Особый взгляд на парадокс Ферми. Часть 11
Время существования вселенной и спектральный класс K
— Часть 1 — Часть 2 — Часть 3 — Часть 4 — Часть 5 — Часть 6 — Часть 7 — Часть 8 — Часть 9 — Часть 10 —
Предыдущие части рассматривали существование обитаемых планет в виде стационарных процессов, как это и было описано в уравнении Дрейка. Но за прошедшее время набралось немало фактов в пользу нестационарной вселенной, существующей в известном нам виде 13,8 млрд лет. Сами эти факты будут рассмотрены позднее, а сейчас рассмотрим связанные с ними поправки на обитаемость планет.
По имеющимся данным первые звёзды сформировались после 300 млн лет существования вселенной, но вокруг них не было планет. Первые планеты могли начать появляться всего на несколько миллионов лет позже, но они состояли преимущественно из железа, поскольку в наиболее массивных и быстро переходящих в сверхновые звёздах процесс термоядерного синтеза достигает железа.
Если и далее ограничиваться рассмотрением углеродных форм жизни, возникает вопрос о наличии достаточного количества углерода. Для его наличия на планетах в значительном количестве должны существовать взорвавшиеся звёзды спектральных классов F и G массой 1,2 — 1,8 солнечных масс. В случае верхнего предела этого диапазона массы требуется около 2 млрд лет для последующего сброса внешних оболочек, содержащих углерод. Звёзды большей массы легко обеспечат необходимое количество кислорода и азота, но оставят весьма мало углерода. При меньшей массе, напротив, будет преобладать гелий в образовавшейся планетарной туманности.
Но масса менее 3-х солнечных нехарактерна для звёзд первого поколения. В условиях после первоначальной рекомбинации атомов и ослабления реликтового излучения значимые источники нагрева почти исчезают, существующие водород и гелий легко остывают почти до абсолютного нуля, что приводит к формированию в подавляющем большинстве звёзд спектрального класса A и более массивных. Лишь через 1-3 млрд лет существования вселенной молекулярные туманности приобретают более типичный для нынешнего времени вид, из которых могут в значительном количестве формироваться звёзды спектральных классов F и G.
Таким образом, про наличие углерода можно сказать следующее:
- до 1,2 млрд лет существования вселенной углерод почти отсутствует;
- 1,2 — 2,5 млрд лет — углерод является весьма редким элементом;
- 2,5 — 4 млрд лет — углерода мало, до 0,01%;
- 4 — 8 млрд лет — доля углерода до 0,1%;
- 8 млрд лет — настоящий момент — углерода становится 0,4%.
Лишь через 8 млрд лет после начала существования вселенной появление потенциально обитаемых каменистых планет на орбитах звёзд спектрального класса K стало распространённым явлением. Это примерно на миллиард лет раньше формирования солнечной системы. Период стабильной светимости солнца после завершения гравитационного сжатия, сопровождавшегося мощными вспышками, начался примерно через 400 млн лет после формирования, но в случае звёзд спектрального класса K этот процесс обычно длится в 3-4 раза дольше, т. е. до 1,5 млрд лет. Если учесть, что формирование звёзд спектрального класса K в среднем также длится дольше, можно сделать приблизительный вывод, что очень значительная часть, где-то 90-95%, потенциально обитаемых планет на орбитах звёзд спектрального класса K не имели более 4 млрд лет для эволюции. В качестве приблизительного вывода сделаем предположение, что лишь на 10% потенциально обитаемых планет на орбитах звёзд спектрального класса K могли возникнуть сложны формы жизни, и на — 5% разумные существа.
Звёзд спектрального класса K больше, чем для спектрального класса G, и у них медленнее сдвигается обитаемая зона. Соответственно, в предыдущих частях немалая часть потенциально обитаемых планет рассматривалась на орбитах звёзд спектрального класса K. Согласно приведённым выше оценкам влияния эволюции вселенной имеет смысл оценивать количество планет со сложными формами жизни в 1,2 секстиллионов, с разумными существами — около 600 квинтиллионов. Этот фактор почти не влияет на оценку количества планет с менее сложными формами жизни, т. е. также количество планет с микробными формами жизни имеет смысл оценивать в 275 секстиллионов, с простыми формами жизни — в 140 секстиллионов.
В следующих частях будет сделано уточнение на галактические факторы обитаемости планет.
