Гипотеза уникальной земли кратко

Обновлено: 04.07.2024

Гипотеза уникальной Земли — предложенный ответ на парадокс Ферми, который объясняет, почему появление такой планеты, как Земля, следует считать очень маловероятным. Вместе с допущением о необходимой предпосылке появления высокоразвитых форм жизни — наличии планеты земного типа, это бы поясняло отсутствие признаков существования внеземных цивилизаций.

Связанные понятия

Вели́кий фильтр (англ. Great Filter) — гипотеза, высказанная в 1996 году Робином Д. Хенсоном, призванная разрешить парадокс Ферми. C точки зрения автора, отсутствие признаков внеземных цивилизаций в наблюдаемой Вселенной подразумевает, что доводы различных научных дисциплин в пользу относительно высокой вероятности зарождения разумной жизни должны быть поставлены под сомнение. Неизвестные в настоящее время науке факторы могут уменьшать вероятность зарождения и развития форм жизни до состояния, когда.

Жизнепригодность — пригодность небесного тела для возникновения и поддержания жизни. Сейчас жизнь известна только на Земле и ни одно небесное тело нельзя уверенно признать пригодным для жизни, — можно только оценивать степень этой пригодности на основе степени сходства условий на нём с земными. С другой стороны космическое тело, непригодное для жизни одного типа, может быть вполне пригодно для жизни другого типа. (См. статью об альтернативной биохимии.) Таким образом, особый интерес для поиска жизни.

Определение жизнепригодности системы красного карлика может помочь определить вероятность наличия внеземной жизни, так как красные карлики составляют большинство звёзд в нашей галактике. В то время как относительно малое количество излучаемой энергии, небольшой размер обитаемой зоны, высокая вероятность захвата планеты приливными силами и высокая изменчивость звезды являются значительными препятствиями для возникновения и поддержания жизни, распространённость и долговечность красных карликов являются.

Планета-сирота (также другими названиями могут быть планета-бродяга, планемо, планета-странник, межзвёздная планета, свободно плавающая планета, свободнолетящая планета, квазипланета или одиночная планета) — объект, имеющий массу, сопоставимую с планетарной, и шарообразную форму и являющийся по сути планетой, но не привязанный гравитационно ни к какой звезде, коричневому карлику и даже зачастую просто другой планете (хотя такая планета может иметь спутники). Если планета находится в галактике, она.

Первичная чёрная дыра — гипотетический тип чёрной дыры, которая образовывалась не за счёт гравитационного коллапса крупной звезды, а в сверхплотной материи в момент начального расширения Вселенной.

Согласно современным представлениям, формирование Солнечной системы началось около 4,6 млрд лет назад с гравитационного коллапса небольшой части гигантского межзвёздного молекулярного облака. Большая часть вещества оказалась в гравитационном центре коллапса с последующим образованием звезды — Солнца. Вещество, не попавшее в центр, сформировало вращающийся вокруг него протопланетный диск, из которого в дальнейшем сформировались планеты, их спутники, астероиды и другие малые тела Солнечной системы.

Протопланета — крупный планетный зародыш в протопланетном диске, прошедший стадию внутреннего плавления, что привело к дифференциации недр. Полагают, что эти небесные тела образовались из планетезималей километровых размеров, гравитационно притягивавшихся и сталкивавшихся друг с другом. В соответствии с теорией формирования планет, протопланеты вносили небольшие возмущения в орбиты друг друга и в результате сталкивались, постепенно образуя крупные планеты.

Жизнеприго́дность систе́мы нейтро́нной звезды́ — пригодность небесного тела, такого, как пульсарная планета, в системе нейтронной звезды для возникновения и поддержания жизни за пределами Земли.

Жизнь во Вселенной — под этим термином следует понимать комплекс проблем и задач, направленных на поиск жизни. В самом общем случае жизнь трактуется максимально широко — как активная форма существования материи, в некотором смысле высшая по сравнению с её физической и химической формами существования. Таким образом, в общей постановке задачи нет требования, чтобы жизнь была похожа на земную, и есть целый ряд теорий, доказывающий, что жизнь может принимать и другие формы. Однако, основной подход.

Эра вещества — часть истории Вселенной, продолжается сейчас. Началась через 800 млн лет после Большого взрыва. Перед ней была реионизация. Около 2.7 млрд лет назад закончилась реионизация первичного гелия. Образование межзвёздного облака, давшего начало Солнечной системе. Образование Земли и других планет нашей Солнечной системы, затвердевание пород.

Планéта-океа́н — разновидность планет, состоящих преимущественно изо льда, скалистых пород и металлов (приблизительно в равных пропорциях по массе для упрощения модели). В зависимости от расстояния до родительской звезды могут быть целиком покрыты океаном жидкой воды глубиной до 100 км (точное значение зависит от радиуса планеты), на большей глубине давление становится столь велико, что вода не может более существовать в жидком состоянии и затвердевает, образуя такие модификации льда, как Лёд V.

Межгалактическая звезда, также известная как звезда-изгой, — это звезда, гравитационно не связанная ни с одной галактикой. Происхождение подобных звёзд активно обсуждается в научном сообществе с момента их открытия в конце 1990-х годов. Основными причинами их появления считается столкновение галактик, либо прохождение двойной звезды вблизи сверхмассивной чёрной дыры.

Пертурбация (возмущение орбиты) — отклонение небесного тела от орбиты под влиянием иных сил, кроме гравитационного притяжения центра масс системы, таких как другие небесные тела или сопротивление среды.Изучение пертурбаций началось в древности, вместе с первыми попытками расчёта движений небесных тел, но до XVII века их природа оставалась загадкой. Исаак Ньютон попытался применить разработанные им законы движения и гравитации для анализа возмущения орбит, но столкнулся со значительными трудностями.

Немези́да (лат. Nemesis) — гипотетическая труднообнаружимая звезда (красный карлик, белый карлик или коричневый карлик). Предполагается, что она обращается вокруг Солнца на расстоянии 50—100 тысяч астрономических единиц (0,8—1,5 световых лет), за пределами облака Оорта.

В астробиологии и планетарной астрофизике, Галактической зоной обитаемости называется регион галактики с наиболее благоприятными условиями для зарождения и безопасной эволюции жизни. Более конкретно, понятие галактической зоны обитаемости включает в себя совокупность факторов (например металличность звезд, и частота катастроф вроде взрыва сверхновой), позволяющих с определенной долей вероятности говорить что тот, или иной регион галактики подходит для формирования землеподобных планет, появления.

Гравитацио́нная неусто́йчивость (неустойчивость Джинса) — нарастание со временем пространственных флуктуаций скорости и плотности вещества под действием сил тяготения (гравитационных возмущений).

Кометная пыль — космическая пыль кометного происхождения. Изучение кометной пыли может дать информацию о времени формирования комет, а следовательно, как считают, времени формирования Солнечной системы. В частности, долгопериодические кометы большую часть времени находятся далеко от Солнца, где температура среды слишком низкая, чтобы происходило испарение. Лишь приближаясь к Солнцу и теплу, комета высвобождает доступные для наблюдений и исследований газ и пыль. Кометные пылинки становятся видимыми.

Теория стационарной Вселенной (англ. Steady State theory, Infinite Universe theory или continuous creation) — космологическая модель, разрабатывавшаяся с 1948 года Фредом Хойлом, Томасом Голдом, Германом Бонди и прочими в качестве альтернативы теории Большого взрыва.

По современным данным, во многих отношениях Луна весьма отличается от Земли, в первую очередь, химическим составом: практически нет воды (хотя в приполярных областях обнаружены заметные запасы льда), малое содержание летучих элементов и соединений. Анализ лунных пород даёт основание полагать, что Луна подверглась полному расплавлению, в отличие от Земли. Плотность Луны сравнима с плотностью земной мантии, но у неё очень маленькое железо-никелевое ядро.

Вода вне планеты Земля, или, хотя бы, следы её существования в прошлом, являются объектами сильного научного интереса, так как предполагают существование внеземной жизни.

Косми́ческий инфракра́сный фон (англ. cosmic infrared background, сокращённо КИФ) — инфракрасное излучение, вызванное межзвёздной пылью.

Суперобита́емая плане́та — гипотетический тип экзопланеты или экзолуны, который подходит для появления и эволюции жизни больше, чем Земля.

Большой разрыв (англ. Big Rip) — космологическая гипотеза о судьбе Вселенной, предсказывающая развал (разрыв) всей материи за конечное время.

Скопление галактик Пуля (англ. Bullet Cluster), 1E 0657-558 — скопление галактик, состоящее из двух сталкивающихся скоплений. Строго говоря, название скопление Пуля относится к меньшему из скоплений, удаляющемуся от большего.

Скры́тая ма́сса — проблема противоречия между наблюдаемым поведением видимых астрономических объектов и расчётным по законам небесной механики с учётом только этих объектов.

Гравитационная дифференциация – разделение неоднородного магматического расплава под влиянием гравитационных сил, сопровождающееся выделением энергии. Гравитационная дифференциация служит источником внутренней тепловой энергии Земли, планет и звёзд.

Прили́вное ускоре́ние — эффект, вызванный гравитационно-приливным взаимодействием в системе естественный спутник — центральное тело. Главными следствиями этого эффекта являются изменение орбиты спутника и изменение вращения центрального тела вокруг оси, как это наблюдается в системе Земля — Луна. Другим следствием является разогрев недр планет, как это наблюдается с Ио и Европой и, предположительно, имело значительный эффект с древней Землёй.

Ледяной гигант — отдельный класс планет/экзопланет, которые состоят в основном из таких компонентов, как вода, аммиак, метан, сероводород и скальных пород (около четверти от массы планеты). Такие вещества в космическом пространстве существуют в твёрдом агрегатном состоянии и их относят к льдам (кроме, конечно, скальных пород). Хотя на планете эти вещества находятся в мантии при высоком давлении и температуре, вследствие чего имеют состояние сверхкритической жидкости , планеты называют ледяными. Содержание.

Чёрные дыры звёздных масс образуются как конечный этап жизни звезды: после полного выгорания термоядерного топлива и прекращения реакции звезда теоретически должна начать остывать, что приведёт к уменьшению внутреннего давления и сжатию звезды под действием гравитации. Сжатие может остановиться на определённом этапе, а может перейти в стремительный гравитационный коллапс.

Галактический прилив (англ. Galactic tide) — приливная сила, испытываемая объектами под действием силы притяжения галактики такой как, например, Млечный Путь. Особый интерес в случае галактических приливов представляет изучение столкновений галактик, разрушение карликовых галактик или галактик-спутников, а также приливное влияние Млечного Пути на Облако Оорта в Солнечной системе.

Большой спор (Великий спор, Большие дебаты, Большая дискуссия; от англ. Great Debate) — знаковая в истории астрономии дискуссия 1920-21 гг., которая касалась природы спиральных туманностей и размера Вселенной. Главными участниками обсуждения были американские астрономы Харлоу Шепли и Гебер Кёртис.

Двойник Земли (англ. Earth analog, Twin Earth) — гипотетическая экзопланета земного типа, которая лежит в пределах обитаемой зоны звезды, и по размерам, массе и температурному режиму примерно соответствует Земле.

Планетезима́ль (от англ. planet — планета и англ. infinitesimal — бесконечно малая) — небесное тело на орбите вокруг протозвезды, образующееся в результате постепенного приращения более мелких тел, состоящих из частиц пыли протопланетного диска. Непрерывно притягивая к себе новый материал и накапливая массу, планетезимали формируют более крупное тело. Отдельные слагающие его фрагменты, взаимно притягиваясь, начинают уплотняться. Примером планетезимали является астероид Лютеция, у которого под толстым.

Га́зовые гига́нты — планеты, состоящие в значительной мере из водорода, гелия, аммиака, метана и других газов. Планеты этого типа имеют небольшую плотность, краткий период суточного вращения и, следовательно, значительное сжатие у полюсов; их видимые поверхности хорошо отражают, или, иначе говоря, рассеивают солнечные лучи.

Моде́ль горя́чей Вселе́нной — космологическая модель, в которой эволюция Вселенной начинается с состояния плотной горячей плазмы, состоящей из элементарных частиц, и протекает при дальнейшем адиабатическом космологическом расширении.

Тюхе (англ. Tyche) — гипотетическая планета, газовый гигант, расположенная в облаке Оорта Солнечной системы. Астрономы Джон Матис (John Matese) и Даниэль Уитмир (Daniel Whitmire) из Университета Луизианы в Лафайетте неоднократно утверждали, что имеют доказательства её существования на основе неправильного поведения (массового появления время от времени во внутренней части Солнечной системы) долгопериодических комет. Они отметили, что, если Тюхе существует, она должна быть обнаружена в архиве данных.

Слияние галактик происходит при столкновении двух или нескольких галактик. Является одним из вариантов взаимодействия галактик. Несмотря на то, что в процессе слияния звёзды или звёздные системы не сталкиваются вследствие больших расстояний между звёздами, гравитационное взаимодействие галактик и трение между газом и пылью оказывают значительное воздействие на сливающиеся галактики. Эффекты от подобных слияний зависят от большого числа параметров, таких как угол столкновения, скорость, размеры и.

Начальная функция масс (НФМ) является эмпирической функцией, описывающей распределение масс звёзд в элементе объёма с точки зрения их начальной массы (масса с которой они сформировались). Свойства и эволюция звёзд тесно связаны с их массой, поэтому НФМ является важным предсказательным инструментом для астрономов при изучении большого количества звёзд. НФМ относительно инвариантна для похожих групп звезд. Важным является предположение о единстве, универсальности НФМ для всей Галактики или, по крайней.

Астроинжене́рные сооруже́ния — гипотетические инженерные сооружения астрономических масштабов. Как правило, в такую категорию включают искусственные объекты размерами в десятки тысяч километров и более.

Аурелия и Голубая Луна (англ. Aurelia and Blue Moon) —- гипотетические примеры планеты и луны, на которых могла бы возникнуть внеземная жизнь. Этот проект явился результатом плодотворного сотрудничества телекомпании Blue Wave Productions Ltd. и группы американских и британских ученых, работавших по заказу National Geographic Channel.

Предел Роша — радиус круговой орбиты спутника, обращающегося вокруг небесного тела, на котором приливные силы, вызванные гравитацией центрального тела, равны силам самогравитации спутника.

Холодная тёмная материя (англ. Cold dark matter, CDM) — предполагаемый вид тёмной материи, частицы которой движутся медленно по сравнению со скоростью света (понятие холодный в CDM-модели) и слабо взаимодействуют с обычным веществом и электромагнитным излучением (понятие тёмный в CDM-модели). Считается, что около 84.54% вещества во Вселенной является тёмной материей, и лишь малая доля представляет собой обычное барионное вещество, составляющее звёзды, планеты и живые организмы.

Гипотеза Уникальной Земли (англ. Rare Earth hypothesis ) — предложенный ответ на парадокс Ферми, который объясняет, почему появление такой планеты как Земля следует считать очень маловероятным. Вместе с допущением о необходимой предпосылке появления высокоразвитых форм жизни — наличии планеты земного типа, это бы поясняло отсутствие признаков существования внеземных цивилизаций.

Содержание

Условия

Звезда

Создать планету земного типа и довести её до правильного состояния через 4,5 миллиардов лет — сложная задача. Во-первых, она должна образоваться около богатой металлами звезды. Бедные металлом звезды не способны создать что-либо кроме газовых гигантов — на создание планет земного типа в газовой туманности просто-напросто не хватит материала. Таким образом исключается внешняя часть Галактики. С другой стороны, если звезда содержит слишком много металла, планеты будут слишком тяжёлыми, будут накапливать газовые оболочки, которые будет удерживать их огромная гравитация обусловленная большой массой, и опять же станут газовыми гигантами.

Звезда также должна обращаться по круговой орбите около центра галактики: вытянутая орбита приведет к тому, что звезда слишком приблизится к энергетически насыщенному ядру галактики и попадёт под жёсткое радиационное облучение. Образно говоря, звезда должна жить в предместье галактики, но не в центре и не за окраиной.

Получив звезду с правильным содержанием металлов, следует убедиться, что она может иметь пригодные для жизни планеты. Горячая звезда, например Сириус или Вега, имеют широкую пригодную для жизни зону, но существуют две проблемы: во-первых, эта зона слишком удалена от звезды, потому планеты с твёрдым ядром вероятно будут формироваться вблизи звезды и за пределами жилой зоны. Это не исключает, однако возможности зарождения жизни на спутниках газовых гигантов: горячие звезды излучают достаточно ультрафиолета, который может в достаточной мере ионизировать атмосферу любой планеты. Другая проблема, связанная с горячими звёздами, — это то, что они не живут достаточно долго. Через примерно один миллиард лет они становятся красными гигантами, что может не оставить достаточно времени для эволюции высокоразвитой жизни.

Холодные звезды пребывают не в лучшем положении. Зона, пригодная для жизни, будет узкой и будет расположена близко к звезде, существенно уменьшая шансы получить планету в правильном месте. Вблизи холодной звезды солнечные вспышки зальют планету радиацией и ионизируют её атмосферу точно как около горячей звезды. Жёсткое рентгеновское излучение также будет более интенсивным.

Взаимодействие с другими небесными телами

После того как планета сформировалась в пределах жилой зоны, небесное тело размерами приблизительно как Марс должно с ней столкнуться (согласно Теории гигантского столкновения). Без такого столкновения на планете не образуются тектонические плиты, поскольку континентальная кора покрывает всю планету и не оставляет места для океанической коры. Столкновение также может привести к появлению большого спутника, который стабилизирует ось обращения планеты и слитие ядер планеты и небесного тела, которое сформирует сверхмассивное планетное ядро, которое будет генерировать мощный планетный электромагнитный щит от солнечной радиации. Недавние исследования Эдварда Бельбруно и Ричарда Готта позволяют сделать вывод, что такое небесное тело нужного размера может формироваться в троянских точках системы звезда-планета (L₄ или L₅), возможно делая это событие более вероятным.

Частота столкновений и эволюция

Жизнь требует определённого времени для зарождения и достижения определённого уровня организации. Частые столкновения с большими астероидами, вероятно, препятствуют появлению высокоорганизованных организмов. Сама жизнь вряд ли исчезнет, но самые сложные организмы из высших ветвей эволюции весьма уязвимы и легко вымирают вследствие планетарной катастрофы. Эволюционная теория прерывистого равновесия утверждает что:

Как только экосистема планеты достигает состояния равновесия (с заполненными всеми экологическими нишами), скорость эволюционных изменений резко уменьшается
Период, на протяжении которого достигается состояние равновесия, относительно короток по сравнению с геологическими процессами.

Таким образом, очевидно что необходимы правильные значения сотен параметров планеты и звёздной системы, чтобы высокоорганизованная жизнь стала возможной. Вселенная невероятно велика, она значительно превышает возможности человеческого представления и понимания, поэтому остаётся шанс, что где-то во Вселенной существует планета земного типа с высокоорганизованной жизнью. Тем не менее, возможность того, что такая планета существует достаточно близко от Солнца и что мы можем когда-нибудь её достигнуть или вступить с её жителями в контакт, практически равна нулю. Это поясняет парадокс Ферми, почему мы не видим признаков внеземного разума: вероятность появления ещё одной планеты земного типа, которая могла бы поддерживать высокоорганизованную жизнь в масштабе даже галактики очень мала.

Критика

Каждому, кто убеждён (пусть и в душе) в своём превосходстве над другими и в величии своего жизненного пути, нужно почаще смотреть на эту фотографию:

Гипотеза уникальной Земли

Каждому, кто интересуется темой внеземной жизни, знаком парадокс Ферми. Остальным напомню. В 1950-м году физик Энрико Ферми, работавший в Лос-Аламосе и Манхэттенском проекте, задался вопросом: в Галактике несметное количество звёзд и планет, и есть большая вероятность того, что должны были возникнуть технически развитые цивилизации, освоившие межзвёздные перелёты и колонизировавшие Галактику; но почему тогда мы до сих пор никого не увидели в телескопы и не услышали в радиодиапазоне? Где все?

Если задуматься, то это вовсе не такой самонадеянный вывод, как может показаться. Предположение о распространённости разумных форм жизни строится на двух идеях:

изотропности Вселенной, которая на макроскопическом уровне неизменна во всех направлениях;

принципе Коперника, согласно которому если какой-то образец был выбран случайным образом, то велика вероятность, что он представляет некое большинство. Применительно к космологии это означает, что планеты земного типа должны быть распространены во Вселенной.

А если принцип Коперника в нашем случае не соблюдается? Вдруг Земля относится к очень редкому типу планет? Что если мы — пиковый всплеск? Учитывая, что с нашими возможностями по наблюдению за космосом в разных диапазонах излучения мы до сих пор не нашли никаких доказательств существования внеземного разума, гипотеза уникальной Земли вовсе не выглядит надуманной.

Гипотезу сформулировали в своей книге Rare Earth: Why Complex Life Is Uncommon in the Universe Питер Уорд (профессор палеонтологии) и Дональд Браунли (профессор астрономии). Они предположили, что в планетарных системах часто встречаются микробные формы жизни, а развитые формы (животные) — редко. То есть на нашей планете сложилась крайне редкая цепочка причинно-следственных связей, которая привела к формированию столь сложной биосферы.

Противники этой гипотезы часто приводят в качестве аргумента формулу Дрейка. Её предложил 1960-м году профессор астрономии и астрофизики Фрэнк Дрейк для вычисления количества технологически развитых цивилизаций в Млечном Пути, с которыми мы можем встретиться.

N — количество разумных цивилизаций, готовых вступить в контакт;

R — количество звёзд, образующихся в год в нашей галактике;

f_p — доля солнцеподобных звёзд, обладающих планетами;

n_e — среднее количество планет (и спутников) с подходящими условиями для зарождения цивилизации;

f_l — вероятность зарождения жизни на планете с подходящими условиями;

f_i — вероятность возникновения разумных форм жизни на планете, на которой есть жизнь;

f_c — отношение количества планет, разумные жители которых способны к контакту и ищут его, к количеству планет, на которых есть разумная жизнь;

L — время, в течение которого разумная жизнь существует, может вступить в контакт и хочет этого.

Слабое место этой формулы в том, что она очень субъективна и с её помощью можно получить любые результаты: сегодня мы просто не можем подставить точные значения большинства переменных — мы их не знаем. Да, с развитием науки и техники учёные постепенно уточняют расчёты. Например, сейчас считается, что в Млечном пути 250-500 млрд звёзд. В 2013 году учёные предположили, что планет земного размера в зонах обитаемости может быть порядка 40 млрд, из них 11 млрд могут вращаться вокруг звёзд наподобие Солнца.

Уорд и Браунли предложили свою версию формулы Дрейка:

N — количество звёзд в Млечном Пути;

n_e — среднее количество планет в зоне обитаемости звезды;

f_p — доля звёзд с планетами в Млечном Пути;

f_pm — доля каменных планет;

f_i — доля обитаемых планет с микробными формами жизни;

f_c — доля планет со сложными формами жизни;

f_l — доля времени жизни планеты, в течение которой на ней существуют сложные формы жизни;

f_m — доля обитаемых планет с большим спутником;

f_j — доля звёздных систем с большими газовыми гигантами;

f_me — доля планет с малым количеством событий, приводящих к вымиранию жизни.

Да, многие переменные здесь тоже субъективны. Но если взять в качестве примера Землю и применить принцип Коперника, то становится очевидно, насколько сложно найти планеты, удовлетворяющие всем этим критериям. Более того, Уорд и Браунли предложили ещё три фактора, которые, по их мнению, помогли возникновению и эволюции жизни на Земле.

Тектоника плит. Благодаря обилию радиоактивных изотопов под земной корой генерируется достаточно тепла, чтобы поддерживать мантию в вязком состоянии и стимулировать тектонику плит. Этот процесс позволяет связывать углерод в виде карбонатных пород и периодически высвобождать CO2 через вулканическую активность. Благодаря этим механизмам в нашей атмосфере поддерживается относительно стабильный уровень двуокиси углерода, что помогло сохранять стабильность климата, а средний уровень температур оставался в допустимых пределах.

С наличием больших спутников тоже не всё однозначно. Некоторые учёные считают, что они встречаются вовсе не так редко, как думали Уорд и Браунли. Критикуют и такую переменную в их формуле, как наличие газовых гигантов в планетарных системах. Раньше считалось, что Юпитер оттягивал на себя крупные тела, способные погубить всю жизнь на Земле, но есть мнение, что он только усугублял ситуацию.

Кроме того, в учёной среде нет единства и по поводу размеров зоны обитаемости. Одни считают, что она гораздо у̒же, чем считалось, другие — что шире. Быть может, Земля вообще не располагается на самом выгодном расстоянии от Солнца и есть гораздо более пригодные для жизни планеты. Наконец, геологи справедливо указывают, что в древности состав атмосферы и климат сильно отличались от современных, однако это не помешало возникновению жизни и её эволюции.

Свет всему голова

Сегодня нам известно больше 4 тысяч экзопланет в нашей галактике (1, 2). Но планеты земного типа, да ещё и в зоне обитаемости — диапазоне удалений от звезды, когда тепла достаточно для существования жидкой воды на поверхности — встречаются в разы реже. Мы знаем лишь про небольшое количество потенциально пригодных для обитания каменных экзопланет. Но пригодными они считались до упомянутого выше исследования. Его авторы решили выяснить, на каких известных нам экзопланетах есть условия, которые нужны для протекания биохимического процесса, сделавшего возможной жизнь на Земле — кислородного фотосинтеза.

Конечно, это уже само по себе является субъективным допущением, ведь жизнь не обязана возникнуть и развиваться в кислородной среде, мы так судим лишь потому, что не знаем иных условий. Но тем не менее. Сочетая двуокись углерода с водой и светом, растения на нашей планете способны синтезировать сахар и кислород. Причём газ в этом процессе является побочным продуктом. Сам биохимический процесс протекает сложно, но общая формула простая:

Многие учёные предполагают, что фотосинтез широко распространён в галактике благодаря доступному количеству излучения от звёзд, сравнительной простоте процесса и изобилию исходных химических элементов. Однако авторы исследования пошли дальше и проанализировали, получают ли уже известные нам экзопланеты в зоне обитаемости достаточно фотосинтетически активной радиации (photosynthetically active radiation, PAR) — космического излучения с длиной волны в пределах 400-800 нм, — которую может использовать большинство земных растений для поддержания жизни. На основе этого параметра авторы исследования оценили, на скольких известных нам экзопланетах может поддерживаться биосфера земного типа. Для этого рассчитали долю потока фотонов в диапазоне 400-800 нм. У Солнца на них приходится 34 % излучения.

Вот сравнение уровня фотосинтетически активной радиации на Земле и некоторых экзопланетах, расположенных в зоне обитаемости:

Красные линии — уровень эксергии, синие — полный поток энергии в диапазоне PAR. Графики построены по функциям эффективных температур соответствующих звёзд. Сплошные линии обозначают внутренние границы зоны обитаемости, пунктирные — внешние. Оранжевыми точками обозначены расчётные значения потока энергии на поверхностях планет земного типа:

Ведь даже в нашей галактики сотни миллиардов планет, похожих на нашу, на которых может быть жизнь. Но, в то же время, никаких контактов с нашей цивилизацией.

Одна из гипотез такого парадокса называется Гипотеза уникальной Земли .

В чем она заключается?

Смысл данной гипотезы можно выразить в одном предложении: существование планеты с земными характеристиками во Вселенной является невероятно редким явлением.

На самом деле, есть сотни различных условий, которые должны быть соблюдены для возникновения жизни на планете. Как минимум, для нашей, углеродной.

Даже выполнение одного условия выглядит маловероятным, не говоря уже о том, чтобы все сотни факторов сложились.

Вы сейчас сами в этом убедитесь.

В первую очередь, звезда должна вращаться вокруг центра галактики по круговой орбите, так как вытянутая орбита обрекает возможную жизнь на планетах ее системы на получение смертельной дозы космической радиации от насыщенного центра галактики.
Также правильной считается звезда, богатой металлами (в астрофизике металлами считаются все химэлементы, тяжелее гелия). Почему? Бедная металлами звезда не может создать ничего, кроме газовых гигантов – на планеты земного типа не хватит ресурсов.
Звезда не должна быть слишком горячей. Ведь, такие звезды, как Сириус или Вега, которые как раз и являются горячими, превращаются в красных гигантов спустя 1 млрд лет (чего явно недостаточно для появления и эволюционирования жизни на планете) - своим расширением убивают все планеты, находящиеся поблизости от нее.

Как не сложно догадаться, наша звезда удовлетворяет всем нужным требованиям.

В нашей галактике существует лишь 5% звезд, похожих на Солнце.

Зона Златовласки

Со звездой разобрались, теперь перейдем непосредственно к планете.

Чтобы было не так холодно, не так жарко, не так много радиации.

Взаимодействие планеты с другими объектами звездной системы

Возникновения жизни на планете невозможно без сторонней помощи.

Например, наличие Юпитера, самой массивной планеты солнечной системы, спасает нас от смертельных столкновений с огромнейшими астероидами – наш газовый гигант либо принимает на себя весь возможный урон, либо за счет своей мощной гравитацией отправляет такие массивные объекты, как астероиды, в далекое и долгое путешествие (например, в облако Оорта).

Также нам очень помогла Луна. По одной из теории (которые мы рассказывали ранее, ссылка будет ниже) наш естественный спутник появился в результате столкновения планеты, размером с Марс, с нашим миром.

Непосредственным результатом столкновения стало появление естественного спутника, который приносит огромную пользу: стабилизирует ось вращения Земли; cистема Земля-Луна генерирует мощное магнитное поле, спасающее жизнь от солнечной радиции; спутник притягивает к себе часть астероидов, что также спасает жизнь от смертельных столкновений; появление приливов и отливов;

Климат

Нужный климат необходим для появления, сохранения и развития жизни на планете в течение нескольких миллиардов лет.

Незначительные колебания солнечной радиации и изменения вулканической активности - и всё, конец жизни на планете.

К примеру, со времен появления жизни на Земле интенсивность солнечного излучения возросло на 25%. Соответственно, температура поднялась бы на недопустимые для существования жизни десятки градусов.

Но в то же время, снизилась вулканическая активность, которая, в свою очередь, снизила уровень парниковых газов в атмосфере Земли. Невероятно, но благодаря этому, наша планета не получила смертельного повышения температуры!

Человек всегда стремился найти во Вселенной кого-то, кто смог бы разделить его экзистенциальное одиночество. Несмотря на то, что современные телескопы способны заглянуть даже в самые далекие уголки Вселенной, мы так и не обнаружили намеки хотя бы на самую простейшую жизнь. Значит ли это, что мы действительно одиноки во Вселенной? И если да, то как осознание этого факта может повлиять на науку и общество в целом?

Возможность того, что Земля — единственное обитаемое место во Вселенной, действительно существует и часто рассматривается в контексте гипотезы “уникальной Земли”

Гипотеза “уникальной Земли”

Вселенная невероятно огромна. Так, наша родная галактика Млечный Путь включает в себя более 100 миллиардов звезд, в то время как видимая Вселенная насчитывает более чем триллион галактик различных размеров и формы. Даже если учесть, что обитаемые миры могут быть невероятно редки, количество уже открытых нами экзопланет во Вселенной указывает на то, что планет, вращающихся вокруг далеких звездных систем, может быть даже больше, чем самих звезд. Так где же все? Впервые этим вопросом задался знаменитый итальянский физик XX века Энрико Ферми, который одним из первых в истории науки подверг сомнению возможность обнаружения человеком каких-либо инопланетных цивилизаций.

Может ли жизнь быть чем-то по-настоящему уникальным во Вселенной? Международный проект SETI, направленный на поиски и изучение следов инопланетной жизни во Вселенной, показал, что несмотря на огромное количество обнаруженных человеком экзопланет, ни одна из гипотетически существующих на них цивилизаций не спешит познакомиться с землянами. Причин для этого может быть великое множество: кто-то из исследователей считает, что наша Вселенная создана по принципу грандиозной матрицы, кто-то всерьез считает, что мы живем в своеобразном космическом “зоопарке” и высокоразвитые инопланетные цивилизации попросту не хотят с нами связываться, а кто-то с увлечением говорит о том, что Земля — уникальное место, которое смогло воплотить в себе крайне низкую, практически стремящуюся к абсолютному нулю, вероятность на зарождение жизни вообще.

Проект SETI (Search for Extraterrestrial Intelligence) направлен на поиск и изучение потенциальных обитаемых экзопланет

Эволюция может дать ответ на вопрос о происхождении жизни на экзопланетах

Подобную конвергенцию мы видим и если рассматривать отдельные органы живых существ. Так, глаза смогли развиться не только у позвоночных видов, но и у осьминогов, членистоногих, медуз и червей, что может говорить о том, что природа всегда стремится использовать схожие решения сложных проблем. Удивительно, но многие критические события в нашей эволюционной истории уникальны и, возможно, невероятны. Одним из них может по праву считаться костный скелет позвоночных, который позволяет крупным животным передвигаться по суше. Сложные эукариотические клетки, из которых построены все животные и растения, содержащие ядра и митохондрии, эволюционировали только один раз. Фотосинтез, который увеличил доступную для жизни энергию и произвел кислород, является одноразовым эволюционным процессом, что делает его по-настоящему уникальным явлением не только на Земле, но и во Вселенной.

Для того, чтобы смогло произойти возникновение человека и его интеллекта, природе пришлось соблюсти бесчисленное количество условий

Более того, появление всех вышеперечисленных событий зависело друг от друга. Люди не могли эволюционировать до тех пор, пока у рыб не появились кости, позволяющие им выползать на сушу. Кости не могли развиваться, пока не появились сложные животные. Сложные животные, в свою очередь, нуждались в сложных клетках, а сложные клетки нуждались в кислороде, вырабатываемом фотосинтезом. Таким образом получается, что в природе ничто не происходит без эволюции жизни, которая проявляется поэтапно и шаг за шагом, охватывая в своем развитии миллиарды лет. Столь долгое и сложное развитие природных “технологий” в очередной раз доказывает их чрезвычайную невероятность, которая со временем привела и к возникновению человеческого интеллекта.

На то, что Земля является уникальной во Вселенной, может указывать множество косвенных факторов

Подобные случайности могут быть похожими на то, как если бы жизнь на нашей планете постоянно бы вытягивала лотерейный билет, который бы позволял зародившейся на ней жизни постоянно эволюционировать. В других мирах такие критические адаптации могли начать свое развитие слишком поздно, чтобы разум успел появиться до того, как их близлежащие звезды стали сверхновыми. Либо же совсем не появились.

Если учесть, что происхождение человеческого интеллекта зависит от цепочки весьма маловероятных событий, которая проявлялась в виде возникновения сложных клеток, фотосинтеза, полового разделения, животных, людей и их способности к познанию мира, то шансы появления разумной жизни во Вселенной становятся катастрофически низкими, что может подтвердить теорию сторонников об “уникальной Земле”.

А как думаете вы? Может ли наша планета действительно быть уникальной во Вселенной или же мы просто находимся у истоков грандиозного открытия, которое перевернет всю существующую науку? Давайте попробуем обсудить данный вопрос в нашем Telegram-чате.

Изменится ли наша жизнь, если ученые однажды докажут теорию об уникальности Земли?

Несмотря на то, что наша планета может оказаться единственным “живым миром” во Вселенной, именно “Великое безмолвие” наших соседей может дать человечеству возможность осознать свою уникальность, тем самым изменив существующий социально-политический строй и сделав его более научным, направленным на постижение себя и окружающего нас мира. Звучит, конечно же, как одна из утопий, но что если в этом и заключается суть человеческой жизни, которую замечательно проиллюстрировал “Солярис” А.Тарковского: мы должны исследовать, постигать и преобразовывать окружающую Вселенную, превращать безжизненный космос в мир, похожий на Землю.

Читайте также: