Одним из самых сложных аспектов астробиологии и поиска внеземного разума (SETI) является прогнозирование того, как будут выглядеть жизнь и внеземные цивилизации.
Неизменно у нас есть только один пример планеты, поддерживающей жизнь (Земля), и один пример технологически развитой цивилизации (человечество), на которых мы можем основывать наши теории.
Что касается более развитых цивилизаций, которые статистически кажутся более вероятными, то ученые ограничены прогнозами нашего собственного развития.
Однако эти же прогнозы накладывают ограничения на то, что должны искать исследователи SETI, и дают подсказки о нашем будущем развитии.
В серии статей, подготовленных Институтом космических исследований Blue Marble (BMSIS), группа исследователей изучает, как будет выглядеть уровень технологического развития Земли (также известный как «техносфера») в будущем.
В последней части они предлагают новую интерпретацию шкалы Кардашева, которая предполагает, что цивилизации расширяются, чтобы овладеть большими уровнями энергии (планеты, звезды и галактики).
Вместо этого они предполагают, что шкала Кардашева устанавливает верхние пределы количества звездной энергии, которое может использовать цивилизация («предел светимости»), и что цивилизации могут обойти это ограничение, используя звездную массу напрямую.
Как и в предыдущем исследовании этой серии, исследование проводилось под руководством Джейкоба Хакк-Мисры, старшего научного сотрудника Научного института космических исследований Blue Marble.
К нему присоединились Джордж Профитилиотис, научный сотрудник BMSIS и научный сотрудник Рабочей группы по SETI и праву Международного института космического права (IISL), а также Клемент Видальб, научный сотрудник Центра Лео Апостела (CLEO) Свободного университета Брюсселя.
Шкала Кардашёва, названная в честь советского и российского астрофизика и радиоастронома Николая Кардашёва (1932–2019), была впервые предложена в его основополагающей статье «Передача информации внеземными цивилизациями», опубликованной в 1964 году.
В ней Кардашев предположил, какие типы радиочастот (и на каких энергиях) следует искать ученым, чтобы распознать возможные передачи внеземной цивилизации (ETC). В соответствии с идеей о том, что могут существовать цивилизации на миллиарды лет старше человечества, он рассуждал о том, что эти цивилизации могут использовать уровни энергии, превышающие человеческие возможности.
Для характеристики уровня развития ETC Кардашев предложил трехуровневую шкалу, основанную на количестве энергии, которую они могли усвоить. Она включала:
Тип I – Планетарные цивилизации: внеземные цивилизации, которые разработали способы использования и хранения всей энергии своей родной планеты, оцениваемой в 4×1019 эрг/сек.
Тип II – Звездные цивилизации: внеземные цивилизации, которые развились до такой степени, что могут собирать всю энергию, излучаемую их звездой – 4×10³³ эрг/сек.
Тип III – Галактические цивилизации: внеземные цивилизации, способные использовать энергию целой галактики – 4×1044 эрг/сек.
Однако этот масштаб отражал предположение, что цивилизации и их потребности в энергии будут расти экспоненциально.
Это согласуется с наблюдениями за собственной «техносферой» человечества, которая включает в себя созданную человеком инфраструктуру, машины, коммуникации и другие признаки технологической активности (так называемые «техносигнатуры»).
По сути, это отражает нашу ограниченную точку зрения, когда дело доходит до видов поведения, которые могут демонстрировать продвинутые внеземные цивилизации:
«Земля — единственный известный нам пример планеты с технологиями, поэтому поиск внеземных цивилизаций должен начинаться с размышлений о том, как искать аналоги сегодняшних техносигнатур Земли и возможных техносигнатур, которые могут возникнуть в будущем Земли. Мы также должны попытаться расширить свой разум, чтобы рассмотреть другие, неземные и более экзотические возможности, но даже такие воображаемые возможности всегда будут либо начинаться с того (или контрастировать с тем), что мы знаем о возможности на основе существующей или известной физики на Земле».
Традиционные приложения шкалы Кардашева предсказывают, что рост будет экспоненциальным, и даже рассматривают, как это может привести к возникновению цивилизации, способной использовать энергию, вырабатываемую всеми звездами во Вселенной, — космической цивилизации IV типа!
Это приложение мотивировало множество поисков цивилизаций, которые достигли таких масштабов огромного использования энергии, как показывают мегаструктуры (например, сферы Дайсона, полосы Кларка и т. д.) и другие передовые техносферы. Для своего исследования Хакк-Мисра и его коллеги использовали другой подход:
«Наше исследование пересматривает эти предположения, отмечая, что цивилизации могут следовать разным траекториям своего расширения в космосе и потребления энергии. Это подразумевает компромисс между «исследованием» и «эксплуатацией», и существует множество возможностей для развития цивилизации в этих двух измерениях.
Некоторые цивилизации могут отдавать приоритет исследованию на физическом расстоянии, не нуждаясь в расширении своего потребления энергии до масштабов Кардашева Типа I или Типа II. Другие цивилизации могут сосредоточиться на эксплуатации и увеличивать свое потребление энергии более локально. Некоторые цивилизации могут попытаться найти оптимальный баланс между исследованием и эксплуатацией.
Мы также отмечаем, что шкалу Кардашева лучше рассматривать как теоретический предел для цивилизации, использующей звездную энергию (светимость).
Вместо того, чтобы описывать траекторию, по которой будут следовать развитые цивилизации, шкала Кардашева является верхним пределом для использования энергии цивилизацией, поскольку она связана с расширением физического расстояния, но пределом, который может никогда не быть фактически достигнут из-за пределов термодинамической эффективности. Другими словами, шкала Кардашева описывает верхний предел компромиссов между исследованием и эксплуатацией, и цивилизация, зависящая от звездной светимости для своих энергетических потребностей, всегда будет ниже энергетических и пространственных пределов, описанных шкалой Кардашева».
Сценарий, предложенный Хакк-Мисрой и его коллегами, представляет некоторые новые и интересные возможности для развитых цивилизаций. Например, предположим, что человечество когда-нибудь достигнет предела того, сколько энергии оно может получить от нашего Солнца.
В этом случае они могут не выбрать исследование и заселение других звездных систем (с целью использования энергии большего количества планет и звезд). Вместо этого они могут заняться сбором самой звездной массы.
«Такие цивилизации, которые потребляют звезды, и которых мы называем «звездоядными», могли бы расширить потребление энергии за пределы светимости шкалы Кардашева», — сказал Хакк-Мисра. «Мы пока не достигли этого уровня как цивилизация на Земле, но мы можем, по крайней мере, подумать о возможности того, что сбор массы и преобразование ее в энергию (как описывает знаменитое уравнение Эйнштейна) дает цивилизации возможность достичь масштабов потребления энергии, выходящих за рамки шкалы Кардашева».
Как и все прогнозы относительно будущего развития человечества, это исследование также имеет последствия для будущих исследований SETI. Это соответствует предположению, что внеземные цивилизации в нашей галактике будут старше и более развитыми, чем человечество на данный момент.
Это также согласуется с принципом, что «если мы можем себе это представить, то кто-то другой, вероятно, уже это сделал». Как объяснил Хакк-Мисра, будущие исследования SETI должны изучать «аккрецирующие двойные», близко вращающиеся по орбите двойные звезды с перетеканием массы от одной звезды к другой.
Макк-Мисра и его коллеги рекомендуют ученым наблюдать за аккрецирующими двойными звездами для поиска аномального поведения, которое может указывать на технологическую активность:
«Если некоторые цивилизации действительно эволюционируют в звездоядных, то некоторые из них могут выглядеть как такие аккрецирующие двойные звездные системы. Мы не можем утверждать, что все или даже большинство аккрецирующих двойных звезд на самом деле являются технологическими цивилизациями, но мы также не можем исключить возможность того, что некоторые из них на самом деле могут быть технологическими. Стоит держать свой разум открытым и на самом деле искать такие свидетельства развитых и экзотических цивилизаций, а не исключать их, прежде чем мы начнем искать».
Оригинал статьи можно прочитать здесь.
Больше информации о самых интересных научных открытиях и удивительных исторических фактах читайте на нашем сайте «Совятня».
Интересные новости, советы по здоровью, ответы на популярные вопросы и цитаты великих ученых ищите в Telegram.
