Формула Дрейка

Поиски жизни и наша человеческая природа. Как они связаны? Мы ищем в себе божественное, и не материальное, нас пугает бесконечность и физические законы, которых часто не понимаем. Но взгляните с другой стороны на научные знания о Вселенной. Разве не прекрасно осознавать себя «звёздной пылью»? Да, да, мы и есть звёздная пыль, так как состоим из тех же веществ, что и звёзды с планетами. Можно было бы говорить о нашей уникальности, будь в нашем организме нечто, не существующее во Вселенной, либо существующее в очень малых количествах, но во всём обитающем на нашей планете преобладает водород, а этот химический элемент, практически ровесник Вселенной. Прочие элементы, существующие в нас и во многих живых организмах на Земле, зародились в далёких угасших звёздах.

Приятно осознавать себя «частью Вселенной»? Мне кажется довольно приятно осознавать, что твой «строительный материал» состоит из элементов, давно угасших звёзд .

Этот разговор будет о поиске внеземного разума. Мы как-то затрагивали эту тему в нескольких постах, в том числе в статье про Карла Сагана, но сегодня мы коснёмся этой темы на полном серьёзе.

Для начала, чтобы читателю было ясно, зачем нам понадобиться формулы (к слову, которых я сам недолюбливаю, но как сказал Нил Тайсон «математика – язык Вселенной, хочешь разговаривать с ней на одном языке, учи математику», ну или как-то так) и разговор об астрономии. Я целенаправленно исключил «уфологию», так как это предмет веры, а не точных и экспериментальных знаний.

Что дала нам астрономия для нашей повседневной жизни? Зачем её учить в школе? Сразу оговорюсь, астрономия, как и прочие науки в школе преподаются скучно, а учебники настолько бездарны, что никакого интереса они не смогут вызвать у учеников (в этом плане рекомендую учебник  В.Г. Сурдина по астрономии, его действительно интересно читать, а ещё курс лекций Принстонского университета для студентов — гуманитариев, то есть для таких чайников, как многие из нас «Большое космическое путешествие»).

Что же нам даёт астрономия? Всего несколько примеров:

  • Технология мобильной связи подчиняется уравнениям Максвелла, а проверить их удалось благодаря тому, что к моменту открытия этих уравнений астрономы уже измерили скорость света.
  • Система GPS работает на основе общей теории относительности Эйнштейна, которую также проверили на астрономических наблюдениях, измерив отклонение лучей звёздного света, проходящего вблизи от Солнца.
  • Ещё пример — «жёсткий диск». Предельный объём информации на шестидюймовом «жёстком диске» обусловлен изучением физики «чёрных дыр».
  • Вспомните, смену времён года, предсказания урожая и погоды, которыми прославился древнегреческий философ Фалес и многое другое.

А теперь к нашей теме.

Чтобы вступить в контакт с внеземной разумной жизнью необходимо, для начала, её найти, но и этого мало. Просто знать, что где-то существует другой разум, это здорово, но следует учитывать нашу и его способность вступить в контакт. Любой сигнал и любой полёт к далёкой планете, очень затратная и долгая вещь. Можно, конечно, предположить, что некая цивилизация обладает фантастическими технологами, ей не страшна радиация, и она движется со скоростью света. Представили? Если такая есть, то она точно либо пролетела мимо Земли, либо ею не заинтересовалась, ибо на сегодняшний день, увы, никаких контактов с инопланетным разумом не зафиксировано.

Учитывая всевозможные аргументы по вопросу взаимодействия с пришельцами, Фрэнк Дрейк – легендарный астроном, организатор строительства 28-метрового радиотелескопа на базе NRAO, известный как проект «Озма», первого в мире измерительно-регистрирующего прибора, специально созданного для попытки выявить внеземную жизнь, создал следующее уравнение.

N = R * Fp * Ne * Fl * Fi * Fc * L, где:

  • N – число разумных цивилизаций, которые готовы к вступлению в контакт
  • R – число звёзд, появляющихся в течение года в галактике «Млечный путь»
  • Fp – процент звёзд, которые имеют планеты на своих орбитах
  • Ne – среднее число планет и их спутников, условия которых подходят для зарождения жизни
  • Fl – вероятность появления жизни на подходящей для этого планете
  • Fi – вероятность появления разумных форм жизни на планетах, где вообще возможна жизнь
  • Fc – соотношение количества планет, на которых разумные формы жизни способны на контакт и ищут его, к числу планет, на которых вообще есть разумные формы жизни
  • L – средний срок, в течение которого разумная жизнь существует, может вступить в контакт и хочет этого.

Рассмотрим такие факторы, как наличие звезды, вроде Солнца, планет, по своим характеристикам, а так же по месторасположению, схожими с Землёй.

И так, начнём с возраста Галактики – около 10 млрд. лет, затем вспомним сколько звёзд в Млечном пути, их около 300 млрд. Далеко не каждая звезда может дать возможность появиться  вблизи неё жизни. Берём указанное количество и умножаем на дробную величину – число долгоиграющих звёзд, а также имеющих в зоне обитаемости планету (fHP). На момент написания принстонских лекций по астрономии был проведён титанический труд, в ходе которого было исследовано более 150 тыс. звёзд, из которых подтверждено существование более 3 тыс. экзопланет.

Я снимаю шляпу перед упорством и терпимостью астрономов, так как их труд далёк от романтических представлений из мультфильмов и кино. Но такой труд даёт результаты, появляются новые открытия и новый взгляд на привычные вещи. Возьмём недавний случай с Плутоном, который убран из разряда планет (да, теперь планет в нашей системе меньше на одну), ведь к этому не сразу пришли учёные, и не многими это было принято.

Но вернёмся к формуле Дрейка.

На сегодняшний день крупнейший проект по поиску экзопланет выполнен при помощи космического телескопа «Кеплер». Это очень сложная штука, скажу я вам. Несколько раз я слушал объяснение того, как это делается, читал об этом, всё же без помощи книги под рукой, воспроизвести этот способ у меня не выйдет.

Возможно, где-то здесь затаилась планета, по многим параметрам схожая с Землёй

Схема система звезды Кеплер 62

В двух словах, фиксируется крошечный спад яркости звезды, когда планета проходит по диску звезды и пересекает линию взгляда. Такое явление называется «транзит». Предположим потенциально обитаемая планета радиусом с Юпитер (его радиус от солнечного – 10%). Площадь поперечного сечения у Юпитера – 1%, так же от аналогичной площади Солнца. Поэтому, когда планета подобная ему, проходит мимо диска звезды, яркость звезды, схожей с характеристиками нашего Солнца, падает на 1%.

Скажите, ищут в слепую? Но достаточно вспомнить, что и наличие Урана было предсказано чисто математически, да и Плутона.

Такие вот потемнения и фиксирует «Кеплер». Осталось только отсеять те, что по радиусу напоминают Юпитер или Нептун и найти планету, похожую по радиусу на Землю. То есть она находится на расстоянии о звезды, чтобы на ней вода оставалась в жидком состоянии, не замерзла и не выкипая, если она на них есть, конечно, а так же на ней должна быть атмосфера. Но планет с диаметром Земли всего 10.

А теперь зададимся вопросом, какова доля звёзд (fHP), в зоне обитаемости которых находится пригодная для нас планета. Звёзд, вроде нашего Солнца, то есть класса G, примерно 8% от общего количества звёзд в Млечном пути.

Эти звёзды благоприятствуют формированию жизни, но вспомните, как долго она зарождалась на Земле, то есть важно не только расположение планеты, похожей на Землю и наличие звезды, схожей с Солнцем, но ещё и «время горения» этой самой звезды. Слишком большая активность приведёт к остыванию планеты. Есть правда, известные на сегодняшний момент звёзды класса М и класса К. «Горение» их происходит дольше, поэтому для генезиса жизни есть или был шанс.

Но и этого мало, ведь находясь слишком близко к такой звезде, планета рискует оказаться в зоне приливного захвата звезды, а значит будет всё время обращена только одной стороной, как наша Луна к Земле. Приливные захваты будут мощнее, форма планеты приобретает эллиптическую, отчего замедляется. То есть получиться, что с одной стороны всё будет охвачено жаром, а на другой стороне планеты будет царствовать холод. Наиболее оптимальной во всех отношениях, остаётся планета Кеплер 62e, по мнению учёных на ней соблюдены достаточные условия для наличия зоны обитаемости и воды.

Экзопланеты

Можно выдохнуть. Нет, это далеко не все факторы, да и одной  формулой здесь нам не обойтись, но я не математик, и не смогу разъяснить достаточно просто читателю все необходимые моменты, поэтому остановимся на этом.

И так, шанс на наличие внеземной жизни есть, однако спешить с выводами, я думаю, пока не стоило бы.