Уникальность разумной жизни на Земле

В нашей Галактике — миллиарды звёзд.
Сотни миллиардов!
Вокруг каждой из них вращаются какие-то планеты.
Следовательно, можно предположить, что вероятность наличия планет с биологической формой жизни — довольно высока.

Оказывается, это не так, поскольку условия для существования известной нам формы жизни на Земле — совершенно уникальны для нашей Галактики.
Это и местонахождение Солнечной системы в области нашей Галактики без активного звездообразования, и выгодное расположение орбиты Солнца относительно плоскости Галактики, стабильность излучения самого Солнца, местоположение нашей планеты в Солнечной системе и другие факторы.
Такое впечатление, что кто-то специально поместил Солнечную систему в безопасное место на Млечном пути.

Наш дом — Галактика, или по-русски — Млечный путь.
Когда в древние времена греки назвали видимый на небе огромный “звёздный пояс” этим названием — “Млечный путь (“Галактика” по-гречески) — они ещё не знали о том, что этот “Млечный путь” является видом на ту грандиозную космическую систему, которую ныне мы называем “галактика”.
Таким образом, ныне слово “галактика” употребляется в двух значениях: “Галактика” с большой буквы — это наша родная космическая система, а “галактика” с маленькой буквы — это другие аналогичные космические системы, представляющие собой “гравитационно-связанные системы из звёзд, звёздных скоплений, межзвёздного газа и пыли, тёмной материи, планет, все объекты которой участвуют в движении относительно общего галактического центра масс — ядра галактики“. 

Наша Галактика неоднородна, в ней есть совершенно разные условия для возникновения и существования жизни, точно так же как в нашей намного более изученной солнечной системе, есть совершенно разные условия.
Есть планеты земного типа, есть газовые гиганты, есть пояс жизни, где вода защищенная атмосферой, может находиться в жидком состоянии, и есть места, где жидкая вода невозможна. Так же как Солнечная система имеет так называемый “пояс Златовласки” — область, где вода может присутствовать в жидком виде, — что-то подобное есть и в нашей Галактике.


При клике на картинку, откроется в полный размер

Место на коротационном торе.

Наша Галактика имеет спиральную структуру которая при этом вращается. А любой, вращающийся объект имеет две скорости: угловую и линейную.
Если в твердых телах линейные скорости растут пропорционально удалению от центра вращения, имея одинаковую угловую скорость, то в спиральных галактиках линейная скорость вращающихся частей, остается практически одинаковой, 220-230 км/с, а это значит, что угловая скорость падает по мере увеличения расстояния от центра.

Поскольку спиральные ветви нашей Галактики представляют собой волны плотности, распространяющиеся по звездному скоплению галактического диска, то угловая скорость вращения таких спиральных волн, постоянна.
На определенном расстоянии от центра Галактики линейная скорость объектов, равна скорости этих волн плотности.
Это место в Галактике называется коротационной окружностью (от англ. corotation — совместное вращение).
Эта зона имеет определенные размеры, примерно равные 700 световым годам и образует так называемый “коротационный тор”.

Все объекты этого тора имеют свои свойства и совершают вращение в совершенно особых условиях.
Именно, на оси этого тора, что по ширине, что по толщине, находится Солнце.

Что означает наше место в коротационном торе?
А то что Солнцу не приходится проходить через опасные рукава Галактики.




Сейчас, Солнце вместе со своей системой планет располагается между спиральными рукавами Персея и Стрельца, и медленно движется по направлению к рукаву Персея.
Причем “время жизни” Солнечной системы (4,6х109 лет) по порядку величин примерно равно времени, которое она проводит в пространстве между спиральными рукавами (7,8х109 лет).
Другие звезды, а также их планеты вне коротационного тора, подвергаются гораздо большему риску от последствий взрывов сверхновых, так как они чаще проходят через спиральные рукава.

Условия образования звезд в зоне коротации и вне ее совершенно различны.
Звезды образуются из межзвездного газа, который, вращаясь вместе с галактическим диском, имеет всюду, за исключением зоны коротации, угловую скорость, отличную от угловой скорости дифференциально вращающегося диска.
В гравитационном поле спиральных рукавов межзвездный газ ускоряется. Возникает явление, которое называют галактической ударной волной: на внутренней кромке рукавов образуется спиралевидная полоса сжатого межзвездного газа, в которой собственно и рождаются звезды.
Вполне понятно, что в зоне коротации рукава галактик вращаются синхронно с межзвездным газом, т.е. относительного движения почти нет, и ударной волны не образуется.
Итак, образование звезд в зоне коротации и вне ее, происходит в разных условиях. То есть, наше Солнце уже уникально тем, что образовалось совершенно по-другому — нестандартно относительно того, как “принято” в этом месте Вселенной.

Инородное происхождение Солнечной Системы

Млечный путь не похож на другие известные нам ныне спиральные галактики.
Вместо аккуратного плоского диска, наша Галактика искажена.
Примерно 10 млрд. лет назад, в результате слияния Млечного пути с «галактикой-сосиской» “Гайя-Энцелад” добавились по крайней мере восемь шаровых скоплений с 50 миллиардами солнечных масс звёзд, газа и темной материи.
В общем, есть такой факт “водородной ряби” и утолщений Млечного пути чужеродными элементами.

Солнце находится на расстоянии 26 тысяч световых лет от центра Галактики, где амплитуда деформации очень мала.
Изгиб особо не влияет на ее траекторию движения. А вот звездам, которые находятся дальше, не так повезло. Их будет так изгибать что они увидят ядро Галактики.
Если ближних к ядру от излучений ядра, не защищает пыль и газ, то дальних начинает мотать по вертикали, лишая защиты от жесткого излучения ядра.



Возможно, что при прохождении через Млечный путь других галактик, на коротационную окружность нашу Солнечную систему “занесло” извне.
Среди ближайших соседей на десятки парсек, нет звезд того же состава и возраста.
Известных “родственников” нашего Солнца, родившихся с ним из одного протозвездного облака просто нет в природе.
[Fe/H] (или “металличность”) нашего Солнца равна 0, а возраст 5 млрд лет.
На графиках видно на сколько это редкое соотношение

Точное место на эклиптике Млечного пути

В коротационной окружности Солнечная система расположена точно в галактической плоскости (эклиптике) отклоняясь от нее на 210 световых лет по вертикали с периодичностью 67 миллионов лет, при этом колеблясь вместе с изгибом Млечного Пути.
Не совпадение эклиптики Солнечной системы с эклиптикой Галактики, выдает ее инородное происхождение. Солнечная система крутится перпендикулярно галактической плоскости.



Что означает столь “центровое” место на эклиптике?
Собранные космическими миссиями Voyager, ученые смогли построить модель магнитного поля в окрестностях Солнечной системы.
Это поле защищает Солнечную систему от галактических излучений.
Магнитное поле Земли защищает ее от излучений Солнца.
Но есть и третий совершенно неизученный уровень. Ученые впервые сделали фото магнитного поля вокруг чужой галактики, и есть подозрение, что подобное магнитное поле нашей Галактики защищает эклиптику от внегалактических излучений.
Неслучайно, с периодичностью в 67 млн лет происходят массовые вымирания.
Может быть, Солнечная система выходит за пределы тени туманностей Стрельца или из областей наивысшей напряженности магнитного поля. Чем глубже находится объект в магнитном поле, тем больше защита.
Наибольшая интенсивность галактического магнитного поля, находится в плоскости эклиптики — т.е. ровно там где и расположена Солнечная система.

Защита Солнечной Системы от излучений галактического ядра туманностями Стрельца

Самый большой космический объект звездного неба — Млечный путь в разрезе.
И в самом толстом месте Млечного пути, мы должны увидеть громадный объект размером и светимостью с Луну — Центр нашей Галактики.
Сам он скрыт туманностями Стрельца (коих всего имеется шесть) и виден только в нескольких диапазонах.

Впрочем, если бы мы увидели ядро Галактики, то нас бы не было.
Оно светит коротковолновым излучением в гамма и рентгеновском диапазоне. Все живое просто бы умерло.
Вне коротационной окружности любое место Галактики двигаясь с различием угловой и линейной скоростей, будет постоянно менять свое расположение относительно облаков пыли, подвергаясь выжиганием жесткими излучениями от ядра Галактики.
Даже, на коротационной окружности, надо иметь такое место, которое будет прикрыто от излучений галактического ядра, как минимум последние два миллиарда лет.
Много ли таких мест? Однозначно: мало.
Может только одно в Галактике.
И именно в этом месте расположена наша Солнечная система.



Кстати, особо удивляет точное совпадение видимых угловых диаметров Солнца, Луны и Галактического ядра.

Двойники Солнца

Со времен Джордано Бруно в научно-популярной и прочей литературе, встречается мнение, что Солнце — рядовая звезда, каких в нашей Галактике миллиарды и на многих из них есть жизнь.
Некоторые ученые, делают расчеты типа формулы Дрейка, со многими неизвестными прогнозируя вероятность возникновения других цивилизаций.




N — количество разумных цивилизаций, готовых вступить в контакт;
R — количество звёзд, образующихся в год в нашей Галактике;
f_p — доля солнцеподобных звёзд, обладающих планетами;
n_{e} — среднее количество планет (и спутников) с подходящими условиями для зарождения цивилизации;
f_{l} — вероятность зарождения жизни на планете с подходящими условиями;
f_{i} — вероятность возникновения разумных форм жизни на планете, на которой есть жизнь;
f_{c} — 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 и хочет вступить в контакт).

Во только в этой формуле не хватает множества переменных. Не всякие звезды годятся на роли колыбели разума.
Во-первых, высокоразвитая жизнь у молодых звезд практически исключена.
То же самое касается и старых звёзд. В шаровых скоплениях, состоящих из самых старых звезд в Галактике, не смогли открыть ни одной планеты. Чем звезды были менее богаты тяжелыми элементами, тем более каменистые у них планеты. А раз так, то в них нет железного ядра для создания магнитного поля.
Далее: не годятся двойные звезды. У их планет слишком большой эксцентриситет (который определяет, насколько орбита отлична от окружности и равен отношению расстояния от центра эллипса до его фокуса большой полуоси, является одним из параметров, определяющим возможность наличия органической жизни на планете).
Серьёзные ограничения для жизни накладывает и размер звёзд. Если звезда слишком маленькая, то зона жизни на ней слишком близко к звезде, а значит планета в “приливной ловушке”. К тому же красные карлики слишком неспокойны.
Если же звезда большая, то она мало живет. Искать надо желтые карлики, а они оказались редкостью.

До недавнего времени ученые не умели измерять яркость звезд с очень высокой точностью. Существовали лишь теории, что Солнце — это обычный желтый карлик по параметру звездной активности.
Однако измерения космического телескоп Кеплер показали, что это не совсем так.
В среднем желтые карлики более «шумные», чем наше Солнце.
Этот факт, стал одной из главных причин, почему телескопу Кеплер не удалось пока найти у желтого карлика достоверный аналог нашей Земли.
Двойником Солнца, называют звезды, температура поверхности которых не отличается от солнечной более, чем на 100 Кельвинов, металличность и сила тяжести не отличается от солнечной более, чем на 0.1 деление на логарифмической шкале этих параметров.
Так вот, из 60 исследованных звезд, по многим параметрам похожих на Cолнце, самым близким двойником является, 18-ая Скорпиона, находится в 45,7 световых лет от нас. Условно это можно представить как шар радиусом 14 парсек. И он содержит примерно 1000 звезд.
Следующая ближайшая звезда двойник солнца HD 2071 — в 89 световых годах. Это уже шар радиусом 28 парсек, и в нём примерно 3000 звезд.
То есть плотность двойников солнца в нашей Галактики порядка 1 солнце на 1000 звезд.
С учетом красных и коричневых карликов, которых непрерывно открывают последние годы, плотность двойников солнца еще ниже: одна звезда похожая на Солнце на пару тысяч других звезд.
Но большинство из них или моложе Солнца, или старей.

 

Но даже ближайший двойник Солнца, звезда 18 Скорпиона, моложе нашего солнца на 1,7 миллиарда лет.
На Земле 1,7 миллиарда лет назад, в конце палеопротерозоя только появились первые эукариоты — клетки с ядрами.
Одно радует, цианобактерии, уже могли совершить «кислородную катастрофу» — глобальное изменение состава атмосферы Земли, произошедшему в самом начале протерозоя.
Так что на планетах 18 Скорпиона, если там есть двойник Земли, в лучшем случае можно будет ходить только в противогазах. Но никакой жизни там нет. Рано еще…

Редкое происхождение Солнечной системы

То есть, сам одиночный желтый карлик — достаточно редкая звезда. Соответственно, двойники Солнца — штучные экземпляры.
Но все, на самом деле еще хуже.
Новое исследование соотношения изотопов радиоактивных элементов, которые содержатся в метеоритах (вещество, из которого образовалась Солнечная система) говорит о большом избытке радиоактивных элементов по сравнению с другими звездными системами.
Подобный избыток может объясняться тем, что Солнечная система образовалась не из вещества сверхновых (результата коллапса массивных звезд), а является продуктом более редкого события – слияния нейтронных звезд.
Так, если частота вспышек сверхновых в нашей Галактике оценивается, как одна в 100 лет, то случай слияния нейтронными звездами является в тысячу раз более редким – примерно один раз в 100 тысяч лет.
Мы — внуки слияния двух нейтронных звезд, дети черной дыры которая облучила предсолнечную туманность, то есть потомки довольно редкого события.
Именно им объясняется непохожесть нашего Солнца на своих соседей ни возрастом, ни металличностью, ни количеством радиоактивных элементов.



Из-за того что мы продукт слияния нейтронных звезд, у предсолнечной небулы была высокая металличность, которая дала планетам земной группы железные ядра, которые, в свою очередь, дали Земле магнитное поле защищающее от излучений Солнца.
Причем, несмотря на то что у Венеры такое же ядро, тем не менее магнитного поля нет. Венера — в “приливной ловушке” Солнца, а значит ее металлическое ядро не вырабатывает магнитного поля.
Нужно не только иметь очень редкое происхождение. Но и самой планете занять определенное место в этой Солнечной системе.

Оценка числа звезд, с таким же расположением, как наша Солнечная система

Наша Галактика содержит, по современной оценке, от 200 до 400 миллиардов звёзд.
Но в коротационном торе приблизительно 320 млн звезд.
Из них в плоскости эклиптики, где то 40 млн звезд.
Из них двойников Солнца около 40 000.
На коротационной окружности не все места пригодны для жизни, надо затенение туманностями от излучений ядра Галактики, поэтому поделим на десять. Остается 4 000 звезд.

Возраст обитаемой системы не может быть меньше 4 млрд лет (2 млрд на стабилизацию системы, 1 млрд на органический синтез, и 1 на эволюцию до хотя бы динозавров) и не больше 6 млрд (из-за начала увеличения самой звезды).
Таких — около 25% то есть всего примерно 1000 звезд.

Вероятность наличия планеты земного типа в условно обитаемой зоне можно оценить (исходя из данных космического телескопа “Кеплер” ) до 5%, остается около 50 звезд с планетами, а размер примерно с Землю (из-за размера атмосферы и парниковых эффектов) ещё около 20% итого набегает, что то вроде 10 планет на всю Галактику.
А ведь есть и другие ограничения, кто-то недостаточно металличен, кто то попал в “приливную ловушку” своей звезды, как у нас Венера.
Также, необходимое условие для жизни — существования крупного спутника.
Кроме того, необходимо ещё существование газовых гигантов на внешних орбитах звёздной системы (для чистки системы от кометного и астероидного мусора — что в нашей системе осуществляется Юпитером и Сатурном).

Скорей всего таких мест в Галактике только одно — и это наша Солнечная система.
Но пусть их 10. Реально средние расстояния между этими 10 обитаемыми планетами на торе около 7000 световых лет!
Колоссальное расстояние… Никак не совместимое с биологической формой жизни…

А уж есть учесть происхождение Солнца из нейтронных звезд, то сам шанс появления такой звезды в таком удачном месте, равен нулю.
А сколько еще есть уникальностей о которых мы еще даже не подозреваем!

Уникальность Земли

Несмотря на громадный рост числа новооткрытых экзопланет (около 5000 на сегодняшний день), ничего подобного Земле еще не найдено.
Ведь кроме размеров планеты, практически нулевого эксцентриситета орбиты, расстояния до звезды, нахождение в “зоне Златовласки” и параметров самой звезды, должна совпасть еще куча других факторов для того чтобы на планете смогла развиваться жизнь.
И одним из самых главных является металличность, довольно редкое явление в нашей Галактике. И не просто достаточное количество веществ, отличных от гелия и водорода, а одновременно с выполнением кучи других условий.

Земля уникальна среди внутренних планет Солнечной Системы не только наличием жизни, но и самым «крупным» спутником (в относительном размере) среди всех 8 планет.
Наличие крупного спутника в системе Земли вероятно приводит к мощному приливному разогреву недр нашей планеты.
Следствием этого является поддержание металлического ядра в жидкой форме, что приводит к образованию мощного магнитного поля.
Это поле защищает нашу планету от космической радиации.
Из всех четырех внутренних планет, подобное поле кроме Земли наблюдается лишь на Меркурии (в этом случае оно вероятно поддерживается приливными силами Солнца). Но Меркурий слишком близок к Солнцу, поэтому температурный режим там совершенно несовместим с жизнью.

Другим важным следствием приливного разогрева Земли, вероятно, является глобальная плитовая тектоника, которая приводит к постоянным процессам обмена вещества между поверхностью и мантией.
Глобальная плитовая тектоника не наблюдается на других планетах Солнечной Системы.

Причем жизнь на Земле существует довольно долго, но для нас важна разумная жизнь.
Даже на нашей планете, она существует микроскопический срок, на несколько порядков меньший, чем само существование жизни.
Мы не можем предположить какие условия нужны для возникновения разума из обычной жизни. 

Говорят, что 70000 лет назад человечество почти вымерло, осталось несколько семей.
Любая случайность, могла прервать их существование. И пришлось бы ждать десятки миллионов лет для создания условий, аналогичных тем, которые были при появлении разумной жизни…

За пределами обзора осталось куча других уникальностей.
К примеру, есть гипотеза, что планеты-гиганты образуются в далеких областях протопланетного облака и затем медленно мигрируют к звезде, вычищая по дороге планетную систему от планет земного типа, встречающихся на пути.



Остается непонятным, почему этот механизм не сработал в Солнечной системе и Юпитер не переместился к Солнцу, “зачистив” по пути планеты земной группы.
А ведь он возник в 4 раза дальше, и за 700000 лет по спиральной траектории встал на свое место.
Почему он остановился?
Говорят его движение прервал Сатурн, то есть чтобы систему не “зачистили”, надо две планеты-гиганта.
Уж сколько таких планет-гигантов, вблизи своих звезд было открыто, но в тех звёздных системах нет планет земных групп. Все зачищено в ноль. В то же время, роль планет-гигантов в чистке системы от мусора — неоценима.
Любая крупная жизнь в грязной системе постоянно бы вымирала.

Итого

Место солнца уникально в нашей Галактике.
В центре коротационной зоны, прямо на эклиптике, закрыто от излучения ядра Галактики туманностями.
Само Солнце тоже уникально: уникальный продукт слияния двух нейтронных звезд с наиболее высокой металличностью среди окрестных звезд.
И такая же уникальность наблюдается относительно Земли с её уникальным расположением в водном поясе, с уникально большим спутником.

Так и мерещится в этом какой-то в этом замысел сверхсущества.
Найти такое место в Галактике, поместить туда на специальное место звезду отличающуюся от соседей, а внутри этой звёздной системы поместить на специальное место планету с уникальными характеристиками — не слишком ли много случайностей и совпадений?…

Источники: