Ранее на этом канале рассматривались гипотетические формы жизни, в биохимии которых значимую роль выполняет кремний. При этом упоминались возможные сложности появления таких форм жизни, и их эволюции до разумных существ, способных создать цивилизацию. Рассмотрим именно последнюю тему подробнее.
Как ранее говорилось, существующее значительное количество кислорода во вселенной сильно ограничивает распространённость кремниевой биохимии и возможности эволюции соответствующих форм жизни до разумных существ. В связи с этим возникновение цивилизаций у кремниевых форм жизни можно рассматривать по двум основным направлениям:
- возникновение цивилизаций у кремниево-углеродных форм жизни на углеродных планетах;
- возникновение цивилизаций при другом составе вселенной, который меняется с течением времени.
Последний вариант можно разделить как на более ранний состав вселенной, так и на тот, который возникнет спустя многие миллиарды лет. К моменту возникновения первых звёзд состав вселенной был определён периодом первичного нуклеосинтеза, экстраполяция имеющихся пространственно-временных измерений к первым минутам существования известной нам вселенной приводит к его наличию, и его расчётный результат соответствует наблюдаемому составу вселенной.
Процесс формирования первых звёзд оставляет немало вопросов открытыми, особенно относительно роли гипотетической тёмной материи, но известные о галактиках факты определённо указывают на первоначальное преобладание наиболее массивных звёзд, в которых происходил весь возможный процесс экзотермического термоядерного синтеза, завершающегося преобладанием железа в сочетании с никелем и кобальтом. При взрыве сверхновых значительная часть этих элементов остаётся в ядре, формирующем нейтронную звезду или чёрную дыру, в то время, как в окружающее пространство выбрасываются преимущественно предшествующие экзотермические для термоядерного синтеза элементы.
Преобладание кремния, серы и аргона в остатках сверхновых особенно свойственно спектральному классу O, в меньшей степени B, такие звёзды существуют преимущественно менее 5 миллионов лет. Но звёзды, существующие более 100 миллионов лет, завершающие своё существование взрывом сверхновых, в окружающее пространство выбрасывают значительное количество кислорода. Соответственно, меньшее количество кислорода во вселенной по сравнению с кремнием, серой и другими элементами могло существовать только первые сотни миллионов лет с момента появления звёзд.
Возможностей эволюции у кремниевых форм жизни в этот непродолжительный благоприятный период было немного. У самых первых звёзд не могло быть планет, для их появления необходимо существование достаточного количества тяжёлых элементов, в соответствующий, условно говоря, кремниевый период, в смысле преобладания кремния во вселенной на это время, хоть возможные материалы для планет были, включая кальций, магний, алюминий, серу, фосфор, было мало железа. Наполнение вселенной железом гораздо лучше обеспечивается взрывами белых карликов, до появления которых, как минимум, должно было пройти не меньше миллиарда лет, что обеспечило б уже преобладание кислорода.
Во-первых, железо позволяет существенно ускорить формирование планет, поскольку его большая плотность благоприятствует быстрому нарастанию гравитации. Во-вторых, отсутствие значимого железного ядра фактически исключает наличие сколь-нибудь заметного магнитного поля у каменистой планеты, в этом случае только гравитация может позволить противостоять потере атмосферы от вспышек звезды, которые в период гравитационного сжатия будут в гораздо большем количестве у звёзд с небольшой металличностью, свойственных ранней вселенной. Но для крупной каменистой планеты требуется много тяжёлых элементов, которые появлялись постепенно.
Увеличение количества кислорода во вселенной быстро привело б к гибели существовавших кремниевых биосфер, поскольку, соединяясь с водородом, появлявшийся кислород приводил б к появлению многочисленных комет, которые в каком-то количестве падали б на уже существующие планеты, постепенно создавая на них водную гидросферу. Даже на планетах, где температура достаточна для кипения воды, после падения комет силикаты всё равно реагировали б с кислородом. В какой-то степени скорость этого процесса, конечно, могла варьироваться для разных планет.
Для более или менее быстрой эволюции необходима подходящая жидкая среда, в кремниевый период вселенной могло быть преобладание сероводорода на поверхности планет, который вполне пригоден для кремниевой биохимии. Температура кипения воды при земном давлении примерно соответствует критической температуре сероводорода, но в этом случае речь идёт о давлении в 90 атмосфер, при котором температура кипения воды существенно выше, в то время как при земном давлении сероводород кипит при -60°C. Достаточно высокая температура, к которой кремниевая биохимия вполне может быть устойчивой, может способствовать большей скорости метаболизма, а в какой-то степени и эволюции. Сверхкритический сероводород тоже в какой-то мере может выполнять роль растворителя, но давление в этом случае вряд ли может быть меньше, чем 300-400 атмосфер.
Стоит также заметить, что в кремниевый период вселенной вряд ли могло произойти много столкновений нейтронных звёзд, соответственно, было достаточно мало потенциально полезного для кремниевой биохимии йода. Преобладание более массивных звёзд с низкой металличностью тем более снижало вероятность длительного существования обитаемых планет, кроме того, период формирования и слияния галактик мог сопровождаться особенно частыми выбросами радиации от чёрных дыр.
Если несмотря на все эти препятствия на какой-то планете кремниевые формы жизни не только успели возникнуть, но и эволюционировать до разумных существ, то создаваемая ими цивилизация в качестве топлива могла использовать силаны, которые, как ранее рассматривалось, могут гореть в хлоре. Если такая цивилизация смогла достичь высокого уровня развития, то могла б найти технологии преодоления своей нарастающей биологической уязвимости перед соединениями кислорода. Но поскольку признаков деятельности высокоразвитых цивилизаций мы не наблюдаем, в этом гипотетическом случае существует два основных варианта - либо такая цивилизация переместилась в некоторую виртуальность в любом понимании, либо прекратила своё существование. Из второго варианта следовал б печальный вывод, что у людей большой шанс повторить подобную судьбу.
Будущий состав вселенной в целом понятен, завершающие своё существование звёзды в настоящее время в окружающее пространство выбрасывают больше углерода, чем кислорода, для наблюдений доступно достаточно много планетарных туманностей. По мере увеличения доли углерода во вселенной, кремниево-углеродные формы жизни, например, у которых атомы кремния соединены с метиловыми радикалами, смогут чаще появляться и эволюционировать до разумных существ, у которых может быть возможность создать цивилизацию. С другой стороны, за счёт эволюции звёзд спектральных классов K и M, а также повышения их металличности, по прошествии миллиардов лет условия для любых форм жизни могут стать более благоприятными, на эту тему подробнее в другой раз.
А сейчас перейдём к рассмотрению вопроса, что может происходить в настоящее время на гипотетических углеродных планетах, где теоретически могут возникать и эволюционировать кремниево-углеродные формы жизни. Менее плотные области галактик чаще оказываются заполненными ранее сформировавшимся веществом, соответственно, их состав в некоторой степени запаздывает по сравнению с постепенным изменением среднего химического состава вселенной, что относится и к солнечной системе.
Напротив, преобладание углерода будет в первую очередь характерно для более плотных на продолжительном периоде областей галактик, в первую очередь ближе к центру. Фактор спиральных рукавов с этой точки зрения почти не имеет значения, поскольку более или менее часто меняющаяся плотность звёзд гораздо меньше влияет на скорость изменение химического состава, характерного для вселенной в целом. Но как уже ранее рассматривалось, такие плотные области совсем не благоприятны для возникновения сложных форм жизни, будут сказываться и выбросы радиации от центральной чёрной дыры, и периодическое повышение плотности звёзд, приводящее к более частым взрывам сверхновых в окрестностях, возможной дестабилизации орбит планет и т. п..
В общем и в целом получается, что существующая вселенная гораздо в большей степени благоприятствует эволюции углеродных форм жизни до разумных существ, чем с какой-то ещё биохимией.
