Ако вземем Земята за средностатистическа планета, би трябвало да открием извънземен живот на разстояние до 60 светлинни години от нас
Астрономите към този момент са разкрили хиляди планети, в това число десетки евентуално обитаеми.
През 1960 година, в границите на подготовката на първата среща по въпросите за търсенето на извънземен разсъдък (SETI), именитият астроном и пионер на SETI доктор Франк Дрейк показва своето вероятностно уравнение за оценка на броя на вероятните цивилизации в нашата вселена – известно още като уравнението на Дрейк. Ключовият параметър в това уравнение е ne – броят на планетите в нашата вселена, способни да поддържат живот, т.е. „ годни за обитаване “. По това време астрономите към момента не бяха сигурни, че другите звезди имат системи от планети. Но с помощта на принадлежности като „ Кеплер “ съществуването на 5523 екзопланети беше доказано, а други 9867 чакат удостоверение!
Въз основа на тези данни астрономите са създали по-различни оценки на броя на обитаемите планети в нашата Галактика – съгласно една от оценките те са най-малко 100 милиарда! В неотдавнашно изследване професор Пиеро Мадау показа нова математическа основа за пресмятане на броя на обитаемите планети в радиус от 100 парсека (326 светлинни години) от нашето Слънце. Ако приемем, че Земята и Слънчевата система са представителни на нормата, Мадау пресмята, че в този размер на пространството могат да се намират до 11 000 скалисти екзопланети с размерите на Земята, сходни на Земята, които обикалят в обитаемите зони на своите звезди.
Професор Мадау е професор по астрономия и астрофизика в Калифорнийския университет в Санта Круз (UCSC). Централно място в проучванията му заема правилото на Коперник, носещ името на известния полски астроном Николай Коперник, основател на хелиоцентричния модел. Този принцип, прочут още като космологичен принцип гласи, че нито хората, нито Земята са в привилегировано състояние да следят Вселената. Накратко, това, което виждаме, когато гледаме Слънчевата система и космоса, е характерен образец за това, което се случва в цялата Вселена.
В своето проучване Мадау изследва по какъв начин подвластните от времето фактори са изиграли значима роля за възникването на живота в нашата Вселена. Те включват историята на звездообразуването в нашата вселена, обогатяването на междузвездната среда с тежки детайли (образувани навътре в първата популация от звезди), образуването на планетите и разпределението на водата и органичните молекули сред планетите. Както изяснява Мадау, извънредно значимото значение на времето и възрастта не е категорично изтъкнато в уравнението на Дрейк:
„ Уравнението на Дрейк е потребно педагогическо резюме на факторите (вероятностите), които могат да повлияят на вероятността за разкриване на обитаеми светове към нас през днешния ден и вероятно на софтуерно напреднали извънземни цивилизации. Но тази възможност и тези фактори зависят, наред с други неща, от историята на звездообразуването и химическото обогатяване на локалния галактичен диск, както и от времето на появяването на елементарен микробен и вероятно комплициран живот “.
Земята е релативно нова в нашата Галактика, формирала се е дружно със Слънцето преди към 4,5 милиарда години (което е по-малко от 33% от възрастта на Вселената). Въпреки това са били нужни към 500 милиона години, с цел да се появи живот от примитивните условия, съществували на Земята преди към 4 милиарда години. Около 500 милиона години по-късно се появява фотосинтезата под формата на едноклетъчни организми, които метаболизират въглероден диоксид и създават О2 като непряк артикул. Това последователно е трансформирало химическия състав на атмосферата ни, предизвиквайки кислородната злополука преди към 2,4 милиарда години и в последна сметка появяването на комплицирани форми на живот.
Това е било последвано от дълъг и комплициран развой на химическа и биологична еволюция, който в последна сметка е довел до условия, подобаващи за комплициран живот, и до появяването на всички известни типове. Като се има поради значимостта на тези зависещи от времето стадии, Мадау твърди, че уравнението на Дрейк е единствено част от историята. Поглеждайки оттатък него, той е основал математическа рамка за оценка на времето на формиране на „ умерени земни планети “ (УЗП) в нашия ъгъл на Галактиката и появяването на микробен живот на тях.
Тази математическа скица разрешава на астрономите да дефинират кои евентуално забавни звезди (с дадена маса, възраст и металичност) могат да бъдат оптимални претенденти за разкриване на атмосферни биосигнатури. Според Мадау методът му се състои в разглеждане на локалната популация от дългоживеещи звезди, екзопланети и УЗП като поредност от математически уравнения, които могат да бъдат решени числено като функционалност на времето:
„ Тези уравнения разказват изменящите се темпове на образуване на звездите, металните, гигантските и скалистите планети и обитаемите светове в историята на слънчевата местност – място, където по-подробните калкулации са оправдани от лавината от нови данни от галактически и наземни принадлежности и което е цел на актуалното и идващите генерации звездни и планетарни проучвания. Уравненията имат статистически темперамент, т.е. разказват не раждането и еволюцията на обособени планетни системи, а смяната (във времето) в популацията (по брой) на УЗП в радиус от 100 парсека от Слънцето “.
Анализът на Мадау в последна сметка сподели, че в границите на 100 парсека от Слънцето може да има до 10 000 скалисти планети в обитаемата зона на тяхната звезда. Той също по този начин установи, че образуването на УЗП наоколо до нашата Слънчева система евентуално е било епизодично, като е почнало с бурно звездообразуване преди към 10-11 милиарда години, последвано от друго събитие, което е достигнало своя пик преди към 5 милиарда години и е довело до образуването на Слънчевата система. Друг забавен извод от математическата система на Мадау е, че множеството от УЗП в радиус от 100 парсека евентуално са по-стари от Слънчевата система, което удостоверява, че ние сме релативно късен участник в този празник!
Не по-малко забавно е по какъв начин това проучване може да повлияе на търсенето на извънземен живот. Използвайки общоприетата последователност за възникването на живота на Земята (абиогенеза) и прилагайки консервативна оценка на разпространяването на живота на други планети – параметър fl от уравнението на Дрейк – Мадау също по този начин дефинира на какво разстояние от Земята може да се намира най-близката екзопланета с живот:
„ По този метод, в случай че микробният живот е зародил толкоз бързо, колкото на Земята, на повече от 1% от УЗП (което е едно огромно „ в случай че “), можем да чакаме, че най-близката обитаема планета ще бъде на по-малко от 20 парсека [65 светлинни години] от нас “, споделя той.
Това би могло да бъде мотив за внимателен оптимизъм при търсенето на маркери за обитаемост и биосигнатури благодарение на идващото потомство огромни наземни уреди и принадлежности. От единствено себе си се схваща, че откриването на биосигнатури ще бъде извънредно мъчно. Възможно е също по този начин животът да е толкоз необичаен, че да не успеем да открием никакви биосигнали в радиус от 1 килопарсека или повече.
Разбира се, няма никаква гаранция, че животът може да съществува на някоя от УЗП наоколо до нашата Слънчева система. Причините и закономерностите на абиогенезата са един от най-слабо проучените научни проблеми, основно заради неналичието на данни. Въоръжени единствено с един образец (Земята и земните организми), учените не могат да кажат сигурно каква композиция от условия е нужна, с цел да възникне живот. Мадау също по този начин акцентира, че неговият метод (както и уравнението на Дрейк) е статистически по своята същина. Въпреки това работата му може да има обилни последствия за астробиологията в близко бъдеще.
Използвайки нашата Слънчева система като пример, както и доста други параметри, за които има богати данни (напр. звездообразуване, маса, размер, металичност, брой близки екзопланети, които обикалят в обитаемата зона на звездата), учените ще могат да дефинират предпочитаните звездни системи за проучване с телескопи от последващо потомство. Мадау декларира:
„ Намирането и характеризирането на сходни на Земята планети ще бъде основен теоретичен аршин за бъдещите водещи галактически задачи. С бързо приближаващата се опция за разкриване на обитаема среда и живот на екзопланетите пред нас стои същинско предизвикателство да разработим оптимална тактика за наблюдаване. Подробните спектрални проучвания на атмосферите на няколко екзопланети би трябвало да бъдат съпроводени от популационни проучвания, целящи установяване на трендовете в свойствата на планетите, и статистически проучвания, които ще оценят вероятността за разкриване на биосигнатури “.
