62 года назад Дрейк опубликовал свое знаменитое уравнение. Пора ли ученым его переписать?
Уравнение Дрейка - формула американского астронома Фрэнка Дрейка. Эту формулу используют для определения количества внеземных цивилизаций в Млечном Пути, с которыми люди гипотетически могли бы вступить в контакт.
В 1960 году в стенах Национальной радиоастрономической обсерватории в Грин-Бэнк (Западная Вирджиния, США) астрономы Карл Саган и Фрэнк Дрейк поставили необычный для своего времени эксперимент. При помощи радиотелескопа «Большое ухо» и радиоволн ученые попытались найти в окрестностях солнцеподобных звезд Эпсилон Эридана и Тау Кита следы внеземных цивилизаций. Однако при обработке данных никаких сигналов, которые бы могли указывать на наличие инопланетян, астрономы не обнаружили.
Астрономическое наблюдение Дрейка и Сагана вошло в историю под названием проект «Озма», это был первый эксперимент, поставленный в рамках программы Search for Extraterrestrial Intelligence, SETI (общее название для проектов по поиску внеземных цивилизаций).
Несмотря на неудачу, проект «Озма» заинтересовал многих ученых. В 1961 году они решили организовать трехдневную конференцию в обсерватории в Грин-Бэнк, чтобы обсудить поиски возможных внеземных радиосигналов.
У Дрейка были некоторые соображения по поводу разумных цивилизаций, и, готовясь к этой встрече, он заключил свои предположения в математическую формулу:
Инфографика создана при помощи сервиса infogram
Со временем она стала известна как «уравнение Дрейка».
По случаю шестидесятой годовщины этой формулы астроном-любитель и бывший председатель совета директоров Института SETI Джон Гетц написал статью, в которой приводит доводы в пользу того, что «уравнение Дрейка» устарело и объясняет, почему ученые должны его пересмотреть. Статью Гетца готовят к публикации в Журнале Британского межпланетного общества (Journal of the British Interplanetary Society, JBIS).
Некоторые специалисты считают, что Дрейк вывел эту формулу не для того, чтобы реально оценить число разумных цивилизаций в Млечном Пути, а чтобы стимулировать научный диалог между участниками конференции и описать проблемы, с которыми столкнутся ученые во время поиска внеземных радиосигналов. Позже Дрейк объяснял:
«Готовясь к встрече, я понимал, что нам нужно будет что-то вроде повестки. На листе бумаги я записал все, что необходимо знать, чтобы понять, насколько сложно обнаружить внеземную жизнь. Глядя на все эти значения, что я вывел, на ум пришло очевидное: если их все перемножить, можно получить N - приблизительное число цивилизаций в нашей галактике, которые могут вступить с нами в контакт. Конечно, все значения нужно применять лишь для поиска в радиодиапазоне и касаются они только разумных существ, а не примитивных форм жизни».
Со временем «уравнение Дрейка» стало довольно популярным в научном мире. Сегодня многие специалисты хвалят формулу, выведенную Дрейком, и считают работу астронома “важным вкладом в научные исследования”. Но есть и ученые, которые уравнение критикуют. Такие критики подчеркивают, что “при умножении вводных уровень неопределенности растет экспоненциально до значения, при котором невозможно сделать объективные выводы”.
В своей статье Джон Гетц объясняет, что открытия в астрономии, сделанные за последние несколько десятилетий, ставят под сомнение полезность уравнения.
«Формула Дрейка была чрезвычайно полезной в начале поисков братьев по разуму в 1960-х годах, - говорит Гетц, чьи слова приводит Universe Today. - Дрейк направил наши мысли в нужном направлении, но 60 лет спустя эту формулу нужно пересмотреть. Мышление современных ученых отличается от мышления ученых прошлого, здесь нужен свежий взгляд».
В своей работе Гетц пересмотрел каждую вводную уравнения Дрейка, чтобы понять, насколько целесообразно их использовать в XXI веке в поиске возможной разумной жизни. Гетц называет вводную R* в уравнении (обозначает среднюю скорость звездообразования) «бесполезным параметром», потому что «сегодня ученым известно, что скорость звездообразования меняется со временем, в одной и той же галактике она может быть рекордно высокой, а потом пойти на спад. Также Дрейк ограничивался лишь солнцеподобными звездами, которые, в отличие от звезд других типов, рождаются гораздо реже. Кроме того, есть вероятность, что радиосигналы инопланетян могут вообще иметь внегалактическое происхождение и что количество разумных цивилизаций может быть никак не связано с появлением новых звезд».
Фото: University of Rochester / Уравнение Дрейка - математическая формула для вычисления вероятности найти развитые цивилизации во Вселенной
Гетц предлагает заменить вводную Дрейка R* на свою ns, которая означает количество звезд-кандидатов в Млечном Пути, попадающих в поле зрения наземных и орбитальных телескопов.
«Хорошие кандидаты, вокруг которых могут находиться обитаемые планеты, это звезды G, K, M-классов. Они составляют более 80% всех известных нам светил,» - объясняет Гетц.
Еще один параметр уравнения - fp (количество солнцеподобных звезд, вокруг которых вращаются планеты). Ученый рассказывает, что во времена Дрейка астрономы практически ничего не знали о планетах в других системах Галактики. Однако за последние два десятилетия знания в этой области расширились, специалисты открыли больше 4300 экзопланет, во многом благодаря космическому телескопу «Кеплер». Открытия показывают, что в Млечном Пути, возможно, и в других галактиках, экзопланеты встречаются повсеместно, поэтому, подчеркивает Гетц, параметр fp в уравнении Дрейка в некотором смысле «несущественный, но его можно оставить».
Фото: Danielle Futselaar/UC Berkeley / Радиотелескоп Грин-Бэнк "сканирует" галактику на предмет быстрых радиовсплесков (FRB)
Следующая вводная в формуле дрейка - ne (количество планет с условиями, пригодными для поддержания жизни). Здесь речь идет о мирах, которые находятся в “зоне обитаемости” (HZ) - области, где космическое тело получает от своей звезды такое количество тепла, что вода на поверхности планеты не превращается в лед, а может существовать в жидком состоянии. Но, как показывают астрономические наблюдения, расположение объекта в “зоне обитаемости” - далеко не единственный факт, который может указывать на наличие условий, пригодных для жизни. Существуют и другие характеристики. Например, на пригодные для жизни условия также могут указывать размер планеты, состав ее атмосферы, тектоническая активность, вода на поверхности или под ней, при этом планета может находиться за границами “зоны обитаемости”.
Дрейк использовал переменную ne только лишь для планет, тогда еще астрономы не знали, что и спутники могут быть пригодными для жизни. Только недавно ученые выяснили, что в космосе могут встречаться луны, обладающие поверхностным или подповерхностным водным океаном, где может скрываться жизнь. Яркие примеры - Ганимед, Европа, Энцелад, Титан. Гетц предлагает заменить параметр ne на ntb, который означает общее количество тел (планет, лун, планетоидов и т. д), способных поддерживать жизнь как на поверхности, так и под ней.
Фото: NRAO / NSF / AUI / Фрэнк Дрейк перед телескопом Грин-Бэнк
Параметр Дрейка fl (вероятность зарождения жизни на планетах с пригодными для нее условиями) Гетц считает «неопределенным», главным образом, потому, что ученые еще пока точно не знают, как вообще может зарождаться жизнь в космосе, даже неизвестно, как она появилась на Земле. На этот счет есть множество гипотез: от первичного бульона и гидротермальных источников до занесения биологического материала на Землю с метеоритными частицами (литопанспермия), астероидами и кометами из звездных систем и других галактик (панспермия). Кроме того, у ученых нет единого мнения о том, распространена ли в жизнь в космическом пространстве вообще или это достаточно редкое явление.
Еще одна проблема в уравнении Дрейка, по мнению Гетца, с параметром fi (число планет, на которых разовьется разумная жизнь). Ученые практически ничего не знают о причинах и законах, по которым развивается разумная жизнь, поэтому им тяжело делать выводы о вероятности такого события на других планетах.
Предпоследний параметр в формуле Дрейка - fc (число технологически продвинутых цивилизаций, ищущих контакт), также не стоит рассматривать серьезно, считает Гетц. С одной стороны, Дрейк признает, что не все технологически развитые цивилизации смогут или захотят общаться с нами. С другой стороны, Дрейк не принимает во внимание два очень важных соображения, объясняет Гетц.
«Во-первых, астроном не учитывал количество объектов, с которыми радиосигнал столкнется во время своего путешествия и которые его отразят. Если сигналы не передаются постоянно и они недостаточно сильные, шансы на то, что их обнаружат, весьма низкие. Во-вторых, Дрейк не учитывал в своей формуле и случайность, а именно, что некоторые техносигнатуры ученые могут обнаружить непреднамеренно».
В своей статье Гетц рекомендует заменить параметр Дрейка fc на fd - процент технологически развитых цивилизаций, которые можно обнаружить любыми способами. Этот параметр будет показывать не только вероятное количество попыток внеземных цивилизаций вступить с нами в контакт, но и нашу способность обнаруживать их техносигнатуры в космосе. Гетц поясняет, что не будет никакого толка от сигнала инопланетян, если предполагаемый получатель (то есть мы) не обладает технической возможностью его поймать.
Фото: Breakthrough Listen/Univ. of Machester/Daniëlle Futselaar / Проект Юрия Мильнера Breakthrough Listen по поиску разумной внеземной жизни во Вселенной в представлении художника
И последняя, не менее важная и, пожалуй, самая сложная вводная в уравнении - L (время, в течение которого цивилизация существует и передает сигналы в космос для поиска другой жизни). Гетц предлагает определять этот параметр как «продолжительность жизни цивилизации или время, которое цивилизация может находиться в технически развитом состоянии, прежде чем подвергнет себя самоуничтожению или погибнет в результате экологической катастрофы».
Карл Саган признавал, что из всех вводных в уравнении Дрейка - L самый сложный и изменчивый параметр. У человечества пока нет возможности узнать, как долго может существовать цивилизация, прежде чем она перестанет посылать сигналы в космос. Ученые не могут даже с уверенностью сказать, что в будущем ждет людей как вид, исчезнем ли мы с лица земли, скажем, в результате своих ошибок, и если так, то когда именно.
«Уравнение Дрейка объясняло, что у солнцеподобных звезд есть определенное число планет, на которых живут инопланетные цивилизации. Некоторые из этих существ будут технологически развиты и попытаются заявить о себе в космосе либо при помощи радиоволн, либо посредством лазера, излучающего в оптическом диапазоне. Однако при этом Дрейк игнорирует другой ход мысли. Он не рассматривает возможность того, что эти цивилизации могли бы отправить к нашей Солнечной системе специальные аппараты, чтобы понаблюдать за нашим видом, а после попытаться установить с нами контакт, - говорит Гетц. - Такие зонды могли бы стать ценным источником информации о других цивилизациях, многие из которых, возможно, давно уже погибли. Если думать в этом направлении, то L Дрейка не имеет никакого значения в его уравнении, поскольку инопланетный аппарат может пережить своего создателя. Тогда значение N в формуле упадет до единицы, единственного инопланетного зонда, который станет известен людям, и через который мы могли бы общаться с остальной частью Галактики».
В конечном итоге обновленная версия уравнения Дрейка, основанная на анализе Гетца, будет выглядеть следующим образом:
Инфографика создана при помощи сервиса infogram
Post Scriptum
С одной стороны, Гетц прав, за 60 лет ученые накопили достаточно знаний, которые показывают, что уравнение Дрейка необходимо обновить. С другой стороны, изменения, предложенные Гетцем, вряд ли вообще что-то поменяют в поиске инопланетян. Ни один из параметров уравнения проверить пока невозможно, подставлять реальные значения можно будет лишь после того, как люди установят контакт с первыми внеземными разумными существами, которые смогут рассказать о жизни в космосе. В настоящее время наше общество можно считать единственной технологически развитой цивилизацией в наблюдаемой Вселенной. Пока с этим утверждением придется жить, хотим мы того или нет.
--------
Смотрите нас на youtube. Еще больше интересных постов на научные темы в нашем Telegram.
Заходите на наш сайт, там мы публикуем новости и лонгриды на научные темы. Следите за новостями из мира науки и технологий на странице издания в Google Новости