Галактический «пояс жизни»

 

Вниманию посетителей сайта предлагаются часть материала работы Л.С.Марочника и Л.М.Мухина «Галактический пояс жизни».

Чем примечательна работа?

1) в этой работе вполне чётко и ясно сформулирован т.н. антропоцентристкий принцип, который является доминирующим в наше время.

Глобальный антропоцентристский принцип заключается в следующем.

Вселенная такова, какой мы ее видим, потому что в ней существуем мы. Другими словами, законы физики в нашей Вселенной таковы, что разрешают существование атомов, молекул, звезд, планет и, наконец, жизни. Этот принцип был впервые сформулирован в работах Г. М. Идлиса¹ около 25 лет назад. Недавно И. Д. Новиков, А. Г. Полнарев и И. Л. Розенталь, анализируя возможность взаимосвязанных вариаций двух величин, образованных из фундаментальных физических констант а_е=е²/hс и а_g=Gm_p/hс (е — заряд электрона, h — постоянная Планка, с — скорость света, G — постоянная тяготения Ньютона, m_p — масса протона), продемонстрировали, что существует, по-видимому, лишь одна область изменения а_e и а_g, в котором возможно существование сложных структур, вплоть до живых систем².

Разумеется, наша Вселенная попадает в этот «остров устойчивости». Как показали авторы работы, более детальное

изучение вопроса может привести к существованию ансамблей Вселенных и в других областях допустимых изменений фундаментальных констант. Но для наших целей достаточно указать на важные следствия, возникающие из этой работы. Они имеют принципиальное значение для проблемы внеземных цивилизаций.

Во-первых, везде в нашей Вселенной, где «работают» законы современной физики, разрешено существование стабильных сложных структур, а следовательно, и жизни.

Во-вторых, хотя и в неявном виде, из антропоцентристского принципа следует, что жизнь во всех уголках Вселенной должна зарождаться одним и тем же способом и на одной и той же химической основе. Этой основой является, с одной стороны, вода как универсальный  растворитель, а с другой — углерод как центральный атом во всех без исключения биологически важных соединениях. Это означает, что в нашей Вселенной с определенным значением a_e трудно представить существование высокоорганизованной живой материи, построенной,

например, на основе кремния. Второе следствие получило название принципа водно-углеродного шовинизма³.

Следует отметить, что антропоцентристский принцип с точки зрения как физики, так и философии отвергает возможную уникальность земной жизни. С позиций современной теоретической физики и наблюдательных астрофизических данных этот принцип подкрепляет великое предвидение Джордано Бруно о множественности обитаемых миров.

2) самой замечательной частью работы вышеназванных авторов является высказанная ими идея целенаправленного поиска звёзд и

обитаемых планет. Согласно их предположениям, Солнце со своей планетной системой находится в нашей Галактике на «особом,

привелигированном» положении. В чём же заключается такая особенность Солнечной Системы и как это позволяет решить проблему

поиска внеземной жизни и внеземного разума (хотя бы в рамках SETI)?

Хорошо известно,  что  многие  галактики,  в  том  числе  и  наша, имеют спиральную структуру. Галактика вращается дифференциально, т. е. вращение происходит с непостоянной угловой   скоростью:   близкие к центру части галактики вращаются быстрее, более далекие — медленнее. В результате угловая скорость вращения звездной системы уменьшается по мере увеличения расстояния до ее центра. В то же время согласно современным представлениям спиральные ветви нашей и других галактик представляют собой волны плотности, распространяющиеся по звездному населению галактического диска. Крайне существенно, что угловая скорость вращения таких спиральных волн, проявляющихся в виде  спиральных  ветвей,  постоянна.  Это очень важный факт, из которого следует, что на каком-то расстоянии Лк от центра и сама Галактика и рукава вращаются синхронно. Именно радиус R_к  и определяет так называемый коротационный круг, а зона коротации   (от англ. corotation — совместное   вращение) — узкое   колъцо, охватывающее коротационный круг -  единственное особо выделенное место в каждой спиральной галактике (см. рисунок). Имеются основания считать, что Солнечная система находится как раз в зоне коротации, т. е. в специальных  условиях.   В  таких  же  условиях  находятся  и  все остальные объекты коротационного круга.

Несколько   слов   об   этих   условиях.   Применительно к обсуждаемой проблеме особое значение имеют, конечно, условия образования звезд, которые в зоне коротации и вне ее существенно различны. Звезды образуются из межзвездного газа.  Этот газ, вращаясь вместе с

галактическим   диском,   втекает  в  спиральные  рукава,  имеющие  везде, 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   и   рождаются звезды. Чем больше относительная скорость межзвездного таза и спиральных рукавов,  тем мощнее  галактическая ударная волна и тем сильнее сжат в ней газ. Соответственно чем сильнее сжат газ, тем интенсивнее идет в нем процесс образования звезд. В зоне коротации рукава вращаются почти синхронно с межзвездным газом, относительного движения почти нет и ударной волны не образуется. Именно поэтому образование звезд в зоне коротации и вне  ее происходит в  разных условиях.  Таким образом,   коротационная   зона   оказывается   выделенным узким кольцом — тором с радиусом 250 пк — во всем «теле» Галактики.

Это и позволяет нам предложить галактический аитропоцентристский принцип, согласно которому формы жизни и цивилизации нашего типа могут возникать лишь в галактических «поясах жизни» — в коротационных торах. Конечно, это всего лишь гипотеза. Однако то, что Солнечная система находится в Галактике на особом положении, делает подобную гипотезу весьма привлекательной.

 

Солнце  вместе  с  системой  планет  находится  между спиральными  рукавами Персея и Стрельца и медленно

движется  по  направлению к  рукаву  Персея.  

Исключительно   важно,   что   время   жизни   Солнечной   системы (4,6x10⁹ лет) по порядку величины равно времени, которое    она   проводит    в    пространстве    между   

рукавами (7,8x10⁹ лет).   Дело  в  том,  что  в  галактической 

волне начинается рождение звезд, как подобных Солнцу, так и массивных сверхновых II типа. Существует предположение, что именно вспышка сверхновой послужила толчком к рождению Солнечной системы, а  «спокойная жизнь»

Солнца и планет началась, лишь когда наша звезда покинула

место своего рождения (предположительно — рукав Стрельца)

и вышла в пространство между спиральными рукавами. Именно здесь жизнь, зародившаяся на Земле, достигла уровня технологической цивилизации.

Напомним, что сейчас Солнце движется по направлению к

рукаву Персея. Как мы покажем ниже, при вхождении в рукав наша цивилизация может погибнуть под влиянием облучения от вспыхивающих здесь сверхновых. Такая же участь ожидает, по-видимому, и другие

цивилизации, возникшие в коротационном торе. Поэтому мы вводим T_полн— полное  время  жизни цивилизации  нашего типа, которое согласно галактическому антропоцентристскому принципу есть время, в течение которого соответствующая  звезда  с  ее  планетной  системой   (и  жизнью на ней)  движется от рукава к рукаву. При этом можно предполагать, что имеются как цивилизации, не  дошедшие до нашего уровня развития, так и перешагнувшие его. Используя некоторые астрономические данные, можно оценить время, оставшееся нашей цивилизации до ее вероятной гибели.

Каково расстояние, на котором может вспыхнуть ближайшая к Солнцу сверхновая, и как это взрыв повлияет на   земную   биологию?   Впервые   подобный   вопрос   рассмотрели В. И. Красовский и И. С. Шкловский в 1957 г.. Мы также провели ряд интересующих нас оценок, основываясь на галактическом аитропоцентристском принципе. Согласно  этим   оценкам  расстояние,   на  котором  может вспыхнуть ближайшая  к  Солнцу  сверхновая  при  входе Солнца в спиральный рукав Галактики, составляет примерно  10 пк,  Как  показал 

И.С.Шкловский,  главным эффектом от вспышки близкой сверхновой является увеличение примерно в 100 раз интенсивности космических лучей в области радиусом 10 пк, окружающей сверхновую. Известно, что естественный фон радиоактивности на Земле,   обусловленный   космическими   лучами,   приводит к дозе облучения порядка 0,04 бэр/год. Стократное увеличение интенсивности при вспышке близкой

(10 пк) сверхновой усиливает дозу примерно до 4 бэр/год. Согласно И.С.Шкловскому, Солнечная система движется через радиотуманность, образовавшуюся вокруг вспыхнувшей звезды, в течение примерно 10 тыс. лет.

3) применив антропоцентристкий принцип к своей идее, авторы работы получили следующие оценочные значения для цивилизаций

«технологического» типа (правда, оценка выполнена без учёта того факта, что ориентация на чисто технологическое развитие цивилизации

может быть одним из вариантов развития. Наиболее вероятный вариант развития цивилизаций будет связан с саморазвитием, с развитием

возможностей и способностей самого организма, например).

…….возможное число цивилизаций нашего технологического уровня в зоне коротации примерно равно 4x10⁷. Это весьма

значительная величина.

Не представляет труда найти и отношение возможного числа цивилизаций более развитых, чем наша, к числу цивилизаций,

отставших от нас по своему уровню. Это отношение близко к 0,7.

Приведенные    оценки   представляют   собой   верхний предел  возможного  числа  технологических  цивилизаций в рамках гипотезы галактического антропоцентристского принципа. Если мы действительно не одиноки во Вселенной, то орбита, по которой движется Солнечная система в Галактике, может быть образно названа «дорогой жизни», так же как зона коротации — «поясом жизни» в Галактике.   Очевидно,  нижний  предел  числа  технологических цивилизаций есть N = 1, что соответствует нашему одиночеству во Вселенной. В последнем случае феномен существования нашей цивилизации случаен  (что, конечно, противоречит общему антропоцентристскому

принципу).   Пользуясь  образом,   заимствованным  у   писателей-фантастов А. и Б. Стругацких, можно сказать, что в этом случае ситуация напоминает «пикник на обочине» Галактики (ведь мы находимся почти на ее краю), устроенный природой и случайно приведший к возникновению нашей цивилизации.

В заключение отметим, что все приведенные соображения относятся и к другим спиральным галактикам.

_______________________________________________________________________________________________________________________

¹Идлис Г.М. Основные черты наблюдаемой астрономической Вселенной как характерное свойство обитаемой космической системы

²Тот же принцип заложен в расчётных схемах программы. Результаты просчёта с использованием этого принципа представлены на этой странице сайта

  (для демонстрационного минимума объектов)

³Яркий пример неоднозначности восприятия и логики. Сопоставьте сами: с одной стороны – обязательно углеродно-водный шовинизм;

 однако в других вопросах может быть и иначе-? Смотрите материал небольшой заметки, взятой полностью с сайта Грани.Ру