...

воскресенье, 8 июля 2018 г.

Внеземная жизнь: об исправлении уравнения Дрейка и великом фильтре

Захотелось и мне высказать свои мысли на эту тему, особенно после прочтения идей по исправлению уравнения Дрейка. Хотя, это скорее развитие идеи великого фильтра с небольшой поправкой, что он не один, а на каждой ступени эволюции. Но всё ж начну с методологии уравнения Дрейка, упомянув, что я подразумеваю, что вселенная, вероятно, кишит жизнью, но в виде микробов, а разумные существа могут не встретиться в целом скоплении галактик.

По нынешним данным получается, что действительно почти у всех звёзд есть планеты, даже у нейтронных звёзд. Не удалось, наверно, оценить лишь наличие планет у чёрных дыр, впрочем и тут возникает вопрос на счёт репрезентативности существующей выборки, ибо расстояние имеет значение для обнаружения и исследования экзопланет, и по большей части выборка составляет окрестности солнечной системы радиусом около 1000 световых лет, что является незначительной частью галактики.

Но если оценить репрезентативность выборки чисто теоретически, то получается много снижающих факторов. Гравитационные волны удалось обнаружить совсем недавно, и на земле они явно крайне слабые, но в центре галактики, где много чёрных дыр, возможны прямо-таки гравитационные штормы. Даже если это не мешает образованию планет, то на них будут почти непрекращающиеся землетрясения, извержения вулканов и т. п., т. е. существование жизнепригодных планет в центре галактики крайне маловероятно. Сюда стоит добавить и воздействие интенсивного рентгеновского излучения от нейтронных звёзд и окрестностей чёрных дыр, перед которым атмосфера планеты может не выстоять. Процент звёзд галактики, планеты которых находятся в неблагоприятных для сколь-нибудь сложных организмов условиях, получается весьма значительным.

Но если приблизительно оценить, что может ждать планеты на окраине галактике, ситуация вырисовывается несущественно лучше. Во-первых, вопрос возникает, есть ли они там, особенно, много ли среди них каменистых. Окраина галактики может иметь меньше тяжёлых элементов, а газовые планеты вряд ли могут поддерживать жизнь сложнее микробной. Но даже если есть, то может не хватать элементов для органических веществ. Во-вторых, окраина галактики может быть уязвимее для внешнего воздействия, наличие межгалактических астероидов, планет, нейтронных звёзд и чёрных дыр весьма вероятно, первые могут на окраине галактике стать разрушительными метеоритами, вторые лишить планету атмосферы высокоэнергетическим излучением.

Получается, что небольшая доля звёзд галактики может иметь благоприятные для сложной жизни планеты. Но и не всякая галактика может иметь "уютную периферию". В квазарах гравитационные штормы и высокоэнергетическое излучение могут охватывать всю галактику. В слишком маленьких галактиках аналогичное воздействие могут оказывать более крупные галактики, к тому ж в небольших галактиках тоже может не хватать тяжёлых элементов для формирования каменистых планет. В итоге доля звёзд, у которых есть благоприятные для жизни планеты, в наблюдаемой вселенной получается ещё ниже.

Далее можно забежать на один шаг вперёд и рассмотреть вероятность зарождения жизни при благоприятных условиях. Чисто теоретически можно предположить, что если панспермия возможна, то выполняет дополняющую абиогенез роль, т. е. жизнь на планетах может появляться обоими путями в зависимости от того, что произойдёт раньше. Фактов на эту тему может добавить исследование энцелада. Но пока этих фактов нет, можно предположить, что панспермия возможна в пределах определённых расстояний, т. е. бактерии могут преодолеть некоторое межзвёздное пространство, но не содержащее большое количество нейтронных звёзд и чёрных дыр. Но тогда, если абиогенез является очень маловероятным событием, а благоприятных для жизни планет в какой-то галактике или их скоплении мало, то на них жизнь может не появиться.

Возвращаясь к оценке доли пригодных для жизни планет, стоит отметить, что факторов может быть очень много, причём в первую очередь они влияют на то, для насколько сложных форм жизни пригодна планета. Весьма вероятно, что расположение планет-гигантов в солнечной системе дальше от солнца обеспечивает защиту от метеоритов, причём, вероятнее всего, именно планетами-гигантами и вызвано существование пояса астероидов, и расстояние от него до земли наиболее благоприятное, в то время как на марс метеориты падают чаще. Нынешние данные по экзопланетам вряд ли могут быть репрезентативными, ибо нынешние возможности в гораздо большей степени подходят для обнаружения крупных планет близко к звезде, в виду чего долю подобного благоприятного для развития жизни расположения планет оценить сложно.

Ещё одним фактором, вероятно, является наличие луны. Такое предположение возникает как минимум из того, что луна — один из крупнейших спутников в солнечной системе, в то время как земля находится во второй половине списка планет, упорядоченного по уменьшению размера. К тому ж вероятно, что такое соотношение близко к пределу устойчивого. Вне зависимости от правдоподобности предположения, что меркурий мог быть спутником венеры, возникает предположение, что такая система неустойчива в принципе, гравитационного воздействия не очень крупного астероида или кометы может хватить, чтоб сорвать слишком массивный спутник с орбиты слишком маленькой планеты.

На счёт механизмов влияния луны можно строить разные предположения, достоверность которых оценить нынче сложно в виду отсутствия подходящих данных о других планетах. В качестве примера возможного механизма влияния можно привести вариант на счёт влияния гравитации луны на активность вулканов. Если гравитация луны периодически провоцирует мелкие извержения вулканов, то это может препятствовать нарастанию магматического давления и наступлению периода очень высокой вулканической активности, наблюдаемой на венере. Вероятно, именно умеренная вулканическая активность обеспечивает благоприятную для существования жизни плотность атмосферы, в то время как на соседних с землёй планетах наблюдаются крайние варианты.

Вероятно, на возможность формирования сложных форм жизни влияет наличие тех или иных элементов. Высока вероятность, что фосфор позволил развиться сложным организмам на земле. Стоит заметить, что могут существовать другие формы жизни, для которых благоприятной может быть экстремальная для земных организмов температура, но, вероятно, не все из них по какой-то причине могут развиться до сложных форм. Даже если предположение о другом строении клеток вероятных организмов на титане правильное, то такие формы не могут образовать сложных организмов, иначе б зонд "Гюйгенс" их обнаружил б. Иная основа, чем углерод, для которой могут быть благоприятны более высокие температуры, маловероятна по причине меньшей распространённости альтернативных элементов, поэтому в этом случае вероятность абиогенеза становится настолько низкой, что подобных альтернативных форм жизни может не возникнуть во всей наблюдаемой вселенной.

Оценивая по существующим на настоящее время данным долю пригодных для жизни планет, стоит упомянуть про вероятно распространённые водные миры, к которым с некоторой вероятностью может относиться и ближайшая из известных экзопланет проксима-b. Разумеется начало работы телескопа имени Дж. Вебба сможет добавить немало фактов и о распространённости водных миров, и об их пригодности для жизни, но если исходить из известных на настоящее время фактов, в т. ч. об обитателях земных океанов, то можно сделать предположение, что на планетах без материков никогда или почти никогда не появляются разумные существа. На сложность организмов может влиять и состав океанов, некоторая доля экзопланет может иметь океаны с высоким содержанием кислот или солей, не исключено, что большая часть.

Таким образом, распространенность внеземной жизни, вероятнее всего, можно изобразить в виде диаграммы. Число на "верхушке пирамиды" выбрано произвольно, оно лишь указывает на предположение, что отсутствие хотя б одной планеты с разумными существами в целой галактике является весьма вероятным событием, т. е. выбрано исходя из приблизительного количества планет в галактике.

диаграмма

Отдельно стоит упомянуть последний множитель уравнения Дрейка, т. е. долю технически развитых цивилизаций. Наиболее примечательным известным фактом является соотношение периода существования людей на земле и продолжительности известной истории, и в особенности периода технического прогресса. В том, что нынешняя технически развитая цивилизация на земле является первой, можно не сомневаться, если б ранее у каких-то народов или даже у гипотетически ранее существовавших разумных существ когда-то возникала технически развитая цивилизация, то следы не могли исчезнуть полностью. Полимеры, как и многие другие современные материалы, подвержены естественному разложению существенно меньше, чем большинство природных, поэтому техногенные следы не могли исчезнуть раньше, чем скелеты динозавров. Тем не менее, можно не сомневаться в существовании нетехнических цивилизаций у индейцев майя или в Древнем Египте, причём об исчезновении первой из этих цивилизаций неизвестно ничего или почти ничего. Вероятно, возникновение технической цивилизации в Западной Европе в позапрошлом веке вызвано редким совпадением нескольких факторов, например, существованием предшествующих античных государств и последующим периодом средневековья.

Второй из них, имевший период инквизиции, скорее всего, снизил количество людей с экстрасенсорными и прочими способностями, что, вероятно, и предопределило технический путь развития. Вероятно, это далеко не все факторы, случайное совпадение которых обеспечило возникновение технической цивилизации. Высока вероятность, что на это сильно влияют особенности самой планеты — расположение материков, океанов, островов, сила гравитации, продолжительность года и суток, период обращения спутников и ещё много что. Механизмы влияния могут самые разные — через особенности климатических сезонов, приливов и отливов у прибрежных поселений, предпочтительные материалы для возведения жилищ, возможность перемещения по планете и много других вариантов. В виду этого, если и допустить существование некоторого количества инопланетных цивилизаций в наблюдаемой вселенной, можно предположить, что многие из них не начинают путь технического прогресса за весь период пригодности планеты для сложной органической жизни, который, скорее всего, всегда ограничен.

Let's block ads! (Why?)

Комментариев нет:

Отправить комментарий