Итак, парадокс Ферми остается до сих пор без ответа, а его теоретическое решение через уравнение Дрейка дает очень пессимистичный результат. Может быть, что внеземной разумной жизни просто нет? Возможно ли, что Земля - единственная в своем роде? Итак, гипотеза уникальной Земли.
Предыдущая часть "Парадокс Ферми и жизнь во Вселенной. Часть I: Уравнение Дрейка"
Если Френк Дрейк, формулируя свое уравнение, был настроен крайне оптимистично и по его подсчетам на данный момент в Млечном Пути есть как минимум 10 развитых цивилизаций, то к концу 20 века на основе все того же парадокса Ферми был дан уже другой ответ на вопрос "где же все?".
Суть этого ответа сводится к тому, что для появления и поддержания жизни на той или иной планете нужна совокупность различных условий, которые призваны воссоздать где-то еще такую же звезду, как Солнце, и такую же планету, как Земля.
Таким образом, если жизнь во Вселенной где-то и есть, то только у такой же звезды, как Солнце, вокруг которой обращается такая же планета, как Земля.
Сама по себе эта гипотеза была полностью сформулирована двумя учеными: палеонтологом Питером Уордом и астрономом Дональдом Браунли. В 2000 году они воспользовались расширенным уравнением Дрейка для доказательства того, что существование планеты с земными характеристиками во Вселенной следует считать невероятно редким явлением. Свои выводы они изложили в книге "Уникальная Земля", название которой и дало имя этой гипотезе.
Однако все эти выводы полноценно оформились только к началу 21 века.
На волне космического энтузиазма 60-70-х годов представление о Земле и ее положении в космосе было другим: так, знаменитый ученый и коллега Ф. Дрейка Карл Саган и, собственно, сам Дрейк утверждали, что Земля, наша планета, представляет собой что-то весьма типичное в галактике, в типичной планетарной системе, у типичной звезды и расположенную в банальном месте галактики. И, исходя из принципа заурядности Коперника, они утверждали, что жизнь - типичное и банальное явление.
Однако, с развитием науки, с углублением понимания того, как же зарождалась наша планета и звездная система, стало понятно, что Земля - это исключительное место даже в масштабах галактики.
Итак, что же это за условия, что делают нашу планету столь уникальной?
Звезда
Самое главное и самое первое, что нужно учитывать - это местоположение в самой галактике.
Такая планета, как Земля, должна возникнуть у «правильной» звезды. Звезды, богатой тяжелыми элементами, и потому это не должна быть первичная звезда. Нужная звезда должна возникнуть из остатков другой звезды. Т.е. не просто из водорода.
Бедные металлами звезды формируют вокруг себя только газовые гиганты, но не планеты земного типа. Поэтому, внешняя часть галактики исключается, т.к. там нет подходящего материала для формирования "правильных" звезд. Очень скудное, разреженное пространство - вот что есть на внешних рубежах того же Млечного Пути.
С другой стороны, если звезда будет слишком уж тяжелой, образовавшейся возле ядра галактики, землеподобных планет тоже не получится. Она сможет образовать только горячие газовые гиганты: тяжелые и массивные металлические ядра которых будут покрыты огромной атмосферой водорода и гелия. Такие планеты у астрономов называются "горячими юпитерами".
Таким образом, звезда должна возникнуть не просто в "средних широтах" галактики, но так же и в определенном положении к ее рукавам, т.к. вещество в спиральной галактике распределено неравномерно.
Другая проблема - это близость к ядру той или иной звезды. Дело в том, что чем ближе к центру галактики, тем сильнее и интенсивнее рентген излучение и гамма-лучи, которые оказывают крайне негативное воздействие на любую органику. Плюс ко всему и этого не достаточно: нужная звезда не только должна быть расположена в определённом месте, но и иметь особую орбиту вращения вокруг центра - круговую. Т.е. звезда должна всегда находиться на одинаковом расстоянии от ядра.
Таким образом, внешние и внутренние части галактики исключаются.
Ладно, с местом разобрались. Но что на счет самой звезды?
Нужна звезда с "хорошей" зоной обитаемости: некая область вокруг звезды, которая позволяет планетам, находящимся в этой области, иметь землеподобные условия по температуре, воздействию солнечной радиации и солнечного ветра. Ну и жидкую воду, что самое главное.
Кроме того, наше Солнце, например, отличает крайне стабильная светимость: нет крупных вспышек, большой солнечной активности, которая бы приводила к мощным выбросам радиации и сильному солнечному ветру. Подобных звезд меньше 0.1% в галактике.
Горячие звезды, вроде Сириуса, хотя и имеют широкую зону обитаемости, тем не менее, не подходят: нужные землеподобные планеты все также будут формироваться ближе к звезде, а потому не будут попадать в зону обитаемости. Ко всему прочему, более горячие звезды, чем Солнце живут гораздо меньше. Жизнь просто не успеет развиться.
Холодные звезды тоже не подходят: зона обитаемости будет слишком близко к звезде, и вспышки звездной активности зальют планету радиацией.
Кроме того, нужная звезда не должна иметь звездного компаньона: другую звезду рядом. Двойных звездных систем в галактике - большинство.
Таким образом, «правильные» звезды – солнцеподобные и одиночные. Их около 5 % в нашей галактике. Если не меньше.
Планета
Главным условием для обитаемости планеты должна быть жидкая вода. Это достижимо только в том случае, если нужная планета будет расположена на определенном расстоянии от звезды, будет иметь атмосферу определенной плотности для удержания этой самой жидкой воды.
В звездной системе, в которой расположена потенциально обитаемая планета, должен быть определённым образом сформирован и порядок планет и их расположение по отношению к нужной нам планете: в системе должны быть как минимум 2 газовых гиганта, расположенные на определённом удалении от "правильной" планеты. Их роль в том, чтоб оттягивать на себя "мусор", астероиды, кометы и другие космические объекты, потенциально могущие повредить нужной планете. Их орбита должна быть на таком же удалении, что и орбита Юпитера от Земли. Ведь более близкая орбита гиганта приведет к тому, что под действием гравитации орбита землеподобной планеты будет нестабильна, а, значит, планета может утратить свое равновесие и выйти из зоны обитаемости.
По данным современных наблюдений, только 10% звезд нашей галактики имеют гигантские планеты, подобные Юпитеру и Сатурну, а те, в свою очередь, редко имеют устойчивые, почти круговые, орбиты. Что делает невозможных их "мирное" сосуществование с другими планетами в системе.
Все это усугубляется тем, что такие газовые гиганты очень часто встречаются на орбитах солнцеподобных звезд.
Другие факторы
После формирования подходящей планеты в обитаемой зоне у солнцеподобной звезды нужно, чтоб небесное тело размером с наш Марс столкнулось под определенным углом с этой планетой.
В нашем случае это как раз и привело к формированию Луны.
Без этого происшествия на планете не образуются тектонические плиты, которые, в свою очередь, обеспечивают разделение поверхности на океан и твердь, что формирует т.н. углеродный цикл, который и является основой нашей жизни.
Кроме того, именно такой вот удар ускоряет вращение нужной планеты. А это "быстрое" вращение приводит к уменьшениям дневных колебаний температуры, что делает фотосинтез жизнеспособным.
Ко всему прочему, этот же удар формирует и особый наклон оси планеты. Он должен быть крайне определенным: планета с большим наклоном будет испытывать экстремальные сезонные колебания климата. Планета с небольшим или нулевым наклоном будет испытывать проблемы с эволюцией, т.к. именно сезонное изменение климата позволяет сформироваться разным видам живых существ и ускорить эволюционные процессы.
В конченом итоге такое столкновение, должно привести к появлению определенного по размеру спутника, который должен выйти на определенную орбиту вокруг самой планеты. Это нужно для стабилизации вращения самой планеты.
Приливы, которые обеспечивает такой спутник, дают начало углеродному циклу и равномерному распределению углерода и других веществ на всей поверхности планеты.
Столкновение объекта с планетой приводит к слиянию их ядер, что в свою очередь формирует сверхмассивное планетарное ядро, генерирующее магнитосферу, защищающую поверхность планеты от солнечной радиации.
Без этого магнитного поля солнечный ветер быстро бы рассеял атмосферу планеты, как бы "сдувая" ее.
Климат
Появление воды на подходящей планете - также вопрос "случая". Вся вода на нашей Земле - космического происхождения. Она попала к нам через кометы и астероиды.
Кроме того, должен появиться озоновый слой, который будет защищать планету от интенсивного ультрафиолетового излучения.
На планете должна быть определённая пропорция азота и кислорода. Должны быть молнии для поддержания уровня азота в атмосфере.
А после того, как жизнь появилась на такой планете, необходимо учитывать постоянно возрастающую звездную активность. Например, за все время существования жизни на Земле интенсивность солнечной радиации выросла на 25 %. Однако, наша атмосфера менялась и сглаживала этот фактор, позволяя сохранить среднюю температуру на поверхности стабильной. Кроме того, в нужное время уменьшилась вулканическая активность, а атмосфера приобрела современный состав.
Шансы всего этого – незначительные.
Таким образом, гипотеза "уникальной Земли" показывает, что необходимы правильные значения сотен и тысяч параметров звезды и звездной системы. И эта гипотеза отвечает на парадокс Ферми таким образом: мы не видим признаков внеземного разума, поскольку вероятность появления ещё одной планеты земного типа, способной поддерживать высокоорганизованную жизнь, даже в масштабе Галактики, ничтожна мала.
