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

Автор книги: Стивен Уэбб

сообщить о нарушении

Текущая страница: 22 (всего у книги 36 страниц)

При обсуждении обитаемых зон следует учитывать еще один момент. Как мы увидим в последующих Решениях, только определенные типы звезд имеют достаточную металличность для обладания земными планетами, и только определенные части Галактики достаточно защищены от буйства центральных областей. Возможно, нам нужно определить галактическую обитаемую зону^[322] (ГОЗ) – которая представляет собой кольцо, содержащее, возможно, всего 20% звезд в Галактике. Чтобы сложная жизнь могла развиться, ЗНО должна находиться в пределах ГОЗ – и это сужает возможности. Тем не менее, трудно понять, как можно уменьшить числа на фактор, который помог бы решить парадокс Ферми. Предположение должно быть таковым, что Галактика содержит множество планетарных домов для жизни.

Решение 58: Земля – первая

…королевская печать не может сделать металл лучше или тяжелее. Уильям Уичерли, «Прямодушный»

Вскоре после Большого взрыва Вселенная содержала в основном только водород и гелий (в соотношении 75% к 25%). Были небольшие количества лития и еще меньшие следы бериллия и бора, но это все. Для астронома Вселенная состоит из водорода, гелия и всего остального; все элементы тяжелее водорода и гелия – «все остальное» – называются металлами. Биохимия земных организмов и биохимия любых внеземных организмов, которые мы можем правдоподобно представить, критически зависит от шести элементов: водорода (H), серы (S), фосфора (P), кислорода (O), азота (N) и углерода (C). Следовательно, в астрономической терминологии жизнь зависит от водорода и пяти металлов SPONC. Однако ни одного из этих металлов, необходимых для жизни, не было в начале Вселенной. Откуда они взялись? Тяжелые элементы были «сварены» в ядерных реакциях внутри звезд и стали частью межзвездной среды только тогда, когда звезды достигли конца своей жизни, производящей энергию. Со временем концентрация металлов во Вселенной медленно увеличивается.

Одно из разрешений парадокса – часто предлагаемое и схожее по духу с предположением Ливио в Решении 53 – заключается в том, что тяжелые элементы только недавно стали достаточно концентрированными в межзвездной среде, чтобы позволить сформироваться жизни. Предполагается, что планетам вокруг более старых звезд не хватает металлов SPONC. Только вокруг довольно молодых звезд – таких как Солнце – может возникнуть жизнь. Так что человечество неизбежно является одной из первых технологических цивилизаций. Возможно, даже первой.

Предположение о том, что химическое обогащение Галактики само по себе разрешает парадокс Ферми, безусловно, слишком сильное. Как и многие другие предположения, это может играть определенную роль, но вряд ли оно может быть единственным разрешением парадокса.

Одна из проблем этого предположения заключается в том, что мы не знаем, какая металличность может потребоваться звезде, чтобы у нее были жизнеспособные планеты. (Металличность звезды просто означает количество тяжелых элементов в ее химическом составе.) Достаточно ли будет обилия тяжелых элементов, составляющего три четверти от имеющегося на Солнце? Половина? Четверть? Мы действительно не знаем. Анализ экзопланет,^[323] обнаруженных миссией «Кеплер», подразумевает, что для формирования малых планет земного типа не требуется среда, богатая металлами: такие планеты с одинаковой вероятностью формируются как вокруг звезд с низкой металличностью, так и вокруг звезд с высокой металличностью. Если жизнь может развиваться на планетах с меньшим обилием тяжелых элементов, чем в нашей Солнечной системе, то древние звезды могли быть колыбелью цивилизаций.

Второй вопрос заключается в том, что связь между возрастом и металличностью звезд несколько сложнее, чем кажется на первый взгляд. Звезда может быть намного старше Солнца и при этом обладать таким же обилием тяжелых элементов. Рассмотрим, например, звезду HIP 102152.^[324] Она находится примерно в 250 световых годах от нас. Звезда относится к звездному классу G3V и имеет температуру поверхности 5723 К; для сравнения, Солнце относится к звездному классу G2V и имеет температуру поверхности 5778 К. Поставьте их рядом, и эти звезды будут выглядеть как близнецы. Более того, астрономы обнаружили присутствие 21 химического элемента в HIP 102152 и установили, что их содержание аналогично солнечному. Это действительно звездные близнецы. И все же HIP 102152 примерно на 3,6 миллиарда лет старше Солнца. Так что даже если высокая металличность является требованием для жизни, какой мы ее знаем, эти условия были доступны в течение долгого времени. Наше Солнце не первое.

Пока неизвестно, вращаются ли планеты земного типа вокруг HIP 102152, но двойник Земли может быть там. И разумные существа могли развиться на ней. Если бы эти существа посмотрели вверх днем, они увидели бы почти то же, что и мы: желтое солнце, доминирующее на небе. Эти существа могли бы быть намного старше нас; они могли наслаждаться этим видом миллиард лет или больше. За все это время, за эти океаны лет, разве они не двинулись бы дальше и не поискали бы другой вид? Разве существа с HIP 102152 не сообщили бы хотя бы другим о своем существовании?

Решение 59: Земля имеет оптимальный «насос эволюции»

При резонансе небольшая входная сила может вызвать большие отклонения в системе. Отчет о разрушении моста Такома-Нэрроуз

Юпитер играет роль в различных предлагаемых разрешениях парадокса Ферми. Конкретное предположение, которое я обсуждаю здесь, принадлежит физику Джону Крамеру.^[325]

Мы знаем, что большие камни иногда падают на Землю. Но откуда они берутся? Одна из идей заключается в том, что они падают из Пояса астероидов и случайно ударяют Землю – но чтобы эта идея работала, большое количество астероидов должно быть выведено из своих стабильных орбит, а затем упасть во внутреннюю часть Солнечной системы. Почему астероиды должны быть вытеснены со своих стабильных орбит? Никакого правдоподобного механизма не было известно до тех пор, пока в 1985 году Джордж Уэзерилл не подчеркнул важность щели в Поясе астероидов^[326] на расстоянии 2,5 а.е.

Щели Кирквуда – области в Поясе астероидов, в которых можно увидеть относительно мало астероидов – уже были хорошо известны. Щели возникают из-за резонансных эффектов. В случае щели на 2,5 а.е. резонанс возникает потому, что любой астероид на этом расстоянии совершает оборот ровно за ⅓ времени, которое требуется Юпитеру для оборота вокруг Солнца. Следовательно, каждый третий раз, когда астероид на 2,5 а.е. достигает определенного положения, Юпитер находится в том же относительном положении. Юпитер дает астероиду легкий гравитационный толчок, всегда в одном и том же направлении, и эффект накапливается. Это похоже на раскачивание качелей с точно правильной частотой: эффекты нарастают, и амплитуда качания увеличивается. Следовательно, со временем орбита астероида на 2,5 а.е. становится нестабильной, и он смещается – и Пояс астероидов в конечном итоге очищается от объектов в этой области. Любой астероид, забредающий в эту область извне, в конечном итоге выбрасывается тем же механизмом. Щель Кирквуда на 2,5 а.е. обусловлена резонансом 3:1; другие щели, основанные на других резонансах с Юпитером, также существуют.

Куда деваются астероиды после того, как их выбрасывает из щели Кирквуда на 2,5 а.е.? Расчеты показывают, что существует высокая вероятность пересечения их орбит с орбитой Земли. Другими словами, есть шанс, что эти астероиды ударят по Земле – с катастрофическими последствиями.

Однако, хотя последствия удара астероида могут быть губительными для любых существ, которые случайно окажутся поблизости, в долгосрочной перспективе удары могут быть полезны для некоторых видов. В конце концов, если бы 65 миллионов лет назад не произошло падения метеорита, млекопитающие, возможно, все еще влачили бы жалкое существование на задворках мира, где доминируют ящерицы. Крамер указывает, что могут быть геологические периоды, когда с видами ничего особенного не происходит; эволюция, похоже, придерживается здравого смысла: «если не сломано, не чини». В основном в кризисные моменты, когда по какой-то причине меняется окружающая среда, эволюция работает быстро, и возникают новые виды, чтобы воспользоваться изменившимися условиями. Эволюция, по словам Крамера, кажется, «подкачивается» циклами кризисов и стабильности. И, предполагает он, идеальный насос – это тот, который подталкивает эволюцию через крупные кризисы каждые 20–30 миллионов лет. Астероиды из щели Кирквуда 3:1 могут «подкачивать» с точно правильной скоростью.

Если идея Крамера верна – а он первым признает, что эта идея спекулятивна, – это представляет собой еще одну причину, по которой жизнь на Земле может быть особенной. Жизни может потребоваться не только среда, подобная Земле, но и среда должна существовать в системе с массами планет и орбитами, которые создают резонанс в Поясе астероидов с нужной скоростью. Если «насос эволюции» работает слишком быстро и астероиды слишком часто падают на планету с жизнью, то жизнь никогда не получит шанса развить разум. Если насос работает слишком медленно – и астероиды слишком редко падают на планету с жизнью, – то жизнь застревает в колее. Результатом является планета, полная трилобитов, тараканов или динозавров (или, что более вероятно, существ, отличающихся от земных существ мириадами захватывающих способов). Пока эти существа были успешны, в неизменной среде у них не было бы «необходимости» принимать новые модели поведения, не было бы «необходимости» развивать интеллект и, следовательно, радиотелескопы или звездолеты.

Рис. 5.7 Монтаж изображений Эроса. Изображения были сделаны в течение трех недель по мере приближения космического аппарата NEAR к астероиду. Астероиды, сближающиеся с Землей, такие как Эрос, относительно немногочисленны. Большинство астероидов находятся в «главном поясе», вращаясь вокруг Солнца в торе между Марсом и Юпитером. Именно эти астероиды «пояса» могут быть выведены из своих орбит гравитационным влиянием Юпитера – с потенциально разрушительными результатами. (Предоставлено: НАСА)

Резонанс 3:1 в Поясе астероидов обусловлен Юпитером. Само существование Пояса также обусловлено Юпитером: астероиды – это остатки протопланеты, формирование которой было прервано из-за формирования самого Юпитера. Если существует такая вещь, как «насос эволюции», и если он настроен на нужную частоту в нашей планетной системе, то мы должны благодарить за это Юпитер.

Решение 60: Галактика – опасное место

Я стал смертью, разрушителем миров. Бхагавадгита

Рис. 5.8 Художественное представление орбитального пути через Млечный Путь, пройденного микроквазаром XTE J1118+480 за последние 7 миллиардов лет. Микроквазар, подобный этому, питается черной дырой. Если бы его путь прошел близко к Солнцу, жизнь на Земле пострадала бы. (Предоставлено: И. Родригес и И. Ф. Мирабель, Научный институт космического телескопа, NRAO/AUI/NSF)

Насильственные явления распространены во Вселенной и представляют собой разнообразные угрозы для цивилизации. Например, по оценкам, миллион черных дыр может блуждать по межзвездному пространству. Если одна из них забредет в планетную систему, она может поглотить планеты (см. Рисунок 5.8). Магнетар (тип нейтронной звезды) представлял бы интересную угрозу,^[327] если бы подошел слишком близко. Например, летом 1998 года несколько орбитальных детекторов зафиксировали излучение от магнетара SGR1900+14. Излучение было настолько интенсивным, что вызвало отключение некоторых спутников; излучение достигло расстояния 30 миль от поверхности Земли. К счастью, наша атмосфера защитила нас, как она защищает от различных форм космического излучения. Но SGR1900+14 находится на расстоянии десятков тысяч световых лет – спасла бы нас наша атмосфера, если бы магнетар был рядом? Галактическое ядро представляет еще одну угрозу. Любые цивилизации, живущие близко к центральной области своей галактики, должны бороться с различными рисками, но главная угроза исходит от активного ядра галактики. Даже центральная область нашей собственной Галактики, которая не особенно активна, тем не менее, довольно негостеприимна. Близко к центру звезды настолько скучены, что ночное небо было бы достаточно ярким, чтобы читать; еще ближе, и вы столкнетесь с аккреционным диском черной дыры массой в миллион солнц (см. Рисунок 5.9). Вот почему внутренний край ОЗГ (Обитаемой Зоны Галактики) определяется точкой, где бурные центральные регионы больше не представляют угрозы.

Может ли это быть объяснением парадокса Ферми? Может ли случайное насилие безразличной Вселенной объяснить тишину? Уничтожаются ли цивилизации до того, как смогут добраться до нас?

Рис. 5.9 Художественное изображение активного галактического ядра. Считается, что в центральной области любой галактики находится сверхмассивная черная дыра. Иногда эти дыры поглощают окружающую материю с огромной скоростью и при этом излучают во всем электромагнитном спектре. Некоторые активные ядра галактик настолько яркие, что астрономы обнаружили их на самых дальних рубежах наблюдаемой Вселенной. (Предоставлено: ЕКА/НАСА, проект AVO и Паоло Падовани)

Три упомянутых выше механизма – блуждающие черные дыры, магнетары и активные ядра галактик – сами по себе или в совокупности не объясняют, почему наша Галактика молчит. Черные дыры и магнетары могут представлять угрозу для отдельных звезд или звездных групп в течение жизни Галактики, но они слишком локализованы, чтобы действовать как общегалактический стерилизующий агент; и хотя центр Галактики, вероятно, является местом, которого следует избегать, он не представляет угрозы для жизни здесь, в спиральных рукавах, примерно в 30 000 световых лет от центра событий. С другой стороны, два других типа астрономических объектов – сверхновые и гамма-всплески – могут разрешить парадокс Ферми.

Сверхновые

Сверхновая – это катастрофический взрыв стареющей звезды. Такие взрывы мощны и происходят довольно часто по астрономическим меркам: в Галактике в среднем происходит одна или две сверхновые в столетие.

Существует два типа сверхновых. Сверхновая типа Ia возникает, когда белый карлик в двойной системе достигает критической массы после всасывания материала со своего компаньона. Происходит мощный термоядерный взрыв, который разносит звезду на куски. Сверхновая типа II происходит на поздних стадиях жизни массивных звезд. Когда ядро массивной звезды больше не производит достаточно энергии, чтобы противостоять неумолимой силе гравитации, звезда коллапсирует под собственным весом. Ядро образует плотную нейтронную звезду или даже черную дыру; внешние слои звезды отскакивают от ядра с высокой скоростью и уносятся в космос, где становятся частью межзвездной среды. Такие взрывы могут быть смертельными, но они также необходимы для жизни: мы бы не существовали, если бы не древняя сверхновая типа II, которая засеяла космос тяжелыми элементами, «сваренными» в ее ядре. Детали двух типов взрывов различны, но оба типа излучают огромное количество энергии: за несколько недель сверхновая может высвободить до 10⁴⁴ Дж в различных формах.

Близкая сверхновая может быть катастрофической для жизни на Земле. По одной оценке, сверхновая, взорвавшаяся в пределах 30 световых лет от Земли,^[328] может уничтожить поверхностную жизнь на нашей планете. Механизм разрушения тонок. Угроза исходит от огромного количества гамма-излучения, которое близкая сверхновая выбросит в атмосферу Земли. Прямое гамма-излучение от взрыва, вероятно, не причинит нам вреда, потому что верхняя атмосфера обеспечивает эффективный щит. Однако гамма-лучи вызовут диссоциацию атмосферного азота, азот затем вступит в реакцию с кислородом с образованием оксида азота, а оксид азота вступит в реакцию с озоном, тем самым быстро истощая озоновый слой. Уровень озона может быть снижен на 95% в течение нескольких лет. При разрушении озонового слоя Земли поверхностная жизнь останется без защиты от смертоносных ультрафиолетовых лучей Солнца. Смерть наступит от классического двойного удара: сначала гамма-излучение от сверхновой ослабит нашу защиту, затем ультрафиолетовое излучение от Солнца опустошит многоклеточную жизнь.

Как мы обсудим позже, с тех пор как многоклеточная жизнь вышла на сушу, произошло несколько событий массового вымирания. Можно ли винить в каком-либо из них последствия близкой сверхновой? Трудно сказать с уверенностью. Кажется все более вероятным, что последнее массовое вымирание – то, в котором погибли динозавры, – в значительной степени было вызвано последствиями падения метеорита. Возможно, другие великие вымирания были вызваны аналогичными ударами; или, возможно, они были вызваны изменением климата; или, возможно, это были просто хаотические события, которые могут происходить в сложных системах. Мы не видим очевидных доказательств, связывающих массовые вымирания с последствиями сверхновых. Даже если сверхновые могут вызывать массовые вымирания, неизвестно, представляют ли вымирания долгосрочную угрозу для возникновения разума. Возможно, сверхновые необходимы для разумной жизни: возможно, используя фразу Крамера, они представляют собой еще один «насос эволюции». Однако на данный момент давайте предположим, что близкая сверхновая может вызвать событие массового вымирания, и что такое событие замедляет развитие разумной жизни.

Рис. 5.10 Темное пятно над Антарктидой показывает область истощения озона в сентябре 2000 года. Озоновая «дыра» была вызвана накоплением разрушающих озон хлорфторуглеродов; к счастью, использование этих химических веществ было урегулировано, но полное восстановление антарктического озонового слоя ожидается не ранее 2050 года. Близкая сверхновая может снизить уровень озона по всему земному шару. (Предоставлено: НАСА)

Поскольку все звезды движутся в пространстве, в течение эонов случайные звездные движения приблизят Солнце к сверхновой. В конце концов, сверхновая взорвется близко к Земле. (На случай, если кто-то из читателей обеспокоен: ни одна звезда, находящаяся в настоящее время в пределах 60 световых лет от нас, не станет сверхновой в ближайшие несколько миллионов лет.) Критический вопрос: как часто событие сверхновой может произойти достаточно близко к Земле, чтобы вызвать событие массового вымирания? Что ж, оценки разнятся, но средняя оценка такова, что событие сверхновой будет происходить в пределах 30 световых лет от Земли в среднем каждые 200 миллионов лет или около того. Если эта оценка точна, у нас есть еще один вопрос: почему мы здесь?

Один из ответов на этот вопрос может заключаться просто в том, что расчеты частоты сверхновых неверны; или (что весьма вероятно), что мы, возможно, не до конца понимаем влияние близкой сверхновой на биосферу Земли. В этом случае нет никаких последствий для парадокса Ферми. Но, возможно, мы здесь потому, что Земле чрезвычайно повезло; возможно, Земля не видела действительно близкой сверхновой с момента появления жизни на суше. Если это правда, то мы могли бы разрешить парадокс Ферми, сказав, что любая другая планета, несущая жизнь, была менее удачливой, чем Земля.

Одна из трудностей этого предположения заключается в том, что нет астрофизических доказательств в поддержку идеи о том, что Земля была особенно удачлива в отношении сверхновых. Более того, если мы признаем, что разумная жизнь распространена, то сверхновые просто недостаточно эффективны, чтобы объяснить парадокс Ферми. Как только ВЦ (внеземная технологическая цивилизация) колонизирует хотя бы небольшую часть своего звездного окружения, никакая сверхновая не сможет ее остановить. (Таким образом, угроза от сверхновых является еще одним мотивирующим фактором для ВЦ заниматься межзвездной колонизацией. Как только цивилизация колонизирует звезды в радиусе около 30 световых лет от родного мира, она сможет пережить последствия сверхновой.)

Что нам нужно, если мы хотим объяснить парадокс Ферми, так это механизм, который может повлиять на жизнь на каждой планете Галактики без исключения. Если бы существовал какой-то механизм, генерирующий достаточно мощное общегалактическое стерилизующее событие, он мог бы действовать довольно нечасто (скажем, каждые несколько сотен миллионов лет) и оставаться объяснением парадокса Ферми. Многоклеточная жизнь была бы уничтожена до того, как у разума появился бы шанс возникнуть; цивилизация никогда не смогла бы продвинуться до стадии, на которой она могла бы разработать эффективные контрмеры против угрозы. Предполагаемые ВЦ не имели бы миллиардов лет для колонизации Галактики; вместо этого у них были бы несколько сотен миллионов лет с момента последнего стерилизующего события. По сути, «Вселенские Часы» сбрасывались бы каждый раз, когда происходило стерилизующее событие.

Кажется почти невероятным, что какое-либо природное явление может вызвать такое широкомасштабное опустошение. К сожалению, однако, астрономы теперь знают о потенциальном общегалактическом стерилизующем механизме: разрушительной силе гамма-всплеска (ГВ).

Гамма-всплески

Гамма-всплески были обнаружены случайно более 40 лет назад, но до недавнего времени их происхождение было совершенно неизвестно.^[329] Даже сейчас точное физическое происхождение ГВ является предметом дискуссий. Каким бы ни было событие-прародитель, важен следующий факт: огненный шар ГВ – самое мощное явление в известной Вселенной. ГВ изливает больше энергии за несколько секунд, чем Солнце выработает за всю свою жизнь. ГВ сияет так ярко, что наши детекторы могут видеть их с полпути через Вселенную. Все ГВ, которые мы обнаружили до сих пор, похоже, произошли в далеких галактиках; если бы один произошел в нашей Галактике, это были бы плохие новости. Нам нужно задать два вопроса. Во-первых, как часто ГВ происходят в нашей Галактике? Во-вторых, если бы в нашей Галактике произошло событие ГВ, насколько все было бы плохо? Вычисление частоты возникновения ГВ – типичная задача Ферми! Очень грубо можно сказать, что в галактике видимый ГВ происходит примерно раз в 100 миллионов лет. Интересно, что этот грубый временной масштаб примерно соответствует временному масштабу между событиями массового вымирания на Земле. Поэтому люди предположили, что ГВ могут быть ответственны за массовые вымирания.^[330]

Частота гамма-всплесковВ 1990-х годах орбитальная обсерватория комптоновского гамма-излучения обнаруживала примерно один ГВ каждый день. Спутник Swift был запущен в 2004 году для детального изучения ГВ; он наблюдает всплески и их послесвечения в гамма-лучах, рентгеновских лучах, ультрафиолете и видимом свете. На момент написания статьи он обнаружил 866 ГВ с начала своих наблюдений. Космический телескоп Ферми обнаружил некоторые всплески, не зафиксированные Swift, как и другие миссии. Вместе они обнаруживают около 100 ГВ каждый год. Таким образом, наши спутники наблюдают где-то от 100 до 365 ГВ каждый год. Давайте округлим и скажем, что каждый год во Вселенной примерно 1000 ГВ направлены в нашу сторону. В качестве грубой оценки предположим, что во Вселенной 10¹¹ галактик, так что в среднем на одну галактику в год приходится 10⁻⁸ ГВ, направленных в нашу сторону. Другими словами, в первом приближении, которым Ферми мог бы быть доволен, типичная галактика будет принимать ГВ, который мы можем обнаружить, примерно раз в 100 миллионов лет. (Истинная частота, вероятно, намного выше, поскольку ГВ, предположительно, испускают свою энергию в виде луча. Общее количество ГВ, происходящих каждый год, зависит от степени коллимации, но оно, вероятно, в 100–1000 раз превышает наблюдаемую частоту.)

Огромная мощность, высвобождаемая ГВ, означает, что даже если бы один из них произошел на большом расстоянии от Земли, наша планета все равно была бы залита излучением (при условии, что всплеск был направлен в нашу сторону). Далекий ГВ мог бы нанести такой же ущерб озоновому слою Земли, как и близкая сверхновая. Следует сказать, что этот вывод является предметом споров. ГВ, несомненно, мощнее сверхновых, но они заканчиваются гораздо быстрее: они выбрасывают большую часть своей энергии менее чем за минуту. Следовательно, только половина планеты будет непосредственно затронута всплеском; другая половина защищена от взрыва массой планеты. Конечно, ущерб от затронутой стороны планеты может распространиться и вызвать всемирное разрушение, а вторичные эффекты могут вызвать дальнейшие проблемы, но при нашем нынешнем уровне знаний можно утверждать, что озоновый слой планеты защитил бы поверхностную жизнь от последствий ГВ – если только ГВ не произойдет слишком близко, конечно, и в этом случае планета поджарится. Однако, если придерживаться пессимистической точки зрения и согласиться с выводом, что ГВ могут влиять на биосферы планет на больших расстояниях, то у нас есть возможный стерилизующий агент для Галактики.

Предположим, тогда, что ГВ действительно может уничтожать «высшие» формы жизни на огромных просторах космоса; объедините это с предсказанием некоторых теорий образования ГВ о том, что всплески были более частыми в прошлом, и вы получите разрешение парадокса Ферми, предложенное Джеймсом Эннисом.^[331] Предложение простое. В прошлом ГВ эффективно стерилизовали планеты до того, как любые формы жизни в Галактике имели шанс развить разум. Только теперь, когда частота событий уменьшилась и ГВ стали менее распространены, у цивилизаций появилось время для возникновения.

С предложением Энниса нет ничего особенного в Земле; люди здесь не потому, что нашей планете повезло избежать катастрофического события. В нашей Галактике могут быть десятки тысяч ВЦ на той же или близкой стадии развития. У всех них было бы столько же времени на развитие, сколько было у жизни на Земле: время с момента последнего ГВ, взорвавшегося в Галактике. Неоспоримо, что ГВ происходят и обладают поразительной мощностью; они, безусловно, стерилизуют любую близлежащую планету, которой не повезет оказаться на линии огня. Оптимисты SETI – те, кто утверждает, что технологически развитые ВЦ распространены – должны, таким образом, столкнуться с неприятным выводом: в течение Вселенского Года бесчисленные цивилизации оказывались в пределах досягаемости ГВ. Многие развитые цивилизации должны были быть поглощены огнем.^[332] Лично я, однако, считаю маловероятным, что ГВ способны стерилизовать целую галактику, и поэтому я не согласен с тем, что ГВ сами по себе разрешают парадокс Ферми.

Решение 61: Планетная система – опасное место

Человек никогда не бывает достаточно бдителен к опасностям, которые угрожают ему каждый час. Гораций, Оды, II.13

Разрушение может прийти из удручающе длинного списка галактических опасностей, но некоторые угрозы лежат гораздо ближе к дому.^[333] Мы уже упоминали самую очевидную проблему: падение метеорита. Крошечные метеориты падают на Землю каждый день; объекты среднего размера приземляются каждые несколько лет; крупные объекты – скажем, 20 км в ширину – падают каждые несколько сотен миллионов лет. Хотя крупные метеориты падают на Землю нечасто, когда они падают, они вызывают полное опустошение. Если бы астероид шириной 20 км ударил по Земле сегодня, он почти наверняка убил бы каждого человека. Умножьте небольшую вероятность события на количество людей, которое оно убьет, и вы получите вероятность смерти на человека для этого события. Оказывается, что в среднем за человеческую жизнь шанс погибнуть от падения метеорита примерно такой же, как погибнуть в авиакатастрофе. Странно тогда, что мы тратим огромные суммы на безопасность полетов и практически ничего на обнаружение объектов, сближающихся с Землей, которые могут уничтожить нашу цивилизацию. Предположительно, ВЦ также должны бороться с угрозой, создаваемой падением метеоритов, поскольку эти объекты будут обычным явлением в планетных системах. Но существует много других опасностей, и ниже я обсужу еще несколько.

Рис. 5.11 Художественное представление падения астероида на Землю. Если бы такой объект упал на нашу планету сегодня, как мы знаем, такие объекты падали в прошлом, то человеческая жизнь почти наверняка была бы уничтожена. (Предоставлено: НАСА/Дон Дэвис)

Земля-снежок

Угрозы цивилизации не обязательно исходят из космоса. Недавние данные – в частности, обнаружение ледниковых обломков вблизи уровня моря в тропиках – предполагают, что на протяжении геологической истории Земля неоднократно покрывалась слоем льда. Одно событие могло произойти 2,5 миллиарда лет назад,^[334] и за последние 800 миллионов лет могло быть четыре таких так называемых события Земли-снежка, причем каждый эпизод длился 10 миллионов лет или более. Не путайте эти события с изображениями последнего Ледникового периода из учебников; по сравнению с Землей-снежком последний Ледниковый период был прямо-таки тропическим. Во время Земли-снежка километровый слой льда покрывает океаны, и лед покрывает даже экваториальные океаны (хотя, возможно, не на такую глубину). Средние температуры падают до −50°C. Большинство организмов неспособны справиться с такими условиями, и жизнь может держаться лишь на тончайшей нити – возможно, вокруг вулканов или подо льдом чистой тонкой толщины на экваторах.

Рис. 5.12 Тающие льдины в открытой воде в Антарктиде. На Земле-снежке условия на экваторе в лучшем случае были бы такими. Остальная часть земного шара была бы покрыта толстым льдом. Сложной жизни было бы трудно выжить. (Предоставлено: NOAA/Майкл ван Верт)

Механизм, с помощью которого наша планета может погрузиться в состояние Земли-снежка, хорошо изучен. Ледяной покров может увеличиваться по разным причинам, и когда он увеличивается, лед отражает все большее количество солнечного света прямо обратно в космос. Это уменьшение солнечного нагрева поверхности приводит к падению температуры и образованию большего количества льда. Как только достигается критическая площадь ледяного покрова, происходит эффект «безудержного ледникового дома», и планета погружается в событие Земли-снежка. Что трудно понять, и что заставило ученых отвергать идею Земли-снежка в течение многих лет, так это то, как планета может освободиться от ледяного покрова. Как только Земля покрывается льдом, большая часть солнечного света, падающего на планету, отражается в космос, прежде чем он успеет нагреть поверхность. Решение пришло с осознанием того, что вулканическая активность не прекращается во время события Земли-снежка. Вулканы выбрасывают огромное количество углекислого газа – парникового газа. Конечно, сегодня вулканы все еще извергают углекислый газ, но в обычных условиях этот CO₂ поглощается падающим дождем, который в конечном итоге переносит его в океан, где он связывается в твердых карбонатных отложениях на дне океана. На Земле-снежке нет жидкой воды для испарения, и, следовательно, нет облаков, и, следовательно, нет дождя: в течение 10 миллионов лет, а может и больше, CO₂ из вулканов накапливался бы в атмосфере. В конце концов, атмосферного CO₂ стало бы примерно в тысячу раз больше, чем в сегодняшней атмосфере. Температуры поднялись бы и быстро растопили лед: от ледникового дома до парникового за геологическое мгновение.