БудущееКак выжить на другой планете: Учёные против огромных червяков и плохого урожая

Месяц назад вышла видеоигра Civilization: Beyond Earth. Это новая часть легендарной серии «Цивилизация», действие которой на этот раз происходит в далёком будущем и не на Земле, а на другой планете, которую люди колонизируют. Несмотря на то что игра исключительно фантастическая, человечеству в ней приходится сталкиваться с вполне реальными проблемами, которые ждут колонистов будущего. Look At Me составил на основе Beyond Earth инструкцию, описывающую, что потребуется для колонизации неизвестной планеты, и спросил учёных, как это может выглядеть в реальности. 

Сергей Попов

астрофизик, автор регулярных обзоров статей об астрофизике

«Основная проблема с межзвёздными перелётами в том, что расстояние слишком большое. Известные нам планеты, неважно, пригодные для обитания или нет, находятся в десятки тысяч раз дальше, чем планеты Солнечной системы. Полёт к телам Солнечной системы может занимать годы, умножьте это на 10 тысяч — вы получите 100 тысяч лет. C теми аппаратами, которые у нас есть сейчас, о таких путешествиях лучше не вспоминать. Нужны принципиально другие двигательные установки, которые могли бы развивать скорость хотя бы порядка 10 % скорости света. 

Возможно ли это гипотетически? С одной стороны, разрешено всё, что не противоречит законам сохранения, а существование таких двигателей им не противоречит. С другой — понятных инженерных идей, как их сконструировать, нет. Давайте возьмём в качестве аналогии, например, термоядерный синтез. В 1950-е годы уже было понятно, как его добиться: взять плазму, засунуть её в магнитное поле, удержать там, нагреть — и будет дешёвый и хороший источник энергии. Пятьдесят с лишним лет это понятно, но мы всё ещё далеки от решения проблемы. Необходимость новых технологий задерживает такие масштабные проекты и делает их дороже.

Такой космический полёт — это фантастически дорого, и не только в смысле денег, но и в смысле человеческих сил. Надо понимать масштабы: эвакуация, скажем, не то что всей Земли, а просто всей Франции на Марс, Луну, орбитальную космическую станцию, — невозможна. Нас 6–7 миллиардов. В ракету влезает 6–7 пассажиров. Запуск миллиарда ракет невозможен, миллиард запусков убьёт экологию, что бы вы ни делали. Так что в «Интерстелларе» всё правильно придумано — везти придётся зародыши».

Антон Захаров

физиолог, сотрудник музея «Экспериментаниум»

 «Во-первых, точно непонятно почему, но у человека, находящегося в космосе, уменьшается количество кровяных клеток, и кровь начинает хуже переносить кислород. За полгода, которые космонавты проводили в полёте, у них становилось на 10 % кровяных клеток меньше. Это существенно. Как это будет при совсем длительных полётах — неизвестно.

Во-вторых, без действия гравитации происходит атрофия мышечной массы, вслед за этим кости тоже начинают разрушаться. Начинается остеопороз. Современные космонавты минимум 4 часа в день занимаются на специальных тренажёрах. Если отправляться в космос надолго и ложиться в криогенный сон, возможность которого тоже не доказана, то вероятность того, что будут проблемы с мышцами по прилёту, высока.

Третий ключевой фактор, мешающий полёту, скажем, к Марсу, — это то, что мы в космосе находимся под действием радиации. Радиация сильная, но не очень: пилоты и стюардессы, которые летают на «Конкордах», примерно столько же испытывают, но не так длительно. С одной стороны, можно защититься материалом типа свинца, но свинец очень тяжёлый. Если не найти материала легче, то способность людей к воспроизводству сильно упадёт. В первую очередь от радиации страдают половые клетки: сперматозоиды и яйцеклетки».

Первое, о чём стоит озаботиться на новой планете, — это пища. В Civilization: Beyond Earth еда — важный ресурс, без которого невозможен рост человеческих поселений. В игре предполагается, что люди в том числе будут питаться родными для планеты овощами, фруктами, водорослями и даже насекомыми. В реальности всё может быть гораздо сложнее.

Николай Кукушкин

биолог, сотрудник Гарвардского университета, популяризатор науки

«Просто привезти на планету рассаду — не решение проблемы. Например, в какой форме там существует азот? Если повезёт, то его может оказаться много в местных минералах и, соответственно, в почве. В таком случае он будет легкодоступен для привезённых растений. Но когда растения начнут выкачивать этот азот и использовать его для биохимических реакций, то рано или поздно атомы азота начнут объединяться в страшно стабильную молекулу азота, состоящую из двух атомов, N2. На Земле это 70 % атмосферы, но для жизни такой молекулярный азот непригоден.

Это как с водой при кораблекрушении: вокруг бесконечный океан, но умереть всё равно проще всего от жажды, потому что опреснить солёную воду — это очень сложно. Точно так же очень сложно превратить N2 обратно в пригодный для питания азот — это ещё называется фиксацией азота, что умеют делать два класса живых существ (некоторые типы бактерий и человек). Бактерии для этого пользуются хитроумной молекулярной машиной, позволяющей фиксировать азот относительно «дёшево», не тратя при этом излишней энергии. Человек пользуется процессом Габера — это куда более простенький вариант, в котором молекула N2 просто разламывается под воздействием мощной энергии в виде тепла и давления. Так производятся азотистые удобрения.

Этими двумя методами обеспечивается вся жизнь на Земле, причём без процесса Габера доступного азота нам бы уже давно не хватало — трети населения планеты не было бы в живых. Соответственно, на новом месте нам придётся организовать производство азота либо первым, либо вторым способом. Первый лучше, но для этого нам нужно в совершенстве овладеть методами генной инженерии, чтобы приспосабливать бактериальную фиксацию азота под свои нужды. Пока мы этого делать не умеем, но теоретически преград этому быть не должно.

Для процесса Габера технологических прорывов не нужно, но нужно огромное количество энергии — в виде нефти, угля или чего-нибудь ещё, что можно сжечь. Вряд ли на незнакомой планете будет столько углеродного топлива — всё топливо, которое мы сжигаем на Земле, когда-то было произведено древними растениями или микроорганизмами. Да и вообще, как-то неприятно начинать новую жизнь с тех же проблем, которые мучили нас на Земле, — невозобновляемость ресурсов, парниковый эффект.

Подобные проблемы встанут и с другими значимыми для сельского хозяйства элементами: углеродом и фосфором, например. Чтобы обеспечить себя едой, нам придётся задумываться не только о грядках и полях, но и об экосистеме планеты: нам фактически нужно будет построить с нуля биосферу. В природе всё связано между собой в цепи и циклы, поэтому, если мы хотим не умереть от голода в течение пары десятилетий, помимо мегатонн удобрений, семян и каждой твари по паре, нам придётся привезти с Земли батальоны экологов, геологов и микробиологов. И надеяться, что те что-нибудь придумают».

Один из самых неожиданных элементов Beyond Earth, делающий игру более фантастической, но и захватывающей, — это инопланетные животные (на первый взгляд неразумные, хотя в итоге всё оказывается сложнее), населяющие новый дом людей. Больше всего они похожи на смесь насекомых и млекопитающих — и кажется, что с ними в первую очередь нужно бороться, но на самом деле создатели игры убеждены, что человек может мирно сосуществовать с кем угодно.

Йоха Колудар

биолог

«Мы с точностью 99 % не встретим гигантских насекомых. Любых гигантских животных с экзоскелетом — он вообще накладывает серьёзные ограничения, а для большого организма превращается в бремя. Он также мешает активному дыханию, а это делает возможным больших зверей только в условиях высокой концентрации кислорода относительно основных газов. Но тут очень тонкий баланс — чем выше концентрация, тем быстрее изнашиваются клетки. Поэтому жуки-пришельцы отпадают. Ещё мы вряд ли встретим млекопитающих — наше появление — это целиком случайность, нам повезло, что вымерли динозавры, повезло, что был приятный климат. И вообще очень повезло.

Кого мы встретим почти точно — червяков. Огромных червяков с гидроскелетом или подобием нашего позвоночника. Если они будут развитые, то у них, скорее всего, будет голова, но при этом она может выполнять чисто декоративную функцию — мозг у многих животных либо рассредоточен, либо спрятан в животе. Червяки могут быть с щупальцами или примитивными ногами. Если они будут сравнимы с нами по интеллекту, то, скорее всего, будут устроены на манер роя — это самый эффективный в природе метод устройства. Если же какая цивилизация сможет найти нас раньше, чем мы найдём её, то она будет устроена на манер роя почти точно (всё те же 99 %, потому что в науке всегда есть место для сюрпризов). Также я бы не надеялся увидеть больших летающих тварей, если только они не выглядят как одно большое крыло. Хотя если гравитация на планете ниже нашей, скажем, в два раза, полёт будет гораздо выгоднее других способов перемещения.

Растительная жизнь будет гораздо более похожа на земную, чем животная — это точно. Флора основана на более базовых законах: им надо улавливать свет, а это дело трудоёмкое, поэтому надо сидеть на месте. А раз так, то можно стать очень большим. Тогда нужно сделать так, чтобы тебя не ели, если есть кому. А это делается либо ядом, либо корой, либо огромной скоростью воспроизведения».

Следите за здоровьем

Новый для серии «Цивилизации» ресурс в Beyond Earth — это здоровье. Он не менее важен, чем всё остальное: за здоровьем колонистов нужно постоянно следить, обслуживать с помощью специальных построек и изучать соответствующие технологии. В реальности здоровье тоже будет серьёзной проблемой — в первую очередь потому, что наш иммунитет привык к биосфере Земли, на новых планетах нас точно ждут новые вирусы и бактерии, а значит, и новые заболевания.

Антон Захаров

физиолог

«Намного большую опасность, чем возможные животные, на другой планете представляют микроорганизмы и вирусы, которые могут быть там. Почему? Потому что они совершенно новые, и наша иммунная система с ними категорически взаимодействовать не умеет. И это страшно. Они не смогут нас резко убить, потому что они к нам тоже не привыкли, им тоже потребуется время, чтобы к нам приспособиться. Но поскольку микроорганизмы размножаются и эволюционируют намного быстрее, чем люди, они по-настоящему опасны. Они либо повлияют на бактерии, которые населяют наш организм, либо появятся вирусы, которые мутируют и смогут нас заразить.

Современная цивилизация очень технологична. Мы привыкли, например, использовать оборудование для диагностики. В полевых условиях у нас мало возможностей понять, что именно происходит с нашим организмом, особенно если речь идёт о совершенно новых бактериях и вирусах. У нас не будет специфических антибиотиков против того, что мы там найдём. Мы сможем оказывать первую помощь, фельдшерскую помощь, но не более того».

Колонизация новой планеты в Beyond Earth — не коллективное усилие всего человечества, а несколько параллельных инициатив отдельных государств (которые тут именуются «спонсорами» и вообще больше похожи на корпорации), так что в итоге самыми опасными оказываются не технологические проблемы и не местная флора и фауна, а другие люди, прилетевшие на ту же планету с Земли. От них всё время стоит ждать подвоха. Конечно, есть вариант, что человеческое общество, достигшее космических перелётов, будет достаточно развито, чтобы не враждовать друг с другом. Но, по мнению создателей игры, в этом смысле в 2600 году всё будет, как раньше.

Василий Нестеркин

психолог

«Первый вариант — борьба за территории и власть между группами — встречается в нашей жизни повсеместно. В социальной психологии есть такое понятие как ингрупповой фаворитизм, оно значит примерно следующее: группа людей любит тех, кто находится внутри группы, сплачивается вокруг лидера или идеи и чувствует свою общность. И есть ещё такое понятие как аутгрупповая дискриминация и следствие этого — аутгрупповая агрессия. Если вкратце — это механизм разрядки недовольства в группе за счёт проявления недоброжелательности к другой общности. Эти механизмы включаются очень быстро, они помогают видеть границы общности. Они же запускают борьбу между группами.

Второй вариант — объединение. Когда две группы людей столкнутся с тем, что им противостоит другая общность (желательно — очень враждебно настроенная), они объединятся и будут использовать всё те же механизмы для борьбы. Ну или ещё есть такой вариант, когда люди объединятся на время для достижения общей цели. Есть ещё третий вариант, когда люди придут за абсолютно разным, или будет так много ресурсов и места, что это покроет все возможные потребности групп в несколько тысяч раз, тогда бороться не будет смысла».

Несмотря на то что сложности со здоровьем и продовольствием в игре несколько приуменьшены, создатели Beyond Earth понимают главное: для удачного заселения новой планеты людям придётся менять её под себя — и в итоге заняться терраформированием, приближая биосферу к биосфере Земли.

Анна Юдина

сотрудник Почвенного института им. Докучаева и аспирант кафедры физики и мелиорации почв факультета почвоведения МГУ

«Земля трансформировалась в ту планету, которую мы видим сейчас, долгие, долгие миллиарды лет. Сначала появились простейшие организмы, которые долго жили тут в одиночку и преобразовывали окружающую среду, пока не стало возможным появление других, более сложных видов. Сейчас биосфера Земли — это безумно сложная система, воссоздание которой с нуля, может быть, и не кажется таким страшным. У нас есть весь спектр живых организмов для её создания, но как сделать так, чтобы она функционировала и оставалась устойчивой? Сейчас мы с уверенностью не можем сказать даже, из-за чего именно происходит изменение климата, и оценить возможные последствия, например, осушения болот.

Пока мы не придумали альтернативных путей для того, чтобы синтезировать в необходимом количестве кислород, производить в достаточном объёме продукты питания. Сейчас мы всё это получаем благодаря слаженно функционирующему растительному покрову и океану, в котором также живут фотосинтезирующие организмы. Альтернативой почве можно назвать гидропонику, но, увы, она не выполняет всех требуемых экологических функций. Просто так из воды и использующихся для её создания субстратов, выполняющих только функции «каркаса», ничего не вырастет. Туда нужно что-то добавлять, а это «что-то» откуда-то брать. Поэтому тут следует уже подумать о возможности организации производства в условиях терраформируемых планет.

Сейчас кандидат номер один для терраформирования — Марс. Не в последнюю очередь потому, что до него достаточно просто добраться. Предлагается много вариантов, что можно сделать с планетой. Например, построить «купол-крышу» высотой 1–3 км, поддерживаемый башнями. Или создать огромное орбитальное зеркало, которое бы и нагрело Марс, и улучшило его освещённость, и привело к таянию льдов. Можно создать заводы по производству парниковых газов, которые бы тоже приводили к нагреванию планеты. Или бомбардировать Марс астероидами, которые содержат воду и аммиак. В итоге повышение температуры, как считается, приведёт и к постепенному выделению парниковых газов из самого марсианского грунта. И как результат — увеличение количества воды, облаков и оптимистичная оценка в 1 000 лет, требующихся на терраформирование Марса».

Помимо изменения окружающей среды, в Beyond Earth не обойтись без изменения человечества: для жизни в условиях новой планеты людям приходится менять самих себя. Тут предлагается несколько вариантов: от технологической аугментации (то есть люди становятся киборгами) до изменения на физиологическом уровне и даже скрещения с инопланетянами. Так или иначе, но, скорее всего, люди, живущие на новой планете, очень скоро после переселения перестанут быть похожими на людей, оставшихся на Земле.

Николай Кукушкин

биолог, сотрудник Гарвардского университета, популяризатор науки

«Наше тело приспособлено под планету Земля. У нас пищеварительная система — для переваривания земной еды. Кожа — для защиты от земного уровня ультрафиолета. Лёгкие — для всасывания земных количеств кислорода. Кости, мышцы и вестибулярный аппарат — для земной гравитации. Это уже не говоря о том, что наш мозг до сих пор не до конца оправился от того, что мы ушли из Африки: если опросить людей из разных концов планеты, то окажется, что абсолютно у всех идеальный по красоте пейзаж включает что-то очень синее (например, небо, море или озеро) с очень зелёным — к новой планете придётся привыкать долго.

Но психологические проблемы — это, конечно, ерунда по сравнению с тем, что у нас, скажем, будет от низкого давления взрываться голова. Ожидать, что из новой планеты удастся сделать точную копию Земли, не приходится. Поэтому так или иначе нам придётся меняться самим. Для естественного отбора это не проблема — эволюция решит любую задачу, если это только теоретически возможно. Но вряд ли нас устроит вариант с законом джунглей и парой сотен поколений в борьбе за существование. Поэтому нам нужно будет взять эволюционный процесс под контроль. Хорошие новости — мы впервые в истории принципиально способны это делать. Плохие — мы совершенно не представляем, как это осуществить практически.

Мы наверняка сумеем без труда изменить свойства собственной кожи, чтобы сделать её устойчивой к излучению, но даже для этого придётся изрядно поэкспериментировать с разнообразными человеческими мутантами. Мы запросто сделаем кости крепче, а лёгкие — эффективнее, но в процессе нам понадобится покалечить и, вероятно, убить тысячи людей. Кроме того, изменять, скорее всего, придётся не взрослых, а зародышей. Приспосабливая их к новой планете, мы, вероятно, лишим их альтернативы — на Земле у них жить уже не получится. Как подойти к такому процессу с точки зрения этики?»

Создатели Beyond Earth решают парадокс Ферми однозначно: разумная жизнь во Вселенной (помимо людей) существует. И предлагают сразу два варианта: во-первых, поселенцы с Земли находят на планете остатки технологий какой-то неизвестной инопланетной расы, явно разумной, и с ними даже можно выйти на контакт. Во-вторых, животные, населяющие планеты, обладают чем-то вроде коллективного разума, с которым люди в итоге могут связаться. Главная проблема, пожалуй, состоит в том, что мы не можем точно определить, какие существа разумные, а какие нет, и как вообще отличить сознание. Тут встаёт этический вопрос — насколько правильно заселять планету, на которой уже кто-то живёт, пусть даже микроорганизмы?

Илья Захаров

научный сотрудник психологического института РАО, сооснователь сообщества Neurofuture

«Как легко отличить разумное существо от неразумного? Легко — никак. На самом деле это чрезвычайно сложная проблема, которую мы пока не научились решать даже без космоса. Много кто слышал про тест Тьюринга, который призван помочь нам не пропустить появление искусственного интеллекта. Так вот, даже если опустить все остальные слабые места этого теста, проблема в том, что решение о том, является ли программа ИИ, принимает группа экспертов. Автоматического способа пока не существует. Возможно, нам поможет изучение феномена «зловещей долины» — появления у людей отрицательных чувств по отношению к роботам, если последние оказываются слишком похожи на человека. Но даже в этом вопросе мы не разобрались до конца. И это касается только разумности. С сознанием всё ещё хуже, споры философов по этому поводу не становятся менее острыми уже века. Чего стоит только хотя бы парадокс «философского зомби». Так что если мы обнаружим хоть какую-то жизнь, придётся с ней разбираться по ходу дела».