками.

Управляемая межзвездная эволюция

С течением времени неизбежно произойдут эволюционные изменения. Быстрый отбор (как в случае с чернобурой лисицей) сделает новых людей или стражей непохожими на своих прародителей. Как только это произойдет, мы станем свидетелями межзвездной эволюции. Благодаря молекулярному профилированию и секвенированию ДНК мы каталогизируем изменения жизни в разных звездных системах и создадим всеобъемлющий реестр адаптивных возможностей жизни. Эту огромную генетическую библиотеку можно будет сравнивать с тем, что известно об эволюции на Земле, а также в других местах, где живут люди и существуют другие формы жизни, например на Луне, Марсе и Титане.

После выявления этих специфических молекулярных изменений их можно будет проанализировать, описать и исследовать с точки зрения их потенциала для переноса в новые биологические системы. Те из них, которые окажутся полезными для жизни в определенных местах (например, на лунах в системе TRAPPIST-1), затем можно заблаговременно встраивать людям перед посещением этих мест (как показано выше и на рис. 11.3). Это запустит цикл положительной обратной связи ненаправленной и направленной эволюции, охватывающей множество миров, звезд и даже галактик. Наконец, эти специфичные для мира протоколы можно встраивать заранее в геном первых поселенцев нового мира, ориентируясь на индекс планетарного сходства, который аналогичен ESI. Затем по аналогии будет создан индекс сходства солнечных систем и, возможно, индекс сходства галактик, которые позволят различать формы жизни, характерные для любой области Вселенной.

Однако технологии могут оказаться обоюдоострыми. Какую бы пользу ни приносило новое открытие, в неправильных руках оно может извратиться. Например, представьте, что мы нашли определенный тип нуклеотидов или группу биологических субстратов, которые однозначно связаны с жизнью в другом мире. Это может вдохновить на исследования и управляемую эволюцию, гарантирующую людям процветание в различных условиях, но это также может привести к тому, что «планетарный террорист» создаст вирус, опасный для людей, живущих именно в этом мире. Хотя на этом пути немало препятствий, они не являются непреодолимыми, а история показывает, что маргинализированные и угнетенные группы и даже просто те, у кого другая идеология, могут прибегать к крайним мерам для борьбы за правое, с их точки зрения. Такую возможность необходимо предвидеть и готовиться к ней, чтобы обеспечить безопасность всех миров и их жителей.

Как бы то ни было, к 2401 г. управляемая эволюция затронет многие поколения людей, грибов, бактерий на разных планетах, орбитальных станциях и космических кораблях. Увязывание этой информации с характеристиками известных планет и спутников запустит цикл положительной обратной связи между ненаправленной и направленной эволюцией. Со временем мы выйдем за пределы нашей Солнечной системы и станем исследовать другие звезды, а когда-нибудь и галактики. Теоретически мы могли бы даже создать существ, способных жить в космосе – не просто выживать, а процветать в пустоте и перемещаться между планетами так же легко, как птицы летают в земной атмосфере. У нас могут даже появиться мигрирующие виды вроде тихоходок с солнечными крыльями. Созданная искусственным путем жизнь станет обычным явлением во Вселенной.

12

Этап 10:

в неизвестность с оптимизмом

(после 2500)

Новый горизонт

С инструментами, созданными в XXI–XXVI вв., мир с ненаправленной, бесконтрольной и жестокой эволюцией уже не будет неизбежным. Люди овладеют способностями, которые станут настоящим водоразделом между нами и другими видами. Мы научимся управлять как нашей собственной эволюцией, так и эволюцией других организмов. С углублением осознания возможности вымирания мы будем все лучше осваивать роль стражей. Она открывает перед нами