Для дальнейшего рассмотрения проблемы разобьем ее на несколько частей.
1. Жизнь в космосе.
2. Инопланетный разум.
Каждая из частей включаетв себя:
1.1. Происхождение жизни. 1.2. Жизнь на Земле. 1.1.1. Обитаемость экзопланет. 1.2.1. Жизнь в Солнечной системе.
2.1. Проблема поиска. 2.2. Проблема контакта.
2.1.1. "Мы обнаружим", "нас обнаружат". 2.2.1. Палеовизит.
Когда-то в недрах звезд в результате термоядерных реакций «сварились» ядра всех химических элементов. Затем, вырвавшись в прохладу космоса, они «обросли» электронными оболочками, стали атомами. Теперь, в оранжерейных условиях планеты, начинается выращивание из этих атомов молекулярного материала для будущей жизни.
В химической эволюции вещества главную роль играют атомы углерода. Они – четырехвалентны, что в атомном мире редкость. Своими четырьмя «руками» они цепляются друг за друга, образуя кольца или длинные цепочки, и прихватывают с боков другие атомы или молекулы. Сегодня таких молекул в природе бесчисленное множество.
Прошло несколько миллионов лет. Появились первые полимеры – длинные цепочки из молекул. Появились катализаторы. Это молекулы-посредники, облегчающие перестройку других молекул. Еще через иного миллионов лет простенькие полимеры стали полипептидами. Но самое поразительное – появился процесс копирования молекул – репликация. Все больше и больше появляется в океане однотипных молекул, и среди них начинаются мутации. Они способствуют увеличению разнообразия среди молекул.
Проходят еще миллионы лет. Природа нащупала наилучшие последовательности аминокислот в цепочках полипептидов – появились белковые молекулы. Теперь репликационная матрица не простая механическая форма, а условная, химическая «запись» порядка аминокислот в белковой молекуле. Запись в виде портативной цепочки особых молекул – нуклеотидов. Химические катализаторы превратились в органические ферменты. Начинается «обмен веществ» с окружающей средой. Вещество приобретает некоторые свойства живого! Эволюция комков белковых молекул приводит к их специализации. И если мы снова пропустим миллионы лет, то обнаружим в океане еще более сложные сооружения, в каждом из которых миллионы молекул. Разные типы комков вошли в них в виде отдельных деталей. Сейчас их называют органеллами. А все сооружение в целом – одноклеточным организмом!
Итак – жизнь!
Это произошло примерно 3,5 – 4 млрд. лет тому назад.
Дальнейшую эволюцию проследим еще более кратко, в конспективном виде, только для того чтобы понять, насколько мы во Вселенной «дорогой продукт».
Проходят сотни тысяч лет – освоена реакция фотосинтеза;
проходят миллионы лет – от мира растений ответвляется мир животных;
430 млн. лет назад (силурийский период) – поднятие суши, растения выходят на сушу, меняется состав атмосферы Земли (накапливается кислород);
300 млн. лет назад (каменноугольный период) – опускание суши приводит к появлению сырых болотистых участков, в которых разрастаются густые леса;
255 млн. лет назад (пермский период) – новое поднятие суши и первое крупное вымирание живых организмов;
66 млн. лет назад (конец мелового периода мезозойской эры) – второе крупное вымирание живых организмов – динозавров.
Пока преобладает точка зрения, что первый человек появился после гибели динозавров. Однако существуют мнения, что одновременно с гигантами-динозаврами на Земле обитали и гиганты-люди.
Вторая теоретическая возможность – это возникновение очагов жизни в космосе и привнесение уже готовых зародышей на планету. «Транспортом» для этих зародышей могут оказаться, например, кометы.
Не так давно в космическом пространстве были обнаружены аминокислоты - исходный материал для возникновения жизни. Эта находка подтверждает теорию о том, что основные органические вещества, необходимые для зарождения живых организмов, могут быть занесены из далекого космоса, а сами химические процессы, ведущие к возникновению жизни, - происходить даже в космическом пространстве, вне планет.
Проблема роли кометного вещества в предбиологической эволюции является лишь частью более общей проблемы эволюции органических соединений в космосе и, в конечном счете, возникновения жизни во Вселенной. Играют ли внеземные органические молекулы какую-либо существенную роль в появлении жизни на Земле? Хотя крайне маловероятно, чтобы жизнь могла эволюционировать в галактических молекулярных облаках или ядрах комет, последние открытия сложных микроископаемых возрастом »3,5 млрд. лет в западной Австралии, показали, что жизнь на Земле должна была появиться в то время, когда приток кометного и сходного метеоритного вещества был значительно выше его современного уровня. Поэтому логично сделать вывод, что кометы могли играть определенную роль в формировании условий окружающей среды на Земле до возникновения на ней жизни.
Метеорит, покинувший Солнечную систему, может оказаться захваченным иной звездной системой в среднем раз в 100 млн. лет. Но это еще не значит, что он обязательно столкнется там с какой-либо из планет, даже если они существуют. Дальнейшие вычисления, проделанные Дж. Мелошем из Университета в Тусоне (штата Аризона) в 2001 году, показали: лишь один из 10 тыс. подобных обломков попадает в зону тяготения и имеет шанс на соударение с далекой планетой, относящейся к земному типу, т.е. с твердой поверхностью и атмосферой. Следовательно, перенос вещества с Земли на некую планету вне Солнечной системы может произойти только раз в 1 трлн. лет! В то же время возраст Галактики - "всего" несколько миллиардов лет.
До сих пор ни одна численная модель не позволяет успешно объяснить все стадии межзвездного облака до деталей процесса аккреции планет, но отдельные этапы общей последовательности событий описываются частными моделям достаточно хорошо. Эти данные приведены в таблице.
Начиная разговор об обитаемости других планет, мы сравниваем условия на них с земными. Поэтому, необходимо взглянуть, прежде всего, на положение всей Солнечной системы в Галактике.
Солнце со своей планетной системой расположено вблизи плоскости симметрии диска. Расстояние между Солнцем и этой плоскостью не превышает 10 парсек, а расстояние до центра Галактики составляет около 10 килопарсек. Расстояние, на котором расположено солнце в Галактике называют радиус коротации – это радиус, на котором скорость вращения магнитосферы и вещества в Галактике одинаковы. Здесь нет возмущений, связанных с запутыванием силовых линий магнитного поля, нет гравитационных ударных волн, то есть область относительно спокойная. Из-за малого отличия в скоростях вращения между Солнцем и спиральными рукавами Галактики досолнечное облако могло лишь один раз находиться в рукаве. Второй раз пересечь рукав Солнечная система еще не успела. В настоящее время она находится между двумя спиральными рукавами нашей Галактики – Персея и Стрельца.
Случайно или нет, оказалась наша планетная система в таком месте? Этот вопрос до сих пор вызывает шумные споры среди ученых.
Далеко не всякая звезда, даже с планетами, способна создать на них условия, пригодные для жизни. Ведь для зарождения и развития жизни нужно много времени - миллиарды лет. Все это время звезда должна гореть одинаково. Тогда условия на планете будут постоянны, и жизнь сможет к ним приспособиться.
Кроме того, орбита планеты, на которой возникла жизнь, должна быть круговой. При вытянутой эллиптической орбите, на планете, при приближении к солнцу, испарялась бы вся вода, а при удалении от него, вся вода превращалась бы в лед. Играют роль также и размеры планеты.
Мы будем вести речь только о жизни, подобной земной. Потому что об этой форме жизни мы знаем больше всего, а главное, знаем каковы должны быть условия, чтобы такая жизнь могла возникнуть. Если нам повезет, и мы встретим в наших исследованиях небесное тело, аналогичное нашей планете и такой же звезды как наше Солнце, то именно там, прежде всего, следует искать жизнь.
Оказалось, что орбиты некоторых планет представляют собой довольно сильно вытянутые эллипсы. Так, например, эксцентриситеты орбит планет у звезд 16 Лебедя В, Глизе 3021 и HD 210277 составляют 0.57, 0.51 и 0.45 соответственно. Для сравнения, в нашей системе наибольшие эксцентриситеты у Меркурия и Плутона (около 0.2), а у всех остальных планет орбиты почти круговые с эксцентриситетом меньше 0.1.
Еще более удивительным оказался тот факт, что некоторые из открытых внесолнечных планет расположены чересчур близко от своих звезд - значительно ближе, чем Меркурий от Солнца! Например, планета около звезды 51 Пегаса имеет массу около половины Юпитера и находится на орбите в 8 раз более близкой, чем Меркурий. Температура ее поверхности составляет примерно 1000о, за что в дальнейшем этот тип планет получил название "горячие юпитеры".
Прежде чем приступить к прослушиванию звезд, хочется знать, каковы шансы на успех, хотя бы примерно прикинуть, сколько в нашей Галактике может быть «очагов разума».
Анализ формулы Дрейка.
Только первый сомножитель – 100 млрд. звезд может считаться достаточно точным. Остальные каждым исследователем определяются в зависимости от его рассуждений и оптимизма. Впрочем, доля звезд, имеющих планетные системы, также можно определить с достаточной степенью точности. Этот сомножитель принимается равным 0,5. То есть, половина всех звезд в Галактике считается имеющей планеты.
По современным воззрениям, Вселенная примерно 15 млрд. лет тому назад начала расширяться и продолжает расширяться и сейчас. Эти 15 млрд. лет можно условно разделить на три периода по 5 млрд. лет.
Первые 5 млрд. лет вещество Вселенной постепенно группировалось в звездные системы современного типа. Поэтому возраст нашей Галактики можно оценить только в 10-12 млрд. лет. Одновременно вещество Вселенной, состоявшее из водорода и гелия, проходило ядерную эволюцию. В недрах звезд первого поколения «варились» химические элементы. Из них к концу первого периода начали образовываться первые планеты, пригодные для жизни.
В течение вторых 5 млрд. лет шло образование планетных систем, в том числе и нашей. К концу этого периода возникла жизнь, и в Галактике могли появиться первые цивилизации.
Последние 5 млрд. лет, одновременно с продолжающейся в разных точках Вселенной ядерной, химической и биологической эволюцией вещества, шло непрерывное возникновение все новых и новых цивилизаций.
Такой сценарий означает, что в Галактике, да и во всей Вселенной, одновременно должны существовать цивилизации разных возрастов. Тогда их можно характеризовать согласно классификации Н.С. Кардашева тремя типами: 1-ый тип – цивилизации потребляют энергию в пределах своей планеты; 2-ой тип – цивилизации потребляют энергию в количестве, соизмеримом с мощностью своей звезды; 3-ий тип – цивилизации потребляют энергию, сравнимую с энергией всей галактики.
В формуле Дрейка должна быть проставлена «доля цивилизаций, существующих одновременно с нами», так как цивилизации могут быть смертны. Чтобы определить этот последний сомножитель формулы Дрейка, примем среднюю продолжительность жизни в 100 тыс. лет. Тогда, если цивилизации возникали равномерно на протяжении 5 млрд. лет, то за все время должно было смениться 50 тыс. поколений цивилизаций. Иначе говоря, одновременно с нами может существовать лишь 1/50 000 часть их общего количества. Перемножив все сомножители, получим примерно 100 тыс. 10^11∙0,5∙0,2∙1,0∙0,5∙1/50 000 = 100 000. Но это – по всей Галактике!
Н.С. Кардашев на конференции SETI-XXI (февраль 2002) отметил, что из последних наблюдений удаленных объектов Вселенной выяснилось, что наибольшее количество звезд образовалось на 4-5 млрд. лет раньше, чем предполагали теоретики. Это означает, что время начала образования солнцеподобных звезд, возможно, увеличивается на миллиарды лет. Следовательно, во Вселенной могут быть очень развитые цивилизации, намного старше нашей.