Млечный Путь полон пригодной для жизни недвижимости, и примерно половина всех солнцеподобных звезд содержит миры размером с Землю, которые могли бы быть дружественными к жизни.
Вот хороший знак для охотников за инопланетянами: более 300 миллионов миров с аналогичными условиями на Земле разбросаны по всей галактике Млечный Путь. Новый анализ показывает, что примерно половина солнцеподобных звезд галактики содержит скалистые миры в обитаемых зонах, где жидкая вода может скапливаться или течь по поверхности планет.
«Это научный результат, которого мы все ждали», — говорит Натали Баталья, астроном из Калифорнийского университета в Санта-Крусе, которая работала над новым исследованием.
Это открытие, которое было принято для публикации в Астрономическом журнале, определяет решающее число в уравнении Дрейка. Это уравнение, разработанное моим отцом Фрэнком Дрейком в 1961 году, создает основу для расчета числа обнаруживаемых цивилизаций в Млечном Пути. Теперь известны первые несколько переменных в формуле, включая скорость образования звезд, подобных солнцу, долю звезд с планетами и количество обитаемых миров в каждой звездной системе.
Число солнцеподобных звезд с мирами, похожими на Землю, «могло быть одним из тысячи или одним из миллиона — никто толком не знал», — говорит Сет Шостак, астроном из Института поиска внеземного разума (SETI), который не участвовал в новом исследовании.
Астрономы оценили количество этих планет, используя данные космического аппарата НАСА «Кеплер», охотящегося за планетами. В течение девяти лет Кеплер смотрел на звезды и наблюдал за краткими вспышками, возникающими, когда вращающиеся планеты заслоняют часть света своей звезды. К концу своей миссии в 2018 году «Кеплер» обнаружил около 2800 экзопланет — многие из них совсем не похожи на миры, вращающиеся вокруг нашего Солнца.
Но главной целью Кеплера всегда было определить, насколько распространены планеты, подобные Земле. Для расчета потребовалась помощь космического аппарата Gaia Европейского космического агентства, который отслеживает звезды по всей галактике. С помощью наблюдений Гайи ученые наконец смогли определить, что Млечный Путь населен сотнями миллионов планет размером с Землю, вращающихся вокруг солнцеподобных звезд, и что ближайшая из них, вероятно, находится в пределах 20 световых лет от Солнечной системы.
Медленно приближаясь к контакту
Уравнение Дрейка использует семь переменных для оценки числа обнаруживаемых цивилизаций в Млечном Пути. В нем учитываются такие факторы, как доля солнцеподобных звезд с планетарными системами и количество обитаемых планет в каждой из этих систем. Исходя из этого, он рассматривает, как часто жизнь развивается в мирах с подходящими условиями, и как часто эти формы жизни в конечном итоге разрабатывают обнаруживаемые технологии. В своей первоначальной форме уравнение предполагает, что технологически подкованные инопланетяне эволюционировали бы на планетах, вращающихся вокруг солнцеподобных звезд.
«Когда астрономы говорят об обнаружении этих планет, все на самом деле говорят об уравнении Дрейка, верно?» — говорит Джейсон Райт, астроном из Университета штата Пенсильвания, который изучает потенциально обитаемые миры, но не участвовал в новом исследовании. «Мы все имеем это в виду, когда делаем этот расчет».
Ученым потребовалось более полувека, чтобы начать определять, на скольких планетах может существовать жизнь. В 1961 году астрономы не знали ни о каких мирах, вращающихся вокруг звезд, кроме Солнца, — и хотя теории формирования планет предполагали, что экзопланеты должны быть обычным явлением, у нас не было никаких наблюдательных доказательств их существования. Но за последнее десятилетие стало ясно, что планеты чрезвычайно распространены, их число превышает число звезд в Млечном Пути. В среднем почти каждая звезда является домом по крайней мере для одного орбитального мира.
Это осознание было «действительно большим шагом вперед», — говорит Райт. «Это то, что подсказало нам, что существует много мест для жизни, какой мы ее знаем, потенциально возникшей». Но следующий фактор в уравнении Дрейка — количество обитаемых миров на планетарную систему — было сложнее рассчитать, говорит Баталья.
Миры, подобные дому
Кеплер обнаруживает далекие миры, выискивая провалы в свете, возникающие, когда планеты пересекают грани звезд и на короткое время затмевают часть звездного света. Основываясь на том, сколько звездного света блокируется и как часто, ученые могут определить, насколько велика планета и сколько времени требуется, чтобы выйти на орбиту вокруг своей звезды. Используя этот подход, Кеплер обнаружил тысячи экзопланет всех размеров и орбит. Но настоящим стремлением ученых была доля планет, подобных Земле: умеренных, скалистых и вращающихся вокруг солнцеподобных звезд.
Ранние оценки предполагали, что, возможно, 20 процентов солнцеподобных звезд располагали миром, отвечающим этим критериям. Теперь мы знаем, что это число приближается к 50 процентам, если не больше.
«Это выше, чем я думал. Я всегда говорил публике: один из четырех, один из пяти — этот результат довольно приятный сюрприз», — говорит Баталья. «Каждая другая солнцеподобная звезда, вероятно, в среднем имеет потенциально обитаемую планету».
Расчет частоты этих планет столкнулся с непредвиденными трудностями. Звезды, которые наблюдал Кеплер, были более активными, чем ожидали ученые, и они производили сигналы, которые могли имитировать или искажать сигнатуры проходящих планет. И сам космический корабль был привередливым, требуя периодических маневров, которые усложняли наблюдения, особенно после того, как некоторые важные детали вышли из строя, что помогло сохранить его пристальный взгляд.
Чтобы прийти к своему выводу, Баталья и ее коллеги объединили данные Кеплера и Гайи, которые отслеживают и характеризуют миллиард близлежащих звезд. Они идентифицировали планеты с Кеплера, которые находятся в пределах от 0,5 до 1,5 радиуса Земли, и которые, скорее всего, будут скалистыми, а не газообразными. Затем с Геи они получили температуру и размеры звезд, вокруг которых вращаются эти планеты.
Вместо того чтобы основывать потенциальную обитаемость планеты только на ее расстоянии от звезды, команда подсчитала, сколько энергии достигает каждого из этих миров. Оттуда команда выбрала миры, где температура позволяла бы жидкой воде выживать на поверхности.
Как только у команды был размер выборки известных скалистых миров с умеренным климатом, вращающихся вокруг солнцеподобных звезд, они смогли оценить, сколько их существует во всей галактике. Они обнаружили, что от 37 до 60 процентов солнцеподобных звезд в Млечном Пути должны содержать умеренный мир размером с Землю — и, используя более либеральный расчет энергии, необходимой для того, чтобы мир был умеренным, они обнаружили, что от 58 до 88 процентов солнцеподобных звезд могут иметь такой мир.
Конечно, многие факторы определяют, является ли мир в обитаемой зоне действительно благоприятным для жизни. Планетарные характеристики, такие как магнитные поля, атмосфера, содержание воды и тектоника плит, — все это играет определенную роль, и их трудно наблюдать в маленьких, далеких мирах.
Тем не менее, «эта статья действительно помогает понять, сколько именно мест жизни может быть», — говорит Райт. «И они вычисляют наиболее вероятное расстояние до ближайшей такой планеты, и в итоге получают наш небесный задний двор». Ближайший такой мир, вероятно, находится в пределах 20 световых лет, а четыре должны находиться в пределах 33 световых лет.
От обитаемости к цивилизации
Теперь, когда астрономы хорошо представляют, сколько миров, похожих на Землю, разбросано по всей галактике, они могут продолжить работу с переменными в уравнении Дрейка. Многие из оставшихся факторов будет трудно определить, в том числе важнейшие вопросы о том, как часто инопланетяне разрабатывают технологии, которые мы могли бы обнаружить, и как долго такие цивилизации могут быть обнаружены.
Еще один нерешенный вопрос заключается в том, должны ли ученые включать звезды, которые не похожи на Солнце, учитывая, что вокруг меньших, более холодных звезд было обнаружено несколько миров размером с Землю. И, возможно, нам следует рассмотреть миры, отличные от планет, — хотя многие из миров Кеплера большие и газовые, «у них могут быть лесные луны, такие как Эндор» в «Звездных войнах», — говорит Райт. «Или, я думаю, Пандора, как в Аватаре».
Астрономы мучительно близки к выяснению следующего фактора в уравнении: доли обитаемых миров, на которых развивается жизнь. По мере того как мы продолжаем исследовать нашу солнечную систему, мы обнаруживаем, что список обитаемых ниш длинный и разнообразный. Такие миры, как Марс или ледяная луна Юпитера Европа, могут содержать микробную жизнь, и даже токсичные облака над Венерой, возможно, могут содержать формы жизни.
«Если это произошло более одного раза в Солнечной системе, — говорит Райт, — это довольно быстро даст вам это число».
Обнаружение всего лишь одного примера жизни за пределами Земли продемонстрировало бы, что биология — это не космическая случайность, а скорее вероятный результат при наличии правильных ингредиентов. И, учитывая количество пригодной для жизни недвижимости в космосе, многие астрономы говорят, что жизнь в основном неизбежна.
Но вычисление этих последних переменных в уравнении Дрейка — тех, которые скажут нам, является ли Земля домом для единственных технологически развитых организмов галактики, — будет загадкой до тех пор, пока, как говорит мой отец, мы не услышим ропот инопланетных миров.
https://www.nationalgeographic.com/science/article/how-many-alien-civilizations-are-out-there-new-galactic-survey-holds-clue
Загрузка...
