его коллеги повторили исследование Лайнуивера по оценке количества планет земного типа, использовав улучшенные модели формирования и эволюции галактик. Результаты поразительны, поскольку они
увеличивают шкалу Лайнвивера примерно до 2,7 млрд лет для родительских звезд, принадлежащих к стандартным спектральным классам F, G и K; если же мы включим красные карлики спектрального класса M — подобные родительской звезде системы TRAPPIST-1, — это значение возрастает еще сильнее, примерно до 3,8 млрд лет!36 Хотя мы можем — и должны! — сомневаться в точности этих новых исследований, важно обратить внимание на общий вывод: огромная доля всего пространственно-временного объема Млечного Пути пригодна для жизни даже при нашей довольно ограниченной трактовке обитаемости37.
В целом наилучшее подтверждение того, что астробиологические исследования обитаемости находятся на верном пути, дают космологические симуляции, которые начинаются как можно ближе к «первым принципам». Недавно появились две такие работы: Бранислава Вукотича с соавторами в 2016 году и Дункана Форгана с соавторами в 2017 году; они открыли новое направление исследований, задействовав космологические моделирование задачи N тел для определения происхождения, протяженности и эволюции ГЗО. Тот факт, что полученные результаты весьма схожи, несмотря на различное программное обеспечение, начальные условия и методологию, и что оба исследования в целом согласуются с полуаналитическими работами Лайнвивера и его коллег, Закриссона и его коллег, а также Берузи и Пиплс, ясно показывает, что астробиологическая теория достигла зрелости. Типичные результаты этих крупномасштабных численных симуляций представлены на рисунках 2.3 и 2.4.
В любом случае представляется несомненным, что самые внутренние области Галактики не благоприятствуют возникновению сложных биосфер и разумных форм жизни. Однако, хотя ГЗО имеет решающее значение для возникновения разумных существ, она не накладывает существенных ограничений на их последующую экспансию. На самом деле существует множество
Рисунок 2.3 Поверхностная плотность звездной массы в смоделированной галактике, подобной Млечному Пути. Данная модель задачи N тел
методом гидродинамики сглаженных частиц была создана с явной целью
изучения обитаемости. Представленные здесь результаты — с шагом в 109 лет, начиная с эпохи формирования диска, — отражают необходимый астрофизический фон для любых поисков жизни. Именно такая численная астробиология способна улучшить наше понимание
Галактической зоны обитаемости и ее наблюдаемых свойств.
Источник: Vukotić, B., Steinhauser, D., Martinez-Aviles, G., Ćirković, M. M., Mićić, M., and Schindler, S. 2016,
«„Величие в этом воззрении на жизнь“: симуляционные модели Галактической зоны обитаемости методом N тел», Mon. Notices Royal Astron. Soc. 459, 3512–24. Любезно предоставлено Браниславом Вукотичем.
Рисунок 2.4 Доля пригодных для жизни ячеек сетки в смоделированной галактике, подобной Млечному Пути, как функция галактоцентрического расстояния ρ для различных эпох галактической истории. Это не число обитаемых планетных систем, поскольку ячейка сетки всё ещё значительно больше объёма пространства, должным образом отведённого под одну планетную систему; в этом отношении данная численная модель всё ещё напоминает «крупнозернистую» сетку. Эти ячейки можно представить как содержащие как минимум одну пригодную для жизни планету среди своих звёзд, в отличие от «мёртвых» объёмов пространства. Мы замечаем, что на более поздних этапах Галактическая зона обитаемости становится отчётливо выраженной и приобретает структуру, более сложную, чем структура наивного «круглого кольца».
Источник: Vukotic´, B., Steinhauser, D., Martinez-Aviles, G., C ´ irkovic´, M. M., Micic, M., and Schindler, S. 2016,
«„Величие в этом воззрении на жизнь“: симуляционные модели Галактической зоны обитаемости методом N тел», Royal Astron. Soc. 459, 3512–24. Любезно предоставлено Браниславом Вукотичем — Mon. Notices
Мыслимые причины, по которым разумные существа, достигнув статуса развитой технологической цивилизации, стали бы расширять свои границы за пределы ГЗО. Некоторые из этих причин носят чисто экономический характер: в конце концов, количество галактических ресурсов, расположенных за пределами ГЗО, значительно превышает их количество внутри неё. Хотя точная разница зависит от определения термина «ресурсы» (например, получат ли развитые цивилизации доступ к дешевой ядерной трансмутации химических элементов³⁸) и от плохо изученной внутренней границы ГЗО, очевидно, что это неравенство послужило бы сильным стимулом для экспансии. Могут существовать также соображения безопасности и этического характера: в конце концов, если в ГЗО возникают другие цивилизации, вероятность конфликта возрастает, если использование ресурсов осуществляется исключительно в их общих астрономических окрестностях.
В контексте исследований SETI можно пойти ещё дальше и постулировать существование Галактической технологической зоны (ГТЗ), которая может, но не обязательно должна, частично совпадать с ГЗО³⁹. Она представляла бы собой совокупность пространственных локаций, где существуют передовые технологические цивилизации и/или где они сосредоточивают основную часть своей материальной базы (в достаточно обобщённом смысле). Сам факт того, что любая технология ограничена законами физики — даже если в достаточно продвинутой форме она могла бы производить иное впе- чатление, как отмечал сэр Артур Кларк, — означает, что ГТЗ, очевидно, является целевой областью для практических проектов SETI. Довольно тривиально, но SETI не может по-настоящему исследовать распределение разумной жизни, если по какой-либо мыслимой причине она не развивает технологии (опять же, в достаточно обобщённом смысле, поскольку они могут чрезвычайно отличаться от того, что мы обычно понимаем под технологиями⁴⁰). Если есть доля правды в аргументах, часто приводившихся на ранних этапах развития SETI, о том, что морские виды могли развить интеллект, но не технологии из-за гидродинамических ограничений и нехватки окислителей, — такие морские медитирующие разумы невозможно было бы обнаружить с помощью проектов SETI. Насколько сильно ГТЗ расходится с ГЗО, зависит от общего астробиологического ландшафта Галактики — если бы мы это знали, мы бы уже нашли верное решение парадокса Ферми, и эта книга была бы излишней. Тем не менее, некоторые выводы можно сделать даже в нашем состоянии неведения. Учитывая размеры ГЗО, представляется очевидным, что для выхода за её пределы из средней точки внутри неё потребовались бы весьма развитые межзвёздные путешествия. Это предполагало бы наличие очень передовых технологий, сопоставимых по меньшей мере с цивилизациями II типа по шкале Кардашёва. Поиски признаков внеземной технологической активности в других галактиках (такие как инфракрасный обзор Ĝ или работа по поиску возможных аномалий на диаграмме масса — светимость) фактически представляют собой попытки обнаружить ГТЗ; хотя такие неортодоксальные проекты SETI всё ещё находятся в зачаточном состоянии, полученные к настоящему времени отрицательные результаты уже чрезвычайно сузили пространство параметров, описывающих очень развитые цивилизации — III типа по шкале Кардашёва и, возможно, некоторые цивилизации типа 2.x.
Существует некоторая критика концепции ГЗО, встречающаяся в недавней литературе или в менее формальном контексте конференций и дискуссий в блогах. Это происходит на фоне периодического «громкого молчания» вокруг неё: например, термин
