Ближайшая экзопланета, на которой возможна жизнь, может находиться менее чем в 65 световых годах от нас

8:31 01/10/2023
Комментарии 0 👁 984

Credit: NASA/JPL-Caltech/Robert Hurt

В 1960 году, когда готовились к первой программе по поиску внеземного разума (SETI), доктор Фрэнк Дрейк, известный астроном и один из пионеров SETI, представил свое вероятностное уравнение для оценки количества потенциальных цивилизаций в нашей галактике. Это уравнение стало известно как Уравнение Дрейка. Ключевым параметром в нем было количество планет в нашей галактике, на которых могла бы существовать жизнь.

Разные астрономы предпринимали разные попытки оценить количество таких планет в Млечном Пути, и по одной из оценок, их было не менее ста миллиардов. В последнем исследовании, опубликованном на сервере препринтов arXiv, профессор Пьеро Мадау представил математический аппарат для расчета числа подходящих для жизни планет в пределах 100 парсеков (это примерно 326 световых лет) от нашего Солнца. Предполагая, что Земля и наша Солнечная система являются типичными представителями, Мадау пришел к выводу, что в этой области могло бы находиться до 11 000 каменистых экзопланет, размером с Землю, находящихся в зоне обитаемости своих звезд.

Профессор Мадау работает в области астрономии и астрофизики в Калифорнийском университете в Санта-Крусе (UCSC). Одним из центральных аспектов его исследования является принцип Коперника, названный в честь известного астронома Николая Коперника, создателя гелиоцентрической модели Солнечной системы. Этот принцип утверждает, что ни Земля, ни человечество не находятся в особом положении при изучении Вселенной. Другими словами, то, что мы видим, изучая нашу Солнечную систему и космос, может рассматриваться как представительное для всей Вселенной.

В своем исследовании, Мадау рассмотрел, как временные факторы играют важную роль в появлении жизни во Вселенной. Эти факторы включают в себя историю образования звезд в нашей галактике, обогащение межзвездной среды тяжелыми элементами (которые образовались в звездных недрах первого поколения), формирование планет и распределение воды и органических молекул между планетами. Мадау отмечает, что центральная роль времени и возраста важна, но этот аспект не всегда учитывается в уравнении Дрейка.

Уравнение Дрейка представляет собой информативное упрощенное описание факторов и вероятностей, влияющих на вероятность обнаружения жизнеспособных миров и, в конечном итоге, развитых внеземных цивилизаций в нашей ближайшей окрестности. Однако эта вероятность и соответствующие факторы зависят от многих параметров, включая историю звездообразования, химическое обогащение галактического диска, и временной шкалы, связанные с появлением даже простейшей микробной и, в итоге, сложной жизни.

Земля, по космическим меркам, относительно новичок в нашей галактике. Ее возникновение совпало с формированием нашего Солнца примерно 4,5 миллиарда лет назад, что составляет всего лишь небольшую долю возраста Вселенной. Потребовалось около 500 миллионов лет после этого, чтобы жизнь развилась из первобытных условий, существовавших на Земле около 4 миллиардов лет назад. Затем, приблизительно через 500 миллионов лет, появился фотосинтез в виде одноклеточных организмов, которые производили газообразный кислород как побочный продукт при обработке углекислого газа. Это событие привело к Великому окислению около 2,4 миллиарда лет назад и, в конечном итоге, к развитию более сложных форм жизни.

Биологическая и химическая эволюция были долгими и сложными процессами, которые создали условия для сложной жизни и разнообразия видов. Мадау указывает на важность этих временно-зависимых этапов и подчеркивает, что Уравнение Дрейка лишь частично учитывает этот аспект. С этой целью он разработал математический каркас для определения того, когда в нашей части галактики могли появиться “планеты, сходные с Землей, с умеренным климатом” (TTP), и могла ли на них возникнуть микробная жизнь.

Этот метод позволяет астрономам определить, какие звезды (на основе их массы, возраста и химического состава) могут быть потенциально подходящими кандидатами для поиска биологических сигналов. В качестве примера, Мадау рассматривает локальную популяцию долгоживущих звезд, экзопланет и TTP как элементы сложной системы математических уравнений.

В конечном итоге, анализ Мадау демонстрирует, что в пределах 100 парсеков от Солнца могут существовать до 10 000 каменистых планет, вращающихся в обитаемой зоне своих звезд. Он также приходит к выводу, что процесс формирования TTP в нашем регионе галактики, вероятно, происходил эпизодически и начался примерно 10-11 миллиардов лет назад, с последующим всплеском звездообразования около 5 миллиардов лет назад, который привел к формированию Солнечной системы. Другим интересным выводом является то, что большинство TTP в пределах 100 парсеков, вероятно, старше нашей Солнечной системы.

Это исследование имеет важные последствия для поиска внеземной жизни, так как оно позволяет определить ближайшие экзопланеты, где могла бы существовать жизнь, основываясь на временных параметрах их возникновения и развития, а также на оценках распространенности жизни на других планетах.

Итак, предположим, что микробная жизнь появилась с такой же скоростью, как на Земле, хотя это “если” имеет большое значение, и составляет более 1% от ТТР. В таком случае, можно было бы надеяться, что ближайшая к Земле планета, подобная нашей, с потенциальной жизнью, находится в пределах 20 парсеков (65 световых лет) от нас. Это может быть мотивацией для более оптимистичного подхода к поиску признаков обитаемости и биосигналов с использованием будущих крупных наземных обсерваторий и инструментов. Однако стоит подчеркнуть, что обнаружение биосигналов будет чрезвычайно сложной задачей.

Конечно, не существует гарантий, что какие-либо ТТР в нашей ближайшей окрестности могут поддерживать жизнь. Причины и условия абиогенеза – одно из наименее изученных научных направлений, главным образом из-за недостатка данных. По существу, имея только один пример (Землю и ее организмы), ученые не могут точно сказать, какие условия необходимы для зарождения жизни. Мадау также подчеркивает, что его подход, как и уравнение Дрейка, основан на статистической оценке. Тем не менее, его работа может иметь значительное влияние на астробиологические исследования в ближайшем будущем.

Добавить комментарий