Текст книги "Если Вселенная изобилует инопланетянами… Где все?"

Автор книги: Стивен Уэбб

сообщить о нарушении

Текущая страница: 21 (всего у книги 36 страниц)

Распространенным предположением является то, что сложная жизнь требует планеты – предпочтительно землеподобной – для зарождения и эволюции. Даже если технологически продвинутые виды в конечном итоге откажутся от жизни на планетах, эволюционные предки этих видов, предположительно, должны были начинать как обитатели планет. (Некоторые авторы научной фантастики исследовали возможность зарождения жизни в более экзотических местах,^[303] включая поверхность нейтронной звезды и кольцо газа вокруг нейтронной звезды. Хотя эти вымышленные описания часто удивительно правдоподобны, гораздо проще представить такие возможности, чем убедительно и подробно продемонстрировать, как сложная жизнь могла зародиться и развиваться где-либо, кроме планеты.) Когда Саган пришел к своей цифре в 1 миллион ВЦ в Галактике, он предположил, что на каждую звезду может приходиться до 10 планет. Но, возможно, планетные системы редки, и член fₚ в уравнении Дрейка мал? Если бы fₚ был достаточно мал, это само по себе могло бы объяснить парадокс Ферми.

Ещё совсем недавно это предположение было если не вероятным, то, по крайней мере, мыслимым. Сейчас я представляю его исключительно как исторический курьез. Феноменальные успехи, достигнутые наблюдательной астрономией за последние два десятилетия, означают, что мы точно знаем, что планетные системы не редки: на момент написания статьи подтверждено 1779 экзопланет, но к тому времени, как вы это прочитаете, их будет гораздо больше. Вероятно, что у большинства звезд есть планеты, вращающиеся вокруг них.

Итак, если планетные системы распространены, почему некоторые астрономы до относительно недавнего времени утверждали, что нехватка планет может объяснить парадокс Ферми? Ну, даже когда я был студентом – а я не так уж и стар – учебники по астрономии все еще могли представлять два конкурирующих сценария формирования планет.^[304] В первом планетная система, подобная нашей, представлялась как формирующаяся в результате катастрофического события. Во втором считалось, что планетные системы конденсируются из туманностей.

Небулярная гипотеза кажется более «естественным» объяснением, чем гипотеза катастрофы, но, похоже, она обладает фатальным недостатком. Если бы Солнце, например, сформировалось из коллапса вращающегося облака пыли и газа, то расчеты показывают, что оно должно было бы сейчас вращаться чрезвычайно быстро: Солнце должно было бы содержать большую часть углового момента Солнечной системы. Однако Солнце вращается довольно медленно – его экваториальные области вращаются один раз примерно за 24 дня, в то время как его полярные области вращаются один раз примерно за 30 дней. Большая часть углового момента Солнечной системы сосредоточена в планетах. Это наблюдение привело многих астрономов к предпочтению моделей формирования планет, основанных на катастрофических событиях. Самая популярная модель предполагала, что звезда почти столкнулась с Солнцем; приливные эффекты вытянули газовый филамент из Солнца, и филамент позже распался и сконденсировался, чтобы сформировать планеты.^[305]

Если бы планеты действительно формировались в результате столкновений звезд, то перспективы обнаружения ВЦ были бы мрачными. Плотность звезд в космосе довольно низкая, поэтому столкновения были бы нечастыми; одна ранняя оценка определяла количество планетных систем, сформированных таким образом, всего в десять на галактику! В лекции 1923 года знаменитый математик Джеймс Джинс сказал: «Астрономия не знает, важна ли жизнь в общей схеме вещей, но она начинает шептать, что жизнь должна быть несколько редкой». Джинс явно думал, что знает решение парадокса, а парадокс еще не был сформулирован.

Рис. 5.2 В 2014 году астрономы, используя Атакамскую Большую Миллиметровую/субмиллиметровую Решетку (ALMA) – один из самых впечатляющих телескопов на планете – обнаружили этот пылевой протопланетный диск вокруг молодой звезды под названием HD142527. Звезда находится примерно в 457 световых годах от Земли. Высокая плотность пыли (показана красным) в северной части диска предполагает, что там прямо сейчас формируются планеты. Возможно, через пару миллиардов лет планеты, которые формируются сейчас, станут домом для жизни. (Фото: ALMA/ESO/NAOJ/NRAO/Fukagawa et al.)

Однако небулярная гипотеза никуда не делась. Теории формирования планет, основанные на столкновениях, также имели проблемы. Теория столкновений не смогла объяснить многие наблюдаемые свойства нашей Солнечной системы. Более того, основная трудность небулярной гипотезы – а именно, объяснение того, как основная часть углового момента Солнечной системы находится в планетах – в конечном итоге была решена. Оказывается, молодое Солнце действительно вращалось с высокой скоростью, но вращение генерировало сильное магнитное поле. Магнитные силовые линии выходили в солнечную туманность, как спицы из ступицы, и увлекали газ за собой. Этот эффект «магнитного торможения» замедлил Солнце и передал угловой момент газовому диску. Астрономы наблюдают прямые доказательства этого: молодые звезды вращаются до 100 раз быстрее Солнца, тогда как старые звезды вращаются более медленно. Теперь мы можем быть уверены, что планеты в нашей Солнечной системе сформировались, когда маленькие планетезимали сконденсировались из дискообразного облака пыли и газа; в мягких столкновениях эти планетезимали слипались и постепенно формировали планеты, которые мы видим сегодня. Тот же процесс происходил и происходит вокруг других звезд. Планеты распространены, как и полагал Саган.

Астрономы получили изображения протопланетных дисков (см., например, Рисунок 5.2). Они даже получили изображения планет вокруг далеких звезд (см., например, Рисунок 5.3), что является ошеломляющим техническим достижением: планеты светят только отраженным светом своей звезды, поэтому получение изображения экзопланеты похоже на попытку наблюдать свет светлячка рядом с бомбой. Открытие экзопланет в больших масштабах, однако, было достигнуто не путем прямого получения изображений, а путем наблюдения за эффектами, которые планеты оказывают на свою родительскую звезду. Например, гравитационное притяжение большой планеты к звезде заставляет траекторию звезды «колебаться» по мере завершения планетой своей орбиты; если орбитальная плоскость находится ребром к нашей линии зрения, то астрономы могут обнаружить регулярное движение звезды вперед-назад через доплеровское смещение ее спектральных линий. И если планета проходит перед звездой – другими словами, если она движется перед диском звезды, как видно с Земли, – то происходит крошечное, но тем не менее измеримое падение яркости. Эти методы обнаружения экзопланет^[306] были чрезвычайно успешными; миссия NASA Kepler, в частности, была особенно плодотворной.

Рис. 5.3 Астрономы могут напрямую получать изображения некоторых экзопланет. В 2014 году Gemini Planet Imager увидел первый свет: это инфракрасное изображение Беты Живописца b. Излучение от центральной звезды, Беты Живописца, заблокировано маской, чтобы оно не заглушало отраженный свет от планеты. Бета Живописца b находится примерно в 63,4 световых годах от Земли, несколько больше Юпитера и сформировалась совсем недавно: ей около 10 миллионов лет. (Фото: Обработка Кристиана Маруа, NRC Canada)

Таким образом, очевидно, что нельзя объяснить парадокс Ферми, утверждая, что планетные системы редки. Несколько десятилетий назад этот аргумент был правдоподобным; достижения в астрономии показали, что он ошибочен. Теперь ясно, что в Галактике сотни миллиардов планет. Существует множество потенциальных домов для жизни.

Решение 55: Каменистые планеты редки

Вот металл более привлекательный. Уильям Шекспир, Гамлет, Акт III, Сцена 2

Благодаря космической миссии «Кеплер» и различным наземным инициативам по поиску экзопланет, мы теперь знаем, что планетные системы распространены. Большинство подтвержденных экзопланет намного больше нашей планеты, причем около трех четвертей из них имеют радиус как минимум вдвое больше земного, но это вряд ли удивительно, поскольку два наиболее распространенных метода обнаружения экзопланет – метод радиальной скорости (или «колебаний») и метод транзита (или «падения яркости») – более чувствительны к присутствию большой планеты, такой как Юпитер, чем маленькой планеты, такой как Земля. Однако маленькие представители любого класса физических объектов, как правило, превосходят по численности крупных представителей класса, поэтому кажется несомненным, что существует много планет размером с Землю – просто мы не так хорошо умеем их обнаруживать. Тем не менее, даже если Галактика содержит множество планет размером с Землю, обязательно ли эти планеты будут земного типа? Это важный вопрос, потому что для развития технологий, позволяющих совершать межзвездные путешествия или, по крайней мере, межзвездную связь, цивилизации, предположительно, требуется доступ к пригодным для разработки месторождениям металлической руды. (Некоторые авторы научной фантастики критически рассмотрели это предположение и создали заставляющие задуматься истории, действие которых происходит на планетах, лишенных руд, к которым мы имеем доступ, но трудно представить, как ВЦ могла бы изготовить радиотелескоп из камня, воды и органического материала.) Может ли быть так, что Земля особенная, потому что ее породы содержат много металла?

Чтобы ответить на этот вопрос, нам нужно подумать о том, как возникла наша Солнечная система, и рассмотреть, могло ли ее рождение быть каким-то образом особенным.

Насколько нам известно, единственными выжившими свидетелями рождения Солнечной системы является группа богатых металлами метеоритов, называемых хондритами. Внутри определенных типов хондритов можно найти кальциево-алюминиевые включения (CAI). Это карманы минералов размером от менее миллиметра до сантиметра. Также можно найти хондры. Это небольшие сферические включения, обычно диаметром от 1 до 2 мм, состоящие в основном из силикатных минералов оливина и пироксена. (Название «хондра», а следовательно, и «хондрит», происходит от их внешнего вида: греческое слово chondros означает «зерно» или «семя».) Используя известные скорости распада различных радиоизотопов, планетологи могут вычислить, когда образовались CAI и хондры. Наилучшие оценки показывают, что CAI и самые старые хондры образовались около 4,567 миллиарда лет назад – немного раньше формирования самой Земли.^[307]

Хондриты время от времени падают на Землю, и когда это происходит, их интенсивно изучают. Действительно, хондриты изучались веками, и теперь многое известно об их химическом и физическом составе. Однако по крайней мере одна загадка остается: точная природа хондр.^[308]

Рис. 5.4 Хондры – это сферические включения силиката в хондритах; их происхождение остается предметом споров. Хондры хорошо видны на этой поверхности среза хондрита AH 77278. Этот образец шириной 8 см был найден на Аллан-Хиллс – группе в основном свободных ото льда холмов в Антарктиде. С тех пор как Холмы были впервые нанесены на карту в 1957 году, там было найдено много интересных метеоритов. (Фото: НАСА)

Кажется ясным, что хондры должны были быть мгновенно нагреты до температур 1000 К или выше, а затем быстро охлаждены. Но что могло вызвать нагрев? Ученые предложили поразительно большое количество гипотез для объяснения образования хондр, включая нагрев ударной волной, вызванный возмущениями в протопланетном диске, и разряды молнии через пылевые шары, но общепринятого объяснения пока нет. (Это не слишком удивительно. В конце концов, хондры образовались очень давно, и, поскольку они не встречаются ни в одном другом типе породы, у геологов нет других образцов для сравнения.) Другое предположение заключается в том, что 4,567 миллиарда лет назад короткая вспышка тепла распространилась по Солнечной системе, сплавив пыль и образовав хондры. Ирландские астрономы Брайан МакБрин и Лоррейн Хэнлон предполагают, что близлежащий гамма-всплеск^[309] (GRB) мог обеспечить тепло. Предположим, GRB произошел в пределах 300 световых лет от зарождающейся Солнечной системы. Он вкачал бы достаточно энергии в протопланетное кольцо пыли и газа, чтобы сплавить до 6 × 10²⁶ кг материала (в 100 раз больше массы Земли) в богатые железом капли, которые быстро охладились бы, образовав хондры. Затем хондры поглотили бы гамма-лучи и рентгеновские лучи от GRB.

В сценарии МакБрина-Хэнлона Солнечная система могла бы быть редкостью в обладании хондрами: для образования хондр потребовалось бы, чтобы GRB находился в относительной близости к протопланетному диску в критический момент его развития. Значение этого заключается в том, что хондры высокой плотности, которые могли быстро осесть в плоскость протопланетного диска, могли способствовать формированию каменистых планет в Солнечной системе. Другими словами, в этом сценарии планетные системы, подобные нашей – в комплекте с каменистыми планетами земного типа – были бы редкостью. И, имея лишь небольшое количество землеподобных планет для развития, ВЦ могли бы быть редки.

Идея о том, что образование хондр было инициировано гамма-всплеском, интересна. Однако другие предположения, кажется, предлагают более правдоподобные механизмы для образования хондр. Более того, наиболее точное датирование^[310] радиоизотопов внутри хондритов предполагает, что CAI были сформированы в течение короткого интервала около 4567,3 миллиарда лет назад, а хондры были сформированы в течение трехмиллионного периода, начинающегося во время формирования CAI. Трехмиллионная временная шкала аналогична времени жизни протопланетных дисков, и поэтому кажется вероятным, что формирование CAI и хондр связано с некоторым внутренним процессом в развитии дисков. Результаты этого исследования, если они подтвердятся, подразумевают, что в рождении нашей Солнечной системы не было ничего особенно необычного. Так что, как решение парадокса Ферми, это, возможно, не входит в число главных претендентов.

Решение 56: Водный мир

Тысячи жили без любви, ни один – без воды. У. Х. Оден, Первым делом

Жизнь требует воды. (По крайней мере, «жизнь, какой мы ее знаем» требует воды.) Это почти волшебная жидкость. Во-первых, почти все растворимо в воде: жидкость может транспортировать растворенные в ней вещества и, таким образом, переносить материалы по клеткам, организмам и экосистемам. Она обладает необычным свойством расширяться при замерзании, что означает, что лед плавает на воде; если бы вода вместо этого сжималась при замерзании, то моря и озера в холодных климатах постепенно заполнялись бы льдом, упавшим на дно – сценарий, который создал бы проблемы для водной жизни. Широкий температурный диапазон, в котором вода остается жидкой, в сочетании с большой теплоемкостью воды, означает, что океаны смягчают климат Земли. Ферменты – белки, катализирующие химические реакции, и без которых определенные биологические процессы происходили бы в масштабах времени, измеряемых тысячелетиями, а не миллисекундами – требуют воды в своих структурах. Можно продолжать и продолжать: вода необходима для земной жизни – и не будет большим преувеличением сказать, что это фундаментальное требование всей жизни. На Земле, конечно, есть океаны этой субстанции. Но на Луне нет океанов; реки могли когда-то течь по Марсу, но сейчас это довольно иссушенное место; и Венера, и Меркурий – засушливые планеты. Может ли быть так, что Земля исключительна в обладании таким количеством жидкой воды? Если окажется, что каменистая планета вряд ли будет домом для водных океанов, то у нас может быть частичное решение парадокса Ферми.

Как Земля получила свою воду? Это остается спорным вопросом. Одно из ведущих предположений заключается в том, что 3,85 миллиарда лет назад Земля подверглась интенсивной кометной бомбардировке; именно кометы Облака Оорта доставили воду на нашу планету – воду, которую мы до сих пор пьем каждый день. На первый взгляд, это предположение имеет смысл. Некоторые планетологи утверждают, что очень ранняя Земля была бы слишком горячей, чтобы удерживать большие океаны воды, поэтому вода, которую мы имеем сейчас, должна была быть доставлена из космоса; и поскольку мы знаем, что ядра комет содержат лед, и что Солнечная система содержит триллионы комет, нетрудно представить, как кометная бомбардировка могла напоить Землю. Если такая водоносная бомбардировка действительно имела место, возникает вопрос: что могло ее вызвать? Если бомбардировка возникла в результате какого-то разового катаклизмического события, то присутствие воды на Земле было бы случайностью. Переиграйте запись планетарной эволюции, и Земля могла бы оказаться сухой. Каменистые планеты с водой могли бы быть исключением.

Однако, прежде чем мы заключим, что наша планета – единственный дом с текущей водой, нам нужно рассмотреть пару проблем с представлением о том, что кометы напоили Землю.

Первая проблема заключается в том, что кометная вода, похоже, отличается от воды здесь, на Земле. Молекула воды состоит из одного атома кислорода и двух атомов водорода – H₂O. Ядро атома водорода обычно содержит один протон; однако возможно, что ядро водорода содержит один протон и один нейтрон. Эта форма водорода называется дейтерием. Соотношение нормального водорода к дейтерию в образце воды действует как «отпечаток пальца» этой воды. Оказывается, содержание дейтерия в кометах, таких как Хейла-Боппа, Галлея и Хякутакэ, примерно вдвое превышает содержание, которое мы наблюдаем в океанах Земли. Если эти три тела типичны для комет Облака Оорта, то трудно понять, как они могли доставить Земле ее океаны. Однако содержание дейтерия в астероидах и планетезималях – небольших объектах, которые были многочисленны в ранней истории Солнечной системы и которые сталкивались и слипались, образуя прото-Землю, – такое же, как мы видим в наших океанах. Земля и планетезимали содержат один и тот же тип воды. Возможно, планетезимали являются более вероятным источником воды, чем кометы?

Рис. 5.5 Старейший фрагмент земной коры: крупинка циркона, извлеченная в 2001 году из песчаника из района Джек-Хиллс в Западной Австралии. Размер крупинки всего около 200 на 400 микрон – примерно с точку в конце этого предложения. Атомы урана в цирконе распадаются на атомы свинца со скоростью, которая известна точно. Если исследователи смогут измерить количество урана и свинца в цирконе, они смогут определить возраст кристалла. Этому 4,404 миллиарда лет. (Фото: Джон Вэлли, Университет Висконсин-Мэдисон)

Вторая проблема заключается в том, что у геологов теперь есть доказательства присутствия воды в очень ранние времена. Хронология ранней Солнечной системы становится все более уточненной. Мы знаем, что первые твердые тела в протопланетном диске, галька и валуны, которые столкнулись, чтобы сформировать Землю, сконденсировались 4,568 миллиарда лет назад. Всего через 164 миллиона лет после этого, во время 4,404 миллиарда лет назад, минерал под названием циркон^[311] кристаллизовался в земной коре. Подробный анализ этих цирконов показывает, что они были созданы в присутствии воды. Таким образом, в самые ранние времена истории Земли – за сотни миллионов лет до события кометной бомбардировки и вскоре после удара, сформировавшего Луну – по-видимому, существовали континентальная кора и вода.

Таким образом, вырисовывается картина водосодержащих планетезималей, породивших влажную Землю. Молодая Земля пережила множество гигантских столкновений, но, похоже, эти столкновения не испарили воду в космос. Вода попала в атмосферу, а позже, по мере охлаждения атмосферы, она сконденсировалась, образовав океаны. Цикл кипения и конденсации мог происходить несколько раз. Тем не менее, эта картина является предметом споров и пересмотра, как и большинство интересных вопросов в науке. В 2011 году, например, астрономы использовали космический телескоп Гершель для измерения содержания дейтерия в комете Хартли 2; они обнаружили такое же соотношение дейтерия к водороду, как и в воде здесь, на Земле. В 2013 году они продолжили это аналогичным измерением кометы Хонда-Мркоса-Пайдушаковой; они увидели такое же содержание.^[312] Обе эти кометы происходят из пояса Койпера, так что это повышает вероятность того, что именно эти объекты, а не кометы Облака Оорта, принесли воду на Землю (или, что, возможно, более вероятно, доставили некоторую долю воды Земли). Геологи наверняка узнают больше о происхождении наших океанов в ближайшие несколько лет. В настоящее время, однако, можно правдоподобно утверждать, что водные океаны являются естественным результатом процесса формирования каменистых планет. Преждевременно заключать, что Земля уникальна в обладании океанами животворной воды.

Решение 57: Узкие зоны обитаемости

Дай мне больше любви или больше презрения;

жаркую или ледяную зону. Томас Кэрью, «Посредственность в любви отвергнута»

Даже если каменистые планеты легко образуются вокруг звезд, и даже если эти планеты имеют обильные запасы H₂O, можно утверждать, что должно быть выполнено еще одно условие, прежде чем жизнь, какой мы ее знаем, сможет существовать в течение миллиардов лет, необходимых для развития технологической цивилизации: земная планета должна находиться в обитаемой зоне (ОЗ)^[313] системы – области вокруг звезды, в которой землеподобная планета могла бы поддерживать жидкую воду. Ее часто называют зоной Златовласки по очевидным причинам. Расположение внутреннего края ОЗ определяется точкой, в которой планета теряет воду из-за высоких температур вблизи звезды; внешний край определяется точкой, в которой вода замерзает. Это определение обитаемой зоны исключает объекты, представляющие законный астробиологический интерес. Например, внутреннее тепло планеты может поддерживать подповерхностную жидкую воду далеко от ОЗ; приливное нагревание может позволить существование жидких океанов на лунах больших планет; «наклоненный» земной мир^[314], наклон оси вращения которого колеблется из-за гравитационного влияния его звезды и близлежащих планет-газовых гигантов, может обладать климатом, предотвращающим оледенение даже на больших расстояниях от звезды. Точно так же, как жизнь не ограничена поверхностью Земли, так и жизнь может быть возможна в этих необычных средах. Тем не менее, если нас интересует существование технологически развитых цивилизаций, то, по-видимому, имеет смысл сосредоточиться на традиционной обитаемой зоне. Современное мышление заключается в том, что мы также должны сосредоточиться на планетах, радиус которых менее чем в 1,5 раза превышает радиус Земли. Если планета намного больше этого, она имеет тенденцию накапливать плотную атмосферу из водорода и гелия, что означает, что она напоминает газового гиганта, а не земную планету.

Далеко не просто вычислить точное расположение границ ОЗ: внутренняя граница зависит от безудержного парникового эффекта, в то время как внешняя граница определяется образованием облаков CO₂, которые действуют как своего рода «одеяло», блокирующее звездное излучение. Таким образом, расчеты ширины ОЗ, и особенно расчеты расположения внешней границы, требуют использования сложных климатических моделей. Были сделаны различные оценки для ОЗ нашей Солнечной системы; одно недавнее исследование^[315] дало диапазон 0,77–0,87 а.е. для внутренней границы и 1,02–1,18 а.е. для внешней границы, но существуют и другие оценки. Если принять эту конкретную оценку, то наша соседка Венера со средним расстоянием 0,723 а.е. от Солнца находится немного за пределами обитаемой зоны; Марс со средним расстоянием 1,524 а.е. от Солнца находится далеко за пределами обитаемой зоны. Только Земля, планета Златовласки, занимает как раз то самое место.^[316]

Рис. 5.6 Если планета вращается слишком близко к звезде, то она будет слишком горячей, чтобы обладать жидкой водой. Если планета вращается слишком далеко от звезды, то она будет слишком холодной, чтобы обладать жидкой водой. Планета (с размером не слишком маленьким и не слишком большим) должна находиться в этой «самой подходящей» зоне Златовласки, чтобы иметь шанс сохранить жидкие океаны и, следовательно, иметь шанс обладать жизнью, какой мы ее знаем. (Фото: Petigura/UC Berkeley; Howard/UH-Manoa; Marcy/UC Berkeley)

Но это еще не все. Майкл Харт указал, что обитаемая зона вокруг звезды меняется со временем. Звезды главной последовательности становятся ярче и горячее по мере старения, поэтому ОЗ смещается наружу по мере старения звезды. Важно, по мнению Харта, зона непрерывной обитаемости (ЗНО).

Как правило, ЗНО определяется как область, в которой землеподобная планета может поддерживать жидкую воду в течение 1 миллиарда лет – временной шкалы, предположительно необходимой для эволюции для развития сложных форм жизни. В случае Солнечной системы ЗНО существует уже 4,5 миллиарда лет, и Земле повезло оказаться в середине этой зоны. Ясно, однако, что ЗНО должна быть уже, чем ОЗ. В конце 1970-х годов Харт опубликовал результаты компьютерных моделей^[317], которые, казалось, показывали, что ЗНО чрезвычайно узка. В моделях Харта ЗНО была самой широкой вокруг звезд главной последовательности G0 (Солнце – звезда G2) и сужалась до нуля у звезд K1 (которые холоднее Солнца) и звезд F7 (которые горячее). Звезда K1 обычно имеет массу в 0,8 раза больше массы Солнца, а звезда F7 может обычно обладать массой в 1,2 раза больше массы Солнца, поэтому, согласно Харту, существовал лишь ограниченный диапазон звезд, которые вообще обладают ЗНО. Кроме того, там, где ЗНО существовала, она всегда была уже 0,1 а.е. Для Солнечной системы, например, он рассчитал внутренний край ЗНО на 0,95 а.е. и внешний край на 1,01 а.е. При таком ограниченном количестве «недвижимости» ЗНО можно было бы ожидать, что землеподобные планеты – те, которые могут поддерживать жизнь в течение миллиардов лет – будут гораздо реже, чем обычно предполагается.

Хотя открытие Харта не доказывало отсутствия ВЦ, оно явно имело отношение к парадоксу Ферми. Если количество потенциально жизнеспособных планет намного меньше, чем предполагают большинство оценок, то и количество потенциальных ВЦ там должно быть меньше. В зависимости от значений других факторов в уравнении Дрейка, общее число общающихся цивилизаций может быть сведено к одной: нам.

Экзопланета в обитаемой зоне? Пока я пишу этот раздел, астрономы объявили об обнаружении самой землеподобной планеты^[318], обнаруженной до сих пор в обитаемой зоне. Kepler–186f имеет радиус всего на 10% больше земного и, хотя ее состав неизвестен, она, вероятно, является каменистым миром. Планета получает около трети тепловой энергии, которую Земля получает от Солнца, и она обращается вокруг своей звезды раз в 130 дней. Четыре другие планеты в системе находятся слишком близко к звезде, чтобы могла существовать жидкая вода. Kepler–186f находится в обитаемой зоне, но обитаема ли она? Звезда относится к спектральному классу M, поэтому планета, вероятно, подвергается сильным вспышкам. Также вполне возможно, что она находится в приливном захвате. Лично я бы поставил против того, чтобы это был дом для развитых форм жизни.

Астрономы SETI, использующие Антенную решетку Аллена, уже искали радиосвязь от системы Kepler–186f. Они ничего не услышали.

Однако ситуация может быть не такой мрачной, как утверждал Харт. Если сегодня кто-то хочет исследовать обитаемые зоны, у него есть доступ к более мощным компьютерам, чем у Харта; можно использовать более сложные модели ранней атмосферы Земли; и можно учесть явления, неизвестные Харту, такие как рециркуляция CO₂ тектоникой плит. Результаты обнадеживают тех, кто верит в существование ВЦ (или, по крайней мере, в существование планетарных домов для ВЦ). Например, модели, разработанные Джеймсом Кастингом^[319] и его коллегами, предполагают, что 4,5-миллиарднолетняя ЗНО для Солнечной системы простирается от 0,95 а.е. до 1,15 а.е. – примерно в четыре раза шире, чем диапазон, рассчитанный Хартом. Другие ученые считают, что ЗНО Солнечной системы может быть еще шире. ЗНО вокруг других звезд также может быть шире, чем думал Харт.^[320]

Итак: какова вероятность того, что в данной планетной системе будет планета, которая находится в пределах ЗНО? Не так давно такой вопрос был чисто теоретическим, на который можно было ответить исключительно на основе компьютерных моделей. Как упоминалось в Решении 54, одним из величайших достижений в астрономии за последние десятилетия стало развитие методов обнаружения экзопланет, и поэтому теперь мы можем добавить к этому наблюдательные данные. Ответ, по-видимому, заключается в том, что для звезд, подобных Солнцу, обнаружение планеты в зоне непрерывной обитаемости вовсе не будет необычным. Действительно, анализ данных миссии Кеплер и обсерватории Кека показывает, что примерно у каждой пятой звезды, подобной Солнцу^[321], будет планета размером с Землю в обитаемой зоне; это означает, что Галактика может содержать миллиарды планет размером с Землю в обитаемой зоне звезд, подобных Солнцу. Обратите внимание, что то, что планета находится в обитаемой зоне, не обязательно означает, что она обитаема: существует много причин, по которым планета в зоне Златовласки может испытывать недостаток жидкой воды. Но это открытие действительно предполагает, что наша звезда вряд ли является единственной звездой, подобной Солнцу, вокруг которой вращается планета, на которой вода может оставаться в жидком состоянии.

А как насчет звезд, не похожих на Солнце? Планеты вокруг горячих звезд типа O, B и A недолго останутся в обитаемой зоне, потому что сами звезды слишком быстро эволюционируют по светимости. Но подавляющее большинство звезд в Галактике – это маленькие, холодные звезды типа K и M; а как насчет них? Харт утверждал, что такие звезды не будут иметь обитаемых планет, потому что ОЗ находится так близко к звезде, что любые планеты в зоне окажутся в приливном захвате. (Одна сторона планеты в приливном захвате всегда обращена к жару своей звезды, а другая сторона всегда обращена к холоду открытого космоса.) Предполагалось, что условия на планете в приливном захвате не позволят существовать большим количествам жидкой воды, и, следовательно, планета будет необитаемой. Кроме того, ранние стадии жизни маленькой звезды отмечены огромной переменностью: иногда они тускнеют, в другое время испускают сильные вспышки. Считается, что эта переменность губительна для жизни. Однако некоторые климатические исследования показывают, что океаны или ветровые течения могут смягчать температурные экстремумы планет в приливном захвате, а активность вспышек может и не быть тем препятствием, которым мы ее считаем. Существует так много маленьких звезд, и они светят так долго, что, возможно, общее количество «недвижимости» ЗНО вокруг этих звезд больше, чем вокруг звезд, подобных Солнцу. Если это действительно так, то может существовать огромное количество планет в зоне непрерывной обитаемости.