Формула дрейка


Формула Дрейка

Уравнение Дрейка — формула, с помощью которой можно определить число цивилизаций в галактике, с которыми у нас есть шанс вступить в контакт.

Выглядит формула следующим образом:

N = R cdot f_p cdot n_e cdot f_l cdot f_i cdot f_c cdot L,

где:

  • — количество цивилизаций, с которыми у нас есть шанс вступить в контакт;
  • ~R — скорость формирования звёзд в нашей галактике (сколько звёзд в год образуется?);
  • ~f_p — доля звёзд, обладающих планетами;

  • ~n_e — среднее количество планет (и спутников) с подходящими условиями на одну звезду, обладающую планетами;
  • ~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 жизни такой цивилизации (то есть время, в течение которого цивилизация существует, способна вступить в контакт и хочет вступить в контакт).

Формула была разработана доктором Фрэнком Дональдом Дрейком (профессором астрономии и астрофизики калифорнийского университета Santa Cruz) в 1960 году.

Уравнение Дрейка послужило основанием для выделения миллионов долларов на программу поиска внеземных цивилизаций, несмотря на то, что при современном уровне развития науки можно более-менее точно определить только два коэффициента: и, менее точно, .

  • 1 История
  • 2 Исторические оценки параметров
  • 3 Современные оценки
  • 4 Критика
  • 5 Уравнение Дрейка в культуре
  • 6 См. также
  • 7 Примечания

История

Дрейк сформулировал уравнение в 1960 во время подготовки к телеконференции Green Bank. Эта конференция обозначила программу

Уравнение также часто называют уравнением Green Bank, так как именно здесь оно было впервые озвучено. Когда Дрейк выступал с этой формулой, он не предполагал, что она послужит аргументом сторонников Карл Саган, известный сторонник

Уравнение Дрейка тесно связано с парадоксом Ферми. Уравнение Дрейка позволяло оценить число разумных цивилизаций весьма высоко, при отсутствии строгих свидетельств их существования. В сочетании с парадоксом Ферми это позволяло предположить, что высокоразвитые цивилизации, вероятно, уничтожают себя сами. Этот аргумент часто используется для указания на опасность производства и накопления ОМП. Схожий аргумент — Великий фильтр, который утверждает, что отсутствие наблюдаемых цивилизаций при условии огромного количества наблюдаемых звёзд объясняется тем, что существует некий фильтр, препятствующий контактам.

Таким образом, основное значение уравнения — сведение большого вопроса о числе разумных цивилизаций к семи меньшим проблемам.

Исторические оценки параметров


Существует множество мнений по большинству параметров, приведём числа, использованные Дрейком в 1961:

  • R = 10/год (10 звёзд образуется в год)
  • fp = 0.5 (половина звёзд имеет планеты)
  • ne = 2 (в среднем две планеты в системе пригодны для жизни)
  • fl = 1 (если жизнь возможна, она обязательно возникнет)
  • fi = 0.01 (1 % вероятности, что жизнь разовьётся до разумной)
  • fc = 0.01 (1 % цивилизаций может и хочет установить контакт)
  • L = 10,000 years (технически развитая цивилизация существует 10000 лет)

Уравнение Дрейка даёт N = 10 × 0.5 × 2 × 1 × 0.01 × 0.01 × 10000 = 10.

Величина R определяется из астрономических измерений, и является наименее обсуждаемой величиной; fp менее определённая, но также не вызывает значительных дискуссий. Надёжность ne была довольно высокой, но после открытия многочисленных газовых гигантов на орбитах малого радиуса, непригодных для жизни, возникли сомнения. Кроме того, многие звёзды в нашей галактике — красные карлики, излучающие жёсткое рентгеновское излучение, способное, по результатам моделирования, даже разрушать атмосферу. Также неисследована возможность существования жизни на спутниках планет-гигантов, наподобие Юпитерианской Европы, или Сатурнианского Титана).


Геологические свидетельства позволяют предположить, что fl может быть весьма велико, жизнь на Земле возникла приблизительно тогда же, когда сформировались подходящие условия для этого. Однако эти свидетельства основаны на материале лишь одной планеты и подвержены антропному принципу. Также отмечается, что жизнь на Земле возникла из одного источника (Последний универсальный общий предок), что увеличивает элемент случайности.

Ключевым фактором, определяющим fl, может стать обнаружение жизни на Марсе, другой планете или спутнике. Обнаружение на Марсе жизни, развившейся независимо от Земной, может значительно поднять оценки fl. Тем не менее, это не снимет проблему малой выборки или зависимости результатов.

Также подобные аргументы выдвигаются применительно к fi и fc при рассмотрении Земли как модели: разум, владеющий межпланетной связью, возник однажды за 4 миллиарда лет существования жизни. Это может лишь означать, что достаточно старая жизнь может развиться до требуемого уровня. Также отмечается, что возможности для межпланетной связи существуют менее 60 лет из многотысячелетнего существования человечества.


fi, fc и L, как и fl, основаны исключительно на предположениях. Оценки fi сформированы под влиянием открытия положения Солнечной системы в галактике, благоприятного с точки зрения удалённости от мест частых вспышек Новых. Также рассматривается влияние массивного спутника на стабилизацию вращения Земли. Кембрийский взрыв также позволяет предположить, что развитие жизни зависит от неких специфических условий, которые возникают редко. Ряд теорий утверждает, что жизнь весьма хрупка и разнообразные катаклизмы с большой вероятностью могут полностью погубить её. Одним из вероятных результатов поисков жизни на Марсе также называют открытие возникшей, но погибшей жизни.

Астроном Карл Саган утверждает, что все параметры, кроме L, достаточно высоки, и вероятность обнаружить разумную жизнь определяется в основном способностью цивилизации избежать самоуничтожения при наличии всех возможностей для этого. Саган использовал уравнение Дрейка как аргумент в пользу необходимости заботы об экологии и снижению риска возникновения атомных войн.

В зависимости от сделанных предположений N часто получается значительно большей 1. Именно такие оценки и послужили мотивацией для движения N величины, очень близкие к нулю, однако эти результаты часто сталкиваются с вариантом антропного принципа: неважно, насколько мала вероятность возникновения разумной жизни, такая жизнь должна существовать, в противном случае никто не мог бы поставить такой вопрос.


Некоторые результаты для различных предположений:

R = 10/год, fp = 0.5, ne = 2, fl = 1, fi = 0.01, fc = 0.01, and L = 50,000 лет
N = 10 × 0.5 × 2 × 1 × 0.01 × 0.01 × 50,000 = 50 (в любой момент времени существует около 50 цивилизаций, способных к контакту)

Пессимистические оценки, однако, утверждают, что жизнь редко развивается до разумной, а развитые цивилизации долго не живут:

R = 10/год, fp = 0.5, ne = 2, fl = 1, fi = 0.001, fc = 0.01, and L = 500 лет
N = 10 × 0.5 × 2 × 1 × 0.001 × 0.01 × 500 = 0.05 (мы, скорее всего, одиноки)

Оптимистические оценки утверждают, что 10 % могут и хотят установить контакт, и при этом существуют до 100000 лет:

R = 20/год, fp = 0.1, ne = 0.5, fl = 1, fi = 0.5, fc = 0.1, and L = 100,000 лет
N = 20 × 0.1 × 0.5 × 1 × 0.5 × 0.1 × 100,000 = 5,000

Современные оценки

В этой секции приводятся наиболее достоверные на сегодняшний день значения параметров.


R = скорость возникновения звёзд

Оценена Дрейком как 10/год. Последние результаты NASA и Европейского космического агентства дают величину 7 в год.[1]

fp = доля звёзд с планетарными системами

Оценена Дрейком как 0.5. Согласно последним исследованиям, как минимум 30 % звёзд солнечного типа имеют планеты[2], а, учитывая то, что обнаруживаются только крупные планеты, эту оценку можно считать заниженной.[3] Инфракрасные исследования пылевых дисков вокруг молодых звезд предполагает, что 20-60 % звезд солнечного типа могу сформировать планеты, подобные Земле.[4]

ne = Среднее число пригодных планет или спутников в одной системе

Оценка Дрейка — 2. Марси, в [3] отмечает, что большинство обнаруженных планет имеют сильно эксцентричные орбиты, либо проходят слишком близко к звезде. Известны, однако, системы, имеющие звезду солнечного типа и планеты с благоприятными орбитами (HD 70642, HD 154345, или Глизе 849). Вероятно наличие у них планет земного типа в пригодной для жизни области, не обнаруженных вследствие малого размера. Также .
_6-0 class=reference>[7] Также, существует Гипотеза Уникальной Земли, утверждающая, что сочетание всех необходимых факторов крайне маловероятно, и, возможно, Земля — уникальна в этом плане. Тогда ne считается крайне малой величиной.

fl = Вероятность возникновения жизни в подходящих условиях

Оценена Дрейком как 1.
В 2002, Чарльз Лайнвивер и Тамара Дэвис оценили fl как > 0.13 для планет с более чем миллиардом лет истории на основе Земной статистики.[8] Лайнвивер также определил, что около 10 % звёзд в галактике пригодны для жизни с точки зрения наличия тяжёлых элементов, удаления от сверхновых и достаточно стабильных по строению.[9]

fi = Вероятность развития до появления разума

Оценена Дрейком как 0.01.

fc = Доля цивилизаций, имеющих возможность и желание установить контакт.


Оценена Дрейком как 0.01.

L = Ожидаемая продолжительность жизни цивилизации, в течение которого она производит попытки установить контакт.

Оценка Дрейка — 10000 лет.
В статье в Scientific American, Майкл Шеммер оценил L в 420 лет, основываясь на примере шестидесяти исторических цивилизаций. Используя статистику по «современным» цивилизациям, он получил 304 года. Тем не менее, падение цивилизаций, как правило, не сопровождалось полной потерей технологий, что не позволят рассматривать их как отдельные в смысле уравнения Дрейка. При этом, отсутствие способов межзвёздной связи позволяет также объявить этот период нулевым.
Величина L может быть отсчитана от даты создания радиоастрономии в 1938 до сегодняшнего дня. В 2008, таким образом, L не меньше 70 лет. Такая оценка, однако, бессмысленна — 70 лет — это минимум, при отсутствии каких-либо догадок о максимуме. 10000 лет по-прежнему остаются наиболее популярной величиной.

Итого:

R = 7/год, fp = 0.5, ne = 2, fl = 0.33, fi = 0.01, fc = 0.01, and L = 10000 лет

Получаем:

N = 7 × 0.5 × 2 × 0.33 × 0.01 × 0.01 × 10000 = 2.3

Критика

Поскольку на сегодняшний день известна только одна планета, на которой существует разумная жизнь, большинство параметров в уравнении Дрейка определяются на основе предположений.
нако наличие жизни на Земле делает гипотезу о существовании внеземной жизни как минимум возможной, если не вероятной.[10][11][12] В 2003 году писатель-фантаст Майкл Крайтон на лекции в Калтехе заявил: «Выражаясь точно, уравнение Дрейка абсолютно бессмысленно и не имеет ничего общего с наукой. Я придерживаюсь точки зрения, что наука может создавать только проверяемые гипотезы. Уравнение Дрейка не может быть проверено и поэтому я не могу отнести SETI подобен религии, его нельзя опровергнуть»[13]

Также отметим, что эксперименты световых лет от Солнца цивилизация, использующая для связи определённый участок радиодиапазона».

Один из ответов на критику уравнения Дрейка [14] заключается в том, что, даже не давая точных чисел, уравнение, тем не менее, спровоцировало серьёзные обсуждения астрофизики, биологии, геологии и позволило выделить значительные суммы на развитие астрономии, сфокусировав внимание на практических аспектах поисков.

Александр Л. Зайцев обратил внимание на то, что иметь возможность установить контакт и устанавливать его — это разные вещи. Человечество в состоянии уловить радиосигнал с ближайших звёзд, но при этом не производит регулярных целенаправленных попыток передачи своих сообщений. Зайцев предложил ввести METI factor (METI-коэффициент), определяющий долю цивилизаций, целенаправленно посылающих сигналы.

Уравнение Дрейка в культуре

  • Уравнение Дрейка упоминается в 20-й серии 2-го сезона американского комедийного сериала The Big Bang Theory Говардом Воловицем для доказательства того, что у их компании есть шансы познакомиться с девушками в баре.
  • Есть упоминания о нем и в известном комиксе http://www.xkcd.ru/384/

См. также

  • Внеземные цивилизации
  • [email protected]
  • Парадокс Ферми
  • Карл Саган

Источник: dic.academic.ru

Некоторые общие данные

Начать стоит с того, что существует особый проект под общим названием «SETI» (аббревиатура от Search for Extraterrestrial Intelligence).В него входят различные проекты и мероприятия, направленные на поиск внеземных цивилизаций и вступление в контакт с ними. Проект существует уже несколько десятков лет (с 1959 года), практически с того момента, когда провёл свой первый эксперимент американский астроном Фрэнк Дрейк. Поиски «SETI» основаны на прослушивании радиоволн, которые могут посылать другие цивилизации из глубин космоса. Сам же Дрейк уже тогда считал это показателем высокотехнологического общества, а также наиболее приемлемым и разумным средством для поиска внеземных форм жизни.

Вероятность обнаружения любого сигнала на расстоянии свыше 500 световых лет практически равна нулю, т.е. 500 световых лет – это тот предел, в радиусе которого современные технологии могут вообще найти какой-либо радиосигнал. Из этого следует, что так называемое «Великое безмолвие», которое постоянно обнаруживают радиотелескопы, ещё не говорит о том, что иная жизнь во Вселенной не является возможной. И более высокие шансы на утверждение чего-либо с более менее солидной долей уверенности могут появиться лишь в случае, если земные «приёмники» смогут увеличить диапазон принятия сигнала ещё хотя бы на 900 световых лет.

В середине прошлого века человечество имело на эту тему ещё меньше данных. Однако уже в то время, когда советский космонавт Юрий Гагарин стал первым из людей, побывавших на орбите Земли (1961 год), Фрэнк Дрейк разработал своё уравнение, позволяющее приблизительно оценить количество возможных инопланетных цивилизаций в нашей галактике, называемой «Млечный путь». Это уравнение основывается на методах обнаружения электромагнитных импульсов.

Уравнение Дрейка

Уравнение Дрейка формулируется следующим образом:

N = R * Fp * Ne * Fl * Fi * Fc * L, где:

N – число разумных цивилизаций, которые готовы к вступлению в контакт

R – число звёзд, появляющихся в течение года в галактике «Млечный путь»

Fp – процент звёзд, которые имеют планеты на своих орбитах

Ne – среднее число планет и их спутников, условия которых подходят для зарождения жизни

Fl – вероятность появления жизни на подходящей для этого планете

Fi – вероятность появления разумных форм жизни на планетах, где вообще возможна жизнь

Fc – соотношение количества планет, на которых разумные формы жизни способны на контакт и ищут его, к числу планет, на которых вообще есть разумные формы жизни

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

Анализ уравнения Дрейка

Рассматривая уравнение Дрейка, становится очевидным тот факт, что значение N не может быть точно определено. К тому же, если двигаться по уравнению слева направо, оценки всех величин становятся всё более абстрактными. Однако это уравнение не должно оцениваться лишь числами. Некоторые исследователи убеждены, что данная формула есть лишь способ некоторой организации человеческого невежества. И если рассматривать гипотезу существования внеземного разума с сугубо математической точки зрения, то возможность получить ответ на вопрос о количестве инопланетных цивилизаций существенно ограничивается. Величина L является наиболее важной во всём уравнении. Человек не может знать, сколько способна просуществовать технологически развитая цивилизация. И даже если предположить, что инопланетная цивилизация всего одна, и существует на протяжении миллиардов лет или вообще вечность, то этого будет достаточно, чтобы приравнять в уравнении N и L.

Но заниматься поисками внеземного разума лишь посредством прослушивания радиоволн было бы ошибочным. Благодаря развитию астробиологии и космологии восприятие человеком космоса и путей развития иных форм жизни сильно изменилось. В начале существования «SETI» его специалисты пророчили стремительное развитие земных радиотехнологий и рост радиообмена, но связь «точка-тире-точка» поблекла на фоне спутников, направляющих к Земле свои сигналы, а акцент в телекоммуникациях сместился с радио на волоконную оптику для Интернет-трафика и кабельного ТВ, а значит, каких-либо серьёзных радиосигналов с Земли не будет поступать ещё минимум сотню лет.

Другим слабым местом формулы является количество планет, на которых могут развиваться разумные формы жизни. Предположительно, их количество должно быть в пределах 10 тысяч в нашей галактике. Но в настоящее время никаких подтверждений тому, что существует какой-либо основополагающий принцип, который мог бы направить первичную субстанцию на путь развития в Homo Sapiens. И этот вопрос останется без ответа, пока не будут найдены подтверждения жизни хотя бы на одной планете Солнечной системы.

Помимо прочего, в уравнении Дрейка не берутся во внимание и такие показатели, как возраст самой галактики и химико-механические параметры, например наличие определённых элементов, необходимых для формирования планет и зарождения жизни. Согласно мнению некоторых специалистов, уравнение Дрейка подразумевает не Вселенную, которая постоянно находится в динамике, но особое космологическое постоянство.

В формуле присутствуют величина приблизительного числа планет типа Земли, но не приведены оценки того, когда на этих планетах появляются разумные формы жизни. Огромный возраст нашей галактики и вероятность того, что разумная жизнь на её планетах могла присутствовать и 2 и 4,5 миллиарда лет назад, но уже могла угаснуть, не дают практически никакого пространства для обнаружения радиоволн.

На сегодняшний день астрономы отыскали уже примерно две тысячи внесолнечных планет. А общее количество звёзд, подобных Солнцу, может составлять свыше 40%. Но многие планеты являются слишком большими и находятся на орбитах очень близко к «своим» звёздам. Эти планеты называют «Горячими Юпитерами». Однако по прогнозам учёных, если улучшить методы поиска, то можно будет найти планеты меньшего размера и с более подходящими орбитальными характеристиками. Плюс к этому, за последние двадцать лет исследований удалось выяснить, что в Млечном пути могут существовать миллиарды планет, на которых возможна жизнь, способная существовать в экстремальных условиях, например, при повышенном содержании углекислого газа, на глубине до 10 000 метров и даже в серной кислоте.

Но, несмотря на «огрехи», уравнение Дрейка очень сильно повлияло на мышление людей. Главным образом, оно послужило отправной точкой для возникновения астробиологической науки. Выдающийся американский астрофизик Карл Саган высоко оценил то, что уравнение показало высокий процент обнаружения разумной внеземной жизни. А не так давно, в 2010 году, итальянский астроном Клаудио Макконе опубликовал свою версию уравнения Дрейка – статистическое уравнение Дрейка, которое является более сложным, но и более надёжным. С помощью новой формулы Макконе смог определить, что только в пределах Млечного пути может существовать 4 590 внеземных цивилизаций, что более чем на 1000 превышает число, которое получалось в классическом варианте уравнения. Коме этого, новая формула показала, что помимо человеческой цивилизации может быть ещё до 15 785 других, обладающих высокими технологиями.

Но даже если бы различные галактические сообщества находились на одном и том же расстоянии друг от друга, средняя его величина составила бы 28 845 световых лет, что делает невозможным любой контакт между этими сообществами, пусть и осуществлялся бы он с помощью электромагнитного излучения, перемещающегося со скоростью света. И даже если бы такое количество цивилизаций и существовало, межзвёздная связь между ними испытывала бы очень серьёзные технологические проблемы.

На самом деле уравнение Дрейка подлежит скрупулёзному и детальному изучению, и, не являясь специалистом в соответствующей области, довольно сложно толком разобраться, что к чему. Но нашей целью было отнюдь не исчерпывающее объяснение уравнения, а лишь указание на то, что к вопросу существования внеземного интеллекта учёные всего мира подходят более чем серьёзно и это имеет весьма веские основания.

Источник: 4brain.ru

Формула дрейка
Теория о том, что первое обнаружение внеземного разума произойдёт при помощи радиоволн, была высказана давно. Но возможно, что в космосе существует такое, о поисках чего мы до сих пор даже не могли и мечтать

В 1961 году учёный Фрэнк Дрейк записал просто выглядящее уравнение для оценки количества активных, технологически развитых и передающих сообщения цивилизаций в Млечном Пути. Не существовало удобного способа просто оценить это количество, но у Дрейка возникла гениальная идея записать множество параметров, которые можно было оценить, а потом перемножить. Если числа верны, то вы получите точное число технологически продвинутых цивилизаций, с которыми могло бы общаться человечество, расположенных в пределах нашей Галактики, в любой момент. Концепция гениальная, но чем больше мы узнавали о нашей Вселенной, тем менее она становилась полезной. Сегодня уравнение Дрейка не работает, но о Вселенной нам известно достаточно для того, чтобы создать улучшенный метод для подсчёта.

Формула дрейка
Возможность существования другого населённого мира в Млечном Пути невероятна и привлекательна, но если мы хотим узнать, насколько она реальна, нам обязательно нужно разобраться с наукой.

Уравнение Дрейка, если быть точным, говорит о том, что количество цивилизаций N, существующих в какой-то момент в нашей Галактике, равно произведению семи различных неизвестных величин, связанных с астрономией, геологией, биологией и антропологией, каждая из которых отталкивается от предыдущей. Это:

  1. R*, средняя скорость формирования звёзд.
  2. fp, доля звёзд, имеющих планеты.
  3. ne, среднее количество имеющих планеты звёзд, среди которых встречается планета, способная поддерживать жизнь [на самом деле — среднее количество планет звезды, способных поддерживать жизнь / прим. перев.]
  4. fl доля этих планет, на которых жизнь зародилась.
  5. fi доля планет с жизнью, где появилась разумная жизнь.
  6. fc доля этих планет с разумной жизнью, способной отправлять сообщения через межзвёздное пространство.
  7. L, отрезок времени, который такая цивилизация передаёт или слушает сообщения.

Перемножьте параметры между собой, и, в теории, вы получите количество технологически развитых цивилизаций в Млечном Пути, передающих сообщения,

Формула дрейка
Фантазия художника на тему потенциально обитаемой экзопланеты на орбите вокруг солнцеподобной звезды. Но нам, возможно, не надо искать другую планету, похожую на Землю, чтобы найти жизнь. В нашей Солнечной системе уже могут быть все необходимые ингредиенты. Мы просто не знаем, насколько жизнь распространена.

Вот только с этим раскладом есть много крупных проблем. Запись уравнения в таком виде содержит несколько невысказанных предположений, не отражающих реальность. Проблемы с текущей его полезностью следующие:

  • То, что уравнение было записано до того, как была подтверждена теория Большого взрыва, а модель стационарной Вселенной была опровергнута.
  • Уравнение предполагает, что только одна планета в звёздной системе может поддерживать жизнь [тут Итан ошибся, видимо, неправильно поняв параметр ne — в оригинальном изложении это как раз количество планет в системе, способных поддерживать жизнь / прим. перев.].
  • Предполагается, что разумная и технологически развитая жизнь не расселится по другим планетам.
  • Предполагается, что разумные существа выберут передачу и приём радиосигналов в качестве способа передачи сообщений в межзвёздном пространстве.

Последнее предположение послужило мотивацией для создания SETI – проекта по поиску внеземного разума при помощи радиоантенн – который ничего не нашёл.

Формула дрейка
Атакамская большая антенная решётка миллиметрового диапазона, ALMA – один из наиболее мощных радиотелескопов Земли. И это лишь малая часть массива, формирующего Event Horizon Telescopen, способного снимать Магеллановы Облака (показанные здесь) и все звёзды южного неба, в отличие от большинства наблюдателей в северном полушарии.

Это, однако, не означает, что больше не существует миров с разумной жизнью! Несмотря на неопределённость по поводу существования других разумных существ и их желания и возможностей попытаться найти нас и связаться с нами, возможность существования разумных, способных общаться или путешествовать в космосе инопланетян вызывает огромный интерес не только у учёных, но и у всего человечества. Многие части уравнения Дрейка могут быть проблемными, и основная из них та, что в них заключены огромные неопределённости: они настолько крупные, что любые предположения по поводу величины N, количества цивилизаций в нашей Галактике, не имеют смысла. Но сейчас 2018 год, и нам известно уже много всего по поводу Галактики и Вселенной, чего мы не знали в 1961-м. И вот более качественный подход.

Формула дрейка
Звёздные ясли в Большом Магеллановом Облаке – галактике-спутнике Млечного Пути. Наблюдая за звёздными скоплениями внутри и снаружи нашей Галактики, а также измеряя размер Млечного Пути, мы можем довольно легко определить количество и типы существующих звёзд

1) Ns: количество звёзд в галактике. Зачем оценивать скорость формирования звёзд, когда можно просто посмотреть на количество звёзд на сегодняшний день? Мы знаем, насколько крупная наша галактика, насколько она толстая, насколько велик центральный балдж, и как в ней распределена масса. На основе наших наблюдений при помощи особо мощных телескопов, изучающих как всё небо, так и отдельные его части с большой тщательностью, мы просто можем заявить, что в нашей Галактике имеется от 200 до 400 млрд звёзд. Неопределённость в 2 раза – неплохой показатель, и это даёт нам весьма оптимистичное начало: у каждой звезды есть шансы на успех. Давайте выберем более крупное число.

Формула дрейка
Рисунок телескопа Кеплер, занимавшегося поиском планет. Он нашёл тысячи планет, вращающихся вокруг звёзд Млечного пути, и рассказал нам о массах, радиусах и распространении миров за пределами Солнечной системы.

2) fp: доля звёзд, имеющих планеты. Этот параметр оригинального уравнения мы можем оставить, но после работы телескопа Кеплер он мало что значит. Почему? Потому, что он близок к 100%! Доля звёзд, имеющих свои планеты, если учитывать наши наблюдения и полученные знания, составляет никак не меньше 80%. Тот факт, что доля звёзд, имеющих планеты, близка к 1, означает лёгкую победу оптимистов.

Формула дрейка
Луна и облака над Тихим океаном, сфотографированные во время миссии Джемини-7. На Земле, вращающейся вокруг Солнца, условия подходят для жизни. А что насчёт других звёзд?

3) fH: доля звёзд с подходящими для жизни условиями. Тут история становится интереснее. У скольких звёзд из основного класса есть миры, способные поддерживать жизнь? На это способна такая звезда, как наше Солнце – с такой массой, радиусом и временем жизни – это доказывает наше существование. Но что насчёт более массивной звезды? В какой-то момент звёзда окажется слишком массивной и слишком быстро сожжёт всё своё топливо, поэтому разумная жизнь не успеет развиться рядом с ней.

С другой стороны, звёзды малой массы могут быть нестабильными, они могут вырабатывать вспышки, способные сдуть атмосферу планеты, или выдавать так мало ультрафиолета, что жизнь не появится. Можно беспокоиться по поводу достаточного количества тяжёлых элементов, или о том, что в определённых частях галактики условия оказываются слишком хаотичными, чтобы поддерживать жизнь. Эти величины неизвестны, но мы, вероятно, можем с большой долей уверенности сказать, что по меньшей мере 25% звёзд в нашей Галактике способны иметь обитаемые планеты.

Формула дрейка
Молекулы сахаров в газе, окружающем молодую звезду, похожую на Солнце. Базовые ингредиенты жизни могут существовать везде, но не на каждой планете, их содержащей, появится жизнь.

4) np: количество планет вокруг обитаемых звёзд с условиями, подходящими для жизни. Мы получили огромное количество информации из этой области, изучая экзопланеты, но осталось и множество вопросов. Что делает мир обитаемым? В ранней Солнечной системе Венера, Земля и Марс обладали сходными условиями. Во внешней части Солнечной системы на таких мирах, как Энцелад и Европа, имеется подповерхностный океан, и, возможно, подводная жизнь. В системах с газовыми гигантами, расположенными там, где условия близки к земным, на крупных лунах может появиться жизнь. И хотя в данном случае неопределённость очень высока, я думаю, можно довольно точно сказать, что в среднем у звёзд, рядом с которыми может появиться потенциально обитаемый мир, будет примерно один мир с наилучшими шансами для жизни. Нас интересует именно этот мир, и мы скажем, что np = 1.

К этому моменту мы уже можем перемножить четыре первых числа и получить примерное количество миров в Галактике с хорошими шансами на возникновение жизни: 100 млрд. Многообещающее начало.

Формула дрейка
Структуры, найденные на метеорите ALH84001, происходящем с Марса. Некоторые считают, что эти структуры могут быть древней марсианской жизнью.

5) fl: процент таких миров, на которых появляется жизнь. Тут придётся согласиться с Дрейком, потому что это один из величайших вопросов поисков жизни за пределами Земли. На каком количестве из всех потенциально обитаемых миров происходит этот невероятный первый шаг, в процессе которого из неживого появляется живое? Или, если примитивная жизнь происходит из межзвёздного пространства, у какого количества миров жизнь закрепляется на суше, в океанах или в атмосфере? Нам неизвестен ответ на этот вопрос даже в рамках Солнечной системы, где, возможно, существует целых 8 миров, на которых в какой-то момент появилась жизнь. Жизнь может быть распространённой, и с оптимистичной оценкой шансы на её появление могут равняться 10%. Или же она может быть чрезвычайно редким явлением, одним случаем на миллион.

Формула дрейка
Признаки наличия органических молекул, порождающих жизнь, обнаруживаются по всему космосу, включая и наибольший из ближайших регионов формирования звёзд: туманность Ориона. Когда-нибудь мы, возможно, сможем искать признаки биологических процессов в атмосферах планет размером с Землю, расположенных в других звёздных системах.

В данном случае неопределённости огромны, и любая выбранная величина будет не лучше любой другой. Когда-нибудь в будущем у нас появится возможность проводить наши первые проверки. Когда наша технология позволит телескопам определять содержимое атмосфер миров, мы сможем искать там наличие признаков биологических процессов, такие, как метан, молекулярный кислород и диоксид углерода. Это будет косвенным свидетельством, но, тем не менее, огромным шагом по направлению оценки вероятности наличия жизни на планете. Если мы примем, что на одном из каждых 10 000 потенциально обитаемых миров есть жизнь, что будет не худшей догадкой, чем все остальные, тогда получится, что на 10 миллионах мирах Млечного Пути есть жизнь.

Формула дрейка
Лиганд-зависимые ионные каналы – важнейшие каналы, много где работающие в биологии, и они особенно важны для работы человеческого тела. Одноклеточные организмы могут воспроизводиться очень быстро, но для выработки сложных функций и структур требуются многоклеточные организмы.

6) fx: доля от планет с жизнью, где развились сложные и дифференцированные организмы. Определение «разумности» жизни – задача в лучшем случае туманная, поскольку даже лучшие наши учёные до сих пор спорят по поводу того, можно ли причислить к разумным такие виды, как дельфины, человекообразные обезьяны, осьминоги и пр. Однако никто не будет спорить с тем, отнести ли организм к сложным и дифференцированным: у такого организма должны быть различные части тела с различными функциями и структурами, имеющими макроскопические размеры и многоклеточное строение. До появления первых многоклеточных организмов на Земле жизнь развивалась миллиарды лет, а потом потребовались ещё сотни миллионов лет до появления пола как инструмента воспроизводства.

Формула дрейка
Бонобо, ловящий термитов – пример сложного и дифференцированного организма, использующего примитивные орудия. Его нельзя считать научно и технологически продвинутым видом, но он определенно считается многоклеточным, дифференцированным и очень интересным с точки зрения астробиологии.

Земля снова является нашей единственной лабораторией, но давайте оптимистично отнесёмся к отсутствию доказательств и предположим, что есть один шанс из тысячи на то, что мир, начинающийся с примитивной, самовоспроизводящейся, кодирующей информацию молекулярной цепочки, может породить что-то вроде кембрийского взрыва. Это даёт нам 10 000 миров в Млечном Пути, переполненных разнообразными, многоклеточными, высоко дифференцированными формами жизни. Учитывая расстояние между звёздами, можно считать, что другая подобная планета, на которой это произошло, находится всего в нескольких сотнях световых лет от нас.

Формула дрейка
Рисунок 1991 года космической станции «Фридом», находящейся на орбите. Любая цивилизация, создавшая что-то подобное, определённо будет считаться научно и технически продвинутой

7) ft: доля таких миров, на которых в настоящий момент существует технологически и научно продвинутая цивилизация. Этот вопрос отодвигает вопросы, задаваемые уравнением Дрейка, на второй план. Какая разница, первый это случай появления технологически продвинутой цивилизации или десятый? Какая разница, используют ли они радиоволны? Какая разница, взорвут они себя, или вымрут, или есть у них желание путешествовать в космосе, или нет? Главный вопрос – существуют ли инопланетяне, разумные похожим на нас образом, то есть, научно и технологически продвинутые.

Формула дрейка
Сборная картинка «вот это да» [‘holy cow’] с марсианской миссии Феникс, на которой ясно виден водяной лёд под опорами спускаемого аппарата. Чтобы узнать максимальное количество информации о наличии или отсутствии жизни на планете, однозначно придётся приземлиться там и поискать её гарантированные признаки.

Естественно, свидетельств тому нет нигде, кроме Земли, что означает огромный разброс возможностей. Это может быть 1% всех планет, или появление человечества может быть дикой случайностью, а вероятность этого окажется одним случаем на миллиард. На Земле прошло уже 500 000 000 с кембрийского взрыва, а технологически продвинутый вид на планете существует не более 1000 лет. Если предположить, что человечество продержится ещё несколько тысяч лет в таком состоянии, то получится, что Земля провела одну стотысячную долю своего времени вместе со сложными, дифференцированными организмами, находящимися в технологически продвинутом состоянии.

И при таких оценках, даже при наличии 10 000 подобных миров в Млечном Пути вероятность того, что другая технологически продвинутая цивилизация существует одновременно с нами, составит примерно 10%.

Формула дрейка
Возможно, желание покорения космоса появляется сразу же, когда в одном месте сходятся интеллект, использование инструментов и любопытство

Учитывая всё вышесказанное, именно три последних величины — fl, fx и ft — отличаются огромной неопределённостью, которая в данный момент делает невозможными точные оценки.

Зная, сколько миров с жизнью существует в Млечном Пути, и найдя хотя бы один из них, мы невероятно сильно повлияли бы на наше собственное существование и на понимание нашего места во Вселенной. Следующий шаг, получение информации о наличии сложных, дифференцированных, крупных организмов на другой планете, произвело бы революцию в наших возможностях. А шанс на обмен сообщениями, встречу и обмен знаниями с научно или технологически продвинутой инопланетной цивилизацией навсегда поменял бы курс развития человечества. Всё это возможно, но нам столько всего ещё необходимо узнать, если мы хотим выяснить ответы на эти вопросы. Эти шаги необходимо предпринять; вознаграждения за них слишком велики, если шанс найти ответы существует.

Источник: habr.com


You May Also Like

About the Author: admind

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.