Всем привет! Сегодня выпуск про одно из возможных решений парадокса Ферми. Почему мы не видим инопланетян? Может быть оттого, что мы – самые первые во всей Галактике. Сегодня поговорим про возраст Вселенной, срок жизни звезд, обитаемость планет и статистику безжалостного времени.
Парадокс Ферми
Когда мы смотрим на небо, мы видим звезды. Звездные скопления. Галактики и целые россыпи галактик. Но мы не видим признаков инопланетной жизни: обмена сигналами, армад космических кораблей, построенных в космосе мегалитических сооружений. Если бы рядом с нами была цивилизация третьего типа по шкале Кардашова, мы бы ее не пропустили.
Так возникает парадокс Ферми. Мы не находим никаких признаков инопланетян. Учитывая количество звезд, которое измеряется сотнями миллионов только в нашей Галактике Млечный путь, вероятность возникновения другой разумной жизни получается довольно высокой. Уже сейчас мы открыли более пяти тысяч экзопланет, и минимум пятьдесят из них по своим характеристикам похожи на нашу Землю.
Существует такой подход, как принцип Коперника. Он гласит, что мы не должны ожидать, что окажемся в каком-то особом месте во Вселенной. Принцип назван в честь Николая Коперника, который показал, что Земля не является центром Вселенной, как считалось ранее. На самом деле мы находимся на самой обычной планете, вращающейся вокруг типичной звезды в рядовой галактике.
Те события и условия, которые характерны для нашей Солнечной системы, могут повториться и на других планетах. А значит, на планетах в зоне обитаемости может зародиться жизнь, которая в результате эволюции станет разумной и готовой к контакту. Пусть вероятность этого измеряется сотыми долями процента, но только на расстоянии в двадцать световых лет от Земли находится как минимум сто звезд. В галактике Млечный путь их не менее ста миллиардов.
Для решения этого парадокса предложено много теорий. Пока что мы не можем ни подтвердить, ни опровергнуть большинство из них: просто не хватает данных. Отсутствие инопланетян объясняют и неизвестными законами эволюции, и чрезвычайной агрессивностью разумной жизни, и существованием заговора космического масштаба. Или вообще тем, что мы живем в компьютерной симуляции.
Сегодня предлагаю рассмотреть еще один фактор, который может ограничивать наши контакты с другими цивилизациями. Это последний коэффициент в уравнении Дрейка: безжалостное время.
Безжалостное время
Мы, люди, существуем всего мгновение ока по сравнению с 13,77 миллиардами лет, прошедших с момента большого взрыва. Но даже нынешний возраст Вселенной сам по себе является кратким мигом по сравнению с тем количеством времени, которое еще впереди.
Звезды будут продолжать гореть еще сто триллионов лет. После того, как погаснут последние звезды, Вселенная станет чрезвычайно скучным местом, но существование материи будет продолжаться еще гугол лет в будущем, то есть 10 со ста нулями лет.
С этой точки зрения, мы живем в значительной степени в начале истории.
Для простоты, говоря о времени Вселенной мы используем наш, земной, год. Хотя срок существования Земли ничтожно мал по сравнению со сроком существования галактик, да и период обращения планеты вокруг Солнца меняется с времени, для целей нашего рассуждения удобнее пользоваться земными единицами измерения. Такова уж наша человеческая природа. Для того, чтобы хотя бы попытаться представить необъятное, нам нужны понятные точки отсчета.
Принцип Коперника можно распространить не только на пространство, но и на время. Если жизнь может появиться в течение существования нашей планеты сейчас, то при повторении тех же условий в далеком будущем или далеком прошлом, жизнь должна появиться.
Звезды, пригодны для жизни
Для того, чтобы объяснить отсутствие инопланетян в наблюдаемой Вселенной, разработано много предположений. Одно из них звучит так: мы просто возникли слишком рано. Земля – одна из первых обитаемых планет, а человечество – одна из первых форм жизни вышедшая в космос.
Для данной модели используется два основных фактора: максимальная продолжительность жизни на обитаемых планетах, и количество времени, необходимое для появления жизни.
Давайте посмотрим, что мы знаем о том, когда обитаемые миры формировались в прошлом или когда они сформируются в будущем.
Оказывается, большинство пригодных для жизни звезд образуются за довольно короткий период космической истории.
Большой взрыв произошёл 13,77 миллиардов лет назад. В ранней Вселенной не было материи в нашем понимании – первые сотни миллионов лет она состояла целиком из газа и тёмной материи. 13 миллиардов лет назад в нашей Галактике начали формироваться звёзды. Эти самые первые звезды астрономы парадоксально называют звездами III поколения – нумерация поколений идет в обратную сторону. Эти звезды были в сотни раз массивнее нашего Солнца и состояли только из водорода и гелия. Более тяжёлые элементы сформировались впоследствии в звёздах. На это ушла первые пара миллиардов лет. При формировании первых звезд Вселенная просто не содержала достаточного количества тяжелых элементов для образования скалистых планет. Для простоты можно сказать, что звезды высокой металличности, то есть те, в протопланетном диске которых есть элементы тяжелее гелия, появились через 4 миллиарда лет после Большого взрыва – 9,77 миллиарда лет назад.
Пик формирования пригодных для жизни звезд наступит примерно через 2 миллиарда лет.
А через 20 миллиардов лет после этого пика во Вселенной не останется достаточного количества межзвездного материала для формирования новых звезд.
Срок существования жизни
Как долго пригодные для жизни планеты остаются таковыми?
Срок жизни звезды зависит от ее массы и температуры. Звезды-гиганты, с огромной температурой поверхности и бело-голубым светом, существуют всего сотни миллионов лет. Наши земные динозавры существовали дольше, чем некоторые сверх-гиганты.
Наиболее пригодными для возникновения жизни считаются планеты вокруг звёзд спектральных классов G и K, желтые и оранжевые, с температурой от 7000 K до 4000 K. Такие звёзды живут по несколько миллиардов лет, что даёт жизни достаточно времени на зарождение и развитие.
Наша Солнечная система сформировалась 4,6 миллиарда лет назад. Подсчитано, что Земля будет пригодна для жизни еще около 800 миллионов лет, после чего солнце станет слишком горячим, чтобы на поверхности планеты могла существовать жидкая вода. Таким образом, в общей сложности у Земли будет 5,5 миллиардов лет, пригодных для жизни.
Через 20 миллиардов лет новые звезды класса G и K перестанут формироваться, для них будет просто недостаточно межзвездного вещества во Вселенной. Еще через 10-20 миллиардов лет такие звезды прогорят и погаснут, превратившись в остывающие карлики. Если все пригодные для жизни планеты существуют только вокруг таких звезд, то новые цивилизации в целом перестанут появляться через 5 миллиардов лет после их формирования.
Таким образом, общий срок существования условий для жизни составит не более 45 миллиардов лет, из которых 9 уже прошли.
Возможно, существуют и другие пригодные для жизни планеты, которые проживут намного дольше, чем Земля.
Звезды спектрального класса М, также известные как красные карлики, будут существовать в тысячи раз дольше, чем наше Солнце. А значит, у них могут быть планеты, которые останутся пригодными для жизни в течение триллионов лет. Если на этих планетах возможно развитие жизни, то новые цивилизации могут продолжать возникать в течение триллионов лет в будущем.
Эксперты расходятся во мнениях относительно того, пригодны ли красные карлики для жизни. Поскольку они очень тусклые, планеты, вращающиеся по орбите, должны находиться очень близко к звезде, чтобы иметь жидкую воду, которая может быть необходима для жизни. Но планеты, расположенные ближе к своей звезде, с большей вероятностью будут повернуты к ней только одной стороной из-за приливного захвата. Период обращения планеты вокруг своей оси будет совпадать с периодом ее обращения вокруг красной звезды. Это сделает климат неустойчивым и слишком резко зональным. Также, красные карлики менее стабильны и порождают сильные вспышки, которые вредны для зарождающейся жизни.
Но тем не менее, жизнь на планетах вокруг красных карликов вполне возможна, просто она будет менее похожа на нашу, земную.
Этапы эволюции
Как только образуется пригодная для поддержания жизни звезда, вместе с обитаемыми планетами, жизни требуется время для развития. И скорее всего, этого времени нужно много.
Мы, люди, появились через 4 с небольшим миллиарда лет после образования нашей планеты. Но сколько времени это занимает в среднем по всему космосу? Чтобы ответить на этот вопрос, ученые предлагают модель жестких шагов.
Чтобы перейти от первоначального состояния к разумной жизни, нам нужна последовательность случайных событий. В случае с земной жизнью эволюция прошла путь через первое формирование самовоспроизводящихся клеток, эволюцию сложных клеток-эукариот, затем многоклеточных организмов, появления фотосинтеза, половое размножение, развитие мозга, появление сознания у одного из видов, и уже потом - различные этапы формирования цивилизации и технологий.
Все эти события являются возможными «барьерами», или «трудными шагами» - крайне маловероятными событиями, которые в конечном итоге произойдут после очень долгого ожидания.
Конечно, такая модель является упрощенной - например, некоторые этапы эволюции могут быть легкими, но в любом случае занимать много времени, например, из-за медленного, но неуклонного наращивания биологической сложности.
Количество таких барьеров является решающим фактором для оценки того, насколько быстро Вселенная может породить разумную жизнь. Если таких этапов развития немного, то цивилизации появляются вскоре после того, как сформируются их звезды. Если барьеров много, и они труднопреодолимы, то развитие жизни занимает гораздо больше времени.
Тот факт, что мы не видим жизни на других планетах нашей системы и их спутниках, а также не нашли никаких следов жизни в космосе, является одним из аргументов для предположения, что наши 4 миллиарда лет – это типовой срок развития жизни во Вселенной. Жизни нужно пройти от пяти до десяти крупных этапов, или шагов, и каждый из таких этапов занимает около полумиллиарда лет.
Вывод: мы слишком рано
Если возникновение жизни и разума распределено по времени равномерно – а у нас нет оснований предполагать иначе, то уже очевидно, что мы находимся в начале истории.
Считая пригодными для жизни только желтые и оранжевые звезды, мы получим общий срок существования жизни во Вселенной около 45 миллиардов лет. Это время возникновения и жизни таких звезд. Плюс первые четыре миллиарда лет после первых звезд уйдут у жизни на развитие и эволюцию.
Мы находимся в точке 5 миллиардов лет от возможного появления первой разумной жизни. Перед нами – еще 40 миллиардов лет. То есть мы входим в число первых 11% всех развитых форм жизни, которые когда-либо появится во Вселенной.
Если красные карлики пригодны для жизни, то мы находимся примерно в первых 0,1% всех цивилизаций. Цивилизации, которые возникнут на планетах на орбитах красных карликов, будут возникать еще в течение триллионов лет в будущем.
После нас родится в миллиард миллиардов раз больше цивилизаций, чем до нас. Подавляющее большинство жизни во Вселенной будет существовать на планетах, которые еще не сформировались из межзвездной среды, и появятся в течение следующих миллиардов лет.
Звездные империи, космические пираты, межзвездная торговля – все это дело далекого будущего. Скорее всего, вместе с нами, сейчас, тоже существует несколько разумных видов – но они чрезвычайно далеко от нас. Может быть – в другом рукаве нашей галактики, может быть еще дальше.
Что же делать?
Что же делать с таким выводом? Не приходится ждать, что кто-то прилетит и торжественно примет нас в межзвездную конфедерацию. Нет надежды найти артефакты и знания таинственных предтеч. Для всего этого еще просто слишком рано.
Но значит, есть шанс самим стать теми самыми «предтечами»! Если человечество – один из первых разумных видов в космосе, значит, у нас нет конкурентов для развития и распространения! Наша естественная цель – добраться как можно дальше, найти больше обитаемых планет и стать первой межзвёздной цивилизацией в нашем секторе.
Через миллиард лет жизнь на Земле будет уже невозможна. Через четыре миллиарда начнется слияние галактик Млечный путь и Андромеда. У разумных существ, которые будут жить в те времена, будет много проблем с поиском новых звезд для жизни. Вполне возможно, что человечество, которое к тому времени распространится по всем окрестным галактикам, будет куда в более выигрышном положении.
Чтобы воспользоваться такой форой, которую нам дало мироздание, нужно начинать действовать прямо сейчас. Космические расстояния не должны быть для нас препятствием. Даже двигаясь между звездами со скоростью в несколько десятых долей скорости света, можно колонизировать Млечной путь за срок от 5 миллионов до нескольких сотен миллионов лет. Очень мало по сравнению с возрастом Вселенной или даже с возрастом Земли.
Подробнее о том, как это можно сделать, мы поговорим в следующий раз. А сегодня – спасибо, что читали! Как вы думаете, где (или когда) мы встретим инопланетян?
Канал «Феи / Роботы / Пришельцы» можно читать на Дзен, в Телеграме и ВКонтакте. Аудиоверсия подкаста доступна на сервисах Яндекс.Музыка, Apple Podcasts, Google Podcasts и в подкастах ВКонтакте. Видео-версию смотрите на канале YouTube.
Поддержать канал можно на сервисе Boosty по ссылке в описании.
Оставляйте комментарии и ставьте оценки. Не забудьте подписаться на канал, чтобы не пропустить новые выпуски. Скоро увидимся!