|
Внеземные цивилизации могут стать звездоядными
|
|
|
|
Одним из наиболее сложных аспектов астробиологии и поиска внеземного разума (SETI) является прогнозирование того, как будут выглядеть жизнь и внеземные цивилизации. Неизменно у нас есть только один пример планеты, поддерживающей жизнь (Земля), и один пример технологически развитой цивилизации (человечество), на котором можно основывать наши теории.
|
|
|
|
Что касается более развитых цивилизаций, которые статистически кажутся более вероятными, ученые ограничены прогнозами нашего собственного развития. Однако эти же прогнозы накладывают ограничения на то, что должны искать исследователи SETI, и дают намеки на наше будущее развитие.
|
|
|
|
В серии работ, подготовленных научным институтом Blue Marble Space Institute of Science (BMSIS), группа исследователей исследует, как будет выглядеть уровень технологического развития Земли (он же "техносфера") в будущем. В последней части, доступной на сервере препринтов arXiv, они предлагают новую интерпретацию шкалы Кардашева, которая предполагает, что цивилизации расширяются, чтобы использовать более высокие уровни энергии (планеты, звезды-хозяева и галактики).
|
|
|
|
Вместо этого они предполагают, что шкала Кардашева устанавливает верхние пределы количества звездной энергии, которое может использовать цивилизация ("предел светимости"), и что цивилизации могут обойти это ограничение, напрямую используя звездную массу.
|
|
|
|
|
|
|
Как и в предыдущем исследовании из этой серии, исследованием руководил Джейкоб Хакк-Мисра, старший научный сотрудник Космического научного института Blue Marble. К нему присоединились Джордж Профитилиотис, научный сотрудник BMSIS и член-исследователь Рабочей группы по SETI и праву Международного института космического права (IISL), и Клемент Видальб, научный сотрудник Центра Лео Апостеля (CLEO) при Свободном университете Брюсселя. Статья "Прогнозы техносферы Земли: светимость и масса как пределы роста" проходит рецензирование для публикации в журнале Acta Astronautica.
|
|
|
|
Шкала Кардашева, названная в честь советско-российского астрофизика и радиоастронома Николая Кардашева (1932-2019), была впервые предложена в его основополагающей работе "Передача информации внеземными цивилизациями", опубликованной в 1964 году. В нем Кардашев предложил, какие типы радиочастот (и на каких энергиях) следует искать ученым, чтобы распознать возможные сигналы внеземной цивилизации (и т.д.). В соответствии с идеей о том, что могут существовать цивилизации на миллиарды лет старше человечества, он предположил, что эти цивилизации могут использовать уровни энергии, превышающие человеческие возможности.
|
|
|
|
Чтобы охарактеризовать уровень развития внеземной цивилизации, Кардашев предложил трехуровневую шкалу, основанную на количестве энергии, которое они могут использовать. Это включало в себя:
|
|
|
|
- Планетарные цивилизации I типа: ETC, которые разработали средства для использования и накопления всей энергии своей родной планеты, примерно 4*10^19 эрг/сек.
|
|
- Тип II — Звездные цивилизации: Внеземные цивилизации, которые развились до такой степени, что могут собирать всю энергию, излучаемую своей звездой, — 4*10^33 эрг/сек.
|
|
- Тип III — Галактические цивилизации: Внеземные цивилизации, способные использовать энергию целой галактики — 4*10^44 эрг/сек.
|
|
|
|
Однако этот масштаб отражал предположение о том, что цивилизации и их потребности в энергии будут расти экспоненциально. Это согласуется с наблюдениями за собственной "техносферой" человечества, которая относится к созданной человеком инфраструктуре, оборудованию, коммуникациям и другим признакам технологической активности (они же "техносигнатуры"). По сути, это отражает нашу ограниченную точку зрения, когда речь заходит о типах поведения, которые могли бы демонстрировать продвинутые ETC.
|
|
|
|
"Земля - наш единственный известный пример планеты, оснащенной технологиями, поэтому поиск внеземных цивилизаций должен начинаться с размышлений о том, как искать аналоги техносигнатур Земли сегодня и возможных техносигнатур, которые могут возникнуть на Земле в будущем. Мы также должны попытаться расширить свой кругозор, чтобы рассмотреть другие, неземные и более экзотические возможности, но даже такие фантастические возможности всегда будут либо начинаться (или противоречить) с того, что, как мы знаем, возможно на основе существующей или известной физики на Земле".
|
|
|
|
Традиционные методы применения шкалы Кардашева предсказывают, что рост будет экспоненциальным, и даже рассматривался вопрос о том, как это может привести к возникновению цивилизации, способной использовать энергию всех звезд во Вселенной, — космической цивилизации IV типа. Это приложение послужило стимулом для многих поисков цивилизаций, достигших таких масштабов использования энергии, о чем свидетельствуют мегаструктуры (например, сферы Дайсона, полосы Кларка и т.д.) и другие развитые техносферы. Для своего исследования Хакк-Мисра и его коллеги использовали другой подход:
|
|
|
|
"Наше исследование пересматривает эти предположения, отмечая, что цивилизации могут следовать различным траекториям своего распространения в космосе и потребления энергии. Это предполагает компромиссы между "исследованием" и "эксплуатацией", и существует множество возможностей для того, как цивилизация может развиваться в этих двух измерениях.
|
|
|
|
"Некоторые цивилизации могут уделять приоритетное внимание разведке на физическом расстоянии, даже не нуждаясь в увеличении потребления энергии до уровня I или II типа по Кардашеву. Другие цивилизации могут сосредоточиться на эксплуатации и увеличить потребление энергии более локально. Некоторые цивилизации могут попытаться найти оптимальный баланс между разведкой и эксплуатацией.
|
|
|
|
"Мы также отмечаем, что шкалу Кардашева лучше рассматривать как теоретический предел для цивилизации, использующей звездную энергию (светимость). Вместо того чтобы описывать траекторию, по которой будут следовать развитые цивилизации, шкала Кардашева представляет собой самый верхний предел использования энергии цивилизацией, поскольку она связана с увеличением физического расстояния, но предел, который на самом деле может никогда не быть достигнут из-за пределов термодинамической эффективности.
|
|
|
|
"Другими словами, шкала Кардашева описывает верхний предел компромиссов между исследованиями и эксплуатацией, и цивилизация, энергетические потребности которой зависят от яркости звезд, всегда будет находиться ниже энергетических и пространственных пределов, описанных шкалой Кардашева".
|
|
|
|
Сценарий, предложенный Хакк-Мисрой и его коллегами, открывает некоторые новые и интересные возможности для развитых цивилизаций. Например, предположим, что человечество когда-нибудь достигнет предела того, сколько энергии оно сможет получать от нашего солнца. В этом случае они могут отказаться от исследования и заселения других звездных систем (с целью использования энергии большего количества планет и звезд). Вместо этого они могут заняться сбором звездной массы самостоятельно.
|
|
|
|
"Подобные цивилизации, потребляющие звезды, которых мы называем "звездоядными", смогли бы расширить использование энергии за пределы светимости по шкале Кардашева", - сказал Хакк-Мисра. "Мы еще не достигли такого уровня цивилизации на Земле, но мы можем, по крайней мере, задуматься о возможности того, что сбор массы и преобразование ее в энергию (как описано в знаменитом уравнении Эйнштейна) позволит цивилизации достичь масштабов использования энергии, превышающих те, которые предусмотрены шкалой Кардашева".
|
|
|
|
Как и все прогнозы относительно будущего развития человечества, это исследование также имеет значение для будущих исследований SETI. Это согласуется с предположением, что внеземные цивилизации в нашей галактике на данный момент старше и более развиты, чем человечество. Это также согласуется с принципом, согласно которому "если мы можем это представить, то кто-то другой, вероятно, уже сделал это". Как объяснил Хакк-Мисра, в будущих исследованиях SETI следует изучить "аккрецирующие двойные системы", двойные звезды, вращающиеся на близких орбитах, масса которых перетекает от одной звезды к другой.
|
|
|
|
Макк-Мисра и его коллеги рекомендуют ученым наблюдать за растущими двойными системами в поисках аномального поведения, которое могло бы указывать на технологическую активность:
|
|
|
|
"Если некоторые цивилизации действительно эволюционируют в звездоядных, то некоторые из них могут выглядеть как такие аккрецирующие двойные звездные системы. Мы не можем утверждать, что все или даже большинство аккрецирующих двойных систем на самом деле являются технологическими цивилизациями, но мы также не можем исключить возможность того, что некоторые из них действительно могут быть технологическими. Стоит держать ухо востро и действительно искать такие свидетельства существования развитых и экзотических цивилизаций, а не отбрасывать их до того, как мы начнем искать".
|
|
|
|
Источник
|
