Ближайшим к нашей Земле миром служит бесплодная, необитаемая Луна. Но можно представить себе, как недалеко от нас располагался бы другой населённый мир – возможно, даже в Солнечной системе. А как близко он мог бы быть к нам?
На нашей Земле, движущейся по орбите вокруг Солнца, мы представляем единственную разумную жизнь. Существует возможность того, что где-то в Солнечной системе раньше была жизнь, или до сих пор есть микробы – но то, что касается разумной, сложной, разнообразной и многоклеточной жизни, наш мир обогнал всё, что мы можем надеяться здесь отыскать. Разумные инопланетяне, если они живут где-то на другом мире, расположены, по меньшей мере, в световых годах от нас. Но обязательно ли так должно быть по всей Галактике? Именно это хочет узнать наш читатель:
Насколько близко могут существовать две независимых разумных цивилизации, без учёта межзвёздных путешествий, и если они развивались в разных звёздных системах, примерно следуя по тому пути, что мы называем «жизнь»? В шаровых скоплениях плотность звёзд может быть очень большой – но исключает ли слишком большая плотность возможность обитаемости миров? У астрофизика, живущего в плотном скоплении, было бы совсем другое представление о Вселенной и о поисках экзопланет.
Для появления жизни необходимо пройти несколько этапов, но ингредиенты для неё есть буквально повсюду. Даже если ограничиться жизнью, химически близкой к нашей, во Вселенной найдётся полно возможностей.
Атомы способны связываться в молекулы, в том числе и органические, как на планетах, так и в космосе. Возможно ли, что жизнь появилась не просто до появления Земли, но и вообще не на планете?
Для появления скалистых планет, органических молекул и строительных кирпичиков жизни необходимо собрать достаточно много тяжёлых элементов. Вселенная с ними не родилась! После Большого взрыва Вселенная на 99,999999% состояла из водорода и гелия, и в ней не было углерода. Кислорода, азота, фосфора, кальция, железа и любых других сложных элементов, необходимых для жизни. Чтобы дойти до этого этапа, необходимо, чтобы несколько поколений звёзд жили, сжигали всё своё горючее, погибали во взрыве сверхновой, и заново использовали новообразованные тяжёлые элементы для создания следующего поколения звёзд. Необходимы слияния нейтронных звёзд, в которых рождаются самые тяжёлые элементы, многие из которых в изобилии требуются для жизненных процессов на Земле и в наших телах. Для всего этого требуется много астрофизики.
Туманность Омега или Мессье-17 – интенсивный, активный регион формирования звёзд, видимый нам с ребра – что объясняет его пыльный и лучеобразный внешний вид. У звёзд, формировавшихся на разных этапах развития Вселенной, имеются различные пропорции тяжёлых элементов.
Хотя Земля сформировалась более, чем через 9 млрд лет назад после Большого взрыва, Вселенной не обязательно было ждать так долго. Мы делим звёзды на три типа населения:
- Население I: звёзды типа Солнца, в которых 1-2% составляющих их элементов тяжелее водорода и гелия. Состоят из уже переработанного материала, и в их планетных системах имеются газовые гиганты и скалистые планеты, пригодные для жизни.
- Население II: обычно более старые и древние звёзды. Процент тяжёлых элементов в них составляет всего 0,001-0,1% от того, что есть в Солнце, и большая часть их миров – разреженные газовые. Они слишком примитивные и в них слишком мало тяжёлых элементов для появления жизни.
- Население III: первые звёзды Вселенной, должно быть, совершенно незагрязнённые тяжёлыми элементами. Их ещё не открыли, но теоретически, это первые звёзды.
При изучении самых ранних галактик видно, что они почти полностью состоят из звёздного населения II. Но ближе к нам имеется смесь из молодых и старых, богатых и бедных металлами звёзд.
Расстояния между Солнцем и многими ближайшими звёздами показаны верно, но если бы рисунок был в масштабе, то даже самые крупные из звёзд по размеру были бы меньше, чем одна миллионная часть пикселя.
Один из наиболее важных уроков был получен с помощью миссии Кеплер при рассмотрении системы Кеплер-444. Это звезда населения I (с планетами), но они гораздо, гораздо старше Земли. Нашему миру всего 4,5 млрд лет, а системе Кеплер-444 11,2 млрд лет – то есть, Вселенная могла формировать миры, похожие на Землю, очень рано – по меньшей мере, на 7 млрд лет раньше, чем появилась Земля. Учитывая эту возможность, и тот факт, что такие области, как центр нашей галактики, обогатились металлами быстрее и сильнее нашей, вполне возможно, что во Вселенной есть места (и возможно, даже в Млечном Пути), ещё более благоприятные для появления разумной жизни, чем система Солнце-Земля.
Молекулы сахара, содержащиеся в газе, окружающем молодую солнцеподобную звезду. Базовые ингредиенты жизни могут существовать везде, но не каждая содержащая их планета сможет породить жизнь
Учитывая всё, что нам известно о расположении звёзд, хорошо подходящих для зарождения жизни – как близко две инопланетных цивилизации могут оказаться друг от друга? Где их можно было бы искать? Как ответ изменился бы в зависимости от условий? Давайте рассмотрим пять основных возможностей.
Фантазия художника на тему системы TRAPPIST-1 и её планет, отражающихся от поверхности. Потенциал наличия воды на каждом из миров передан через изморозь, лужи и пар. Однако, неизвестно, есть ли на каком-либо из этих миров атмосфера, или же их сдула родительская звезда. Одно ясно – потенциально обитаемые миры расположены близко друг от друга, на расстоянии всего в ≈ 1 млн км.
1) В одной солнечной системе. Это прямо мечта. В ранние дни Солнечной системы вероятно, что на Венере, Земле и Марсе (и, вероятно, даже Тейе, гипотетической планете, столкнувшейся с Землёй и породившей Луну) были одинаково пригодные для жизни условия. Их кора и атмосфера полнилась ингредиентами жизни, а на поверхности была жидкая вода. Венера и Марс на ближайшем к Земле расстоянии проходят от неё в нескольких десятках миллионов км: 38 млн для Венеры и 54 млн для Марса. Но вокруг звёзд класса М (красные карлики) разделяющие планеты расстояния гораздо меньше: в системе TRAPPIST-1 между потенциально обитаемыми мирами всего порядка 1 млн км. Луны-близнецы на орбите вокруг гигантского мира или двойной планеты могут оказаться ещё ближе друг к другу. Если жизнь успешно зародилась при определённых условиях, почему ей не зародиться дважды, почти в одном и том же месте?
Шаровое скопление Терзан 5 – вид через Очень большой телескоп. Ближе к центру скопления плотность выше, а стабильность сравнима с любым другим участком.
2) В шаровом скоплении. Шаровые скопления – это массивные коллекции сотен тысяч звёзд, имеющие форму сферы диаметром в несколько десятков световых лет. На внешних краях типичное расстояние между звёздами составляет порядка светового года, а во внутренних участках самых плотных скоплений звёзды могут разделять такие относительно малые расстояния, как Солнце и пояс Койпера. Орбиты планет в этих звёздных системах должны быть стабильными даже в таком плотном окружении, и учитывая то, что нам известно о шаровых скоплениях, появившихся гораздо раньше Кеплер-444, или 11,2 млрд лет – там должны существовать неплохие кандидаты для жизни и обитаемости. Расстояния в несколько сотен астрономических единиц, хотя и меняются со временем из-за движения звёзд, можно назвать удивительно близкой встречей двух цивилизаций.
Фотографии высокого разрешения в близком к инфракрасному диапазоне позволили нам открыть три звёздных сверхскопления в Галактическом центре. Поскольку свет на длинах волн, близких к инфракрасным, проникает сквозь плотную пыль, расположенную между Землёй и Галактическим центром, мы смогли увидеть эти сверхскопления. Это скопления Центральный парсек, Квинтиплет и Арки. Но все звёзды в этих скоплениях, и вообще в Галактическом центре, довольно молодые.
3) Рядом с центром галактики. Чем ближе вы к центру галактики, тем плотнее находятся звёзды. В нескольких световых годах от центра плотность звёзд чрезвычайно высока, гораздо больше, чем в центре шарового скопления. В некотором смысле, центр галактики – это ещё более плотное окружение, с крупными чёрными дырами, чрезвычайно массивными звёздами и новыми скоплениями, где формируются звёзды – всего этого нет в шаровых скоплениях. Но проблема с теми звёздами, что мы видим в ядре Млечного Путе в том, что все они относительно молоды. Возможно, из-за высокой изменчивости тамошнего окружения, звёзды редко доживают там даже до миллиарда лет. Несмотря на высокую плотность, у этих звёзды вряд ли будут развитые цивилизации. Они просто недостаточно долго живут.
Звёзды получаются различных размеров, цветов и масс, включая и множество ярких голубых звёзд, в десятки или даже сотни раз массивнее Солнца. Это видно в рассеянном скоплении звёзд NGC 3766 в созвездии Центавр.
4) В плотном звёздном скоплении или спиральном рукаве. Ладно, а что же насчёт звёздных скоплений, формирующихся в галактической плоскости? Спиральные рукава плотнее обычных регионов галактики, и именно там с большей вероятностью будут появляться молодые звёзды. Оставшиеся с этих эпох звёздные скопления часто содержат тысячи звёзд, расположенных на участке размером всего в несколько световых лет. Но звёзды не остаются в такой конфигурации очень долго. Типичное рассеянное звёздное скопление рассеивается всего через несколько миллионов лет, и лишь малая их доля доживает до миллиардов лет. Звёзды постоянно попадают и выходят из спиральных рукавов, включая и Солнце. В общем, даже хотя типичные расстояния между звёздами внутри скопления и могут составлять от 0,1 до 1 светового года, они вряд ли будут подходящими кандидатами на роль колыбелей жизни.
Логарифмическая схема расстояний, на которой показан космический корабль Вояджер, наша Солнечная система и ближайшая звезда
5) Распределены в межзвёздном пространстве. В остальных случаях звёзды оказываются в такой ситуации, которую наблюдаем мы с вами: расстояния между ними составляют порядка нескольких световых лет. Приближаясь к центру галактики можно уменьшать это расстояние до тех, что встречаются в открытых кластерах – от 0,1 до 1 светового года. Но если приблизиться слишком сильно, мы столкнёмся с проблемой, которую видим в центре галактики: слияния, взаимодействия, иные катастрофы, с большой вероятностью вмешивающиеся в ваше стабильное окружение. Можно уменьшить расстояние, но типичное межзвёздное пространство для этого не подойдёт. Если настаивать на сближении, то наилучшим вариантом будет подождать, пока другая звезда не пройдёт близко от изначальной – а с типичной звездой это происходит раз в примерно миллион лет.
График вероятности прохождения звезды на определённом расстоянии от Солнца. График логарифмический по обеим осям.
И хотя мы не ждём, что разумная инопланетная жизнь окажется частым явлением во Вселенной, таким же частым, как планеты и звёзды – каждый мир, удовлетворяющий нужным условиям, представляет собой шанс. И каждый раз, получая шанс, вы получаете возможность успеха с конечной вероятностью. Каждая из этих возможностей может оказаться реальностью! Вероятность такого события может быть низкой, но пока мы не отправимся туда и не увидим, что там есть, и чего там нет, жизненно необходимо объективно оценивать, какой инопланетный разум может предоставить нам Вселенная. Истина однозначно где-то там, но важно понять, что если бы нам сильно повезло, она могла бы быть гораздо ближе, чем мы смеем сегодня даже представлять!
Автор: SLY_G
