Есть ли жизнь во Вселенной?

С тех пор, как люди признали масштабность Вселенной, мы интуитивно поняли, что жизнь должна существовать где-то в нашей галактике или какой-то далекой галактике. Если Вселенная содержит миллиарды галактик, и если каждая галактика содержит миллиарды звезд, и если у части этих звезд есть планеты, подобные Земле , тогда сотни, а может быть, и тысячи инопланетных цивилизаций должны существовать во всем космосе. Правильно?

Некоторое время наука довольствовалась только логикой. Затем, в 1995 году, астрономы обнаружили первые планеты вне нашей Солнечной системы. С тех пор они обнаружили около 300 таких планет. Хотя большинство из них большие, горячие планеты, похожие на Юпитер (именно поэтому их легче найти), меньшие планеты, подобные Земле, тоже начинают проявлять себя. В июне 2008 года европейские астрономы обнаружили три планеты, все немного больше Земли, вращающихся вокруг звезд.

Эти открытия послужили подтверждением для тех, кто занимается поиском внеземной разумной жизни или SETI . Гарвардский физик и лидер SETI Пол Горовиц смело заявил в интервью журналу TIME за 1996 год: «Интеллектуальная жизнь во вселенной? Гарантированно. Разумная жизнь в нашей галактике? Вполне возможно, я бы дал вам почти любые шансы, которые вы хотели бы».

И все же его энтузиазм должен быть смягчен тем, что ученые называют парадоксами Ферми. Этот парадокс, впервые сформулированный физиком Энрико Ферми в 1950 году, задает следующие вопросы: если инопланетяне настолько распространены, почему они не побывали? Почему они не общались с нами? Или, наконец, почему они не оставили какой-то след своего существования, например, тепла или света или каких-либо других электромагнитных субпродуктов?

Возможно, внеземная жизнь не так распространена. Или, возможно, внеземная жизнь, порождающая развитые цивилизации, не так распространена. Если бы только астрономы могли количественно оценить эти шансы. Если бы они имели формулу, которая учитывала бы все правильные переменные, связанные с внеземной жизнью. Как выясняется, они это делают. В 1961 году, для организации первой серьезной конференцию по SETI, радиоастроном Фрэнком Дрейком представил ​​формулу, теперь известную как уравнение Дрейка, которая оценивает количество потенциальных интеллектуальных цивилизаций в нашей галактике. Формула вызвала много споров, главным образом потому, что она приводит к широко варьируемым результатам. И все же это единственный лучший способ количественно определить, сколько инопланетян можно встретить. Давайте подробнее рассмотрим уравнение и его последствия.

Уравнение Дрейка

Попытка рассчитать вероятность существования внеземной жизни во Вселенной на самом деле довольно сложна. Вселенная не является статической средой. Звезды рождаются, живут и умирают. Некоторые звезды формируются вместе с планетами. Другие нет. Только некоторые из этих планет имеют правильные условия для поддержки жизни.

Жизнь - довольно сложная переменная. Некоторые планеты могут поддерживать сложные органические молекулы - белки и нуклеиновые кислоты - и больше ничего. Другие планеты могут поддерживать простые, одноклеточные организмы. И все же другие могут поддерживать многоклеточные организмы, в том числе достаточно продвинутые, чтобы развивать технологии для перемещения или отправки сигналов в космическое пространство. Наконец, даже организмы, которые очень хорошо адаптировались к окружающей среде, не навсегда выживают. Как динозавры, и Римская империя иллюстрируют здесь на Земле, что все династии заканчиваются, от катаклизмов или иначе.

Фрэнк Дрейк должен был объяснить все эти переменные при разработке формулы для количественной оценки шансов на поиск внеземной жизни. Его первой задачей было решить, что он хотел рассчитать. Во-первых, он ограничил свое мышление инопланетянами в нашей домашней галактике - и только те, которые могут быть способны к межзвездному общению. Затем он ввел математический фактор для учета всех условий, необходимых для развития таких цивилизаций. В результате получается следующая формула

В этом уравнении N - количество обнаруживаемых цивилизаций в нашей галактике. Другие переменные описаны ниже:

R - скорость образования звезд в галактике;

fp - доля звезд, образующих планеты;

ne - количество планет, гостеприимных для жизни (т. е. землеподобных планет);

fl - доля этих планет, на которых фактически возникает жизнь;

fi - доля этих планет, на которых возникает разумная жизнь;

fc - доля этих планет с разумными существами, способными к межзвездной коммуникации;

L - это время, когда такая цивилизация остается обнаруживаемой.

Единственной переменной, известной с какой-либо степенью определенности, является скорость образования звезд R. В Млечном Пути, типичной спиральной галактике, новые звезды формируются со скоростью примерно четыре в год. Астрономы чувствуют себя наиболее неуверенными в переменной L - это время, когда цивилизация остается обнаруживаемой. Для L использовались различные оценки, от 10 лет до 10 миллионов лет.

Астрономы могут дать обоснованные догадки об остальных переменных. Например, из девяти планет в нашей Солнечной системе только четыре, которые называют земными планетами, то есть те, которые имеют сплошную поверхность. Из этих земных планет только Земля поддерживает жизнь. Если взять нашу Солнечную систему как представительную, то можно утверждать, что ne равно 1/4 или 0,25. Аналогичные догадки были сделаны относительно других переменных, и, что интересно, все они имеют очень похожие значения, обычно в диапазоне от 0,1 до 1,0. Итак, типичный расчет может выглядеть так:

N = 4 × 0,5 × 0,25 × 0,2 × 0,2 × 0,2 × 3 000 000

который дает нам 12 000 цивилизаций в нашей галактике.

Первоначальные расчеты Дрейка были очень близки к этому значению для N. Когда он запустил числа, он предсказал, что в Млечном Пути может быть 10 000 обнаруживаемых цивилизаций. Карл Саган, лидер движения SETI, был еще более щедр, когда предположил, что в галактике может существовать 1 миллион цивилизаций.

Неудивительно, что астрономы были настолько оптимистичны, что в 1960-х годах они стали искать пришельцев внеземной жизни.

Тестирование и пересмотр уравнения Дрейка

Вооруженные оценкой числа коммуникативных цивилизаций в нашей галактике, ученые SETI решили их найти. У них было два основных варианта: личный контакт или сигнал из космоса. Первый сценарий требовал, чтобы инопланетяне посещали людей или наоборот. Это казалось крайне маловероятным, учитывая расстояния между нашей Солнечной системой и другими звездами Млечного Пути. Последний сценарий включал радиовещание, отправляя или получая электромагнитные сигналы в космос.

В 1974 году астрономы намеренно передали сообщение в 210 байт из обсерватории Аресибо в Пуэрто-Рико в надежде оповестить цивилизацию в глобулярном звездном скоплении М13. Сообщение содержало фундаментальную информацию о людях и нашем положении во Вселенной. Но такого рода активное общение было редкими. Астрономы в основном полагаются на пассивное общение - слушая передачи, посылаемые чужими цивилизациями.

Радиотелескоп является основным инструментом для таких экспериментов по прослушиванию, потому что он предназначен для обнаружения более длинноволновой энергии, которую оптические телескопы не видят. В радиоастрономии гигантское блюдо направляется на соседнюю солнечную звезду и настраивается на микроволновую область электромагнитного спектра. Полоса частот микроволн, между 1000 МГц и 3000 МГц, является идеальной, поскольку она менее загрязнена нежелательным шумом. Она также содержит линию излучения - 1420 МГц - что астрономы могут слышать как постоянное шипение по всей галактике. Эта узкая линия соответствует энергетическим преобразованиям, происходящим в нейтральном водороде. Как первобытный элемент вселенной, водород должен быть известен всем межгалактическим цивилизациям, что делает его идеальным маркером. Несколько команд со всего мира систематически слушают звезды Млечного Пути и соседние галактики с 1960 года.

Несмотря на их коллективные усилия, никакие поиски SETI не получили подтвержденный внеземный сигнал. Наши телескопы подобрали несколько необъяснимых и интригующих сигналов, таких как так называемый «Wow» сигнал, обнаруженный исследователями в Университете штата Огайо в 1977 году, но передача не была повторена таким образом, чтобы она дала неоспоримые доказательства внеземной жизни. Все это возвращает нас к парадоксу Ферми: если тысячи цивилизаций в галактике Млечного Пути, почему мы их не обнаружили?

Поскольку Дрейк и Саган сделали свои оценки, астрономы стали более консервативными. Пол Горовиц, который смело гарантировал существование внеземной жизни, дал более скромные результаты из уравнения Дрейка, установив, что N может быть ближе к 1000 цивилизаций.Но даже эта цифра может быть слишком большой.

В 2002 году издатель журнала «Скептик» Майкл Шермер утверждал, что астрономы не были достаточно критичны в оценке L, продолжительности существования цивилизаций. Глядя на 60 цивилизаций, которые существовали на Земле с самого начала человечества, Шермер придумал значение для L, которое варьировалось от 304,5 лет до 420,6 лет. Если вы вставляете эти числа в уравнение Дрейка, вы обнаружите, что N равно 2.44 и 3.36 соответственно. Подстройте номера еще немного, и вы можете легко заставить N упасть до одного или даже ниже. Внезапно шансы услышать сигнал от внеземной формы жизни значительно ниже.

Даже самые восторженные сторонники SETI обеспокоены отсутствием результатов, вызванных более чем 40-летним прослушиванием космических радиоволн. И все же большая часть этого поиска была ограничена нашей домашней галактикой. Даже если в галактике всего три или четыре цивилизации, есть миллиарды и миллиарды галактик. Это снова ставит вопрос о поиске внеземной жизни, поэтому многие астрономы SETI используют тот же подход к своей работе, что и лотерейные игроки: вы не можете победить, если не играете.