«Вопрос существования развитых цивилизаций в другом месте Вселенной всегда омрачался тремя большими неопределенностями в уравнении Дрейка», говорит Адам Франк, профессор физики и астрономии в Университете Рочестера. «Мы давно знаем, сколько приблизительно существует звезд. Мы не знаем, сколько из этих звезд имеют планеты, которые, возможно, приютили жизнь, как часто могла развиваться жизнь и привести к разумным существам; как долго может существовать цивилизация, прежде чем вымрет».
Мы даже не знаем, может ли высоко развитая технологическая цивилизация просуществовать больше нескольких веков. Однако новая работа Франка и Вудраффа Салливана позволяет ученым начать использовать все, что они знают о планетах и климате, и моделировать взаимодействия сильно зависимых от энергии видов в их родном мире.
«Наши результаты показывают, что наша биологическая и культурная эволюция не была уникальной и, возможно, случалась много раз прежде. Остальные случаи могут включать в себя множество зависимых от энергии цивилизаций, которые пытаются справиться с кризисом на своих планетах по мере роста цивилизаций. Мы можем начать исследовать эту проблему, используя моделирование, чтобы получить представление о том, что приводит к долгожительству цивилизации, а что нет».
Новое исследование показывает, что недавно открытые экзопланеты в сочетании с более широким подходом к вопросу позволяют определить новую эмпирически значимую вероятность существования развитых цивилизаций на отрезке истории Вселенной. И оно показывает, что если только шансы появления жизни на планете не бесконечно малы, человечество будет не единственной и не первой развитой технологической цивилизацией.
Работа, опубликованная в журнале Astrobiology, также впервые показывает, что означает «пессимизм» или «оптимизм» в контексте оценки вероятности существования развитой внеземной жизни.
«Благодаря исследованиям спутника NASA «Кеплер» и другим, теперь мы знаем, что примерно одна пятая звезд имеют планеты в «обитаемых зонах», где температура позволяет существовать известной нам жизни. Поэтому одну из трех крупнейших неопределенностей уже можно ограничить».
Франк говорит, что третий крупнейший вопрос Дрейка — как долго могли бы существовать цивилизации — до сих пор совершенно непонятный. «Тот факт, что люди располагали рудиментарными технологиями примерно десять тысяч лет, ничего не говорит о том, будут ли другие общества так же долго с ними возиться или еще дольше», объясняет он.
В 1961 году астрофизик Фрэнк Дрейк разработал уравнение для оценки числа развитых цивилизаций, способных существовать в галактике Млечный Путь. Оно выглядит так: N = R*(fp)(ne)(fl)(fi)(fc)L, расшифровка каждой переменной ниже. Исходя из простейшей статистики, нетрудно подсчитать, что где-то там могут существовать тысячи, даже миллионы инопланетных цивилизаций:
- R*: скорость образования звезд в нашей галактике.
- fp: процент звезд, обладающих планетами.
- ne: число планет земного типа вокруг каждой звезды, имеющей планеты.
- fl: процент планет земного типа, которые развили жизнь.
- fi: процент планет с жизнью, на которых развилась разумная жизнь.
- fc: процент разумных видов, которые дошли до создания технологий, которые можно обнаружить силами внешней цивилизации вроде нашей. К примеру, радиосигналы.
- L: среднее число лет, необходимых продвинутой цивилизации, чтобы засечь обнаружимые сигналы.
Уравнение Дрейка стало основой для исследований, а космические технологии углубили знания ученых относительно нескольких переменных. Но узнать возможную продолжительность существования других развитых цивилизаций — L — практически невозможно.
Франк и Салливан предложили новое исследование, адресованное несколько иному вопросу. Что, если некоторые цивилизации развивались по мере истории наблюдаемой Вселенной? Уравнение Франка и Салливана опирается на Дрейка, но устраняет необходимость в L.
«Вместо того чтобы спрашивать, как много цивилизаций может существовать сегодня, мы спрашиваем: действительно ли мы единственный технологически развитый вид?», говорит Салливан. «Это смещение фокуса устраняет необходимость в вопросе о длительности существования цивилизации и позволяет нам заняться так называемым «вопросом космической археологии» — как часто в истории Вселенной жизнь развивалась до технологически продвинутого состояния?».
По-прежнему остаются серьезные неопределенности в расчете вероятности появления развитой жизни на обитаемых планетах. И здесь Франк и Салливан делают разворот. Вместо того чтобы рассчитывать шансы появления развитой жизни, они рассчитывают шансы против ее появления, то есть может ли человечество быть единственной развитой цивилизацией в истории наблюдаемой Вселенной.
«Конечно, мы не имеем ни малейшего представления, насколько велика вероятность появления разумного технологического вида на отдельно взятой планете», говорит Франк. «Но используя наш метод, мы можем точно сказать, насколько мала вероятность того, что мы будем ЕДИНСТВЕННОЙ цивилизацией во Вселенной. Мы называем это чертой пессимизма. Если вероятность выходит за черту пессимизма, значит технологический вид и цивилизация появлялись прежде».
Используя этот подход, Франк и Салливан рассчитали, насколько маловероятной должна быть развитая жизнь, если бы среди двухсот миллиардов триллионов звезд Вселенной не встретилось бы ни единого ее примера. Или даже среди сотни миллиардов звезд Млечного Пути.
Каков результат? Применяя новые данные по экзопланетам ко Вселенной в целом, Франк и Салливан выяснили, что цивилизация будет уникальной для космоса, только если шансы появления цивилизации на обитаемой планете будут меньше одного к 10 миллиардам триллионов, или 1 к 1022.
«Один на десять миллиардов триллионов — это очень мало», говорит Франк. «Мне очевидно, что другие разумные технологически развитые виды, вероятнее всего, развивались до нас. Подумайте об этом в следующем ключе. До наших результатов вас бы сочли пессимистом, если бы вы посчитали вероятность появления цивилизации на обитаемой планете, скажем, в один к триллиону. Но даже если предположить, что один шанс на триллион имел место, то произошедшее на Земле с человечеством случалось по меньшей мере 10 миллиардов раз на протяжении нашей космической истории».
Если брать объемы поменьше, то в нашей собственной галактике Млечный Путь появился другой технологический вид, если шансы на то, что он не появится, меньше одного к 60 миллиардам.
Хорошо. Если эти цифры дают «оптимистам» поводы порадоваться за существование внеземных цивилизаций, Салливан говорит, что полное уравнение Дрейка — которое определяет вероятность существования цивилизаций сегодня — может утешить пессимистов.
«Вселенной больше 13 миллиардов лет», говорит Салливан. «Это означает, что даже если бы тысячи цивилизаций в нашей галактике существовали в наше время — все эти десять тысяч лет — все они уже наверняка исчезли». А других не появилось. Чтобы мы преуспели в поиске другой технологически развитой цивилизации, она должна в среднем существовать больше, чем мы существуем на текущий момент.
«Учитывая огромные расстояния между звездами и фиксированную скорость света, мы в любом случае никогда не сможем связаться с другой цивилизацией, поговорить с ней», говорит Франк. «Если бы они были в 50 000 световых годах, обмен сообщениями занимал бы 1000 лет».
Но с философской точки зрения совершенно неважно, можем ли мы связаться с другой цивилизацией. Важно, что она существовала. И это уже заставляет глубоко задуматься.
