Разумная жизнь может быть более распространенной, чем мы думали

Новое исследование, проведенное в Университете штата Пенсильвания, ставит под сомнение давно устоявшееся мнение о том, что разумная жизнь редка, и предполагает, что она может быть более вероятной, чем предполагалось ранее. В 1961 году астрофизик Фрэнк Дрейк представил уравнение Дрейка — математическую схему, разработанную для оценки вероятности существования технологически развитых цивилизаций в Млечном Пути и их потенциала для общения.

Это уравнение ознаменовало серьезный сдвиг в восприятии человечеством своего места в космосе.

К 2023 году достижения в области изучения экзопланет, астробиологии и исследований SETI привели к уточнению первоначальной формулы Дрейка. Среди них канадский астрофизик Сара Сигер представила альтернативное уравнение, ориентированное не только на разумную жизнь, но и на обнаружение биосигнатур — химических индикаторов биологической активности. Ранее физики-теоретики подходили к этому вопросу по-другому.

В 1983 году физик Брэндон Картер предложил модель «трудных шагов», которая утверждала, что жизнь встречается крайне редко из-за серии невероятных эволюционных скачков — «трудных шагов», — необходимых для возникновения сложных организмов. Картер предположил, что последовательность эволюционных этапов на Земле была исключительно маловероятной. Новое исследование Университета штата Пенсильвания пересматривает эту модель, предлагая новый взгляд на идею о том, что жизнь может быть более распространенной, чем первоначально предполагал Картер.

Помимо математических формул, ученые давно изучают возможность обитаемости планет, используя концепцию «Зона обитаемости» — областей вокруг звезд, где условия «в самый раз» для жидкой воды и, возможно, жизни. Хотя этот термин получил широкое распространение в 1990-х и 2000-х годах, впервые его ввел Стивен Х. Доул в своей книге 1964 года «Планеты, пригодные для обитания человека», опубликованной корпорацией RAND. Доул рассматривал такие факторы, как температура, атмосфера и наличие жидкой воды при определении пригодности планет для обитания. Совсем недавно Сара Сигер расширила эти идеи, представив класс миров-гигантов — экзопланет с богатой водородом атмосферой и обширной поверхностью, покрытой океаном, на которых потенциально может существовать жизнь.

Теперь, в своей недавней работе, исследовательская группа в составе Дэниела Б. Миллса, Дженнифер Л. Макаледи, Адама Фрэнка и Джейсона Т. Райта проводит переоценку модели «трудных шагов», критически рассматривая некоторые из ее основных предположений с точки зрения исторической геобиологии. «Это значительный сдвиг в наших представлениях об истории жизни», — говорит Дженнифер Макаледи, профессор геонаук в Университете штата Пенсильвания и соавтор новой работы.

Исследование «предполагает, что эволюция сложной жизни может быть в меньшей степени связана с удачей и в большей — с взаимодействием между жизнью и окружающей средой, открывая новые захватывающие направления исследований в нашем стремлении понять наше происхождение и наше место во Вселенной», — говорит Макаледи.

Исследовательская группа, состоящая из астрофизиков и геобиологов, изучила идею о том, что ранняя Земля изначально была слишком суровой для многих форм жизни. Эволюционные этапы происходили только тогда, когда глобальная среда становилась подходящей. Например, ключевым событием в эволюции Земли стал процесс насыщения кислородом, вызванный фотосинтезирующими микробами и бактериями. Это создало атмосферные условия, необходимые для возникновения сложной жизни, объясняет Дэн Миллс, постдокторский исследователь из Мюнхенского университета и ведущий автор статьи.

«Мы утверждаем, что для существования разумной жизни, возможно, не требуется череда удач», — говорит Миллс, который работал в лаборатории астробиологии Макаледи в Университете штата Пенсильвания в качестве студента-исследователя. Люди появились не «рано» или «поздно» в истории Земли, а «вовремя», когда для этого были необходимые условия. Возможно, это лишь вопрос времени, и, возможно, на других планетах эти условия достигаются быстрее, чем на Земле, а на других планетах для этого требуется еще больше времени.

В исследовании выдвигается идея о том, что обитаемость Земли сменялась последовательностью «окон обитаемости» — периодов, когда условия становились благоприятными для жизни. Эти сдвиги контролировались такими факторами, как доступность питательных веществ, температура поверхности моря, соленость океана и уровень кислорода в атмосфере. Исследователи пришли к выводу, что Земля лишь недавно стабилизировалась до состояния, способного поддерживать сложную жизнь.

«Мы придерживаемся мнения, что вместо того, чтобы основывать свои прогнозы на продолжительности жизни Солнца, нам следует использовать геологическую шкалу времени, поскольку именно столько времени требуется для изменения атмосферы и ландшафта», — говорит Джейсон Райт, профессор астрономии и астрофизики в Университете штата Пенсильвания и соавтор статьи. «Это нормальные временные масштабы для Земли. Если жизнь эволюционирует вместе с планетой, то она будет развиваться в планетарном масштабе времени и планетарными темпами».

В будущем исследователи планируют проверить альтернативную модель, которая поставит под сомнение уникальность предложенных эволюционных «трудных шагов». Их следующие проекты будут связаны с изучением атмосфер экзопланет на предмет наличия биосигнатур, таких, как кислород, а также с изучением того, как экологические факторы — в том числе низкий уровень кислорода и изменение температуры — влияют на эволюцию жизни. Изучая, как одноклеточные и многоклеточные организмы приспосабливаются к этим условиям, они стремятся определить, насколько сложными на самом деле являются ключевые эволюционные переходы.

«Эта новая точка зрения позволяет предположить, что возникновение разумной жизни может быть не таким уж и далеким шансом», — говорит Райт. «Вместо серии невероятных событий эволюция может быть скорее предсказуемым процессом, разворачивающимся в зависимости от глобальных условий. Наша схема применима не только к Земле, но и к другим планетам, что повышает вероятность существования жизни, подобной нашей, в других местах».

Статья была первоначально опубликована в журнале Science Advances.

https://masterok.livejournal.c...