И каковы шансы, что он там?
«Поскольку звезды кажутся солнцами, а солнца, по общему мнению, суть тела, служащие для освещения, обогрева и поддержания системы планет, мы можем иметь представление о бесчисленных глобусах которые служат для обитания живых существ». - Уильям Гершель
Экстраполяция сложна.
Видите ли, давайте предположим, что вы сделали всю свою научную работу правильно, и у вас есть очень хорошее понимание законов, управляющих системой, каковы начальные условия и каковы вероятности различных результатов на протяжении путь есть. Если вы усердно выполнили свою работу, ваши теории верны и ваша предсказательная сила сильна, вы должны быть в состоянии прийти к какому-то надежному заключению о том, в каком состоянии система должна оказаться за конечное время в течение конечного периода времени. будущее.
Это общий процесс, лежащий в основе работы всех форм науки: вы определяете правила, управляющие системой, вы устанавливаете начальные условия, вы вычисляете (или моделируете), как все в вашей системе развивается во времени. продолжается, и вы придумываете теоретический прогноз того, каким будет результат (или, если это недетерминированная система, вероятности результатов).
Но когда дело доходит до жизни во Вселенной, наше понимание законов, управляющих этой системой, крайне ограничено.
Что касается строительных блоков жизни, которые там существуют, мы знаем ужасно много. Несмотря на то, что Вселенная изначально состояла почти исключительно из водорода и гелия, элементы, жизненно важные для всех органических процессов , такие как углерод, азот, кислород и фосфор , были созданы в больших количествах, когда Вселенная была всего 1% от своего возраста. Со временем более тяжелые элементы появляются в изобилии везде, где существуют звезды и множественные звездные поколения (то есть практически все галактики среднего размера), включая железо, никель, медь и кобальт, и даже очень тяжелые элементы, такие как золото, свинец и уран. возникли всего через несколько миллиардов лет.
Сложные молекулы? Хотите верьте, хотите нет, но они везде, куда бы мы ни посмотрели:
- в межзвездной среде,
- среди оттоков крупных, богатых металлом звезд,
- среди туманностей в областях звездообразования,
- и среди звездных трупов в планетарных туманностях и остатков сверхновых.
Молекулы, такие как полициклические ароматические углеводороды, этилформиат, сахара и бензольные кольца, образуются не только в органических процессах; они формируются неорганически, среди звезд.
Теперь мы знаем, что галактика размером с Млечный Путь, подобная нашей - с парой сотен миллиардов звезд в ней - , скорее всего, будет иметь триллионы планет, вращающихся вокруг этих звезд (и во многих случаях мошенников, вращающихся вокруг звезд вообще нет), от 40 до 80 миллиардов из которых являются скалистыми и находятся в обитаемой зоне своей звезды, а это означает, что они имеют правильную температуру для жидкой воды, учитывая атмосферное давление на их поверхности, подобное земному.
По большому счету те, кто существует дольше, чем мы (помните, что наше Солнце и планеты составляют примерно 1/3 возраста Вселенной), содержат меньше тяжелых элементов, чем мы, но имеют у жизни было на миллиарды лет больше времени, чтобы закрепиться, развиться и разнообразиться, в то время как те, что существуют меньшее время, как правило, состоят из большего разнообразия более тяжелых элементов.
Из этих 40-80 миллиардов планет, на которых потенциально есть жизнь, сколько на самом деле есть? И сколько из них имеют высокодифференцированную многоклеточную жизнь? И сколько из них имеют технологически развитые цивилизации, какими мы себя считаем?
К сожалению, когда мы пытаемся ответить на эти вопросы, нам приходится обращаться к нашему пониманию биологии, а оно ограничено только одним местом во Вселенной.
Земля. Наша планета. Единственный известный нам пример жизни - сложной или иной - во Вселенной. Как мы можем надеяться сделать надежные и надежные выводы по этим вопросам, обладая таким ограниченным набором знаний?
Ответ очевиден: мы не можем Но мы можем сделать все возможное с тем, что у нас есть. Многие ученые расходятся во мнениях друг с другом, в том числе неподражаемый П. З. Майерс, сведший противоположные стороны к двум абсурдным соломенным чучелам (которых он называет «астрономами» и «биологами»):
Конечно, любой здравомыслящий ученый - астрономы или биологи - - смотрит на проблему того, где находятся все остальные во Вселенной, не так.
Есть веские основания полагать, что жизнь на Земле уникальна в том смысле, что мы вряд ли где-либо еще во Вселенной встретим человекоподобных существ. Черт, маловероятно, что то, что мы считаем царством животных, существует где-либо еще во Вселенной! Но это не означает, что интересные эволюционные случайности , которыми и является большинство живых существ , вряд ли будут там, и вряд ли будут примечательными как в отличии, так и в сходстве с земной жизнью.
Учитывая то, с чем Вселенная дает нам работать, что мы должны думать о том, что, скорее всего, там? Сочетание простейших принципов из нескольких различных научных областей может нам очень хорошо помочь.
1.) Простая жизнь Будь то энергия звезды или геотермальных или гидротермальных источников, везде, где есть поток энергии и правильная смесь органических, химических ингредиентов, жизнь должна быть возможна. Возникала ли когда-либо жизнь более чем в одном месте на Земле? Сформировалось ли то, что мы считаем примитивной жизнью, на самом деле раньше, чем наш мир, и пришло ли оно к нам из других уголков Вселенной? Независимо от того, как она началась, мы точно знаем, что жизнь на Земле зародилась не позднее 3,8 миллиарда лет назад, или когда планете было значительно меньше 1,0 миллиарда лет.
Что касается окружающей среды нашей молодой, ранней Земли, у нас нет оснований полагать, что она особенная в этом отношении. Жизнь может быть случайностью или невероятно обычным явлением, но мы можем быть уверены, что было бы ужасно непонятно, если бы оказалось, что сама жизнь уникальна для Земли. Я не думаю, что будет слишком рискованно предположить, что сотни миллионов или, может быть, даже миллиарды миров только в нашей галактике содержат какую-либо форму жизни.
2.) Разнообразие жизни Все, что нужно, это случайные мутации - неизбежность существования - для производства будущих поколений, которые отличаются от своих родителей и предшественников. Насколько мы понимаем эволюцию, любой организм, который лучше подходит для занятия своей ниши, чем другие организмы вокруг него, будет склонен к плодотворности, и это процесс, который быстро нарастает. Если жизнь сможет пройти начальные, предположительно хрупкие стадии, которые угрожают ее существованию, это кажется почти неизбежным. Не будет преувеличением предположить, что более чем в половине миров, в которых развивается простая жизнь, в конечном итоге развивается разнообразие жизни.
Но дальше все становится сложнее. Буквально.
3.) Сложная жизнь. Здесь все становится интереснее. В течение миллиардов лет одноклеточные существа, которые в основном преобразовывали солнечную энергию в химическую, а затем использовали ее, были доминирующей формой жизни. Мутации со временем могут создавать новую молекулярную информацию, будь то код РНК, ДНК, XNA или что-то совершенно другое. Тем не менее, есть основные роли, которые выполняют организмы:
- преобразование внешней энергии в химическую энергию,
- потребители других организмов, которые используют энергию этих организмов для обеспечения своих собственных жизненных процессов, и
- редуценты, которые питаются тушами других организмов.
Хотя существуют одноклеточные организмы, которые выполняют все эти функции (например, водоросли, протисты и грибы), многоклеточность возникла более миллиарда лет назад, что позволило организмам дифференцироваться и выполнять несколько различных функций одновременно.. Хотя красные водоросли, впервые возникшие около 1,2 миллиарда лет назад, так и не продвинулись дальше этого, несколько царств организмов - растений, животных и грибов соответственно - взлетели сотни миллионов лет назад (в немалой степени благодаря эволюции мейоза и полового размножения) и достигли многоклеточности в макроскопическом масштабе, полностью заполнив эти экологические ниши.
Вы должны задаться вопросом, как выглядит жизнь в других мирах с точки зрения этого. Существует ли мир, в котором производители, потребители и разлагатели являются одними и теми же живыми существами? Существуют ли миры, в которых существа, столь же отличные от животных, как протисты, эволюционировали, чтобы стать, скажем, макроскопическими потребителями? Вы должны помнить, что в дополнение к растениям, животным, грибам и протистам существует около 15 различных типов бактерий, которые так же отличаются друг от друга, как растения от животных. Мы никогда не узнаем, что находится во Вселенной, если не посмотрим.
И наконец…
4.) Технологически развитые цивилизации. Вероятно ли это, по крайней мере, где-то еще в пределах Млечного Пути прямо сейчас? Лично я так не думаю, основываясь на том, что я знаю об эволюции и что я вижу здесь, на Земле. Наша галактика дает нам много шансов, но даже с учетом этого, я думаю, маловероятно.
Но маловероятные события случаются, и мы знаем, что это произошло однажды, здесь. Если бы это случилось хотя бы еще раз, разве ты не хочешь знать? Если такого еще нигде не было, разве ты не хочешь знать и об этом?
И, наконец, если мы посмотрим и выясним, что мы одни… я единственный, кто считает, что долг и ответственность человечества - делать то, что никто другой не может в этой Вселенной, и расширять нашу цивилизацию к звездам за пределами нашей?
Мы ничего из этого не узнаем, если не посмотрим, и мы закроем себя от возможности когда-либо обнаружить, что еще есть там - «как бы маловероятно мы ни думали», - если мы не будем искать. Это чувство любопытства, исследования, поиска следующей незадействованной ниши, которую можно заполнить, является движущей силой самого нашего существования. Давайте не будем возвращаться!
Выскажите свое мнение на нашем форуме комментариев в Scienceblogs!