10.04.2018. - Как ищут внеземной разум и существуют ли инопланетяне

Как ищут внеземной разум и существуют ли инопланетяне

В издательстве «Альпина» вышла книга специалиста в области космологии Джона Уиллиса «Все эти миры — ваши». Мы публикуем отрывок из научного нон-фикшн, в котором рассказывается, как ищут инопланетян. Ах, SETI (Search for Extraterrestrial Intelligence, общее название проектов и мероприятий по поиску внеземных цивилизаций и возможному вступлению с ними в контакт – Прим.ред.)! Вот мы и встретились вновь. Ни один другой раздел астробиологии не вызывает таких разногласий между учеными и теми, кто финансирует их исследования. Но, пожалуй, ни один другой раздел астробиологии не привлекает такого внимания общественности, как поиски братьев по разуму.

Между частотами знакомых радиостанций, которые мы слушаем на Земле , лежит мир электростатического шума. Это шипение и пощелкивание — совместное звучание радиофизических процессов, проходящих на нашей планете, в ближайшем космосе и во всей Вселенной . Но что, если за этой сумятицей радиоволн мы не можем различить самого простого искусственного сигнала: бип-бип-бип?

Молодое поколение радиоастрономов, выросших в эпоху бурного развития технологий, наступившую после Второй мировой войны, неожиданно осознало, что у него есть возможность передавать и получать сигналы на расстояния, превышающие размеры нашей Галактики. Если мы, молодая в техническом плане цивилизация, научились передавать сообщения на такие огромные расстояния, может быть, во Вселенной существуют другие цивилизации, стремящиеся установить с нами контакт? Может быть, в межзвездном эфире идут оживленные разговоры и нам надо только научиться их распознавать?

В то время пока наши поиски элементарной жизни за пределами Земли продвигались маленькими шажками, усилия отыскать высокоразвитые инопланетные цивилизаций продвинули нас далеко вперед. На протяжении всей этой книги я убеждал вас, что, скорее всего, нашим первым контактом с инопланетной жизнью будет контакт с микробами , а не с чуждым разумом. Мы сосредоточили все наше внимание на основополагающих опытах по обнаружению обмена веществ или биохимических структур, которые свойственны самым элементарным формам жизни. Теперь же мы поставим перед собой более высокие и технологичные цели — обнаружение жизни в ее самой высокоразвитой форме.

Разговор через тысячу световых лет

В 1959 г. в журнале Nature вышла необычная статья. Между статьями о роении пчел и воздействии радиации на красные кровяные тельца располагалась публикация с необычным названием: ?Поиски межзвездных сообщений?. Всего на двух страницах Джузеппе Коккони и Филип Моррисон обрисовали общий план действий, которому следовали практически все проекты SETI на протяжении последующих 50 лет.

Коккони и Моррисон пришли к заключению, что радиотехнологии дают человечеству практическую возможность передачи сигнала между звездами, и это делает их прекрасным инструментом, позволяющим обнаружить технологически продвинутые и, следовательно, разумные инопланетные существа.

Радиотелескопы могут не только принимать сигналы, но и передавать их. Если мы, на Земле , передадим мощный сигнал в космос, то это электронное сообщение может быть получено и распознано инопланетным телескопом c такими же характеристиками на расстоянии десятков, а может, даже сотен световых лет. Поскольку радиоволны — это просто длинноволновые фотоны , они перемещаются со скоростью света. Так что, хотя этот обмен сообщениями будет не мгновенным, он вполне может произойти на протяжении одной человеческой жизни.

Но даже в радиодиапазоне электромагнитного спектра существует невообразимое множество частот, на которых может вестись передача. Нельзя ли как-то сузить границы поисков?

Коккони и Моррисон сосредоточили свое внимание на частоте 1420 МГц. Эта частота связана с излучением водорода, наиболее широко распространенного элемента во Вселенной.

Атомы водорода преобладают в нашей Галактике и в большей или меньшей степени во всех других галактиках, которые мы наблюдали. При возвращении возбужденного атома водорода в стабильное состояние происходит излучение одного кванта света — фотона . Частота излучения фотона равна 1420 МГц (астрономы называют излучение с длиной волны 21 см, соответствующее частоте 1420 МГц, радиолинией нейтрального водорода). Почти как зрители в кинотеатрах, ерзающие на своих местах от возбуждения во время сеанса, атомы водорода постоянно переходят в возбужденное состояние в результате соударения атомов, испуская при этом радиоизлучение длиной волны 21 см.

Таким образом, водород служит вездесущим спектральным маяком, излучение которого должно быть знакомо всем наблюдателям звездного неба, будь то люди или инопланетяне.

Более того, частота 1420 МГц лежит между относительно свободными областями электромагнитного спектра, где фоновый шум нашей Галактики почти не слышен. Позднее астрономы прозвали этот диапазон ?космическим водопоем?: излучение с длиной волны 21 см, окруженное областями относительной радиотишины, может стать отличным местом встречи, где разбросанные по просторам Галактики цивилизации могут пообщаться и обменяться идеями.

В точности как мы?

Прослушивание отдельных звезд и открытых областей неба в радиодиапазоне, близком к 1420 МГц, стало общепринятой практикой почти для всех проектов SETI , осуществленных за последние 50 лет. К несчастью, существует одна довольно очевидная проблема, которая с самого начала присутствовала во всех проектах SETI. Соображения, представленные Коккони и Моррисоном , можно с тем же успехом сформулировать по-другому: инопланетяне будут использовать радиотелескопы, потому что их используем мы; инопланетяне будут передавать сигнал на частоте 1420 МГц, потому что мы передаем на этой частоте; инопланетяне направят свои передатчики к солнцеподобным звездам, потому что мы бы тоже так поступили.

Похоже, нам известно почти все относительно того, каким образом инопланетяне собираются сообщать о своем существовании во Вселенной . Мы уже сталкивались с подобными соображениями раньше: это называется антропоцентризм — вера в то, что человек есть средоточие Вселенной. Но мы уже не живем в центре Солнечной системы, Галактики или Вселенной. Тогда почему наши представления о межзвездной коммуникации должны быть чем-то единственно верным? Короткий ответ — не должны, как бы нам этого ни хотелось. Хотя я и не думаю, что когда-нибудь в обозримом будущем SETI удастся установить контакт, но, когда мы наконец получим сообщение, антропоцентризму будет нанесен еще один удар — по крайней мере я на это надеюсь.

Однако, несмотря на все эти оговорки, интерес к SETI со временем ничуть не уменьшается. Справедливости ради придется признать, что мы ищем, потому что можем и потому что нам это интересно. Я ранее уже говорил о том, что наши современные попытки обнаружить во Вселенной жизнь — высокоразвитую или элементарную — очень ограниченны по сравнению с невообразимым количеством существующих возможностей. Коккони и Моррисон были среди первых астрономов и астробиологов, которые понимали, что надо начинать с того, что у вас есть на сегодняшний день.

Возможно, принципы SETI идеалистичны и антропоцентричны, но есть ли принципиальная разница между тем, что делает SETI , и попытками найти элементарные формы жизни на ?пригодных для обитания? экзопланетах? По-видимому,это и есть главный вопрос, особенно если два подобных проекта борются за финансирование. По старой доброй традиции я отвечу на него другим вопросом: с учетом 50 лет поисков внеземного разума кто-нибудь подсчитывал, каковы наши шансы на успех?

Уравнение Дрейка

В 1961 г., через два года после выхода статьи Коккони и Моррисона , в помещении радиотелескопа ?Грин-Бэнк ?, Западная Виргиния, проходила небольшая конференция. Темой конференции была деятельность SETI , и на ней присутствовало всего 10 человек из таких различных областей науки, как нейробиология, химия и астрономия. Среди них были Филип Моррисон и молодой тогда Карл Саган .

Собравшись вместе, они обсуждали, вероятно, многие из тех идей, о которых вы прочли в этой книге.

Среди прочих на встрече присутствовал астроном Фрэнк Дрейк . Он только что закончил проект ?Озма ? — первую попытку обнаружить с помощью радиотелескопа ?Грин-Бэнк ? радиопередачу со звездных систем Тау Кита и Эпсилон Эридана.

Желая подвести итог главному вопросу, который обсуждали в тот день на конференции, — что нужно знать, чтобы определить количество разумных цивилизаций, готовых вступить в контакт в галактике Млечный Путь, — Фрэнк написал на доске обманчиво простую формулу:

N = R* ? fp ? ne ? fl ? fi ? fc ? L.

Смысл уравнения передавался довольно длинным предложением: количество внеземных цивилизаций, присутствующих в нашей Галактике на сегодняшний день (N), равно произведению количества звезд, образующихся за год в нашей Галактике (R*), доли звезд, обладающих планетами (fp), среднего количества приходящихся на одну звезду планет с подходящими условиями для жизни (ne), вероятности зарождения жизни на планете с подходящими условиями (fl), вероятности возникновения разумных форм жизни на планете, на которой есть жизнь (fi), вероятности существования технической возможности вступить в контакт (fc) и времени жизни такой цивилизации (L).

Как я уже говорил, уравнение обманчиво просто, но также и обманчиво пугающе. Если начинать с левой стороны, можно подставить значения, относительно хорошо известные. Так, например, количество звезд, образующихся в галактике Млечный Путь за год, — это примерно 4 солнцеподобные звезды в год.

Мы можем уточнить это значение, если учтем, что большинство новых звезд меньше Солнца, но, когда я говорю, что это число достаточно хорошо известно, я имею в виду, что наша оценка превышает истинное значение не больше и не меньше чем в 100 раз.

Это хорошие новости. Но, по мере того как мы будем продвигаться слева направо, наши познания относительно каждого параметра в уравнении будут быстро уменьшаться. На самом деле, если рассматривать такие вопросы, как время жизни технологических цивилизаций, мы можем только предположить, что оно больше 80 лет (примерно столько мы находимся на этой стадии) и, вероятно, меньше времени существования Вселенной. В пределах этих значений можно с тем же успехом назвать любое другое число. С учетом такой большой неопределенности уравнение Дрейка не раз подверглось критике, поскольку все попытки подсчитать количество цивилизаций, готовых вступить в контакт, заканчиваются бесплодными спорами.

Сторонники SETI и уравнения Дрейка часто утверждают, что Фрэнк Дрейк вывел эту формулу только для того, чтобы очертить круг вопросов, который предполагалось обсудить на той конференции 1961 г. В таком случае мы можем рассматривать ее как научный список желаний — темы, которые заслуживают дальнейшего изучения, если мы хотим когда-нибудь в будущем оценить наши шансы на установление контакта с инопланетными цивилизациями. Критики уравнения Дрейка указывают, что нам неизвестно значение большинства входящих в уравнение параметров, и даже подвергают сомнению саму возможность установить значения этих величин когда-нибудь в будущем.

Так кто же прав? Неужели исходная концепция SETI в корне неверна или даже хуже того — ненаучна? Если коротко, то это не так. Уравнение Дрейка совершенно верное — даже слишком верное — научное утверждение, демонстрирующее степень нашего неведения. Более того, уравнение Дрейка можно и нужно расценивать как попытку определить, от каких факторов зависит оценка готовых к контакту цивилизаций в нашей Галактике. Не стоит маскировать наличие подобной проблемы уклончивыми ответами. Если мы действительно хотим обнаружить эти цивилизации, нам надо осознать границы нашего невежества и затем начать предпринимать шаги для устранения пробелов в нашем познании. Да, в настоящее время большая часть этих параметров нам неизвестна, но это не означает, что они не значимы или непознаваемы в принципе.

Взять, например, успех миссии ?Кеплера ?. Чтобы понять значение открытий, сделанных ?Кеплером?, надо отметить, что спустя 20 лет после обнаружения первой экзопланеты мы получили относительно достоверную оценку параметра fp — доли звезд, обладающих планетами. Впечатляет тот факт, что нам на это потребовалось всего 20 лет. Ответы на фундаментальные вопросы требуют много времени и усилий, и уравнение Дрейка — действенный метод разделить один фундаментальный вопрос на несколько более легких.

Какой из параметров уравнения Дрейка кажется вам наиболее важным? На мой взгляд, тот, что лежит cразу за пределом наших современных знаний. С учетом того, что мы сегодня знаем о переменных Дрейка , следующий неизвестный нам параметр — это количество пригодных для жизни планет на одну звезду. ?Кеплер ? уже позволил нам сделать предварительную оценку его значения, а TESS и PLATO уточнят ее в будущем.

Мы можем сделать еще один шаг и рассмотреть вопрос о том, на какой части из пригодных для жизни планет может возникнуть жизнь. Это один из самых основополагающих вопросов — возможно, даже самый основополагающий, — поскольку, чтобы решить уравнение Дрейка , нам необходимо обнаружить жизнь за пределами Земли . Этот вопрос стоит перед всеми астробиологами, ищут ли они биомассу на Титане или ждут твитов с Тау Кита. Вероятность успеха или провала в обоих случаях определяется одним и тем же уравнением Дрейка, пусть даже более или менее урезанным по сравнению с первоначальной формулировкой.

Мне самому очень хотелось бы понять, как можно с помощью уравнения Дрейка оценить численность хотя бы элементарных форм жизни, не говоря уже о подсчете количества потенциальных пользователей ?Твиттера? в нашей Галактике.

Но никому не приходит в голову критиковать другие области астробиологии лишь на том основании, что мы не знаем, какова вероятность зарождения жизни на планете с подходящими для нее условиями. На самом деле попытки обнаружить внеземную жизнь потому и привлекают к себе такое внимание, что это очень важный и совершенно неизученный вопрос.

Надо признать, что применительно к SETI в уравнении Дрейка появляется еще несколько коэффициентов, которые требуют дальнейших антропоцентричных допущений. Тем не менее когда Фрэнк Дрейк писал свое уравнение, он следовал четкой научной традиции. С нашей стороны было бы неблагодарностью жаловаться на то, что он поставил целый ряд фундаментальных вопросов, ответы на которые от нас ускользают. Повестка, заданная им в 1961 г., и сегодня остается значимой и содержит в сжатом виде полный спектр задач астробиологии.

Источник