Уравнение дрейка – все о космосе

Уравнение Дрейка и «Кеплер»

Уравнение Дрейка - все о космосеУравнение Дрейка — формула, предназначенная для определения числа внеземных цивилизаций в Галактике, с которыми у человечества есть шанс вступить в контакт. Сформулирована доктором Фрэнком Дональдом Дрейком (профессором астрономии и астрофизики калифорнийского университета Santa Cruz) в 1960 году.

Среди ее переменных — количество звёзд, образующихся в год в нашей галактике; доля звёзд, обладающих планетами; среднее количество планет (и спутников) с подходящими условиями для зарождения цивилизации; вероятность зарождения жизни на планете с подходящими условиями; вероятность возникновения разумных форм жизни на планете, на которой есть жизнь; отношение количества планет, разумные жители которых способны к контакту и ищут его, к количеству планет, на которых есть разумная жизнь; время жизни такой цивилизации (то есть время, в течение которого цивилизация существует, способна вступить в контакт и хочет вступить в контакт). По современным оценкам, число внеземных цивилизаций, доступных для контакта, составляет 0,002275. То есть такие цивилизации отсутствуют.

Однако 20 июля 2015 года НАСА объявило о том, что астрономы якобы нашли планету, во всем похожую на нашу Землю. Это заявление было моментально растиражировано в СМИ и Интернет-сообществах, и появилась масса спекуляций на тему о «Земле-2.0». Некоторые особо ушлые журналисты договорились даже до того, что на новой планете якобы уже обнаружена жизнь, и даже приняты сигналы от разумных существ, обитающих на этой планете. Ниже приводится статья Элизабет Таскер, астрофизика из Университета Хоккайдо (Япония), которая отражает рациональный взгляд на текущее положение дел в области поиска внеземных цивилизаций.

«Заявление НАСА об открытии новой экзопланеты, подобной Земле, было встречено общественностью с большим волнением. Однако правда заключается в том, что мы не можем всего по нескольким известным нам параметрам судить о том, действительно ли эта планета во всем подобна нашей. Вполне возможно, что она подобна не Земле, а Венере, или же представляет совсем что-то иное.

Планета Кеплер-452b была обнаружена космическим аппаратом «Кеплер», который регистрирует небольшие падения в яркости звезд в момент прохождения планет между наблюдаемой звездой и земными наблюдателями.

По этому методу можно оценить размеры планет, но не массы. Поэтому о планете Кеплер-452b мы знаем всего два параметра: размер планеты и уровень радиации, которую она получает от своей родительской звезды.

Кеплер-452b, согласно данным, по размеру на 60% больше, чем Земля. Планета вращается около подобной Солнцу звезды с орбитальным периодом 384,84 суток.

В результате суммарная радиация, получаемая планетой от своей звезды, почти такая же, как и на Земле, всего на 10% выше. Это означает, что Кеплер-452b находится в так называемой «зоне обитаемости».

Этот термин может показаться весьма многообещающим в плане поисков внеземной жизни, но на самом же деле вводит обывателя в заблуждение.

Зона обитаемости – это область вокруг звезды, в которой может существовать вода в жидком состоянии на поверхности подходящей для этого планеты. Тут ключевое слово – «подходящей».

Очевидно, что такие газовые гиганты, как Нептун, даже находясь в «зоне обитаемости», не могут иметь океаны жидкой воды, так как у них нет «поверхности».

Ученые рассматривают «зону обитаемости» всего лишь как способ ограничения списка планет-кандидатов в поисках признаков жизни на них в будущем.

По своим размерам Кеплер-452b находится между твердыми планетами земной группы и газовыми планетами типа Нептуна. В научной статье, в которой впервые было заявлено об этом открытии, авторы оценивают вероятность того, что Кеплер-452b имеет твердую поверхность, примерно в 50-60%, то есть, полной уверенности в том, что эта планета подобна Земле, у них нет.

Такие планеты, как Земля, состоят из железа, кремния, магния и углерода. Хотя ожидается, что эти основные компоненты будут общими и для планет земного типа в других планетных системах, их соотношения могут сильно различаться. А эти различия в соотношениях этих элементов приведут к совершенно различным геологическим строениям планет.

Например, у планеты, состоящей главным образом из углерода, может быть алмазная мантия, практически застывшая. При этом тектонические плиты были бы совершенно неподвижными.

У планет с повышенным содержанием магния может быть гибкая и толстая кора, устойчивая к разломам.

В обоих этих случаях на таких планетах будет затруднена вулканическая активность, которая, как считается, важна для долгосрочного поддержания атмосферы.

И даже если у Кеплер-452b химический состав подобен земному, мы сталкиваемся с другой проблемой – проблемой силы тяжести. При такой же плотности, как и у Земли, Кеплер-452b была бы в пять раз массивнее, чем наша планета.

Значит, на планете будет более сильная гравитация, которая способствовала бы созданию толстой атмосферы с безудержным парниковым эффектом, что означает, что температура на поверхности планеты будет повышаться.

Это может быть еще проблематичнее, учитывая, что усиливающаяся энергия стареющей звезды Кеплер-452, возможно, еще больше будет подогревать планету. В этом случае вся вода на поверхности планеты выкипела бы, покинув «супервенеру», а не «суперземлю».

Еще одна проблема заключается в том, что Кеплер-452b одинока в своей системе. Насколько нам известно, в той системе нет других планет. Это может быть проблемой, поскольку весьма вероятно, что своей водой Земля обязана гигантским планетам Солнечной системы.

На том расстоянии от Солнца, на котором находимся мы, зерна пыли, сформировавшие Землю, были слишком теплыми, чтобы содержать лед. Поэтому из них сформировалась сухая планета, а вода на ней появилась позже, доставленная, скорее всего, ледяными астероидами и кометами.

Эти «замороженные моря», сформировавшиеся в холодных окраинах Солнечной системы, направлялись во внутренние области гравитационными «пинками» газовых гигантов, главным образом, Юпитера.

Отсутствие аналога нашего Юпитера в система Кеплер-452 могло бы привести к отсутствию воды на Кеплер-452b, а стало быть и жизни на ней.

Всё это означает, что даже полностью идентичная Земле по размеру планета, вращающаяся около идентичной нашему Солнцу звезды по точно такой же орбите, может оказаться совершенно чуждым миром. Условия на поверхности планеты определяются несметным количеством факторов – атмосфера, магнитные поля, взаимодействия с другими планетами и т.д. И у нас в настоящее время нет способов измерить их все.

Разумеется, это ни в коей мере не умаляет значение этой находки. На данный момент Кеплер-452b имеет самый долгий период обращения из всех известных планет такого размера, стало быть перед нами открыты пути для обнаружения более разнообразных планетных систем. Однако рассуждения о том, что та или иная планета является подобием Земли, на сегодняшний день совершенно преждевременны.»

Источник: https://defence.ru/article/2418/

Парадокс Ферми против уравнения Дрейка. Мы одни во Вселенной –

«Где они», задавался вопросом физик Энрико Ферми, размышляя о жизни в космосе. Он рассуждал, что, если генезис жизни не сложный, то Вселенная должна изобиловать зелеными существами на триллионах планет.

Прошло почти 14 миллиардов лет с момента Большого взрыва, и некоторые из чужеродных цивилизаций должны были стать технологически развитыми и межпланетными, поэтому их обнаружение не составило бы труда.

Так почему же мы до сих пор «одиноки» Есть ответ: отсутствие доказательств внеземной жизни известно как парадокс Ферми.

Энрико Ферми — итальянский физик, наиболее известный благодаря созданию первого в мире ядерного реактора, внесший большой вклад в развитие ядерной физики, физики элементарных частиц, квантовой и статистической механики. Считается одним из «отцов атомной бомбы».

Парадокс подверг сомнению возможность обнаружения внеземных цивилизаций и связан с попыткой ответить на один из важнейших вопросов современности: «Является ли человечество единственной технологически развитой цивилизацией во Вселенной».

Попыткой ответа на этот вопрос служит уравнение Дрейка, которое оценивает количество возможных для контакта внеземных цивилизаций. Оно может давать при некоторых значениях неизвестных параметров довольно высокую оценку шансам на такую встречу.

На подобные выводы Ферми ответил, что, если в нашей Галактике должно существовать множество развитых цивилизаций, то надо ответить на вопрос: «Где они Почему мы не наблюдаем никаких следов разумной внеземной жизни, таких, например, как зонды, космические корабли или радиопередачи».

Допущения, которые легли в основу парадокса Ферми, часто называют Принципом Ферми.

Уравнение Дрейка: N = R · fp · ne · fl · fi · fc · L, где:

N – количество разумных цивилизаций, готовых вступить в контакт; R – количество звёзд, образующихся в год в нашей галактике; fp – доля звезд, обладающих планетами; ne – среднее количество планет (и спутников) с подходящими условиями для зарождения цивилизации; fl – вероятность зарождения жизни на планете с подходящими условиями; fi – вероятность возникновения разумных форм жизни на планете, на которой есть жизнь; fc – отношение количества планет, разумные жители которых способны к контакту и ищут его, к количеству планет, на которых есть разумная жизнь;

L – время жизни такой цивилизации (то есть время, в течение которого цивилизация существует, способна вступить в контакт и хочет вступить в контакт).

Фрэнк Дональд Дрейк сформулировал уравнение в 1960 году во время подготовки к телеконференции, на которой собрались ведущие астрономы, физики, биологи, социологи и промышленники, чтобы обсудить возможность обнаружения разумной жизни на других планетах.

Фрэнк Дональд Дрейк: родился в Чикаго, учился на факультете электроники Корнеллского университета. Прослушав курс лекций прославленного астронома Отто Струве о формировании планетных систем, на всю жизнь загорелся интересом к вопросам внеземной жизни и цивилизаций.

Когда Дрейк выступал со своей формулой, он не предполагал, что она послужит аргументом для сторонников SETI, обеспечившим проекту финансирование на десятилетия вперед.

Парадокс Ферми имеет много других предполагаемых решений, например, что мы действительно одиноки в космосе, или, что Земля изолирована от межзвездного сообщества до тех пор, пока люди не станут «ответственными гражданами галактики».

Самое страшное из всех – идея Великого фильтра – некий неизбежный вектор развития, при котором у всех цивилизаций есть относительно короткий срок существования, возможно потому что они развиваются и становятся жертвами саморазрушительных технологий.

При таком сценарии шансы на существование двух цивилизаций в непосредственной близости ничтожно малы, и они всегда будут ощущать себя одинокими.

Парадокс Ферми Нет, не слышали!

Американский астроном Джейсон Райт, профессор астрономии из Университета штата Пенсильвания, 24 апреля 2017 года опубликовал статью, в которой он перефразировал Ферми так: «Где они были». Он задается вопросом, возникали ли в прошлом в Солнечной системе и ее окрестностях «коренные» технически развитые цивилизации и какое наследие они могли оставить нам, жителям Земли.

До того, как люди начали бродить по Земле.

Исходя из работы Джейсона Райта, Вселенная может быть заполнена остатками мертвых цивилизаций.

Ученый не опирается на шансы «созерцать» жизнь где-то за десятки и сотни световых лет, где ее невероятно сложно обнаружить, а рассматривает возможность существования цивилизаций в ранней Солнечной системе, которые пали жертвой Великого Фильтра сотни миллионов, если не миллиардов, лет до того, как люди сделали первые шаги по Земле.

Если бы разумная жизнь существовала здесь или на других планетах и лунах, какие следы и где мы должны искать В разрушительной среде Венеры и агрессивной тектонике Земли любые «рукотворные» сооружения были бы разрушены за столь долгое время.

Но на медленно меняющихся Марсе, Луне и, возможно, покрытых вечной мерзлотой спутниках газовых гигантов, города древних цивилизаций могли бы сохраниться под толщей льда и каменных пород.

Читайте также:  Перегретая жидкость - все о космосе

Кроме этого, технически развитые предшественники могли бы оставить после себя радиоизотопные источники энергии, выдающие себя на протяжении миллиардов лет.

И хотя это лишь предположение, не стоит забывать, что наши космические корабли по сей день лишь «царапали» поверхность любой из планет.

Когда мы, наконец, начнем «копаться в грязи» других миров, мы, вполне возможно, сможем обнаружить неопровержимые доказательства присутствия тех, кто считал себя центром Вселенной, кто сгорал еретиком, опровергая свое величие, смотрел на Млечный Путь, считал звезды, восхищался Солнцем, не думая о Великом фильтре. Но стал пылью. Стал заложником времени, заложником необъяснимой Вселенной.

В вашингтонской тюрьме Yocult несколько лет назад стартовала социальная программа “Пушистые котики”, направленная на реабилитацию …

Источник: https://edaymix.ru/interesnosti/12311-paradoks-fermi-protiv-uravneniya-dreyka-myi-odni-vo-vselennoy.html

Уравнение Дрейка – Зона Реальности

ПодробностиКатегория: Наука 10.08.

2013 07:50 SViper 1268

Есть ли способ определить число технологически развитых цивилизаций, которые могут существовать в нашей Галактике? Во время работы в Национальной обсерватории радиоастрономии д-р Фрэнк Дрейк разработал математический метод, согласно которому можно подсчитать (конечно, приблизительно) число миров с технологически развитой цивилизацией. Уравнение Дрейка, как его стали называть, появилось в 1961 году и вскоре его приняли другие ученые.

Фрэнк Дрейк впервые сформулировал свое уравнение в 1960 году в рамках подготовки к одному из заседаний уфологов.

Это заседание, состоявшееся в Западной Вирджинии, проводилось организацией SETI, там и была произнесена историческая формула. Тогда Дрейк не имел понятия, что он станет основным в SETI теоретиком на долгие десятилетия.

А изначально это уравнение было всего лишь инструментом, помогающим осветить вопросы, которые обсуждали на конференции.

Уравнение Дрейка тесно связано с парадоксом Ферми – Дрейк предположил, что, возможно, имеется большое число инопланетных цивилизаций, но отсутствие доказательств существования таких цивилизаций (Парадокс Ферми) свидетельствует, высокий уровень развития техники часто приводит к войнам и саморазрушению. Эта теория используется теми, кто выступает против развития техники в нашем мире, особенно в области вооружения. Они боятся третьей мировой войны, в которой, по предсказаниям многих ясновидящих, может погибнуть наша Земля.

Как выглядит уравнение Дрейка:

N = R•fp•ne•fl•fi•fc•L
N – количество звезд. По текущим оценкам в галактике «Млечный путь» от 200 до 400 миллиардов звезд.

R – количество звезд в год. Ежегодно появляется 10-12 новых звезд.

F P – какая часть звезд снабжена планетами. Принято считать, что из всего количества звезд в галактике 20-50% может иметь планетарные системы.

N E – число планет и звезд, которые способны для поддержания жизни. У каждой звезды с планетарной системой может быть 1-2 планеты, где способна возникнуть жизнь.

F L – действительное количество планет, где развивается жизнь. Эта величина считается равной 100% – т.е., если условия для появления жизни есть, она появится.

F I – возможность развития жизни до разумной. Если на планете появилась жизнь, в 50% случаев на ней могут возникнуть разумные существа.

F C – количество цивилизаций, которые могут захотеть общаться с нами. Процент разумных форм жизни, у которых возникнет желание пойти на контакт и будут возможности для этого – 10-20%.

L – сколько лет требуется цивилизации, чтобы достичь пика. Это самый расплывчатый момент.

Использование земли как модели для конкретной цивилизации дает нам сведения, что продолжительность существования нашей Солнечной системы составляет около 10 миллиардов лет.

Как долго наша цивилизация может прожить без того, чтобы не уничтожить себя? Так, как это нам предсказывают – или мы сможем преодолеть наши проблемы и прожить неопределенный срок? В среднем – 10000 лет.

У вас недостаточно прав для добавления комментариев.
Возможно, вам необходимо зарегистрироваться на сайте.

Источник: http://realityzone.ru/nauka/1107-uravnenie-drejka.html

Формула Дрейка

Вообще-то говоря, немногие крупные научные открытия датированы строго — не только годом, но и месяцем, и числом. Однако, как минимум, одно из них можно датировать с точностью буквально до минут.

В ночь с 1 на 2 ноября 1961 года несколько ученых — участников конференции, проходившей в Грин-Бэнке (Green Bank), штат Виржиния, США, засиделись в баре допоздна за обсуждением статьи, написанной физиками Филипом Моррисоном (Philip Morrison, р. 1915) и Джузеппе Коккони (Giuseppe Cocconi, р. 1914).

Они спорили, могут ли земные ученые, едва начавшие строить серьезные по размерам радиотелескопы, реально обнаружить радиосигналы, посылаемые внеземными цивилизациями из далекого космоса.

Если где-то в глубинах Вселенной действительно есть хоть одна внеземная цивилизация, стремящаяся к контакту с нами, она, вероятно, посылает нам радиосигналы, и нам лишь нужно их поймать, рассуждали они. Заодно была сформулирована задача на следующий день конференции: оценить вероятное число внеземных цивилизаций, готовых вступить в контакт с нами.

Вопрос был поставлен, и ответ на него уже на следующий день предложил американский радиоастроном Фрэнк Дрейк. Согласно его формуле число внеземных цивилизаций N составляет:

N = RPNeLCT

где R — число ежегодно образующихся звезд во Вселенной; Р — вероятность наличия у звезды планетной системы; Ne — вероятность того, что среди планет имеется планета земного типа, на которой возможно зарождение жизни; L — вероятность реального зарождения жизни на планете; С — вероятность того, что разумная жизнь пошла по техногенному пути развития, разработала средства связи и желает вступить в контакт и, наконец, T — усредненное время, на протяжении которого желающая вступить в контакт цивилизация посылает радиосигналы в космос, чтобы связаться с нами. Смысл формулы Дрейка состоит, если хотите, не в том, чтобы всё окончательно запутать, а в том, чтобы наглядно показать всю степень человеческого неведения относительно реального положения дел во Вселенной и, хотя бы приблизительно, раздробить одну чисто гадательную оценку общего числа цивилизаций в ней на несколько вероятностных оценок. По крайней мере, в таком виде всё начинает выглядеть менее загадочно.

На момент конференции в Грин-Бэнке единственным более или менее известным числом в правой части формулы было число ежегодно образующихся звезд R.

Что касается других чисел, то к планетам земного типа (Ne)даже в нашей Солнечной системе можно было отнести от одного (только Земля) до пяти (Венера, Земля, Марс и по одному из крупных спутников Юпитера и Сатурна) космических объектов планетарного типа.

При оптимистичных прогнозах подобного рода получалось, что Галактика буквально кишит миллионами технологически развитых цивилизаций (N), а мы — по сути — юниоры в этой «галактической лиге».

Эти сведения незамедлительно заполонили средства массовой информации, а через них — и массовое сознание, и люди попросту перестали сомневаться, что существование внеземного разума — непреложная истина.

Однако с 1961 года прошло уже не одно десятилетие, и чем дальше, тем больше мы убеждаемся в том, что нужно умерить оптимизм, изначально порожденный формулой Дрейка в массовом сознании землян, истосковавшихся по братьям по разуму.

Сегодня мы знаем, например, в отличие от излишне оптимистичных участников гринбэнкской группы, что существование жизни в пределах нашей Солнечной системы вне Земли крайне маловероятно (разве что она существует под толстым ледяным щитом в океане четвертого по величине спутника Сатурна, который по странной иронии называется Европа).

И, хотя после 1961 года нами было открыто немало планетных систем вокруг ранее известных звезд, все они выглядят мало похожими на нашу Солнечную систему, поскольку планеты там, по большей части, обращаются по вытянутым эллиптическим орбитам с весьма значительным эксцентриситетом, а значит, годовой перепад температур на них выглядит неприемлемым с точки зрения развития белковой жизни. Фактически выяснилось, что условия, способствующие удержанию воды на поверхности планетарного тела в течение миллиардов лет без ее испарения и/или вымораживания, настолько жестки, что, кроме Земли, таких планет до сих пор не найдено — и это не удивительно, поскольку даже несколько процентов изменения радиуса земной орбиты приведут к тому, что наша планета станет непригодной для жизни.

Так случилось, что в 1981 году я и мой коллега-астроном Роберт Руд (Robert Rood, р. 1942) наткнулись на формулу Дрейка и решили ее критически переосмыслить в свете современных научных знаний.

Подставив все имеющиеся у нас на руках оценки величин в правой части формулы, мы получили значение N, приблизительно равное 0,003. То есть три из тысячи (или примерно одна из трехсот) звездных систем имеют в своем составе технологически развитую, желающую общаться с нами цивилизацию.

Или, если хотите, это означает, что межзвездные сигналы со стороны внеземного разума появились в нашей Галактике лишь в последнюю 1/300 часть срока ее существования. В любом случае ставки на предмет их обнаружения у нас крайне плохи: 1:300.

Естественно, за прошедшие двадцать с лишним лет ничего не изменилось, и никаких признаков жизни внеземные цивилизации не подали. Их поиск продолжается уже не первое десятилетие, финансируется и за государственный счет, и частными фондами. Увы…

Мы и поныне не нашли себе пресловутых внеземных братьев по разуму, не говоря уже о том, чтобы попытаться вступить с ними в контакт. Да и ладно. Зато у нас накопилась масса абсолютно достоверных данных относительно того, чего там нет.

Источник: http://elementy.ru/trefil/21080/Formula_Dreyka

Великий поиск – уравнение Дрейка | спросите науку

Проект SETI по поиску внеземного разума существует уже  на протяжении нескольких десятилетий, считая с первого эксперимента американского астронома Фрэнка Дрейка.

SETI   в основном ищет иной разум путем прослушивания  радиоволн, которые возможно испускаются  другой цивилизацией .

Для Дрейка еще в 1960-х годах, это был знак технологически развитого общества, и соответственно, самое простое и разумное средство для поиска инопланетной жизни.

Уравнение Дрейка  — формула, предназначенная для определения числа внеземных цивилизаций в Галактике, с которыми у человечества есть шанс вступить в контакт. 

Выглядит формула следующим образом:

N = R * Fp * Ne * Fl * Fi * Fc * L

где:

N — количество разумных цивилизаций, готовых вступить в контакт; R — количество звёзд, образующихся в год в нашей галактике; Fp — доля звёзд, обладающих планетами; Ne — среднее количество планет (и спутников) с подходящими условиями для зарождения цивилизации; Fl — вероятность зарождения жизни на планете с подходящими условиями; Fi — вероятность возникновения разумных форм жизни на планете, на которой есть жизнь; Fc — отношение количества планет, разумные жители которых способны к контакту и ищут его, к количеству планет, на которых есть разумная жизнь;

L — время жизни такой цивилизации (то есть время, в течение которого цивилизация существует, способна вступить в контакт и хочет вступить в контакт).

На расстоянии более 500 световых лет от Земли, вероятность выявления любого сигнала от развитой цивилизации приближается к нулю. Это то расстояние, на которое способны  наши нынешние технологии поиска внеземных радиосигналов.

Читайте также:  Эпиметей — спутник сатурна - все о космосе

Точка – тире – точка” стали преобладать маломощные спутники, направляющие свои сигналы к земле, а основная масса телекоммуникаций сместилась от радио до  волоконной оптики для кабельного телевидения и Интернет-трафика. И еще сто лет не будет никаких существенных выходов радиоволн с Земли.

Другое слабое место уравнения  это элемент  Fi – часть тех планет земного типа (по оценке их должно быть до 10 000 в Млечном Пути), на которых развивается разумная жизнь.

На сегодняшний день не существует никаких доказательств, что есть “жизненный принцип”, направляющий первичный химический бульон в сторону развития Хомо Сапиенс как вида. Пока мы не найдем убедительные доказательства жизни на экзопланетах хотя бы солнечной системы, Fi остается спорным.

Уравнение Дрейка не принимает во внимание такие факторы, как возраст Галактики,  или наличие физико-химических параметров, таких как наличие металлов, необходимых для зарождения жизни и формирования планет. Уравнение Дрейка,  по словам некоторых ученых,  предполагает своего рода космологическое единообразие, а не динамичную и постоянно меняющуюся вселенную.

В уравнение введены факторы предположительного числа планет земного типа, но нет оценки, когда на планетах, подобных Земле, развиваются высшие формы жизни . Преклонный возраст Млечного Пути и возможность того, что интеллект присутствовал на планетах как 2, так и  4,5 миллиарда лет назад, и возможно, уже угас, оставляет абсурдно узкое окно для обнаружения радиосигналов.

С 1992 года астрономы находят все больше экзопланет и на сегодняшний день их уже около  2000. Количество подобных Солнцу звезд с планетами, как полагают, около 40% или выше.

В настоящее время большая часть из найденных планет, слишком массивные и вращаются по орбитам очень близко к своим звездам (такие планеты называются “горячий юпитер”), но, если улучшить методы обнаружения, полагают многие ученые,  будут найдены 

планеты другого размера и с более подходящими орбитами.

Исследования последних двух десятилетий показали, что могут существовать буквально миллиарды планет в Млечном Пути, на которых возможна жизнь, аналогичная земным экстремофилам (бактериям и колониям, встречающимся на Земле в экстремальных условиях – озерах с серной кислотой, пещерах с предельным значением CO2, на глубине в 10 000 метров и т д).

Тем не менее,  уравнение Дрейка  оказало большое влияние на наше мышление. Оно составило костяк астробиологии как науки. Карл Саган был вдохновлен тем, что уравнение Дрейка показало высокий процент возможного обнаружения интеллектуальной инопланетной жизни, но он также добавил, что экстраординарные заявления требуют экстраординарных доказательств.

В 2010 году итальянский астроном Клаудио Макконе опубликовал в журнале Acta Astronautica статистическое уравнение Дрейка (SDE) – математически более сложное и надежное, чем классическое уравнение Дрейка (CDE ) .

SDE основано на центральной предельной теореме, которая гласит, что сумма достаточно большого количества слабо зависимых случайных величин, имеющих примерно одинаковые масштабы (ни одно из слагаемых не доминирует, не вносит в сумму определяющего вклада), имеет распределение, близкое к нормальному. Таким образом, каждый из семи факторов уравнения Дрейка становятся независимыми положительными случайными величинами. В своей работе Макконе проверил SDE с использованием значений, обычно принятых сообществом SETI, и результаты оказались хорошей новостью для “охотников на чужих” .

Хотя численные результаты не были его целью, Макконе оценил с помощью SDE, что в нашей галактике может пребывать 4590 внеземных цивилизаций. А с помощью классического уравнения Дрейка получалось только 3500.

Так что SDE прибавляет более 1 000 цивилизаций к предыдущей оценке.

На рисунке ниже: Гауссиан или кривая нормального распределения  вероятности нахождения ближайшей внеземной цивилизации к Земле.
                  

Еще одним преимуществом SDE является введение стандартной концепции вариации, которая показывает, сколько существует отклонений от среднего значения . В этом случае изменение стандартной концепции довольно велико: 11195 . Иными словами, кроме человеческого общества,передовых технологических цивилизаций  может быть в Млечном Пути от нуля до 15 785 .

Если эти галактические общества были бы на равном расстоянии, среднее расстояние между ними составило бы 28 845 световых лет.

Это слишком далеко, чтобы вести диалог с ними даже посредством электромагнитного излучения, путешествующего со скоростью света.

Даже с таким потенциально большим количеством возможных развитых цивилизаций, с межзвездной связью  по-прежнему будут возникать большие  технологические проблемы.

Источник: http://i-nauka.ru/publ/astronomija/poisk_ehkzoplanet/velikij_poik_uravnenie_drejka/8-1-0-117

Уравнение Дрейка

Уравнение Фрэнка Дрейка является основой проекта поиску внеземных цивилизаций (СЕТИ). Его считают вдохновителем этой программы. Уравнение Дрейка делает попытку измерить N — количество возможных цивилизаций в Галактике, готовых вступить в контакт.

ЦЕПОЧКА УМНОЖЕНИЙ

Уравнение предполагает всего-навсего перемножение серии коэффициентов: N — R х Fp х Ne х Fl х Fi х Fc х L.

R — средняя скорость образования звезд в нашей галактике; Fp — доля звезд, имеющих планеты; Ne — среднее количество объектов вокруг планетообразующей звезды, потенциально способных поддерживать жизнь; Fl — доля таких объектов с условиями для зарождения жизни, где она действительно может возникнуть; Fi — доля объектов, на которых есть жизнь, где может развиться разум; Fc — доля разумных цивилизаций, которые развили технологии для межзвездной коммуникации, и, наконец, L — средняя продолжительность существования цивилизации, достигшей уровня межзвездных контактов.

Уравнение, по существу, измеряет вероятность зарождения жизни вокруг конкретной звезды, которая затем преодолевает определенный ряд «препятствий» и развивается в разумную цивилизацию, способную отправлять межзвездные сообщения.

ПЛОТЬ И КОСТИ

Уравнение Дрейка может показаться банальным математическим средством утверждения (относительно) очевидного представления, которое хромает на обе ноги из-за того, что мы просто слишком мало знаем для измерения многих из необходимых в этом уравнении вероятностей.

Пока что единственным примером разумной цивилизации, которая стоит на пороге межзвездной коммуникации, является наша собственная. Когда Дрейк опубликовал свое уравнение, человечеству еще даже не было известно, является ли Солнечная система единственной в своем роде. К счастью, с тех пор мы кое-что узнали.

Например, открытие множества экзопланет показало, что солнечные системы — совершенно обычное явление. Сегодняшние технологии пока не позволяют нам найти планеты размером с Землю (которые считаются наиболее пригодными для жизни), но это не означает, что их не существует, вероятно, даже в больших количествах.

Правда, некоторые открытия обнаружили массу затруднений. К примеру, большинство открытых нами солнечных систем, похоже, содержат в себе планеты на эллиптических орбитах или же горячие Юпитеры, которые по спирали сместились внутрь к центру своей системы, уничтожив на своем пути все планеты в обитаемой зоне.

УСЛОВИЯ ДЛЯ ЖИЗНИ

Другие крупнейшие открытия расширили диапазон условий, при которых, как теперь представляется, может выстоять жизнь.

В пределах Солнечной системы нами обнаружены как минимум два объекта, на которых непосредственно под поверхностью существует жидкая вода при температуре ниже точки замерзания (Европа и Энцелад — спутники Юпитера и Сатурна соответственно), а также целый сонм других объектов, которые, по-видимому, сформировались под действием криовулканизма. Земные биологи обнаружили новые организмы, способные выживать в среде куда более агрессивной, чем условия, которые ранее считались пригодными для обитания.

    600      

Поддержите проект Мир Знаний, подпишитесь на наш канал в Яндекс Дзен

Источник: http://mir-znaniy.com/uravnenie-dreyka/

Уравнение Дрейка не работает – и вот, как его исправить

Теория о том, что первое обнаружение внеземного разума произойдёт при помощи радиоволн, была высказана давно.

Но возможно, что в космосе существует такое, о поисках чего мы до сих пор даже не могли и мечтать

В 1961 году учёный Фрэнк Дрейк записал просто выглядящее уравнение для оценки количества активных, технологически развитых и передающих сообщения цивилизаций в Млечном Пути.

Не существовало удобного способа просто оценить это количество, но у Дрейка возникла гениальная идея записать множество параметров, которые можно было оценить, а потом перемножить.

Если числа верны, то вы получите точное число технологически продвинутых цивилизаций, с которыми могло бы общаться человечество, расположенных в пределах нашей Галактики, в любой момент. Концепция гениальная, но чем больше мы узнавали о нашей Вселенной, тем менее она становилась полезной. Сегодня уравнение Дрейка не работает, но о Вселенной нам известно достаточно для того, чтобы создать улучшенный метод для подсчёта.

Возможность существования другого населённого мира в Млечном Пути невероятна и привлекательна, но если мы хотим узнать, насколько она реальна, нам обязательно нужно разобраться с наукой. Уравнение Дрейка, если быть точным, говорит о том, что количество цивилизаций N, существующих в какой-то момент в нашей Галактике, равно произведению семи различных неизвестных величин, связанных с астрономией, геологией, биологией и антропологией, каждая из которых отталкивается от предыдущей. Это:

  1. R*, средняя скорость формирования звёзд.
  2. fp, доля звёзд, имеющих планеты.
  3. ne, среднее количество имеющих планеты звёзд, среди которых встречается планета, способная поддерживать жизнь [на самом деле — среднее количество планет звезды, способных поддерживать жизнь / прим. перев.]
  4. fl доля этих планет, на которых жизнь зародилась.
  5. fi доля планет с жизнью, где появилась разумная жизнь.
  6. fc доля этих планет с разумной жизнью, способной отправлять сообщения через межзвёздное пространство.
  7. L, отрезок времени, который такая цивилизация передаёт или слушает сообщения.

Перемножьте параметры между собой, и, в теории, вы получите количество технологически развитых цивилизаций в Млечном Пути, передающих сообщения,
Фантазия художника на тему потенциально обитаемой экзопланеты на орбите вокруг солнцеподобной звезды. Но нам, возможно, не надо искать другую планету, похожую на Землю, чтобы найти жизнь. В нашей Солнечной системе уже могут быть все необходимые ингредиенты. Мы просто не знаем, насколько жизнь распространена. Вот только с этим раскладом есть много крупных проблем. Запись уравнения в таком виде содержит несколько невысказанных предположений, не отражающих реальность. Проблемы с текущей его полезностью следующие:

  • То, что уравнение было записано до того, как была подтверждена теория Большого взрыва, а модель стационарной Вселенной была опровергнута.
  • Уравнение предполагает, что только одна планета в звёздной системе может поддерживать жизнь [тут Итан ошибся, видимо, неправильно поняв параметр ne — в оригинальном изложении это как раз количество планет в системе, способных поддерживать жизнь / прим. перев.].
  • Предполагается, что разумная и технологически развитая жизнь не расселится по другим планетам.
  • Предполагается, что разумные существа выберут передачу и приём радиосигналов в качестве способа передачи сообщений в межзвёздном пространстве.

Последнее предположение послужило мотивацией для создания SETI – проекта по поиску внеземного разума при помощи радиоантенн – который ничего не нашёл.
Атакамская большая антенная решётка миллиметрового диапазона, ALMA – один из наиболее мощных радиотелескопов Земли. И это лишь малая часть массива, формирующего Event Horizon Telescopen, способного снимать Магеллановы Облака (показанные здесь) и все звёзды южного неба, в отличие от большинства наблюдателей в северном полушарии. Это, однако, не означает, что больше не существует миров с разумной жизнью! Несмотря на неопределённость по поводу существования других разумных существ и их желания и возможностей попытаться найти нас и связаться с нами, возможность существования разумных, способных общаться или путешествовать в космосе инопланетян вызывает огромный интерес не только у учёных, но и у всего человечества. Многие части уравнения Дрейка могут быть проблемными, и основная из них та, что в них заключены огромные неопределённости: они настолько крупные, что любые предположения по поводу величины N, количества цивилизаций в нашей Галактике, не имеют смысла. Но сейчас 2018 год, и нам известно уже много всего по поводу Галактики и Вселенной, чего мы не знали в 1961-м. И вот более качественный подход.
Звёздные ясли в Большом Магеллановом Облаке – галактике-спутнике Млечного Пути. Наблюдая за звёздными скоплениями внутри и снаружи нашей Галактики, а также измеряя размер Млечного Пути, мы можем довольно легко определить количество и типы существующих звёзд

Читайте также:  Квантовая жидкость и сверхтекучесть - все о космосе

1) Ns: количество звёзд в галактике. Зачем оценивать скорость формирования звёзд, когда можно просто посмотреть на количество звёзд на сегодняшний день? Мы знаем, насколько крупная наша галактика, насколько она толстая, насколько велик центральный балдж, и как в ней распределена масса.

На основе наших наблюдений при помощи особо мощных телескопов, изучающих как всё небо, так и отдельные его части с большой тщательностью, мы просто можем заявить, что в нашей Галактике имеется от 200 до 400 млрд звёзд.

Неопределённость в 2 раза – неплохой показатель, и это даёт нам весьма оптимистичное начало: у каждой звезды есть шансы на успех. Давайте выберем более крупное число.

Рисунок телескопа Кеплер, занимавшегося поиском планет. Он нашёл тысячи планет, вращающихся вокруг звёзд Млечного пути, и рассказал нам о массах, радиусах и распространении миров за пределами Солнечной системы.

2) fp: доля звёзд, имеющих планеты. Этот параметр оригинального уравнения мы можем оставить, но после работы телескопа Кеплер он мало что значит. Почему? Потому, что он близок к 100%! Доля звёзд, имеющих свои планеты, если учитывать наши наблюдения и полученные знания, составляет никак не меньше 80%. Тот факт, что доля звёзд, имеющих планеты, близка к 1, означает лёгкую победу оптимистов.

Луна и облака над Тихим океаном, сфотографированные во время миссии Джемини-7. На Земле, вращающейся вокруг Солнца, условия подходят для жизни. А что насчёт других звёзд?

3) fH: доля звёзд с подходящими для жизни условиями. Тут история становится интереснее.

У скольких звёзд из основного класса есть миры, способные поддерживать жизнь? На это способна такая звезда, как наше Солнце – с такой массой, радиусом и временем жизни – это доказывает наше существование.

Но что насчёт более массивной звезды? В какой-то момент звёзда окажется слишком массивной и слишком быстро сожжёт всё своё топливо, поэтому разумная жизнь не успеет развиться рядом с ней.

С другой стороны, звёзды малой массы могут быть нестабильными, они могут вырабатывать вспышки, способные сдуть атмосферу планеты, или выдавать так мало ультрафиолета, что жизнь не появится. Можно беспокоиться по поводу достаточного количества тяжёлых элементов, или о том, что в определённых частях галактики условия оказываются слишком хаотичными, чтобы поддерживать жизнь.

Эти величины неизвестны, но мы, вероятно, можем с большой долей уверенности сказать, что по меньшей мере 25% звёзд в нашей Галактике способны иметь обитаемые планеты.
Молекулы сахаров в газе, окружающем молодую звезду, похожую на Солнце. Базовые ингредиенты жизни могут существовать везде, но не на каждой планете, их содержащей, появится жизнь.

4) np: количество планет вокруг обитаемых звёзд с условиями, подходящими для жизни. Мы получили огромное количество информации из этой области, изучая экзопланеты, но осталось и множество вопросов. Что делает мир обитаемым? В ранней Солнечной системе Венера, Земля и Марс обладали сходными условиями.

Во внешней части Солнечной системы на таких мирах, как Энцелад и Европа, имеется подповерхностный океан, и, возможно, подводная жизнь. В системах с газовыми гигантами, расположенными там, где условия близки к земным, на крупных лунах может появиться жизнь.

И хотя в данном случае неопределённость очень высока, я думаю, можно довольно точно сказать, что в среднем у звёзд, рядом с которыми может появиться потенциально обитаемый мир, будет примерно один мир с наилучшими шансами для жизни. Нас интересует именно этот мир, и мы скажем, что np = 1.

К этому моменту мы уже можем перемножить четыре первых числа и получить примерное количество миров в Галактике с хорошими шансами на возникновение жизни: 100 млрд. Многообещающее начало.
Структуры, найденные на метеорите ALH84001, происходящем с Марса. Некоторые считают, что эти структуры могут быть древней марсианской жизнью.

5) fl: процент таких миров, на которых появляется жизнь. Тут придётся согласиться с Дрейком, потому что это один из величайших вопросов поисков жизни за пределами Земли.

На каком количестве из всех потенциально обитаемых миров происходит этот невероятный первый шаг, в процессе которого из неживого появляется живое? Или, если примитивная жизнь происходит из межзвёздного пространства, у какого количества миров жизнь закрепляется на суше, в океанах или в атмосфере? Нам неизвестен ответ на этот вопрос даже в рамках Солнечной системы, где, возможно, существует целых 8 миров, на которых в какой-то момент появилась жизнь. Жизнь может быть распространённой, и с оптимистичной оценкой шансы на её появление могут равняться 10%. Или же она может быть чрезвычайно редким явлением, одним случаем на миллион.

Признаки наличия органических молекул, порождающих жизнь, обнаруживаются по всему космосу, включая и наибольший из ближайших регионов формирования звёзд: туманность Ориона. Когда-нибудь мы, возможно, сможем искать признаки биологических процессов в атмосферах планет размером с Землю, расположенных в других звёздных системах. В данном случае неопределённости огромны, и любая выбранная величина будет не лучше любой другой. Когда-нибудь в будущем у нас появится возможность проводить наши первые проверки. Когда наша технология позволит телескопам определять содержимое атмосфер миров, мы сможем искать там наличие признаков биологических процессов, такие, как метан, молекулярный кислород и диоксид углерода. Это будет косвенным свидетельством, но, тем не менее, огромным шагом по направлению оценки вероятности наличия жизни на планете. Если мы примем, что на одном из каждых 10 000 потенциально обитаемых миров есть жизнь, что будет не худшей догадкой, чем все остальные, тогда получится, что на 10 миллионах мирах Млечного Пути есть жизнь.
Лиганд-зависимые ионные каналы – важнейшие каналы, много где работающие в биологии, и они особенно важны для работы человеческого тела. Одноклеточные организмы могут воспроизводиться очень быстро, но для выработки сложных функций и структур требуются многоклеточные организмы.

6) fx: доля от планет с жизнью, где развились сложные и дифференцированные организмы. Определение «разумности» жизни – задача в лучшем случае туманная, поскольку даже лучшие наши учёные до сих пор спорят по поводу того, можно ли причислить к разумным такие виды, как дельфины, человекообразные обезьяны, осьминоги и пр.

Однако никто не будет спорить с тем, отнести ли организм к сложным и дифференцированным: у такого организма должны быть различные части тела с различными функциями и структурами, имеющими макроскопические размеры и многоклеточное строение.

До появления первых многоклеточных организмов на Земле жизнь развивалась миллиарды лет, а потом потребовались ещё сотни миллионов лет до появления пола как инструмента воспроизводства.

Бонобо, ловящий термитов – пример сложного и дифференцированного организма, использующего примитивные орудия. Его нельзя считать научно и технологически продвинутым видом, но он определенно считается многоклеточным, дифференцированным и очень интересным с точки зрения астробиологии.

Земля снова является нашей единственной лабораторией, но давайте оптимистично отнесёмся к отсутствию доказательств и предположим, что есть один шанс из тысячи на то, что мир, начинающийся с примитивной, самовоспроизводящейся, кодирующей информацию молекулярной цепочки, может породить что-то вроде кембрийского взрыва. Это даёт нам 10 000 миров в Млечном Пути, переполненных разнообразными, многоклеточными, высоко дифференцированными формами жизни. Учитывая расстояние между звёздами, можно считать, что другая подобная планета, на которой это произошло, находится всего в нескольких сотнях световых лет от нас.

Рисунок 1991 года космической станции “Фридом”, находящейся на орбите. Любая цивилизация, создавшая что-то подобное, определённо будет считаться научно и технически продвинутой

7) ft: доля таких миров, на которых в настоящий момент существует технологически и научно продвинутая цивилизация. Этот вопрос отодвигает вопросы, задаваемые уравнением Дрейка, на второй план.

Какая разница, первый это случай появления технологически продвинутой цивилизации или десятый? Какая разница, используют ли они радиоволны? Какая разница, взорвут они себя, или вымрут, или есть у них желание путешествовать в космосе, или нет? Главный вопрос – существуют ли инопланетяне, разумные похожим на нас образом, то есть, научно и технологически продвинутые.

Сборная картинка «вот это да» ['holy cow'] с марсианской миссии Феникс, на которой ясно виден водяной лёд под опорами спускаемого аппарата. Чтобы узнать максимальное количество информации о наличии или отсутствии жизни на планете, однозначно придётся приземлиться там и поискать её гарантированные признаки. Естественно, свидетельств тому нет нигде, кроме Земли, что означает огромный разброс возможностей. Это может быть 1% всех планет, или появление человечества может быть дикой случайностью, а вероятность этого окажется одним случаем на миллиард. На Земле прошло уже 500 000 000 с кембрийского взрыва, а технологически продвинутый вид на планете существует не более 1000 лет. Если предположить, что человечество продержится ещё несколько тысяч лет в таком состоянии, то получится, что Земля провела одну стотысячную долю своего времени вместе со сложными, дифференцированными организмами, находящимися в технологически продвинутом состоянии.

И при таких оценках, даже при наличии 10 000 подобных миров в Млечном Пути вероятность того, что другая технологически продвинутая цивилизация существует одновременно с нами, составит примерно 10%.

Возможно, желание покорения космоса появляется сразу же, когда в одном месте сходятся интеллект, использование инструментов и любопытство

Учитывая всё вышесказанное, именно три последних величины — fl, fx и ft — отличаются огромной неопределённостью, которая в данный момент делает невозможными точные оценки.

Зная, сколько миров с жизнью существует в Млечном Пути, и найдя хотя бы один из них, мы невероятно сильно повлияли бы на наше собственное существование и на понимание нашего места во Вселенной. Следующий шаг, получение информации о наличии сложных, дифференцированных, крупных организмов на другой планете, произвело бы революцию в наших возможностях.

А шанс на обмен сообщениями, встречу и обмен знаниями с научно или технологически продвинутой инопланетной цивилизацией навсегда поменял бы курс развития человечества. Всё это возможно, но нам столько всего ещё необходимо узнать, если мы хотим выяснить ответы на эти вопросы.

Эти шаги необходимо предпринять; вознаграждения за них слишком велики, если шанс найти ответы существует.

  • уравнение дрейка
  • инопланетяне
  • разумная жизнь
  • контакт

Источник: https://habr.com/post/415667/

Ссылка на основную публикацию