Открытие Вселенной - прошлое, настоящее, будущее - Александр Потупа

Процент подходящих звезд, таким образом, заключен в интервале 1–1,5, то есть 10–15 звезд из каждой тысячи могут служить кандидатами для центрального светила над чьими-то разумными головами.

Доул включил в начальный состав все звезды в интервале масс 0,35-1,43 М€(то есть от F2 до M1) и получил гораздо более оптимистический результат — 10–12 %, хотя расхождение на порядок, как мы убедимся позднее, не играет решающей роли. Звезды с «плохими жилищными условиями» все равно вылетают из расчетов.

Второй множитель в формуле отражает принципиальную близость параметров планеты к земным. Во-первых, планета должна принадлежать экосфере своего солнца. Освещенность, создаваемая светилом, должна быть не слишком велика и не слишком мала для поддержания, скажем, годовых колебаний температуры от 0° до 30 °C. Это ведет к ограничениям на расстояние от планеты до звезды и на величину наклона оси вращения. Расчеты Доула дают средний размер экозоны для Солнечной системы от 0,725 до 1,24 астрономических единицы, что неплохо объясняет отсутствие жизни земного типа на Венере (0,723 а.е.) и Марсе (1,524 а.е.), пребывающих в среднем вне экозоны. Наклон оси, по-видимому, не должен превышать 80°, а эксцентриситет орбиты — 0,2, что связано с предельными температурными границами.

Во-вторых, сама планета должна иметь умеренную массу и скорость вращения.

При очень большой массе планеты трудности в развитии жизни проявляются как на микро-, так и на макроуровне. Например, может удержаться первичная атмосфера, что приведет к избытку водорода и его соединений в виде метана и аммиака. Консервация такой атмосферы вряд ли позволит развиться земным формам жизни. Кроме того, большая сила тяжести оказала бы отрицательное влияние на многоклеточные организмы (попади они туда хотя бы просто на туристскую прогулку), ограничивая их размеры и подвижность. Слишком малая масса способствовала бы быстрому испарению любой атмосферы, подавлению внутреннего энерговыделения планеты и значительному радиационному фону на поверхности из-за отсутствия атмосферной защиты.

Слишком быстрое вращение привело бы и к большому колебанию веса между экватором и полюсами — вплоть до отрыва вещества из экваториальной зоны. Поверхность могла бы резко отличаться по форме от земного сфероида. Напротив, очень медленное вращение приводит к огромному суточному перепаду температур за счет дневного перегрева и ночного переохлаждения.

В-третьих, планета должна иметь возраст хотя бы не менее 3 млрд. лет.

Рассчитывая все факторы на основе данных о звездах и строении Солнечной системы, Доул получает, что порядка 3,7 % подходящих звезд (классы F2-K1) должны иметь и подходящие планеты. Звезды К2 и более поздних классов автоматически выпали из его картины (PHP для них обратились в нуль). Что же касается классов F4 — F2, они дают не слишком большой вклад. Их исключение (если считать, что планетных систем у них вообще нет) приводит к концентрации подходящих планетных систем 3,83.10-2 пс-3, то есть к 613 млн. миров земного типа в Галактике, вместо 645 млн., полученных Доулом.

При столь грубых оценках разницы, в общем, нет. И 600 миллионов похожих на Землю планет воодушевляющее число. Среднее расстояние между такими планетами должно быть порядка 7,6 пс ~ 25 световых лет. Приятно думать, что уже в сфере радиусом 100 световых лет вокруг Солнца заключено с полсотни обитаемых или хотя бы пригодных для колонизации миров. В целом мы видим, что простая гипотеза о пригодности примерно 1 % из 150 млрд. звезд Галактики и наличия у каждой из таких звезд хотя бы одной подходящей планеты дает фактически близкую оценку в 1,5 млрд. таких планет в Галактике. При более скромном подходе (одна подходящая планета на 103 звезд) получается 150 млн. Видимо, интервал 100 млн.-1 млрд., куда попадает и оценка Доула, вполне приемлем на современном уровне знаний.

На самом деле, было бы интересно проиграть космогоническую ситуацию для звезд классов F5 — К1 на ЭВМ и на достаточно обширном статистическом материале оценить вероятность эволюционного появления подходящей планеты в каждом классе и в среднем по всем указанным классам. Если бы средняя частота появления подходящей планеты во всех классах оказалась бы действительно на уровне 0,1[153], то оценка не менее 100 млн. квазиземных планет стала бы куда более реалистической.

Обилие космической органики и благоприятные (по определению) условия подходящих планет делают вполне правдоподобной гипотезу, что вероятность появления жизни на каждой такой планете Рl = 1. Однако речь идет о самых ее примитивных формах — фактически считается предельно вероятным переход от фазы органических мономеров, скажем, к простейшей безъядерной клетке. Основой этой гипотезы служит попросту отсутствие очевидных факторов, которые в условиях подходящей планеты воспрепятствовали бы полимеризации, образованию мембран или формированию кода.

С гораздо большей натяжкой приходится говорить о переходе к эукариотам и тем более многоклеточным организмам. К сожалению, мы пока не знаем достаточно надежных методов моделирования соответствующих процессов, и какая-то разумно спроектированная игра на ЭВМ, позволяющая оценить средний процент биомассы, переходящей в высшие формы, оказала бы серьезную помощь в обсуждении проблемы. Во всяком случае, кажется вполне правдоподобным, что встретить на подходящей планете примитивнейшие формы жизни типа прокариотов намного вероятней, чем сложные организмы. Поэтому мы можем скрыть свое незнание соответствующего перехода за фактором порядка 0,1, считая таким образом, что примерно на 10 млн. планет жизнь представлена более или менее сложными животными или растительными формами.

Но все эти неопределенности меркнут перед тем, что возникает при попытке оценить такие факторы, как вероятность появления разума Рi, и технологической цивилизации Рс.

Подходящие планеты — разум и цивилизация

На знаменитом советско-американском симпозиуме по проблеме CETI[154], проходившем в сентябре 1971 года в Бюраканской астрофизической обсерватории АН Армянской ССР, около половины времени было уделено обсуждению формулы для оценки числа контактных цивилизаций в Галактике. Эта формула, предложенная Ф. Дрейком из Корнеллского университета, выглядит так:

N = R*fpnefefifcL,

где R*- средняя скорость образования звезд в Галактике за все время ее существования, — fp доля звезд с планетными системами, ne — среднее число экологически подходящих планет в такой системе, fe, fi и fc соответственно доли планет, где развилась жизнь, разум и контактные цивилизации (то есть достигшие высокого технологического уровня, допускающего связь с собратьями по разуму), L — средняя продолжительность жизни такой цивилизации.

Результирующая оценка, следствие многих бурных дискуссий, оказалась весьма оптимистической. Для факторов fp и ne были приняты единичные уровни, а для произведения fefifc?10-2. Наиболее надежный фактор R* нетрудно оценить по астрофизическим данным, принимая, что за 15 млрд. лет в Галактике образовалось 150 млрд. звезд, то есть R* ~ 10 звезд/год.

Таким образом, все свелось к очень трудной оценке L. Принимая, что хотя бы 1 % цивилизаций способен справиться с трудностями своего развития (то есть просуществовать порядка космогонического интервала в 109 лет), была получена крайне эффектная оценка L ~ 107 лет и N ~ 10-1 L ~ 106. Миллион развитых технологических цивилизаций в Галактике — это слишком хорошо, чтобы быть похожим на правду!

Результаты анкеты, распространенной Оргкомитетом Бюраканского симпозиума среди более широкого круга ученых, дали нечто совсем иное после усреднения всех ответов получилось что-то порядка 10 таких цивилизаций. Ряд факторов в формуле Дрейка (и особенно L) получили гораздо более скромную оценку. Индивидуальный опрос ученых приводил в среднем к заключению о нескольких сотнях высокоразвитых цивилизаций, и, во всяком случае, верхняя граница этой величины была порядка 20 тысяч.

Колебания результатов, от десятка до миллиона, в общем-то, неплохо отражают недоопределенность проблемы, отсутствие необходимых данных. Но не будем забывать, что мы сознательно взялись за скользкую задачу преодоления уникальности, отталкиваясь от единственного примера, и попробуем как-то продолжить обсуждение.

Не следует удивляться некоторому расхождению результатов, отмеченных выше, с тем, что рассматривалось в предыдущем разделе. «Бюраканцы» не ограничивались постановкой задачи на выделение чего-то очень близкого к земному. Формулу Дрейка можно представить в виде, очень похожем на тот, с которым мы уже имели дело:

Ncont = NGal.PHP.PlPiPc.L/TGal = Nc. L/TGal