Китайские астрономы провели оценку потенциального числа внеземных цивилизаций в нашей Галактике и предположили, когда возможно установить с ними контакт. В некоторых СМИ появилась информация о том, что до встречи с внеземным разумом может пройти 400 тысяч лет. Naked Science разбирается в том, как появилась эта оценка, насколько она достоверна, и где в этих расчетах переплетаются научные данные и спекуляции.
По оптимистичным оценкам, в нашей Галактике могло возникнуть свыше 40 тысяч цивилизаций, а по пессимистичным — около сотни. Однако, вероятность установления контакта с другими разумными существами настолько мала, что он может и вовсе не произойти. К такому заключению пришли в научной статье, в престижном журнале The Astrophysical Journal была опубликована статья, подготовленная двумя астрономами из Пекинского педагогического университета. Но как определить количество планет, населенных разумными существами, когда известна только одна — наша собственная? Рассмотрим, как формируются подобные оценки и насколько им можно доверять.
Уравнение с шестью неизвестными
Какие факторы необходимо учитывать для оценки количества цивилизаций в Галактике? Этот перечень весьма продолжительный.
1. Сколько в Галактике звезд?
2. Какова доля звезд, обладающих хотя бы одной планетой?
3. Какова средняя доля пригодных для жизни планет в планетной системе?
какова вероятность возникновения жизни на планете, подходящей для ее существования?
какова вероятность возникновения разумной жизни?
6. Какой продолжительность жизни имеет типичная цивилизация (выраженная в долях от продолжительности жизни звезды)?
Каждый из представленных вопросов имеет числовой ответ. Произведение всех этих чисел даст нам искомое число цивилизаций. Это знаменитая формула Дрейка, эта концепция была впервые представлена Фрэнком Дрейком в начале 1960-х годов. Мы не будем приводить ее в виде формулы, поскольку, как мы полагаем, читателю знакома операция умножения шести чисел.
Большинство исследований, посвященных теме внеземных цивилизаций, используют эту формулу в той или иной степени. Иногда ее составляющие объединяются, иногда добавляются дополнительные факторы, однако основной принцип остается неизменным. Зная шесть или около того чисел, можно оценить количество цивилизаций. Главная задача – определить эти числа.
Список выглядит как неудачная философская работа, поскольку его смысл становится всё более туманным по мере продвижения.
Звёзды в Галактике подсчитаны, хотя точность и оставляет желать лучшего: их насчитывается сотни миллиардов. Определение количества планет — задача значительно сложнее. Нам известно около 5 тысяч миров, но подавляющее большинство планетных систем наверняка еще не обнаружено. Одни слишком далеки от Земли, другие неудачно ориентированы в пространстве, третьи мы наблюдали недостаточно долго и тщательно. Так что при подсчете всех планет Галактики приходится, перефразируя древних римлян, «по когтям льва изображать». С учетом всех оговорок большинство экспертов полагает, что число планет сравнимо с числом звезд.
Землеподобные планеты, способные поддерживать жизнь, располагаются в зоне обитаемости вокруг своих звезд. Это те области, где температура позволяет существовать жидкой воде — не слишком высокой и не слишком низкой. Определение их количества представляет собой еще более сложная задача, чем подсчет всех экзопланет. Подтвержденных данных меньше, а спекуляций больше. Тем не менее, существуют хотя бы приблизительные оценки. Согласно данным одного из недавних исследований, вероятность обнаружения потенциально обитаемых миров составляет от одного на десять звезд до двух на светило.
Относительно остальных компонентов формулы Дрейка можно строить лишь предположения. Астрономы, особенно те, кто работает в ночное время, часто употребляют кофе. Однако, если предложить им гадание по звездам, они могут обидеться: ведь они – не астрологи.
На самом деле, на данный момент мы знаем только об одной обитаемой планете и единственном разумном виде. Сложно сказать, в чем мы являемся нормой, а в чем — исключение. Наука до сих пор не может полностью объяснить, каким образом наша планета приобрела биосферу, а наш вид — сознание. И попытки спрогнозировать, сколько времени еще просуществует человек разумный, учитывая его не всегда разумное поведение, — это, безусловно, интересное, но сомнительное занятие.
Последние три параметра в формуле Дрейка, по сути, определяются эмпирическим путем. Их можно варьировать, чтобы получить сценарий, в котором Галактика изобилует разумными цивилизациями, либо, наоборот, подтвердить наше одиночество во Вселенной. Также возможно использовать широкий диапазон значений, от оптимистичных до пессимистичных, согласно оценке эксперта, и проанализировать полученные результаты. Именно таким подходом руководствовались авторы недавней научной работы.
Сколько их, куда их гонят
Рассмотрим их расчеты более детально. Значения «астрофизических» параметров формулы Дрейка (то есть первые три числа в нашем списке) были оценены учеными на основе современных теоретических моделей и имеющихся данных наблюдений. Без углубления в детали, представим результат.
Согласно исследованиям, вероятность наличия потенциально обитаемых планет составляет 34% для звезд классов F, G, K и 16% для звезд класса М. Что это означает? Звезды классифицируются по спектральным классам O, B, A, F, G, K, M, начиная с самых горячих и заканчивая самыми холодными. Считается, что у звезд самых высоких классов O, B и A формирование планет, подобных Земле, маловероятно. Поэтому эти классы были исключены из анализа. Наша звезда, Солнце, относится к классу G. Классы F и K немного горячее и немного холоднее Солнца, соответственно. К классу М относятся тусклые и холодные красные карлики, которые составляют большую часть звезд в Галактике.
Какова вероятность возникновения цивилизации на планете, пригодной для жизни (что соответствует пунктам 4 и 5)? Авторы назвали эту вероятность fc и честно признались, что понятия не имеют, как ее оценивать (а кто имеет?). Посозерцав потолок, они охватили три порядка, использовав значения 0,1%, 0,01% и 0,001%.
Авторы также хотели узнать, сколько цивилизаций, способных к контакту, возникло в Галактике к настоящему моменту, вне зависимости от того, существуют ли они сейчас или же давно исчезли)?
Эволюция звезд является темой данного вопроса. Водород, превращающийся в гелий в процессе термоядерных реакций, служит основным источником энергии для звезды на протяжении большей части её существования. По мнению экспертов, звезда находится на главной последовательности (Диаграммы Герцшпрунга-Рассела (ГПР) отражают важные этапы эволюции звезд. Это самый длительный и стабильный период в жизни звезды. Логично предположить, что цивилизация сможет возникнуть только после того, как звезда займет свое место на главной последовательности, и прекратит существование, когда светило покинет ее.
Какая доля времени, проведенного на ГП, необходима для формирования цивилизации? Для Солнца этот показатель известен — 46%. После консультаций, и при полной поддержке правой стороны, авторы также изучили значения 25% и 75%. Этот параметр был обозначен учеными как F.
Итак, определено три возможных сценария возникновения цивилизации fc (0,1%, 0,01% и 0,001%) и три срока «вынашивания разума» F (всего, таким образом, возможно девять различных комбинаций (при 25%, 46% и 75% от времени пребывания звезды на главной последовательности.
Для самого оптимистичного варианта (fc = 0,1%, F = 25%) у авторов получилось около 43 тысячи когда-либо существовавших цивилизаций. Для самого пессимистичного ( fc = 0,001%, F = 75%) — чуть больше ста штук.
Абонент безвременно недоступен?
Создать цивилизацию – это лишь начало; необходимо обеспечить ее сохранность (так мог бы сказать сталкер, поправляя респиратор). Важно также поддерживать готовность к взаимодействию, хотя бы посредством обмена радиосигналами или другими сообщениями, распространяющимися со скоростью света. Фактически, время межзвездного общения может оказаться значительно меньше продолжительности существования цивилизации. У нас, например, этот период начался совсем недавно и может скоро завершиться, если человечество полностью отдастся виртуальным «метавселенным».
Необходимо также учитывать расстояние между «абонентами». Диаметр диска Галактики составляет приблизительно 100 тысяч световых лет. Пока сообщение достигнет планеты Клюх, отправленное с планеты Плюх, могут произойти различные события. Например, жители Плюха могут начать обстрел друг друга хлоридом пандемония, действуя во имя добра и плюхократии. А на Клюхе могут демонтировать антенну, обвинив ее в чрезмерном углеродном следе и микроагрессии. Таким образом, чем меньше расстояние между собеседниками, тем выше вероятность успешного общения или, как минимум, приема сигнала от соседа.
Как долго человечеству необходимо наблюдать за Вселенной, чтобы поймать хотя бы один межзвездный сигнал? Чтобы найти ответ, исследователи использовали компьютерное моделирование, имитируя процессы формирования звезд и размещения потенциально обитаемых планет в случайных местах галактики.
Результаты оказались недостаточно ясными. Когда авторы указывают, что в наиболее благоприятном сценарии ( fc = 0,1%, F = 25%) время ожидания составит 0,3–0,298+0,6 миллиона лет, как-то неловко говорить «триста тысяч». Погрешность, накопленная из-за всех случайных факторов, больше, чем само число. Но давайте останемся верны оптимизму до конца и возьмем нижнюю точку этого диапазона: 0,3 – 0,298 = 0,002 миллиона лет. То есть ждать контакта остается каких-то два тысячелетия. Сущая мелочь, жители Рима и Самарканда подтвердят.
А что насчет самого пессимистичного варианта (fc = 0,001%, F = 75%)? Ну тогда контакта придется дожидаться 50–49,6+250 миллионов лет. Ждать 50 миллионов лет очень уж жутко (динозавры вымерли 66 миллионов лет назад). Возможно, поэтому некоторые обозреватели дрогнули и взяли самую оптимистичную точку пессимистичного диапазона: 50 – 49,6 = 0,4 миллиона лет, или 400 тысячелетий. Эта цифра и попала в заголовки обычных СМИ, у журналистов которых не было времени разбираться толком, о чем вообще речь.
В сухом остатке
Итак, что же мы имеем в итоге, говоря о созвездии Лебедь? Астрономы использовали значительный объем астрономических данных для создания компьютерной модели. Таким образом, были определены первые элементы формулы Дрейка. Однако, о последних элементах ничего не известно. Поэтому при выборе исходных значений использовался принцип «это выглядит достаточно правдоподобно, а также возьмем чуть меньше и чуть больше». Также был использован генератор случайных чисел (иначе как, мы не располагаем информацией о точных местах расположения потенциально обитаемых планет, даже если они существуют). В результате были получены определенные значения, характеризующиеся значительным разбросом. Если вам кажется, что эти цифры могли быть совершенно иными, то вы правы. Так в чем же заключается суть этой интеллектуальной задачи и какое отношение она имеет к науке?
Многие астрономы полагают этот вопрос риторическим и предпочитают не затрагивать тему внеземных цивилизаций. Однако не все с ними согласны. Любопытство – неотъемлемая часть нашей природы, и трудно удержаться от попытки оценить, «сколько их может существовать, если они действительно есть».
Журналисты и широкая общественность наверняка будут интересоваться этим вопросом, и если астрономы не дадут на него ответа, люди обратятся к сторонникам теорий заговора и начнут верить в неправдоподобные истории о планете Нибиру. Гораздо предпочтительнее искать объяснение, придерживаясь научного подхода, открыто указывая, какие данные являются фактами, а какие – приблизительными оценками. И если впоследствии это будет представлено как «ученые доказали», винить в этом ученых не стоит.
В заключение стоит отметить еще один, скорее философский, аспект подобных исследований. Хотя их результаты сложно оценить как достоверные, они, безусловно, обладают символическим значением.
Даже при самом оптимистичном сценарии, до контакта с другой цивилизацией придется дождаться двух тысяч лет. Это сопоставимо с третью письменной истории, даже если некоторые города и позволяют себе насмешки. А 400 тысяч лет значительно превышают продолжительность существования нашего вида Homo sapiens, а несколько миллионов лет — и рода Homo.
Не стоит думать, что статьи об астрономии сделают людей добрее. Однако хочется отметить: мы, люди, одни на всей планете. В безграничной и очень тихой Вселенной, которая, вероятно, останется такой надолго. В сравнении с нашим существованием и достижениями – навсегда. Возможно, стоит об этом задуматься.