Д/З – ответить на вопросы (фотоотчет в Контакте)
Дата: 26.11.2020
Группа: Ф-109
Дисциплина: Астрономия
Тема: 35
Урок. Одиноки ли мы во Вселенной?
Жизнь во Вселенной
По данным радиоуглеродного анализа ископаемых, жизнь на Земле существует по крайней мере 3,8 млрд лет (большую часть времени существования нашей планеты). Естественно, что в 600 млн лет существовали только примитивные формы жизни, сложные организмы возникли позже в результате биологической эволюции. Длительность существования и единство всех форм жизни на Земле указывают на то, что жизнь возникла из единого источника вскоре после образования Земли.
Экспериментально доказано, что химические предшественники организмов (органические соединения, нуклеиновые и аминокислоты и т. п.) вполне могли возникнуть в условиях, существовавших на молодой Земле. Поэтому не представляется чем-то невозможным, что такие же условия могут или когда-то могли существовать еще где-то во Вселенной, и многие астрономы верят в то, что жизнь зарождалась во многих других местах Вселенной.
Однако до сих пор все поиски ее в космосе были безрезультатными. Это не означает, что внеземной жизни нет, просто нам неизвестен достоверный факт, что она есть. Доказательств существования внеземной жизни действительно нет, но «отсутствие доказательств не то же самое, что доказательство отсутствия».
Даже если бы жизнь существовала на многих объектах Солнечной системы, вряд ли мы ее смогли бы обнаружить в тех немногих местах, где люди или автоматические станции уже побывали. На Луне нет воды и атмосферы, и поиск жизни на ней бесперспективен. Марс кажется более подходящим для поиска жизни. Хотя условия там суровые, но все-таки Марс – самая похожая на Землю планета.
|
|
|
Моделируя в лаборатории марсианские условия, ученые доказали, что некоторые земные организмы (бактерии и лишайники) на Марсе могли бы выжить, хотя не смогли бы нормально развиваться и размножаться. Известно, что в прошлом условия на Марсе были не так суровы. Например, на его поверхности обнаружены следы водных потоков, это указывает на то, что климат тогда был теплее, а атмосфера плотнее. И хотя жизнь на Марсе так и не была обнаружена, существуют проекты более тщательного поиска там ее следов (может быть, она была там прежде).
Другие объекты Солнечной системы, где имеет смысл искать жизнь, – это подледные океаны таких спутников планет-гигантов, как Европа, Ганимед или Энцелад. Благодаря приливному сжатию и внутреннему радиоактивному нагреву вода подо льдом остается жидкой.
Условия там похожи на те, что были в океане с подводными вулканами на молодой Земле. Сейчас разрабатываются проекты доставки подводных исследовательских аппаратов в океаны таких спутников. Основная проблема таких проектов – необходимость преодолевать многокилометровый слой льда (см. рис. 21).
|
|
|
Рис. 21. Проект исследования подледных водоемов спутников
Сейчас считается, что жизнь на Земле возникла спонтанно, а не занесена из космоса. Однако считать это твердо доказанным нельзя. Например, на Землю падали метеориты с Марса. Эти метеориты образовывались при столкновениях с астероидами, астероид выбивает большой кусок поверхности Марса, который в качестве метеорита может достигнуть Земли и перенести на нее марсианский биологический материал (конечно, если он был в этом куске поверхности). Во всяком случае некоторые органические вещества в таких метеоритах обнаруживались.
Падения таких метеоритов случались в ранней Солнечной системе достаточно часто, и, возможно, мы все являемся потомками древних микроскопических марсиан. Это не обязательно были марсиане, простые организмы могли попасть на Землю не только из Солнечной системы, потому что, будучи «запечатанными» в каменный метеорит, они могут перенести суровые условия длительного космического путешествия.
|
|
|
Гипотеза заселения Земли организмами, возникшими где-то далеко во Вселенной, называется панспермией. Эта теория была популярна сто лет назад, но теперь понятно, что она не объясняет происхождение жизни, а просто переносит это событие куда-то далеко от Земли.
С вероятными «обитаемыми» местами в Солнечной системе разобрались, но одиноки ли мы во Вселенной? Может быть, где-то в сотнях световых лет от нас существует планета, где ученики тоже изучают астрономию и обсуждают проблему существования жизни на других планетах и, в частности, на Земле. Одна группа ученых считает, что в огромной Галактике могут быть миллионы планет, где возникла жизнь, и среди них есть такие, где развилась цивилизация. Другая группа считает, что вероятность развития интеллекта настолько мала, что вряд ли где-то вне Земли есть еще одна цивилизация, по крайней мере в нашем ее представлении.
Рассмотрим аргументы в пользу множественности обитаемых миров. Сторонники идеи множественности обитаемых миров рассуждают следующим образом. На Земле жизнь возникла и развилась цивилизация. Таких планет, как Земля, в одном только Млечном Пути множество. Чтобы оценить их число, сначала прикинем, сколько в Галактике звезд с массой, приблизительно равной массе Солнца. Оказывается, их около 10 % от общего числа звезд в Галактике, т. е. 1/10 от 1011 = 1010.
|
|
|
Следующий вопрос: у скольких из них есть планеты, похожие на Землю? То есть имеющие жидкую воду. А это в основном зависит от наличия атмосферы и ее температуры, т. е. от типа звезды (ее светимости) и расстояния до планеты. Если считать, что таких планет будет тоже 1/10 от числа солнц, то у 109 планет физические условия подходят для возникновения жизни. Так как мы знаем, что жизнь на Земле развилась, по астрономическим меркам, очень быстро, можно считать, что вероятность возникновения жизни в подходящих условиях достаточно велика, т. е. она скорее порядка 1/100, а не 1/1 000 000. Другими словами, жизнь могла возникнуть в Галактике на 10 млн планетах.
Вероятность развития и сохранения цивилизации, которая может погибнуть от внешних (например, столкновения с астероидом) и внутренних (войн, эпидемий и т. п.) причин, эти ученые оценивают величиной 1/1000. Следовательно, из 10 млн планет, где возникла жизнь, на 10 000 возникнет и сохранится развитая цивилизация.
Конечно, приведенные оценки очень грубые и, возможно, слишком оптимистичные. Но давайте с ними согласимся и попробуем оценить расстояния между этими цивилизациями. Обратимся к чертежу. Пусть радиус диска Млечного Пути равен R, и пусть в нем есть N цивилизаций, которые равномерно распределены со средним расстоянием между ними d (см. рис. 22).
Рис. 22. Расстояние между предполагаемыми цивилизациями Галактики
Площадь диска Галактики 
R2. Он плотно покрыт N цивилизациями радиуса d/ 2. Площадь покрытия (d/ 2)2, следовательно, R2 = N∙ (d/ 2)2, откуда d = 2R/ 
. Если R = 50 000 св. лет и N = 10 000, то d = 1000 св. лет. Таким образом, даже при завышенных оценках расстояния между цивилизациями так велики, что какая-либо коммуникация между ними невозможна.
Аргументы в пользу единственности земной цивилизации. Сторонники этой идеи считают, что их оппоненты завышают вероятности в своих расчетах. Кроме того, они полагают, что цивилизации не вечны и их расцветы могут быть сдвинуты по времени. Так, если бы на Марсе была цивилизация, но всего лишь 200 лет назад по некоторой причине она прекратила свое существование, то мы не могли об этом узнать и связаться с ней, потому что на Земле еще не изобрели радио.
Еще один аргумент сторонников единственности – это парадокс, сформулированный итальянским физиком Ферми. Предположим, что бурное технологическое развитие приведет к тому, что через 1000 лет мы сможем совершать путешествия между звездами. Перелетая от звезды к звезде, мы постепенно колонизуем всю Галактику. Даже если перелет от звезды до звезды будет длиться тысячи лет, на колонизацию Галактики нам понадобится только несколько миллионов лет. В масштабах истории Галактики — это ничтожное время и, если бы существовали другие цивилизации, то какие-то из них давно уже побывали бы на Земле. Конечно, Ферми делает некоторые вольные предположения. Например, он считает, (1) что все цивилизации стремятся к экспансии, (2) что цивилизации скорее ищут контакты, чем избегают их, и (3) что все цивилизации стремятся в космос.
Изучение планет вне Солнечной системы интересно не только с точки зрения поиска жизни, но и с точки зрения закономерностей строения и эволюции Солнечной системы. Поэтому сотни лет астрономы мечтали обнаружить планеты, вращающиеся не вокруг Солнца, а вокруг других звезд Галактики. Но увидеть даже в мощный телескоп такие маленькие по сравнению с межзвездными расстояниями несветящиеся объекты было практически невозможно. Наконец в 1995 году первая экзопланета (планета вне Солнечной системы) была обнаружена.
К настоящему времени обнаружено уже около 4000 экзопланет. Для поиска планет за пределами Солнечной системы применяют космические телескопы и используют методы, основанные на ослаблении света звезды, когда планета проходит по ее диску и частично заслоняет свет, или по измерению доплеровского смещения спектральных линий в звездном спектре из-за движения звезды вокруг общего центра масс звезды и экзопланеты. Большую часть обнаруженных экзопланет составляют планеты-гиганты. Это естественно, так как планеты типа Земли обнаружить значительно труднее. Таких экзопланет было найдено несколько сотен. Сейчас найдено около 40 экзопланет, движущихся на таких расстояниях от звезды, на которых они получают достаточно тепла для формирования условий, подходящих для возникновения жизни.
Для оценки пригодности экзопланеты для жизни был введен индекс подобия Земле. Этот индекс учитывает все известные параметры планеты и ее звезды, которые считаются важными для возникновения жизни (см. рис. 23).
Рис. 23. Экзопланеты
Теперь основная цель наблюдения экзопланет – обнаружение у них атмосферы и определение ее химического состава. Если в химическом составе атмосферы будут обнаружены кислород, углекислый газ, метан и т. п., то на такой планете возможно наличие жизни.
Д/З – ответить на вопросы (фотоотчет в Контакте)
1. Каким параметрам должна соответствовать планета, чтобы называться «экзопланета»?
2. Где находится ближайшая экзопланета вне Солнечной системы? Каково расстояние до нее?
Дата добавления: 2020-12-22; просмотров: 64; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!