парадокс ферми

Парадокс Ферми: как выглядит инопланетная цивилизация, заселяющая галактику

Во Вселенной существуют десятки миллиардов галактик, в каждой из которых десятки миллиардов звезд. У многих звезд есть планеты, и значительная часть из них скалистые и могут содержать жидкую воду на своей поверхности (как наша Земля). Даже замерзшие луны, обращающиеся вокруг холодных газовых гигантов, генерируют и сохраняют достаточно энергии для нагрева огромных подповерхностных океанов.

Между тем, ингредиенты для жизни, какой мы ее знаем, есть везде. Четыре из шести самых распространенных элементов во Вселенной – углерод, водород, кислород и азот – также являются и важнейшими участниками биохимии. Мы даже обнаружили сложные органические молекулы на астероидах, кометах и в облаках межзвездного газа.

Одним словом, чем больше мы узнаём о Вселенной, тем более вероятным кажется, что жизнь в ее простейших формах должна быть довольно распространенным явлением. И если простая жизнь не редкость в космосе, а, на пусть даже очень небольшой части планет, поддерживающих жизнь, смогла развиться технологическая цивилизация, то таких цивилизаций в галактике, по идее, должно быть много. 

Тогда… где же все? Знаменитый вопрос.

Добро пожаловать в парадокс Ферми

Хотя его авторство приписывается известному физику Энрико Ферми, который, как сообщается, задал этот вопрос за обедом в 1950 году, после его смерти другие исследователи докопались до его смысла.

Мысль выглядит следующим образом: Если во Вселенной существуют другие технологические, космические цивилизации, то со временем они освоят межзвездные путешествия и заселят ближайшие звезды. Эти общества заселят новые звезды, и в масштабе космологического времени они будут прыгать от системы к системе, пока не заселят всю галактику.

Млечному Пути около 13,6 миллиардов лет, но мы не видим свидетельств существования каких-либо других технологических цивилизаций по соседству. Так в чем же дело?

Недостатка в умозрительных ответах на этот вопрос не было. Некоторые из самых ранних аргументов состояли в том, что еще не прошло достаточно времени. То есть, чтобы построить межзвездные космические корабли и преодолеть огромные пустые пространства между звездами, потребуется очень, очень много времени.

А Галактика еще не настолько стара, чтобы стать полностью заселенной… или все-таки настолько?

Формула галактической империи

Согласно недавнему дополнению к дебатам Ферми, пространство и скорость не являются препятствием для галактической империи – даже без модных технологий вроде варп-двигателей.

В работе 2019 года, авторами которой являются астрономы Пенсильванского университета и Университета Рочестера Джонатан Кэрролл-Нелленбек, Адам Фрэнк, Джейсон Райт и Калеб Шарф, изложена сложная модель галактического расселения, включающая движение звезд, долю пригодных для жизни систем, скорость и дальность полета кораблей и другие факторы.

парадокс ферми

Теперь, в новой научной заметке, команда представила визуализацию того, как этот процесс может выглядеть в действии.

Моделирование показывает, что значительная часть галактики может быть заселена за относительно короткий период времени, даже если корабли будут двигаться не быстрее, чем космический аппарат “Вояджер”. Более того, центр галактики может стать космическим Вавилоном, перед которым даже звездные миры киновселенной Джорджа Лукаса будут выглядеть бледно.

Исследователи обнаружили, что ключом к скорости является движение самих звезд, а не мощность двигателей звездолетов. Старые симуляции на эту тему основывались на статичных конфигурациях звезд, но ведь Галактика не является неподвижной структурой. Звезды находятся в постоянном движении относительно галактического центра и друг друга.

В представленном выше симуляторе корабли (яркие белые квадратики) в обитаемых звездных системах (пурпурные кружочки) ждут, пока новые системы (множественные светло-серые точки) пройдут в пределах их ограниченного радиуса действия (например, около 10 световых лет), прежде чем приступить к выполнению миссии. Не во всех системах есть пригодные для жизни планеты, а некоторые теоретически пригодные оказываются непригодными для жизни по прибытии кораблей на место (такой результат исследователи назвали “эффектом Авроры” по роману Кима Стэнли Робинсона “Аврора”). И, наконец, корабли-поселенцы стартуют не чаще, чем раз в 100 000 лет.

Все это довольно консервативные предположения – особенно частота запусков – и они не полагаются на какие-то будущие (возможно, фантастические) двигательные технологии.

“Это означает, что мы не говорим о быстро или агрессивно развивающемся виде, и нет никакого варп-двигателя или чего-то подобного, – сказал Райт. – Это корабли, которые мы действительно могли бы построить с помощью сегодняшних технологий, возможно, быстрые корабли, использующие солнечные паруса, питаемые гигантскими лазерами, или просто очень долговечные корабли, которые могут совершать путешествия на протяжении 100 000 лет, работая на обычных двигателях и гравитационных маневров с помощью планет-гигантов”.

И даже несмотря на все это, временной масштаб, охватываемый симуляцией, составляет “всего” миллиард лет, то есть меньше 10 процентов возраста нашей Галактики. Не только использование движения звезд ускоряет процесс, но и плотность звезд – обратите внимание на взрывной экспоненциальный рост в центре галактики (место, которое, по мнению исследователей, созрело для того, чтобы SETI присмотрелись к этому району повнимательнее).

Ну а как команда объясняет тот факт, что мы еще так и не нашли доказательств существования других технологических цивилизаций?

парадокс ферми

В своей работе 2019 года они изучили широкий спектр возможных сценариев, учитывая модель. Недавно опубликованная симуляция – лишь один из них. Если подкорректировать параметры – например, сделать долю пригодных для заселения миров очень маленькой – результаты будут выглядеть иначе, включая сценарии, когда галактика вообще пуста. Кроме того, они отмечают, что в полностью заселенных галактиках ограниченный (как доказано) срок жизни цивилизаций может привести к тому, что густонаселенные районы будут окружены пустыми пространствами, на которых раньше процветали вымершие цивилизации.

Такой диапазон возможностей примечателен. Хорошая модель помогает определить рамки дискуссии, но остается еще много неизвестных. Именно поэтому, конечно, парадокс Ферми является забавным. Отсутствие веских доказательств – благодатная почва для спекуляций. А наши знания о галактике далеко не полны, если не сказать более.

Отвечая Ферми

Тем не менее, как и звезды, наука не стоит на месте. Непознанное во времена Ферми теперь имеет более прочную основу. Мы знаем, что во многих звездных системах есть планеты, похожие на Землю, и имеем доказательства того, что жидкая вода может быть не такой уж редкостью.

Марсоход NASA Perseverance уже начал бурить марсианскую почву в поисках жизни. Космический телескоп “Джеймс Вебб” очень скоро начнет изучать атмосферы экзопланет в поисках биосигнатур. А еще NASA планирует отправить зонды к перспективным лунам внешней Солнечной системы.

Обнаружение даже нескольких микробов в другой части нашей Солнечной системы будет потрясением. Если мы убедимся, что жизнь уже не раз возникала вокруг одной и той же звезды, то какова вероятность того, что она не возникла больше нигде?

Более сложными являются вопросы о том, как часто простая жизнь порождает сложную, а значит и развитые технологические цивилизации? Будут ли такие культуры мотивированы и способны заселить другие звезды, и просуществуют ли они достаточно долго, чтобы успеть распространиться по всей галактике.

В любом случае, с каждым годом, по мере того как мы проникаем все дальше в нашу Солнечную систему и заглядываем все глубже во Вселенную, ответ на знаменитый вопрос Ферми становится немного яснее.

Читайте также: Теория Темного леса