Пять возрастов Вселенной - Фред Адамс

По мере старения Галактики и смены звездных поколений концентрация тяжелых элементов в межзвездном пространстве неуклонно возрастает. В результате в далеком будущем звезды будут содержать больше ядер тяжелых элементов, чем современные. Это грядущее увеличение примесей снижает минимальную массу, которую должна иметь звезда, чтобы поддерживать горение водорода. Когда уровень примесей достигнет значения, в несколько раз превышающего современное солнечное, реакции водородного синтеза в своем ядре смогут поддерживать даже те звездные объекты, масса которых составляет всего четыре процента массы Солнца, причем в их атмосферах сконденсируются плотные ледяные облака. Эти странные замерзшие звезды могут похвастаться фактическими температурами, близкими к точке замерзания воды: нулю градусов Цельсия или 273 градусам Кельвина, — куда холоднее самых маленьких и холодных современных звезд. Так как эти бережливые объекты сжигают свое водородное топливо медленно, излучая в миллион раз слабее Солнца, они, соответственно, достигают огромного увеличения продолжительности своей жизни.

Поиск внеземной жизни

Планета, которая вращается по орбите относительно массивной звезды — например, Денеб в созвездии Лебедя, — вряд ли является местом обитания внеземной цивилизации. Звезда вроде Денеба, масса которого в десять раз превышает массу Солнца, живет всего десять миллионов лет, после чего погибает во вспышке сверхновой. Даже если по орбите Денеба вращается планета типа Земли, ее поверхность остается жидкой или полутвердой и подвержена сильному ионизационному излучению, которое исходит от кипящей поверхности звезды. Эта гипотетическая планета принадлежит к внесолнечной системе, которая находится в стадии мучительного образования. Интенсивный «обстрел» планеты планетозималями, метеоритами и кометами активно добавляет планете вещество и непрерывно изменяет ее климат. Подобная система еще слишком молода, чтобы на ней могла развиться хоть какая-то сложная жизнь, не говоря уже о разумной цивилизации.

О необходимости продолжительного времени, которое требуется для возникновения развитых цивилизаций, свидетельствуют два признака. Несмотря на то, что Земля существует уже 4,6 миллиарда лет, эволюционное восхождение человека произошло почти в самом конце этого периода. Первая же технологическая цивилизация на этой планете существует и того меньше — всего несколько сотен лет. Таким образом, в одном известном нам примере на развитие разума ушли миллиарды лет. Второй момент: у нас нет никаких указаний на существование других цивилизаций. В частности, с нами никогда не пытались связаться внеземные сообщества. Если бы технологические цивилизации могли развиться за короткие периоды времени, то можно было бы ожидать, что какая-нибудь относительно близкая звезда будет распространять сигналы, которые можно засечь. Каменное молчание свидетельствует о том, что для развития технологии требуется долгое время.

Какое сочетание возрастающих успехов приводит к появлению цивилизации и сколько времени требует каждый этап ее образования? Во-первых, должна зародиться примитивная жизнь. Под примитивной жизнью мы подразумеваем простейшие структуры, способные к воспроизведению себе подобных и естественному отбору. Согласно этому определению одной из форм примитивной жизни на Земле можно считать вирусы. Интересно, что вирусы, судя по всему, появились позднее, чем первые клетки. Как бы там ни было, примитивная жизнь появилась на Земле очень рано. Старейшие из известных осадочных пород свидетельствуют о том, что вблизи побережья Южной Африки жизнь процветала уже почти четыре миллиарда лет назад. Появление примитивной жизни на Земле заняло не более нескольких сотен миллионов лет — опасно короткий промежуток времени, составляющий лишь небольшой процент от современного возраста Земли.

Если бы все звезды имели массы, в три раза превышающие солнечную, они прожили бы всего полмиллиарда лет и жизнь в редком случае поднялась бы выше этих простейших одноклеточных организмов. По всей вероятности, галактика, заполненная звездами, имеющими тройную массу Солнца, крайне редко достигала бы второй важной вехи на пути к образованию технологической цивилизации, а именно: развития высокосложных клеток-эукариотов.

Для перехода на следующую ступень должна возникнуть сложность. Жизни на Земле потребовалось более трех миллиардов лет, чтобы развить фантастически сложный молекулярный механизм, действующий в современных клетках-эукариотах, к которым относятся и клетки человеческого тела. На протяжении большей части геологического времени жизнь пребывала, главным образом, на ступени одноклеточных организмов, постепенно становясь все более сложной на молекулярном уровне. Одноклеточная амеба, например, безмерно сложнее, чем одноклеточная коли-бактерия.

Если бы самые маленькие звезды в Галактике были на двадцать пять процентов тяжелее Солнца, максимальное время их жизни составило бы около трех миллиардов лет. В этом случае жизнь могла бы подняться выше ступени сложных одноклеточных организмов лишь на очень немногих планетах. Предположим, к примеру, что довольно близкая к нам звезда Процион, которая весит в 1,4 раз больше Солнца, имеет двойника Земли. В отдаленных океанах этой гипотетической планеты могла бы зародиться жизнь, при условии, что она сумела бы пережить фазы красного гиганта, в которого превратится белый карлик — звезда, парная Проциону. Даже во время нашего размышления над этим вопросом сложный молекулярный механизм вполне мог бы развиваться на Проционе аналогично тому, как два миллиарда лет назад это происходило на Земле. К сожалению, это чудесное эволюционное развитие вынуждено будет прекратиться раньше времени. Дни Проциона как обычной звезды, существующей за счет горения водорода, сочтены. Всего через несколько сотен миллионов лет этой звезде суждено раздуться в красного гиганта и самым эффективным образом стерилизовать любые на сегодняшний день обитаемые планеты в ее солнечной системе.

Третьим переломным событием, приведшим к развитию на Земле разумных существ, было появление многоклеточных организмов. Большие формы жизни, в которых согласованно функционируют клетки, выполняющие различные узко специальные функции, впервые появились около восьмисот миллионов лет назад, когда Земле было почти 3,8 миллиарда лет. Фауна Эдиакары, названная в честь австралийского нагорья Эдиакара, где были найдены самые известные ископаемые из этой эпохи, судя по всему, лишь весьма отдаленно похожа на современные растения и животных. Эти представители фауны Эдиакары, многие из которых напоминают подушки или надувные матрацы, очевидно, покачивались на поверхности океана или обитали в более глубоких его слоях и вели оседлую жизнь, получая питание путем фильтрации воды. Возможно, фауна Эдиакары — это альтернативное, в конечном счете, неудачное, эволюционное решение проблемы согласованного действия больших количеств клеток в одном организме. Быть может, эти экзотические организмы были уничтожены первыми хищными червеобразными предками современных фили животных.

Сложные животные восходят в своей родословной непосредственно к Кембрийскому взрыву, — который произошел 540 миллионов лет назад. За промежуток длиной всего в десять-двадцать миллионов лет интенсивный всплеск видообразования породил самых ранних известных представителей почти всех фили животных, которые в настоящее время имеются на нашей планете. Сочетание событий, приведшее к Кембрийскому взрыву, остается загадкой, и многие ключевые вопросы по сей день не получили ответа. Но что еще более важно, нам нужно знать, действительно ли эволюционный период продолжительностью в четыре миллиарда лет необходим для того, чтобы, главным образом, одноклеточные организмы достигли определенной точки, в которой стало возможным распространение сложных форм жизни. Был ли действительно необходим столь длительный промежуток времени или Кембрийский взрыв был всего лишь исходом случайной совокупности инициирующих событий, которые могли произойти в истории Земли и много раньше?

По сравнению с возрастом Земли, равным 4,6 миллиардам лет, эволюция от момента Кембрийского взрыва вплоть до появления нашего технологического общества произошла достаточно быстро. Было ли это достижение слепой удачей или возникновение разума было фактически гарантировано еще тогда, когда только появились сложные многоклеточные формы жизни? Нам это не известно. Но ответ на этот вопрос имеет решающее значение, в частности, для ведущихся поисков жизни за пределами нашей Солнечной системы. При рассмотрении большинства предположений о внеземном разуме сначала оценивается количество разумных цивилизаций, существующих в Галактике в данный момент. С помощью оценок такого рода делается попытка связать воедино многие аспекты астрономии, биологии и антропологии.