Насколько редка Жизнь в Галактике?
Современное состояние уравнения Дрейка и шансы на разумную жизнь за пределами Земли
Масштабы времени и расстояния, когда дело доходит до астрономии, поражают воображение.
Ближайшая к нам звезда, Проксима Центавра, находится на расстоянии 4,243 световых лет. Если мы пошлем к этой звезде лазерный луч или радио-сигналы, то они будут идти более 4 лет, чтобы добраться до места назначения, и, возможно, быть обнаруженным разумной инопланетной жизнью, которая может там существовать.
Вселенная непостижимо огромна. Она, по крайней мере, настолько велика, что наш самый мощный космический телескоп может видеть галактики на расстоянии почти 30 миллиардов световых лет.
В настоящее время радиус наблюдаемой Вселенной составляет около 46,5 миллиардов световых лет.
В этой области может находиться до 2 триллионов галактик, каждая из которых содержит в среднем 100 тысяч миллионов звезд.
Парадокс Ферми
В 1950 году физики Энрико Ферми (Enrico Fermi) и Майкл Харт (Michael H. Hart) последовали такой логике:
- Так как есть миллиарды звезд в Млечном пути, как наше Солнце,
- И многие из них на миллиарды лет старше нашего Солнца,
- Поэтому есть хороший шанс, что некоторые из этих звезд могут иметь планеты земного типа,
- И если на некоторых них, как и на Земле, развилась разумная жизнь,
- Тогда на каком-то этапе этой жизни должны начаться космические путешествия, а возможно и межзвездные космические путешествия,
- Таким образом, даже при нынешних «медленных» темпах космических путешествий, которые позволяют наши современные технологии, какая-то из цивилизаций, вероятно, может пройти весь Млечный путь через несколько миллионов лет.
Учитывая все это, парадокс Ферми звучит следующим образом: «Почему мы до сих пор не видели или не слышали кого-либо?»
Это не был совершенно новый вопрос. За 20 лет до Ферми российский основоположник теоретической космонавтики Константин Циолковский задал аналогичный вопрос.
Уравнение Дрейка
В 1961 году астроном Фрэнк Дрейк (Frank Donald Drake) с помощью ученых Карла Сагана (Carl Edward Sagan) и Джона Лилли вывел так называемое «уравнение Дрейка». Эта набор коэффициентов, которые определяют возможное количество цивилизаций в галактике Млечный Путь (с которыми мы можем общаться).
N = R* • fp • ne • fl • fi • fc • L
где
- N = Число цивилизаций в галактике Млечный Путь, электромагнитные излучения которых можно обнаружить.
- R* = скорость образования звезд, подходящих для развития разумной жизни.
- fp = доля этих звезд с планетными системами.
- ne = число планет, в каждой звездной системе, с окружающей средой, пригодной для жизни.
- fl = доля подходящих планет, на которых на самом деле появляется жизнь.
- fi = доля планет, на которых возникает разумная жизнь.
- fc = доля цивилизаций, которые разрабатывают технологию, позволяющую обнаружить признаки их существования в космосе.
- L = продолжительность времени, в течение которого такие цивилизации посылают обнаруживаемые сигналы в космос.
Первоначальные оценки, которые использовали Дрейк и его коллеги, были следующими:
- R∗ = 1 год — 1 звезда (1 звезда, рождащаяся в год, в среднем за всю жизнь галактики; это считалось консервативным)
- fp = от 0,2 до 0,5 (от одной пятой до половины всех образованных звезд будут иметь планеты)
- ne = от 1 до 5 (звезды с планетами будут иметь от 1 до 5 планет, на которых возможна возникнуть жизнь)
- fl = 1 (100% этих планет на которых возникнет жизнь)
- fi = 1 (на 100% планет будет развиваться разумную жизнь)
- fc = от 0,1 до 0,2 (10–20% из которых смогут общаться)
- L = 1 000 до 100 000 000 лет (цивилизации будут продолжать посылать сигналы от 1000 и 100 000 000 лет)
Использование минимальных значений приводит к N=20. Использование максимальных значений даст нам N=50 000 000. Очевидно, что диапазон разброса значений N слишком велик, чтобы считаться приемлемым. Возможно, существует слишком мало цивилизаций с достаточно развитой технологией, что шансы на контакт в такой обширной области, как наша Галактика, приближаются к нулю, или может их быть так много, что можно было бы ожидать, что контакт произойдет в ближайшие несколько десятилетий.
Основываясь на таком широком разбросе, Дрейк считает, что можно достоверно утверждать, что значение N находится где-то между 1 000 и 100 000 000, или примерно что N = L.
Это означает, что по мнению Дрейка в нашей галактике Млечный Путь может быть от 1000 до 100 000 000 развитых цивилизаций.
Текущие оценки, основанные на последних данных NASA и других источников:
- R∗ = 1 год − 1,5–3 звезды (1,5–3 звезды в год).
- fp = ~1 (на основе новых данных гравитационного микролинзирования, которые показывают, что большинство звезд имеют хотя бы одну планету).
- ne = ~4 (на основе новых данных, которые предполагают более высокий процент планет, существующих в обитаемых зонах вокруг звезд).
- fl = 1 (вероятно, не так высоко, как 1 на основе более новых данных, но все же приблизительно).
- fi = 1 (вероятно, не так высоко, как 1 на основе новых данных, но все же приблизительно).
- fc = от 0,1 до 0,2 (то же значение, что и у Дрейка).
- L = 420 лет.
Последнее значение (L) имеет довольно большое снижение от предыдущего значения в диапазоне от 1000 до 100 000 000 лет. Значение 420 лет было предложено историком науки Майклом Шермером (Michael Brant Shermer) на основе средней продолжительности времени существования 60 основных цивилизаций, бывших на Земле.
Подставляя эти новые предположения, мы получаем N = 252 для минимума и N = 1 008 для максимума.
Таким образом, мы сократили огромный диапазон, полученный с помощью первоначальных значений (1000–100 000 000), до того, что кажется гораздо более реалистичным диапазоном, — в галактике Млечного Пути может быть от 252 до 1008 цивилизаций, излучающих обнаруживаемые электромагнитные сигналы.
Это более реалистично, но не так захватывающе или обнадеживающе, как возможность существования 100 млн цивилизаций.
Конечно, L также может быть гораздо большим числом, тем самым увеличивая диапазон. Астробиолог Дэвид Гринспун (David Grinspoon) в своей книге Lonely Planets («Одинокие планеты») задается вопросом, следует ли заменить L на fIC•T, где fIC равно доле цивилизаций, которые излучают электромагнитные сигналы (и, таким образом, могут общаться), и которые достигают такой точки в своем развитии, когда они по существу становятся «бессмертными», в то время как T — это время, когда цивилизация достигает этой точки.
Жизнь на Земле существовала примерно 4 миллиарда лет до тех пор, пока не появились современные люди, и этим людям потребовалось еще 200 000 лет, чтобы достичь стадии, в которой мы сейчас находимся, посылая всевозможные радио-сигналы в космос вместе с тоннами и тоннами космических аппаратов, таких как Pioneer и Voyager.
Таким образом, уравнение Дрейка может иметь вид:
N = R* • fp • ne • fl • fi • fc • L • (fIC • T)
Используя наши текущие оценки для коэффициентов, и используя 0,1 для fIC (по существу, то же значение, что и fc) и 200 000 для T, мы получаем ответ N = 12 000 для минимального числа цивилизаций в Млечном пути и максимум — 96 000.
От первоначальной оценки от 1 тысячи до 100 миллионов возможных цивилизаций, мы оставили совсем немного. А по сравнению с оценкой, основанной на значении L Майкла Шермера, с диапазоном от 252 до 1008, мы расширили диапазон, сохраняя при этом его верхнюю границу несколько сдержанной.
Итак, можем ли мы теперь утверждать, что есть хороший шанс, что существует развитая инопланетная жизнь в Млечном пути, с которой мы могли бы когда-нибудь общаться? Существуют ли десятки тысяч таких цивилизаций, обладающих необходимым потенциалом?
На данный момент ответ на эти вопросы всё еще «может быть». Одна вещь, в которой мы можем быть уверены, это то, что мы не узнаем это точно, пока не произойдет первый контакт.
