Энтузиазм ученых, занятых поисками внеземной жизни, испытывает закономерные взлеты и падения. Многочисленные открытия экзопланет земного типа, совершенные совсем недавно, многим вскружили головы. Речь заходит уже и об исследовании атмосфер, изучении их состава. В ближайшие годы ожидается появление новых поколений супертелескопов наземного и космического базирования, призванных найти все потенциально обитаемые планеты в радиусе сотни световых лет. Однако не всё так просто…
Астрофизики, выступавшие на конференции «охотников за экзопланетами» Habitable Worlds, которая проходила с 13 по 17 ноября в Ларами (США, штат Вайоминг), с гораздо большим пессимизмом, чем прежде, отнеслись к перспективам поиска внеземной жизни. Если раньше планетами, однозначно перспективными с точки зрения появления живых существ, считались те, что находятся в так называемой зоне обитаемости (на таком расстоянии от своей родительской звезды, где вода может оставаться в жидком виде в открытых водоемах), а маркеры в виде наличия воды и кислорода в атмосфере должны были однозначно свидетельствовать в пользу наличия там хотя бы примитивных микроорганизмов, то теперь специалисты заявляют, что те же кислород и метан могут, в принципе, иметь и чисто геологическое происхождение, ну а планеты, полностью покрытые океаном, наоборот, рискуют оказаться совершенно безжизненными. Обзоры работ на эту тему публикуют журналы Nature [1] и New Scientist [2].
Так, Стив Дэш (Steve Desch), астрофизик из Университета штата Аризона в Темпе, полон пессимизма в отношении того, что близящийся запуск космического инфракрасного телескопа NASA «Джеймс Вебб» поможет нам выявить атмосферу земного типа и признаки жизни. «Планеты могут быть в принципе пригодными для жизни, но при этом оставаться безжизненными», — считает Дэш.
Более того, водный мир может оказаться одним из худших мест для поиска живых существ. В одном из исследований, представленных на встрече, показано, что планета, покрытая океанами, может быть крайне небогата фосфором — т. е. элементом, без которого земная жизнь не могла бы процветать (он необходим для синтеза молекул ДНК и РНК). Согласно другим работам, планета, полностью покрытая очень глубоким океаном, может оказаться геологически мертвой, лишенной каких-либо планетных процессов, которые в свое время обеспечили появление жизни на Земле.
Элизабет Таскер (Elizabeth Tasker), астроном и исследователь экзопланет из Института космических и аэронавигационных исследований Японского аэрокосмического агентства в Сагамихаре (соседняя с Токио префектура Канагава), уверена в том, что наличие какого-либо одного признака обитаемости планеты — еще не повод для оптимизма. Ведь сочетание конкретных геологических процессов с химическим составом планеты может создавать не только благоприятную, но и откровенно враждебную среду для микроорганизмов [3].
В настоящее время астрономы каталогизировали тысячи экзопланет, из которых больше десятка признано потенциально пригодными для жизни. Самая последняя находка такого рода, о которой с помпой было объявлено в конце октября, — это планета Ross 128 b, которая находится от нас на расстоянии 11 световых лет, в созвездии Девы. Год там длится всего 9,9 суток, так как планета вращается всего в 0,05 а. е. от своей родительской звезды, однако тут мы имеем дело с чрезвычайно тусклым красным карликом, имеющим массу 0,15 массы Солнца, поэтому такая дистанция как раз позволяет Ross 128 b иметь жидкую воду на своей поверхности. В зависимости от отражательной способности атмосферы температура там может колебаться в пределах от -60 до +20 °С. Это вторая по удаленности от нас экзопланета земного типа (после Проксимы Центавра b) из всех известных на настоящий момент.
К сожалению, звездные вспышки, случающиеся время от времени на красных карликах, могут оказаться губительны для жизни, поэтому многие ученые вообще отрицают возможность появления живых существ в этих краях. К тому же близкие к звезде планеты обычно гравитационно заперты — вращаются так, что одно полушарие постоянно обращено к светилу, а другое всегда находится в тени (подобно тому, как Луна всегда обращена к Земле одним и тем же боком; ровно так же ведут себя и все ближайшие спутники планет-гигантов), это также снижает перспективы какой-либо жизни.
Космический телескоп «Джеймс Вебб» будет запущен в 2019 году. Значительную часть своего времени он будет тратить на изучение земноподобных миров. Исследователи уже начали анализировать, как можно засечь с его помощью следы кислорода, метана и других «биосигнальных» газов в атмосферах экзопланет. Как же распределять имеющееся у нас ценное время для наблюдений, чтобы повысить вероятность обнаружения жизни? Ученые предлагают ориентироваться на те планеты, которые не только находятся в зоне обитаемости желтых карликов, подобных Солнцу, но и, подобно Земле, сочетают на своей поверхности сушу и океаны. Всё это потому, что миры, у которых нет ничего, кроме воды на поверхности, могут не обладать основными питательными веществами, доступными в формах, которые могут быть усвоены микроорганизмами (разумеется, если жизнь там основана примерно на тех же химических процессах, что и на Земле).
«В нас силен стереотип: если есть океаны, то должна быть и жизнь», — говорит Тесса Фишер (Tessa Fisher), микробиолог из Университета штата Аризона. Ее недавняя работа противоречит этой идее. Фишер и ее коллеги смоделировали ситуацию на «аквапланете» с поверхностью, которая полностью или почти полностью покрыта водой, превышающей запасы воды на Земле в пять раз. На Земле дождевая вода способствует эрозии скального грунта, вымывает фосфор и другие питательные вещества, сносит их в океаны. Однако без какой-либо суши на «аквапланете» фосфор почти не сможет обогащать воду (его будет в 3–4 раза меньше, чем в нашем Мировом океане, поскольку морская вода не столь эффективна в его высвобождении). В океане так и не появятся микроорганизмы, планктон, который мог бы со временем создать кислородную атмосферу (либо его там окажется на порядок меньше, что недостаточно для обнаружения с дальних расстояний). И жизнь искать там почти бессмысленно… Не нужно забывать о том, что больше всего времени на Земле было потрачено отнюдь не на зарождение первых микроорганизмов (они могли появиться уже в первый миллиард лет) и уж тем более не на позднюю эволюцию разумных существ и цивилизаций, обладающих космическими технологиями (это всё произошло вообще стремительно по геологическим меркам, значит, вероятность подобных событий весьма и весьма велика по сравнению с прочими). Основные миллиарды лет были потрачены на то, чтобы земная атмосфера насытилась кислородом биогенного происхождения и послужила бы «топливом» для высокоразвитых многоклеточных. Это своего рода основной барьер на пути эволюции действительно высокоорганизованной жизни.
Фишер подчеркивает важность междисциплинарных исследований: «Люди, которые занимаются океанографией и микробной экологией, уже много лет знают, как важна дождевая вода для растворения фосфора, однако астрономы об этом обычно не задумываются. Я считаю, что основной прорыв сейчас состоит в том, что кто-то наконец собрал в одном зале астрономов, океанографов и биологов».
Кайман Унтерборн (Cayman Unterborn), геолог из того же университета, проанализировал воздействие на геологию планеты водной толщи, сопоставимой по массе с 50 мировыми океанами на Земле, и установил, что «самые влажные места во Вселенной» могут столкнуться и с другими неприятностями. Огромный вес всей этой жидкости оказал бы такое сильное давление на морское дно, что внутренняя оболочка планеты вообще потеряла бы пластичность. Между тем для поддержания необходимой для жизни геохимической среды на планете требуется геологическая активность, обеспечиваемая внутренним плавлением мантийных пород и тектоникой плит. В этом случае, как говорит Унтерборн, «слишком хорошо — это тоже нехорошо»: да, вода — это жизнь, но слишком много воды — это уже отсутствие жизни. Между тем богатые водой миры должны быть достаточно многочисленны. Многие планеты, вероятно, изначально формируются далеко от своих родительских звезд при невысоких температурах, где скальные породы легко сочетаются с большим количеством льда. Если такая планета позже мигрирует ближе к своей звезде, то лед растает и покроет всю ее поверхность, разливаясь в виде океанов. Считается, скажем, что по крайней мере некоторые из семи небольших планет, вращающихся возле тусклого красного карлика TRAPPIST-1, находящегося на расстоянии в 41 световой год от Земли (по иронии судьбы, в созвездии Водолея), обладают значительными запасами воды в открытых водоемах [4].
Вместо того чтобы бросать все свои силы на приоритетное изучение подобных водных миров, Элизабет Таскер предлагает астрономам поразмыслить о возможной эволюции таких планет. «Нам нужно внимательно следить за выбором правильной планеты», — говорит она.
В конце встречи в Ларами между ее участниками был проведен опрос: сможем ли мы найти доказательства жизни на какой-либо экзопланете к 2040 году? Результаты опроса не вызвали оптимизма: 47 респондентов отрицают подобную возможность. Положительный ответ дали лишь 29 участников. Впрочем, большинство всё же склонилось к тому, что инопланетная жизнь будет-таки найдена в 2050-х или 2060- х годах. Так что времени на дебаты о том, где же лучше всего искать жизнь, остается предостаточно.
Докт. физ.-мат. наук Сергей Попов из ГАИШ МГУ, которого мы попросили прокомментировать эту заметку, подчеркнул, что в ближайшем будущем наверняка можно будет найти немало интересных атмосфер и планет в целом, однако полной уверенности в наличии там жизни всё равно не будет.
Максим Борисов
Изображения с сайта exoplanets.nasa.gov
1. nature.com/news/exoplanet-hunters-rethink-search-for-alien-life-1.23023
2. newscientist.com/article/2154137-ocean-covered-planets-may-not-be-the-places-to-search-for-life/
Непонятное употребление слов «пессимизм» и «оптимизм». «Планеты могут быть в принципе пригодными для жизни, но при этом оставаться безжизненными», ну так и отлично, таких планет нам и надо.
Мне не понятно одно. Почему сейчас так стремятся найти жизнь именно схожую с земной. Обязательно вода и кислород как главное условие возникновения жизни. А почему не, например, метан и этан как на спутнике Сатурна Титане. Почему не углероды? На мой взгляд искать нужно не водную планету с кислородной атмосферой. Нужно искать каменную планету с атмосферой, с обязательным вращением вокруг своей оси, с сильным магнитным полем защищающим поверхность от звездной радиации, икс и гамма лучей и т.д. Но нн надо привязываться к воде и кислороду.
Я думаю что поиск жизни можно начать на Марсе ( уже ищут) и Титане. Последний даже на мой взгляд более интересен с точки зрения поиска жизни, т.к имеет развитую гидро — систему, смену времен года, плотную атмосферу, защиту от радиации ( за счет магнитного поля Сатурна).
Без химических реакций жизнь маловероятна, значит нужен растворитель. Это вода. Радиация в допустимых пределах нужна, чтобы гнать эволюцию, иначе будет мало мутаций. Так на дальних планетах, где мало света эволюция будет идти черепашьими шагами.
Я не специалист в астробиологии. Знаю, что в качестве альтернативы соединениям углерода в качестве основы для жизни рассматривают кремний, но соединения с ним все же гораздо малочисленнее — атомы большей массы с большим трудом образуют нужные связи. У воды тоже есть теоретические заменители, но опять же гораздо более экзотические и менее удачные. Наконец, нам известен только один тип жизни, поэтому логично в поисках ориентироваться на него.
Из опыта этого единственного примера мы можем понять основную сложность развития все более сложных форм жизни — это вопрос получения энергии/питания. Однозначную энергетическую выгоду многоклеточные организмы стали получать лишь тогда, когда смогли перейти на аэробное дыхание. Отсюда — требование кислородных атмосфер…
Разумеется, это все ограничения текущего состояния науки о жизни, но «другой науки у меня для вас, к сожалению, нет…»
Вопрос любопытный, хотя, похоже, автора больше интересует – где искать свободное место для нашей Жизни?
Мне интересен и такой вариант – где место нашей Жизни? У многих научных работников по призванию есть интуитивное ощущение, что мы можем получить хотя бы частичный ответ на этот вопрос, если догадаемся, а лучше — экспериментально узнаем, частью какой ближайшей по размерам дискретности в иерархии живых систем является наш земной Мир.
В этом плане, мне нравится попытка Алексея Викторовича Жирмунского и Виктора Ивановича Кузьмина выявить на базе доступного эмпирического знания форму и численное значение критического масштабного множителя, позволяющего, пусть оценочно, предсказывать размеры дискретностей во вложенной иерархической последовательности живых систем. Наглядно их попытку я иногда вижу деревом в духе p-адических чисел, в котором каждый структурный элемент иерархии – ствол, ветка, лист – развивается в соответствии со своей экспонентой, причем эта экспонента содержит в себе экспоненты элементов более низкого ранга. Они получили изумительный результат – для нашего сегодняшнего Мира предельный критический масштабный множитель – это конструкция из трех вложенных экспонент — число e^(e^e)= 3.814*10^6. В их книге — Жирмунский А.В., Кузьмин В.И. Критические уровни в развитии систем (1990) – есть таблица 34, которая демонстрирует предсказательную силу критического множителя. Я пересчитал таблицу, стартовав с массы ядра Галактики, все совпало, кроме массы электрона. Я проверил, если взять в качестве параметра не массу, а размер дискретности или скорость коммуникации, получится та же последовательность.
В общем, получается, что ближайшая к нашему земному Миру живая дискретность – это, как ни странно, Солнце, следующая – Галактика.
О своем, земном Мире мы уже кое-что знаем. В связи с этим мне интересна такая обратная задача. Я расположил в ряд 3 таблицы химического элементного состава – двух доступных нам оболочек Земли – атмосферы и земной коры и между ними таблицу для биосферного организма, конечно, человека. Ничего не поделаешь, шкурный интерес, человек – мера всех вещей, хотя подошел бы любой другой. И глядя на таблицы, сразу вижу их связь, в общем- то тривиальную. Но затем я располагаю рядом таблицу состава атмосферы Земли и фотосферы Солнца и тоже вижу связь и появляются интересные ощущения аналогии и подобия, возникают вопросы. Для меня самыми интересными показались следующие: какой элемент — магний или сера — является аналогом углерода земных организмов, и где на нашей планете есть место, хотя бы приблизительно соответствующее по давлению и температуре поверхности Солнца.
В общем, мне кажется, нам имеет смысл интересоваться не только инопланетянами, но и астравитянами, хотя не исключено, что последние пахнут серой. Шутка, конечно.
Между прочим, самым авторитетным в России экспертом по плазменно-пылевым организованным дискретностям является Владимир Евгеньевич Фортов, бывший президент РАН. Получается, он ближе всех к Солнцу, может быть потому, что не видит ничего мистического и невозможного в существовании «замерзшей», квазикристаллической плазмы, хотя бы, как он считает, за счет подавляющего преобладания энергии кулоновского межчастичного взаимодействия над энергией теплового движения частиц плазмы. А самое главное, он с сотрудниками уже умеет создавать, пусть пока еще примитивные, солнечные дискретности.
Его установки не менее, а может быть и более интересны, чем все коллайдеры, в том числе и фотонные, хотя всё нужно и важно, если следовать принципу максимальной геохимической деятельности. :)
Любимый день россиян, конечно, пятница, но и воскресенье тоже неплохо. Можно уделить час времени теме статьи.
Совсем недавно, каких-то 100 лет назад, физики-теоретики начали конструировать количественную модель возникновения нашей Вселенной, по которой сначала со старта рванула космологическая сингулярность, которая расширяясь, остывая и усложняясь по ходу дистанции, в конце концов, привела к возникновению Жизни — по крайней мере, на Земле.
Модель Большого Взрыва почему-то заставляет меня сразу вспоминать замечательного физика-теоретика — Якова Борисовича Зельдовича. Удивительно, насколько вся его жизнь была связана со Взрывом — школьником и молодым нс он самозабвенно увлекался химическим взрывом, позже, уже зрелым мужчиной, дфмн – ядерным взрывом, в том числе управляемым, и на финишном рывке, академиком — космологическим взрывом. Вся его яркая стремительная жизнь – как экспоненциальная стадия взрыва.
Я заметил, у многих людей модель БВ вызывает, часто неосознанный в словах, глухой протест — им трудно согласиться с вторичностью Жизни. Похоже, носители протеста не переводились и не переведутся никогда в истории людей. Многие из них, особенно те, кто верит в аналогии, подобие и фрактальность Мира, конструируют антропоморфные биомодели нашей Вселенной. Иногда они выглядят весьма любопытно, но, к сожалению, все без исключения — гуманитарные, философские, неколичественные, нечисловые. Я бы сказал — пророческие, но не предсказательные и, к тому же, законченные, объясняющие всё и вся, не оставляющие места творчеству online живущих. А это неинтересно.
К слову, я по своей работе как-то вынужден был заглянуть в литературу по эмбриологии, хотел посмотреть, как выглядит график динамики внутриутробного развития плода – как меняется во времени масса, размеры плода – от зародышевой клетки и до появления на свет – и с удивлением обнаружил, что в доступной специальной литературе одни слова, слова, слова… и очень мало чисел. Правда, как растут, расползаются колонии микробов по поверхности питательной среды их плоского Мира — таких количественных данных много – на них построена теория промышленных биореакторов.
В общем, ясности здесь нет, как впрочем, и с витализмом. Мне, например, непонятно, почему синтез мочевины Вёлером опровергает витализм. Ведь все что удалось ему, это синтезировать мочевину вне организма, но ведь все равно синтез прошел с участием организма, живого вещества, особой жизненной силы в лице самого Вёлера. Вот если бы мертвый Вёлер синтезировал мочевину, тогда я был бы вынужден согласиться с утверждением, что витализм это наивная чепуха. Коротко – …всё живое из живого.
Как всегда, Жизнь прекрасна и удивительна и, главное, не дает скучать и даже заставляет многих её искать. :)
Дагнар. Поиск жизни в праздник.
Работы впереди немало,
Отчет по гранту, се ля ви,
Но тост за то, чтоб всем хватало
Любви!
:)
Вся жизнь в поиске: где искать — жизнь -> смысл жизни -> интерес в жизни -> … -> как сотворить…
Dagnar. Be as Bee
Bees mining honey, —
Men mining money —
Gold, if look deeper…
Who’s
the Bee Keeper ?
:)
Приношу Дагнару извинения за ошибочное цитирование.
Помещаю авторский вариант стиха на английском и русском.
Dagnar. Be as Bee
Bees collect honey,
Men collect money –
Gold, if look deeper…
Who’s the Bee Keeper ?
Пчелы собирают мёд,
Деньги человек гребёт —
Копит Золото народ…
Кто над нами Пчеловод?
:)
Извинения приняты. Дагнар продолжил авторскую версию.
Dagnar. Be as Bee
Bees collect honey,
Men collect money –
Gold, if look deeper…
Who’s the Bee Keeper ?
Wanna break this chain?
Go mine blockchain!
Пчелы собирают мёд,
Деньги человек гребёт —
Копит Золото народ…
Кто над нами Пчеловод?
Чтоб сорваться с той цепи
Код в блокчеине копи!
:)
Многие полагают — только Творец знает, где искать жизнь.
А геймеры скажут — … ясно где — жизнь в игре.
Юрий Трутнев о Сахарове в интервью Сергею Лескову – …и на прощание Харитон сказал: «Андрей Дмитриевич, а ведь вы — игрок».
Игра – поисковый признак творческой жизни – универсальный способ выйти из пределов привычного — …теорема Гёделя, доктор Ватсон. :).
И почему обязательно искать? Может быть, играючи создавать?
Игры Творца
Игры в слова,
словами,
придуманы не нами.
Игры в Слова –
без конца —
любимые у Творца?
или есть иные –
неземные?
Интересно.
:)
К вопросу о научных принципах поиска жизни.
Опыт и наблюдения показывают – маловероятно найти интересную нам Жизнь там, где тишина, спокойствие и порядок – разве только во сне или, например, на кладбище. Самая привлекательная для нас жизнь – на грани дня и ночи – хотя она и тяжелей, чем отдых в Сочи.
Из наук для поиска жизни самая интересная – неравновесная квантовая термодинамика, синергетика – без тепла и кипучей открытости Мира мы не мыслим Жизни. Ниже – одна из частных формулировок одного из её принципов, осознанных нашей Жизнью. :)
Принцип неопределенности Гейзенберга. Улыбка Вселенной.
Свобода,
Братство
и Равенство —
Их не было и не будет.
Причина
любого
процесса –
Неравенство —
Так было, есть и будет.
Если видеть в принципе
только равенство,
Он испугает любого –
огромный выплеск энергии —
спастись времени –
никакого.
В принципе всё
не так просто —
есть в нём знак
неравенства,
он похож на улыбку Вселенной –
не пугайтесь болезни роста.
Интересно.
:)
К вопросу о научных принципах поиска жизни. Ещё один поисковый признак — Жизнь как самовоспроизводящаяся флуктуация.
Заповедь Работника.
Всю жизнь,
Всегда,
Везде,
Всего опасаться,
но Никогда,
Нигде,
Ничего,
Никого,
в том числе и себя –
Не Бояться,
и выбиваясь из сил —
играючи в Жизнь —
Улыбаться,
не давая себе и другим
Исчезать,
Растворяться. :)
Послесловие
В Начале было Слово,
всех Дел основа,
а в Конце? –
всё снова?
Слово в Слово?
За гранью.
Интересная жизни основа —
смесь правды и лжи —
и нашего честного слова.
:)
Писал «лесенкой», а получилось «стенкой».
Желания детей не всегда коррелируют с возможностями родителей и это, похоже,
не самый слабый стимул делать Жизнь все сложней и интересней.
:)
К вопросу о научных принципах воскресного поиска самой интересной для нас жизни – социальной. :) Стимулировано статьей Натальи Резник — В бой идут одни старики https://trv-science.ru/2018/03/27/v-boj-idut-odni-stariki/
Мне статья понравилась – живая, заставившая меня вспомнить последнюю страницу изумительной вещи Мориса Метерлинка — «Жизнь пчёл». Странное ощущение от статьи – получается, социальная жизнь насекомых может защититься, сохранить себя только в окружении себе подобных по масштабу и возможностям. От нашей ей не защититься, можно только спрятаться или стать чем-то полезной — это настораживает и, заодно, подталкивает к разумной толерантности, терпимости – живи сам и дай жить другим.
По муравьям мало доступной статистики, пчёлы нам ближе и о них знаем больше. Привожу доступную статистику по «культурному» пчелиному социуму. В мире ~ 80 млн пчелиных семей «в ульях». На рынки поставляется 0.6 млн тонн из 1.6 млн тонн производимого. В торговле участвуют 150 стран, лидер — Китай. В 2014 году стоимость экспорта ~ 2.3 млрд долл. В России ~ 3.3 миллиона пчелиных семей, 90% из них — в частном владении. Пчеловодством занимается ~ 5 тыс. хозяйств и ~ 200 тысяч любителей. В год производится ~ 50 тысяч тонн меда, 3 тысяч тонн воска и ~ 50 тонн перги и обножек. В год житель России съедает ~ 250г мёда, а, например, жители Германии и Греции — до 3 кг.
Пчелиная семья состоит из матки, десятков тысяч рабочих пчел и сотен трутней. Параметры рабочей пчелы — 12-15 мм и 100-150 мг. Количество пчел в семье сезонно колеблется — весной ~ 2 тысяч, летом 60-80 тысяч, осенью — 30 тысяч. Продолжительность жизни рабочих пчёл ~ 35-40 дней.
Если сравнить наш социум с пчелиным, то, похоже, мы только-только выходим из зимней спячки – подготавливаемся к вылету. :)
Ниже — ситуационная аналоговая модель целиком – в виде стиха. :)
Земной Рой.
Трудится, как пчела —
слышим мы иногда.
Это нас унижает –
или одухотворяет?
И кто же наш Пчеловод
И что он берет как мед?
А кто его Пчеловод?
И что он берет как мед?
et cetera…
Интересно :)
К вопросу о научных принципах воскресного поиска человеческой жизни. :)
Основной принцип в сжатом изложении – просто о сложном в формате стиха.
Постой.
Я так не могу.
Конечно.
Мы не спешим.
Я подожду.
Комментарий научного работника.
Опыт и наблюдения показывают – в доступной Вселенной скорость любого процесса равна скорости самой медленной стадии.
Следствие – наш поиск жизни, похоже, не исключение – быстрые стадии ускользают от нас.
Братья Стругацкие — …Тихо, тихо ползи. улитка по склону Фудзи. Вверх, до самых высот!
А хочется побыстрее. :)
Можно и побыстрее, но мы пока не научились. :)
Иерархия скоростей коммуникации, оценки:
с – скорость света и k – критический масштабный множитель Жирмунского-Кузьмина, k=e^(e^e)=3.814*10^6.
В масштабе биосферы c*k^0=2.998*10^8 м/с,
В масштабе гелиосферы c*k^1=1.143*10^15 м/с.
В масштабе галактики c*k^2= 4.362*10^21 м/с.
Добавлю ещё одну скорость коммуникации, самую родную нам ––
скорость передачи нервного импульса в биосферном организме. :)
В масштабе организма c*k^-1= 79 м/с.
Никогда не лишне рассмотреть любой поиск, в том числе жизни, с позиций экономики.
И, похоже, легче всего это сделать на примере самого близкого каждому из нас объекта. :)
Моя жизнь –
золото?
капитал?
краткосрочный кредит?
или томление духа?
Нет – это очень сухо
и не избавит от лени.
Я – звено
в бозонной цепи поколений.
И тогда понятен мой интерес –
в бесконечном цейтноте –
любить, рождать, продолжать,
кряхтеть, стонать, смеяться и петь,
работать, работать –
и жить всегда в полете.
Самый понятный нам космологический способ расселения Жизни – панспермия.
Связанные с ней понятия — цепь поколений, принцип Гюйгенса и тёмная материя. :)
Семя попало в Землю.
Ему повезло – решило оно —
и проросло.
Плоды приземлились кругом —
рядом родного древа.
Им повезло – считали они —
и каждое семя стало древом
и центром новой волны.
Сад разрастался –
все дальше от отчего края.
Тот опустел и погас –
до Времени.
Темная почва жила и ждала
Большого Взрыва чувств
и Нового семени :)
Мы появились позже Вселенной. И на Земле не первые. Похоже, мы либо часть коммуникационной – нервной — космологической системы, либо паразиты. Артур Кларк в рассказе «Из солнечного чрева» — «Out of the Sun», допустил второе, но опыт и наблюдения указывают скорее на первое – Владимир Иванович Вернадский в качестве подтверждающего примера отмечает миллиардолетнюю необратимую цефализацию земной Жизни. Сейчас в биосфере только социальный человек наделён желанием и способностью видеть и осознавать Мир как целое в масштабе Вселенной – мы не остановились на коммуникации со скоростью звука и, похоже, не задержимся на коммуникации со скоростью света – объединенными силами естественного и искусственного интеллекта будем пытаться освоить следующую скорость — исключительно, как нам кажется, из своих шкурных интересов. :)
Я уже приводил оценку скорости коммуникации в масштабе галактики c*k^2= 4.362*10^21 м/с, сделанную с помощью масштабного множителя Жирмунского-Кузьмина. Однако больше доверяют оценкам, зафиксированным в рейтинговых журналах планетарного научного сообщества. Поэтому привожу, замаскированную под нонсенс оценку из статьи Бориса Михайловича Болотовского и Виталия Лазаревича Гинзбурга в УФН. По наблюдательным данным для пульсара NP 0532 в Крабовидной туманности скорость перемещения «сверхсветового зайчика» 12*10^21 м/с. https://ufn.ru/ru/articles/1972/4/a/
Мне ещё импонирует оценка из соображений «здравого смысла» в сочетании с максимально широким взглядом на проблему типа — …всё дискретно и связано со всем здесь и сейчас… Можно привести много высказываний на эту тему – от Гермеса Трисмегиста до Бенуа Мальденброта. Такой взгляд на вещи культивируют мудрые системотехники, ну и конечно философы, но они ничего не умеют измерять, выражать в числах. Из российских системотехников манерой изложения, мироощущением, эмоциональностью привлекают Давид Соломонович Конторов, Владимир Викторович Артюхов. Есть, конечно, много других интересных, но не со всеми удается резонировать.
Я использовал оценку из следующей логики «здравого смысла»:
— Звезда — структурный элемент нашей Галактики, аналогично клетке земного организма.
— Число звезд в нашей Галактике на 3 порядка меньше числа клеток человека весом 70 кг.
— Следовательно, человек по сложности не уступает Галактике и допустимо использовать его в качестве аналоговой модели Галактики, тем более, что в некотором смысле он, то есть мы, её часть. Время переноса возмущения по нервной сети от пятки до головы человека ~ 0.1 с. Поэтому, тот же промежуток времени нужен коммуникативному, управляющему возмущению в Галактике для преодоления расстояния, равного её диаметру. Поделив диаметр Галактики на 0.1 секунды, получим оценку скорости коммуникации в масштабе галактики. 100*10^3 ly/0.1 s ~ 9*10^21 m/s. К слову, — мне нравится утверждение — … в сложной системе, любой сигнал по необходимости коммуникативный, управляющий…, — на другие просто нет ни сил, ни энергии, ни возможностей. Хотя, конечно, силы, энергия и возможности могут найтись у какой-нибудь другой, преследующей свои цели, системы. Достаточно вспомнить дергание отрезанной лягушачьей лапки в опыте Луиджи Гальвани.
Стихотворный вариант эмоциональной оценки скорости галактической коммуникации.
Я Галактику люблю –
просто обожаю –
за десятую секунды
мыслью пролетаю.
Ух ты, ах ты –
все мы космонавты. :)
В субботу можно на перспективу оценить размеры жизнеспособных космологических дискретностей для человека и его социума. Оценка по формуле d=u*t, где d – линейный размер дискретности и u=c*k^n – скорость коммуникации структурных элементов дискретности, в которой c — скорость света, k — масштабный множитель Жирмунского-Кузьмина, n – номер уровня иерархии. Примем, что социальный человек – мера всех вещей, тогда для него n=0 и t=1секунда/24кадра=0.042 s – период дискретизации – величина, обратная общемировому стандарту кадровой частоты.
Размер жизнеспособной дискретности жестко связан со скоростью коммуникации и не может превышать оценку. Конечно, если мы останемся людьми. :)
c*k^-1=79 м/с, d~3.3 m, биочеловек
c*k^0=2.998*10^8 м/с, d~13000 km, геосоциум
c*k^1=1.143*10^15 м/с, d~320 au, гелиосоциум
c*k^2= 4.362*10^21 м/с, d~20000 ly галактосоциум,
здесь au – астрономическая единица, ly – световой год.
Иерархия размеров следует из иерархии скоростей коммуникации – какова скорость, таков и размер.
Вопросы – как добраться до следующих скоростей и есть ли у нас природная способность воспринимать сигналы на этих скоростях? Некоторые, такие как Вольфганг Паули, полагают, что если и есть, то работает она во время ночного сна, когда мы защищены от Солнца толщей Земли и связана она с нашей естественной радиоактивностью. :) Мнение любопытное, как и сам цикл сон-несон — неумолимый, неуправляемый, беспрекословный для всего живого, по-крайней мере, на Земле. Биочеловек, за время жизни 82 года испытывает ~3000 переключений сон-несон. Отсюда частота переключений f=1/82yr=3.864*10^-10Hz и длина волны (79m/s)/f=1.36au – примерно, как от нас до Солнца. :)
Заметил ошибку – при переносе из Mathcad,а в текст потерял ноль в числе переключений сон-несон – правильно 30000. Кстати, нашу способность воспринимать сигналы на больших скоростях коммуникации, Карл Юнг называет синхроничностью.
Быть или не быть ?
Конечно, быть –
так интересней.
И хорошо, не одному –
со всеми вместе. :)
Уважаемый Максим!
Вы пишете, что близкие к звезде планеты обычно гравитационно заперты в спин-орбитальном резонансе 1:1, т.е. вращаются так, что одно полушарие постоянно обращено к светилу, а другое всегда находится в тени. На деле, это не всегда так. Наиболее близкие к звезде планеты часто пребывают в ситуации, аналогичной Меркурию, — т.е. оказываются гравитационно заперты в спин-орбитаьные резонансы 3:2 или выше. Вероятность попадания близкой планеты в такой резонанс определяется её эксцентрицитетом: чем он выше, тем больше вероятность застрять в высоком резонансе. Вторым важным параметром является температура планеты, ибо от температуры зависит вязкость, а стало быть, и интенсивность приливного взаимодействия (амплитуда момента приливныx сил). От температуры также зависит и постоянная триаксиальность планеты (и соответствующий момент сил).
Вот рассчёты для двух планетных систем:
http://iopscience.iop.org/article/10.1088/0004-637X/761/2/83/meta
http://iopscience.iop.org/article/10.1088/0004-637X/780/2/124/meta
Ситуация осложняется тем, что планета, попавшая в высший резонанас, не обязательно там задержится. Дело в том, что в высоких резонансах (как, скажем, в случае с Меркурием) приливный горб постоянно обегает планету. Посему приливный нагрев есть величина нулевого порядка по эксцентрицитету (а не квадратичная по эксцентриситету, как в случае Луны, где приливный горб всегда нацелен на Землю и лишь слегка ходит туда-сюда). Меркурий близок к Солнцу — но не настолько, чтобы пробегание приливного горба целиком его расплавило. Будь он в несколько раз ближе к Солнцу, приливные силы бы его растопили и он бы вышел из резонанса 3:2 и уподобился бы Луне.
Посему шансы попасть в высший спин-орбитальный резонанс и остаться в нём оказываются максимальны у планет, которые обладают заметным эксцентриситетом и достаточно близки к звезде — но не чрезмерно близки.
На этом остановлюсь, ибо более подробное объяснение невозможно без формул.
В том фрагменте речь не просто о близких к своим звездам планетах, а о планетах, находящихся в «зоне обитаемости» возле красных карликов — получится ближе Меркурия — где-то на порядок для TRAPPIST-1. К тому же время жизни красных карликов позволяет дольше эволюционировать их планетным системам. Разумеется, исключения всегда возможны, но если еще иметь в виду то, что красных карликов среди звездного населения большинство, то можно счесть, что эта ситуация для «зоны обитаемости» будет встречаться крайне часто и в целом. Впрочем, исключением станут спутники газовых гигантов, освещаемые с разных боков (если среди них достаточно много очень крупных, то может быть повод для бОльшего оптимизма).
PS На удивление много схожих рассуждений в Википедии
https://ru.wikipedia.org/wiki/Жизнепригодность_системы_красного_карлика
https://ru.wikipedia.org/wiki/Альтернативная_биохимия
(в иноязычных вариантах примерно то же)
Конечно, слепо доверять Википедии не след, но там полно ссылок на соответствующие работы…
В отношении Трапписта согласен. Рассчёт показывает, что некоторые из ближайших планет сначала побыли в спин-орбитальных резонансах 3:2 или выше. И, нагревшись в этих состояниях (и, соответственно, изменив свою реологию) вышли из этих резонансов и замедлили своё вращение до 1:1. Через несколько дней мы зашлём наш текст в ApJ и, если мои соавторы согласятся, выложим его на ArXiv.org
Помимо спин-орбитальных резонансов, существует ещё один любопытный аттрактор. Это т.н. псевдосинхронизм, т.е. ситуация, когда скорость вращения стабильно держится чуть-чуть выше среднего движения. См формулу (1) в этой работе:
http://iopscience.iop.org/article/10.1088/0004-637X/810/1/12/meta
Попадание в такой аттрактор возможно, если постоянная триаксиальность планеты меньше приливного горба, и если при этом средняя вязкость достаточно низкая.
Скорее всего, это удел либо близких к звезде юпитеров, либо расплавленных и полурасплавленных земель, расположенных куда ближе обитаемой зоны. Теоретически это может быть и планета в обитаемой зоне, если она сплошь покрыта океаном (как Солярис), — но это уже из области рискованных предположений.
Максим, резонанс 3/2 может быть и у Проксимы b, верхнее ограничение на эксцентриситет позволяет. А у Траппист 1 действительно маловероятно
https://ru.wikipedia.org/wiki/Проксима_Центавра_b
— я, конечно, далек от того, чтобы все тут подсчитать, но, кажется, расстояние, почти на порядок меньшее, чем до Меркурия, дает немного шансов на то, чтобы планета не синхронизовалась. Хотя то, что орбита не круговая, уже само по себе… В любом случае это все интересно и обсуждаемо. Просто посыл был такой, чтобы «охладить излишний энтузиазм». Кстати говоря (опять же найденная цифра, не ручаюсь), пишут, что вроде бы у крупных красных карликов зона жизни может быть до 0,3 а.е., а это лишь чуть меньше орбиты Меркурия, так что в любом случае, конечно, могут быть случаи (из общих соображений), когда планеты у красного карлика не повернуты к нему всегда одной стороной. И вполне можно представить себе моделирование, которое ответит на вопрос, насколько такое случается часто.
Вообще, есть, конечно, и доводы в пользу усиления оптимизма. Если даже на Меркурии может быть лед, то и на очень близких к родительским звездам экзопланетах могут быть какие-то умеренные участки (даже на «незапертых»). Тогда отдельный вопрос, насколько реально возникновение жизни на сравнительно небольших участках.
Рассчёт показывает, что планеты b, d, e изначально попадают в 3:2 или более высокие спин-орбитальные резонансы. Но в силу того, что в этих резонансах приливное тепловыделение куда выше, чем в случае синхронизма, планеты нагреваются и выходят из этих резонансов. В конечном итоге, планеты d, e синхронизуются, а планета b скорее всего впадает в псевдосинхронизм.
https://arxiv.org/abs/1803.07453
Спасибо, это интересно! Может, имеет смысл написать нам на эту тему статью? Интересно еще и тем, что местами это может показаться контринтуитивным, а так или иначе касается перспектив важнейших планет…
Существование несинхронных режимов вращения несколько размывает ближнюю границу зоны обитаемости. Если вращение планеты синхронизовано, то на достаточно близком к звезде расстоянии возникает ситуация, когда освещённая сторона нагрета выше температуры кипения воды (при том, что противоположная сторона остаётся холодной). Однако, если планета пребывает в несинхронном спин-орбитальном вращении, это даёт частичное выравнивание температуры. Для такой планеты зона обитаемости может простираться ближе к звезде.
Касаемо статьи, я не обещаю, что сделаю это быстро. Но, как будет время, постараюсь что-нибудь набросать. Напишите мне, пожалуйста, на мой gmail адрес
Ну да, ясно, что не срочно, но если есть выходящая в журнале работа, то лучше привязаться к ней, как к прямому информационному поводу. Там могут и другие научные журналисты и издания подтянуться :-) Ближайшую газету я сдаю буквально завтра, следующая соответственно ровно через две недели и т.д. Выпускать будут уже коллеги, но я, разумеется всячески на связи и передам. Письмом тоже продублирую, логично и Борису Штерну это дело курировать. Наши официальные контакты тоже, разумеется, работают — info и admin внизу. Спасибо.
Пока Земля еще пригодна для нашей формы жизни, следует ИМХО задаться вопросом, а какие формы жизни вообще могут быть. Т.е. какие системы с саморазвитием и воспроизведением можно реализовать при нашем современном знании Природы? Во всяком случае, это выглядит более прагматичным, хотя и спорно ))
Свежая версия:
http://www.rosbalt.ru/world/2018/01/31/1678807.html
Знаете что я думаю, думаю что все же на планете появился первым не просто планктон , но что бы стать планктоном ему бы потребовался кальций.
ПРо кремний упомянули, вспомнил ешё статью о использвании бактериями мышьяка при дефиците фосфора и что все в него упёрлись. ИМХО конечно но в химии столько растворителей и многие реакции идут не только в водной среде взять хотябы нобелевку по химии в дмф вроде белки работают после всего 5 циклов спонтанных мутаций. так что жизнь всегда найдёт способ приспособиться. вопрос как искать жизнь в радикально отличных от земных условиях с фтором например вместо водорода. тут с марсом то не всё однозначно. может я просто очень люблю sf. надеюсь что меня не несёт как остапа аксайского. голоперидола ему вкатить.