Парадокс Ферми: есть ли жизнь вне Земли?

Уже 62 года, начиная с гагаринского «Поехали!», апрель в Советском Союзе, а позже и в России тематически связан с космосом. Ко Дню космонавтики приурочивают запуски космических кораблей и спутников, проводят научные форумы и детские праздники.

С начала космической эпохи ученые смогли ответить на сотни вопросов, связанных с Вселенной, и еще тысячи остаются без ответа. Один из них был сформулирован больше чем за десять лет до полета Юрия Гагарина: существуют ли внеземные цивилизации? Эта дискуссия в 1950 г. получила название «парадокс Ферми».

К другим звездам

Через два-три года самый далекий от Земли рукотворный аппарат «Вояджер-1» перестанет отправлять научные данные: изношенные с 1977 г. генераторы не смогут обеспечивать необходимые для исследований мощности. А зонд отправится дальше: через 40 тыс. лет он пролетит мимо звезды Глизе 445 — совсем рядом по галактическим меркам и бесконечно далеко по земным: на расстоянии 1,6 светового года, или 15 трлн км.

Ученые предполагают, что «Вояджер-1» будет веками путешествовать по галактике Млечный Путь, унося в позолоченном футляре пластинку с записью Пятой симфонии Бетховена и песни Johnny B. Goode Чака Берри, с фотографиями земных пейзажей и картой пульсаров, на которой отмечено положение Земли. Отправляя аппарат в космос, ученые закрепили на зонде диск с информацией в призрачной надежде рассказать инопланетным цивилизациям о землянах, если «Вояджер» окажется в зоне Вселенной, которую исследуют внеземные цивилизации, если их технологии позволят перехватить аппарат, если эти цивилизации вообще существуют.

Где же все?

Майский выпуск The New Yorker 1950 г. карикатурно объяснил исчезновение уличных урн в Америке ― их воруют инопланетяне: на рисунке Алана Данна гуманоиды выгружают мусорные корзины на далекой планете. Говорят, что с шуточного обсуждения этой карикатуры в кафетерии Лос-Аламосской лаборатории разговор физиков Энрико Ферми, Эдварда Теллера, Эмиля Конопински и Герберта Йорка перешел к фундаментальному вопросу: может ли существовать жизнь на других планетах?

Вопрос Энрико Ферми «Где же все?» лег в основу противоречивой идеи, которую назвали именем физика: «парадокс Ферми». Если условия Земли не уникальны, а с учетом количества планет вне Солнечной системы это вполне вероятно, то за миллионы лет могли появиться и развиться до технологий космического уровня и другие цивилизации. Почему в таком случае мы не видим следов внеземной жизни: где спутники, радиосигналы или космические корабли? Убедительные аргументы существования жизни в других звездных системах, построенные на знаниях о Вселенной, сталкиваются с отсутствием доказательств. Впрочем, размышления о размерах известной части космоса и без доказательств приводили многих ученых к выводу о том, что внеземная жизнь может существовать.

«Много образованных и всемирно известных ученых людей не верят в существование животных на планетах на том основании, что их никто не видел и они ничем о себе не заявляют. Так европейцы долго думали, что нет Америки и ее людей.

Никто не видел атомов, однако они, несомненно, есть. Так же есть и солидные основания для полной уверенности в существовании бесчисленных кадров небесных жителей», ― в статье «Планеты заселены живыми существами» 1933 г. Константин Циолковский утверждал, что в известной Вселенной слишком много звезд и планет, чтобы уверенно отрицать возможность зарождения на них жизни.

Похожие аргументы о возможности инопланетной жизни использовал и Стивен Хокинг: «Для моего математического мозга достаточно только чисел, чтобы сделать размышления об инопланетянах абсолютно рациональными», ― так английский физик говорил в интервью в 2015 г. И, как Циолковский, вспоминал в беседе об инопланетных цивилизациях коренное население Америки, правда, в мрачных тонах. Хокинг сравнивал возможный контакт с инопланетянами с высадкой Колумба, которая не принесла ничего хорошего коренным американцам, и предполагал, что развитые инопланетные цивилизации могут быть кочевниками, захватывающими все, до чего могут добраться.

Немного о цифрах и расчетах

Экзопланетами называют любые планеты вне Солнечной системы. В марте 2022 г. архив экзопланет NASA отметил специфичный юбилей: в базе данных собрались записи о 5005 подтвержденных экзопланетах — газовых гигантах, суперземлях, раскаленных до 1000^o С, ледяных шарах с температурой до  ̶ 100^o С. Это только те планеты, чье существование определили абсолютно точно, и с каждым годом их число увеличивается. В 1990-х гг. астрономы открывали два-три десятка экзопланет в год, во второй половине 2010-х гг. в списке стабильно появляется около 300 новых миров, а рекордный 2016 г. добавил в архив около 1,5 тыс. объектов.

Вращаясь вокруг звезды, планета в какой-то момент окажется на линии наблюдения «телескоп — звезда», если ее орбита лежит в этой плоскости. Темное небесное тело на какое-то время прикроет часть излучаемого света. В эти моменты можно увидеть, постоянно фиксируя приборами светимость звезды, как ее яркость падает, пусть и на десятые доли. А если яркость уменьшается регулярно, логичным становится, что свет прикрывает планета на орбите. Этот метод называется транзитной фотометрией. С его помощью открыто большинство экзопланет, в том числе приближенные к размерам Земли.

В галактике Млечный Путь, где находится Земля, от 100 до 400 млрд звезд. До сих пор точно не известно, сколько из них формируют планетные системы. Неизвестно, и есть ли жизнь на уже открытых планетах ― речь, конечно, не о цивилизациях, а о простейших формах, которые ученые рассчитывают найти на поверхности или в атмосфере экзопланет. С какой вероятностью на планете могут сложиться условия для зарождения жизни? Каков шанс, что в этих условиях на планете появится жизнь и сможет развиться до разумной формы? Сколько цивилизаций, существующих в галактике, способны к поискам внеземного контакта и стремятся к этому?

В 1960 г. году американский астроном Фрэнк Дрейк вывел формулу, которая помогла бы рассчитать количество внеземных цивилизаций, готовых вступить в контакт.

N = R × f_p × n_e × f_l × f_i × f_c × L ― это уравнение Дрейка. N ― количество разумных цивилизаций, R ― количество звезд, образующихся в галактике каждый год, f_p ― доля солнцеподобных звезд с планетами, n_e ― доля планет и спутников с подходящими для появления и развития жизни, f_l ― доля планет, где жизнь действительно зарождается, f_i ― доля планет, где жизнь эволюционирует до появления разумных существ, f_c ― доля планет с разумной цивилизацией, достаточно развитой для межзвездных контактов, L ― среднее время жизни развитых цивилизаций.

Уравнение могло бы дать ответ на «парадокс Ферми», но сегодня оно не имеет решения: большинство параметров неизвестны и вычислить отдельные величины с учетом существующего уровня технологического развития невозможно.

От зоопарка до катастрофы

Ответа на парадокс Ферми нет, но есть гипотезы, предполагающие различные сценарии, ведущие к тому, что человечество не встретило инопланетный разум. Гипотеза уникальной Земли предполагает, что при огромном количестве экзопланет лишь на единицах из них складываются условия, в которых могла бы зародиться жизнь, не говоря уже о ее развитии. Согласно гипотезе зоопарка, инопланетные цивилизации не только существуют, но и знают о Земле, предпочитая не вмешиваться, а лишь наблюдать за нами. Отдельные ветви этой гипотезы предполагают, что контакты начнутся, как только люди достигнут определенного уровня развития. Пессимистичная гипотеза самоуничтожения говорит, что, развиваясь, цивилизация получает доступ к технологиям, способным уничтожить все живое на планете, и в определенных обстоятельствах эти технологии используются, становясь причиной катаклизмов или массовых неизлечимых смертельных болезней. 

В 1990 г. «Вояджер-1» сделал фотографию Земли с расстояния в 5,9 млрд км. Она была названа Pale Blue Dot («Бледно-голубая точка»). Не зная, что это, светящуюся точку в пустоте можно принять за битый пиксель на экране. Возможно, человечество ― единственная цивилизация во Вселенной, и пока это нельзя ни доказать, ни опровергнуть. Ученые продолжают исследовать пространство вне Земли, и в 2023 г. эти изыскания могут дать новые интересные результаты. 

Подготовлено по материалам из открытых источников

Фото на главной странице: 123rf.com / alexmit