Инопланетная жизнь, способная общаться через межзвездное пространство, вряд ли смогла бы развиться, если бы на ее родной планете не было тектоники плит, не говоря уже о необходимом количестве воды и суши.
Тектоника плит абсолютно необходима, если сложная жизнь должна эволюционировать, утверждают Роберт Стерн из Техасского университета в Далласе и Тарас Герья из Швейцарской высшей технической школы Цюриха в Швейцарии. На Земле сложная многоклеточная жизнь появилась в период, известный как Кембрийский взрыв, 539 миллионов лет назад. Исследование было опубликовано в журнале Scientific Reports.
«Мы считаем, что начало современной тектоники плит значительно ускорило эволюцию сложной жизни и стало одной из основных причин кембрийского взрыва», — рассказал Герья.
Современная форма тектоники плит, говорят Стерн и Герья, началась только между миллиардом и полумиллиардом лет назад, в геологическую эру, известную как неопротерозой. До этого на Земле существовала так называемая застойная тектоника крышки: земная кора, называемая литосферой, была единым целым и не была разбита на разные плиты. Изменение к современной тектонике плит произошло только после того, как литосфера достаточно остыла, чтобы стать достаточно плотной и прочной, чтобы быть способной к субдукции — то есть быть задвинутой под другие части литосферы на значительное время, прежде чем быть вытолкнутой обратно на поверхность, где две тектонические плиты расходятся.
Экологические стрессы, которые современная тектоника плит накладывает на биосферу, могли спровоцировать эволюцию сложной жизни чуть более полумиллиарда лет назад, когда жизнь внезапно оказалась в среде, где она была вынуждена адаптироваться или умереть, создав эволюционное давление, которое подтолкнуло развитие всех видов жизни, существовавших в океанах и на суше, связанной с континентальными плитами. Учитывая этот толчок, жизнь в конечном итоге — без какого-либо замысла или эволюционного императива, кроме естественного отбора — в конечном итоге эволюционировала в нас, гласит идея.
«Длительное сосуществование океанов с сушей, по-видимому, имеет решающее значение для получения разумной жизни и технологических цивилизаций в результате биологической эволюции», — сказал Герья. «Но наличие континентов и океанов само по себе недостаточно, поскольку эволюция жизни происходит очень медленно. Чтобы ее ускорить, нужна тектоника плит».
Однако есть проблема. Земля — единственная планета в Солнечной системе, на которой наблюдается тектоника плит. Более того, модели показывают, что тектоника плит может быть редкостью, особенно на классе экзопланет, известных как суперземли, где может доминировать конфигурация застойной крышки.
В сочетании с необходимостью в тектонике плит возникает необходимость в океанах и континентах. Модели формирования планет показывают, что планеты, полностью покрытые океанами глубиной в десятки миль, могут быть обычным явлением, как и пустынные миры, в которых вообще нет воды. Земля, с ее относительно тонким слоем океанской воды и рельефом, который позволяет континентам возвышаться над океанами, кажется, занимает золотую середину, которая тщательно сбалансирована между двумя крайностями — планетами с глубокими океанами и сухими пустынными мирами.
Наличие океанов имеет решающее значение, поскольку есть веские основания полагать, что жизнь на Земле зародилась в море. Суша также имеет решающее значение не только для обеспечения питательных веществ посредством выветривания и содействия углеродному циклу, но и для обеспечения горения (в сочетании с кислородом), которое может привести к появлению технологий, если их освоит разумная жизнь.
Если планеты с тектоникой плит, а также необходимым количеством воды и суши встречаются редко, то и технологичная, коммуникативная инопланетная жизнь может быть редкостью.
«Мы пытались объяснить, почему с нами не связались?» — сказал Герья.
Чтобы проиллюстрировать это, Герья и Стерн использовали уравнение Дрейка. Разработанное в 1961 году покойным пионером SETI Фрэнком Дрейком, оно было призвано обеспечить повестку дня для первой в истории научной конференции SETI (поиск внеземного разума), состоявшейся в том году в обсерватории Грин-Бэнк в Западной Вирджинии, путем обобщения различных факторов, необходимых для развития технологических цивилизаций, что привело к оценке числа внеземных цивилизаций, которые могут существовать. Однако следует отметить, что уравнение Дрейка — это скорее мысленный эксперимент, призванный подчеркнуть то, что мы знаем и чего не знаем об эволюции технологической жизни, а не абсолютное руководство по числу существующих цивилизаций.
«Предыдущие оценки нижнего предела числа цивилизаций в нашей галактике были довольно высокими», — сказал Герья.
Одним из членов уравнения Дрейка является fi, доля экзопланет, на которых развивается разумная жизнь (то, как мы определяем «разум» в этом контексте, все еще обсуждается, но современный способ мышления включает всех разумных животных, таких как шимпанзе и дельфины). Стерн и Герья утверждают, что fi должно быть произведением еще двух членов, а именно доли планет с континентами и океанами (foc) и доли планет с долговременной тектоникой плит (fpt).
Однако, учитывая очевидную редкость тектоники плит и миров, которые могут иметь океаны и континенты, Стерн и Герья обнаружили, что fi — очень малое число. Они подсчитали, что только 17% экзопланет имеют тектонику плит, а доля с нужным количеством воды и суши, вероятно, еще меньше — от 0,02% до 1%. Умножьте их вместе, и они дадут значение fi как от 0,003% до 0,2%.
Затем, подставляя это значение в уравнение Дрейка, Стерн и Герья получают значение для числа внеземных цивилизаций где-то между 0,0004 и 20 000. Это все еще довольно большой диапазон, поскольку другие члены уравнения Дрейка известны недостаточно хорошо, если известны вообще. Однако это все еще на порядки меньше значения миллиона цивилизаций, которое Дрейк предсказал в 1960-х годах.
«Значение 0,0004 означает, что на 10 000 галактик может приходиться всего 4 цивилизации», — сказал Герья.
Во всем этом есть несколько оговорок. Одна из них, как уже упоминалось, заключается в том, что некоторые другие члены уравнения Дрейка, такие как доля планет, на которых изначально развивается жизнь, доля с разумной жизнью, которая развивает технологии, и продолжительность жизни этих цивилизаций, совершенно неизвестны. Если их значения окажутся чрезвычайно высокими — например, если цивилизации обычно выживают в течение миллиардов лет — то шансы на то, что их будет больше, возрастут.
Еще одно предостережение заключается в том, что, хотя в целом жизнь, какой мы ее знаем, нуждается в тектонике плит, океанах и суше для развития и процветания, можно представить себе сценарии, в которых могла бы развиться технологичная, обитающая в океане жизнь, которая никогда не ступала на сушу. Однако это были бы особые случаи, исключения из правил.
Также есть риск поторопиться, заявив, что с нами еще не контактировали. Астроном SETI Джилл Тартер любит говорить, что если бы галактика была океаном, мы бы обыскали только его чашку. Хотя поиски в последнее время ускорились благодаря амбициозному проекту Breakthrough Listen , суть остается прежней. Мы еще не обыскали каждую звезду, а те, которые мы обыскали, мы не слушали и не наблюдали очень долго. Мы могли бы легко пропустить внеземной сигнал.
Последний момент, который следует рассмотреть, — это « Великий фильтр ». Это концепция, впервые предложенная экономистом и футуристом Робином Хэнсоном, которая предполагает, что в эволюции всей жизни может быть некое универсальное узкое место, которое препятствует существованию технологических цивилизаций. В модели Стерна и Герьи это узкое место обусловлено отсутствием тектоники плит, океанов и континентов. Однако, несмотря на то, что их оценка числа цивилизаций низкая, она не равна нулю, и существует школа мысли, которая играет на принципе Коперника , который гласит, что Землю не следует рассматривать как нечто особенное и что это просто еще одна планета, вращающаяся вокруг обычной звезды. Следовательно, если жизнь может развиваться на Земле, она должна иметь возможность развиваться на многих планетах, потому что Земля не должна быть особенной. Тогда возникает вопрос: в какой момент вступает в действие Великий фильтр?
Возможно, Стерн и Герья поторопились, заявив, что планеты с тектоникой плит и необходимым количеством воды и суши встречаются редко, еще до того, как у нас появились данные наблюдений, подтверждающие это утверждение.
«Конечно, было бы идеально иметь данные наблюдений о том, насколько распространены континенты, океаны и тектоника плит на экзопланетах», — сказал Герья. «К сожалению, это далеко за пределами наших нынешних возможностей наблюдения. С другой стороны, процесс формирования планет в некоторой степени понятен, и модели формирования планет способны давать прогнозы о том, чего мы можем ожидать. Эти прогнозы можно использовать для оценки вероятности наличия континентов, океанов и тектоники плит на каменистых экзопланетах».
Если Стерн и Герья правы, то мы вполне могли бы быть фактически одинокими во Вселенной. Если это так, то на нас лежит огромная ответственность. «Мы должны принять все возможные меры, чтобы сохранить нашу собственную — очень редкую! — цивилизацию», — сказал Герья. В противном случае мы могли бы убить себя и сделать вымершей единственную технологическую жизнь в нашей галактике Млечный Путь.
