Аннотация: Мысли пришли ко мне ещё в октябре 2020, но записать их я решился лишь в июле 21-го. Подготовлена англоязычная версия.
Новая версия старого решения парадокса Ферми: инопланетяне существуют во внутренних областях галактического диска и считают, что окрестности Солнца пусты
О парадоксе Ферми слышали многие, поэтому особо останавливаться на нём не будем. Для непосвящённых короткая справка - его примерная формулировка следующая: если внеземные цивилизации существуют, то почему мы не видим их?
30 сентября 2020 года была опубликована статья (https://arxiv.org/abs/2009.13539), в которой были составлены графики распределения вспышек сверхновых и гамма-всплесков в галактике. Эти космические явления даже на значительном отдалении способны нанести серьёзный урон биосфере (разрушить озоновый слой, произвести большое количество ядовитых окислов азота, которые сделают атмосферу менее прозрачной для света). Дополнительно на диаграммы были нанесены линии плотности распределения каменистых планет, построенные на анализе текущих данных.
Согласно их построениям, около 10 миллиардов лет назад наиболее спокойным регионом было край диска и гало (более 15 кпк). Затем количество вспышек на окраинах стало увеличиваться, а во внутренней и средней частях дисках - снижаться.
Во внешних областях галактики частота достигла пика в 6-8 событий за 500 миллионов лет в период от 5 до 1 миллиарда лет назад (сейчас 4-6). Вероятность наличия там сложных форм жизни изначально была крайне мала, из-за низкой плотности расположения звёзд и их низкой металличности концентрация каменистых планет была низка (меньше 10-2 для красных карликов и 10-3 для звёзд солнечного типа (FGK)), а в их составе, как и в изначальном протопланетном диске, может преобладать вода (заметка "А есть ли старшие...", https://arxiv.org/pdf/1902.07484.pdf). Если там в ранний спокойный период возникли цивилизации, то они должны были либо приспособиться, либо покинуть этот более неприглядный регион; в противном случае они уже погибли. В первом случае они должны были разработать соответствующие технологии, которые легко представить, но трудно реализовать. Воплощение второго варианта крайне затруднительно из-за огромных расстояний, которые пришлось бы преодолеть, чтобы добраться до соседней подходящей системы; такое длительное путешествие было бы более вероятно в случае цивилизации небиологических существ.
Во внутренних регионах диска на расстоянии 2,5-3 килопарсек уровень снизился до относительно низкого в 6-8 вспышек 6-7 миллиардов лет назад; даже 4 миллиарда лет назад, на заре жизни на Земле, там происходило по 2-3 случая на 500 миллионов лет. Однако уже 1 миллиард лет назад, согласно графику 6, частота для расстояний 3-6 килопарсека от центра (а по рисунку 5 - расстояний 2,5-7,5 килопарсек) стала ниже единицы, превращаясь в вероятность попасть под один из катаклизмов. Это значит, что жизнь на части планет, гораздо более многочисленных (плотность 10 и более на квадратный парсек для FGK, 100 и более для М-звёзд), имела сотни миллионов (даже до 1,5 миллиарда) лет на развитие, в том числе и появление разумных существ. Меньшие на 1-2 порядка средние расстояния между звёздными системами (порядка нескольких световых дней или месяцев против нескольких световых лет) по сравнению с окрестностями Солнца позволили бы им проще и раньше изучить с помощью телескопов, а затем и космических аппаратов, соседние системы. Согласно математическим моделям (https://arxiv.org/abs/2008.08842) и имеющимся наблюдениям (https://arxiv.org/abs/2101.12667), планеты-гиганты на широких орбитах (как в нашей системе) встречаются у двойных звёзд с разделением более 1000 астрономических единиц (около 1/63 св. года), а в распределении количества планет у звёзд по среднему расстоянию в паре два выраженных пика в районе 40-50 и 100 астрономических единиц (https://arxiv.org/abs/2101.08671). Отсюда следует, что большая плотность размещения не должна серьёзно сказаться на процессах формирования планет. Для быстрого достижения ближайших систем во внутренних областях диска не нужно разгоняться до больших околосветовых скоростей; достаточно будет около одной десятой или даже сотой с, что делает прямоточный двигатель Бассарда вполне привлекательным транспортным средством. Впрочем, расстояния и время на их преодоление остаются значительными, что должно было рано или поздно заставить этих существ задуматься о возможности преодолеть ограничение скорости света (хотя бы посредством двигателя Алькубьерре).
Я часто встречал утверждение, что Солнечная система находится на окраине галактики или на краю диска, что на самом деле неверно. На самом деле она лежит почти в средней плоскости на расстоянии около 8 килопарсек или 26 тысяч световых лет от центра, а радиус диска составляет 50 тысяч световых лет (около 16 килопарсек), то есть мы располагаемся в средней части диска.
В окрестностях Солнца за последние 500 миллионов лет количество событий равно 1,3; фактически, это означает, что Солнце и её соседки должны были попасть под одну или две вспышки. В этой же работе авторы приводят доказательства в пользу того, что Ордовикское массовое вымирание, случившееся около 445 миллионов лет назад, вызвано длинным гамма-всплеском. На два с половиной месяца раньше, 17 июля, вышла статья геологов (https://naked-science.ru/article/astronomy/geologi-nashli-sledy-sverhnovoj-vspyhnuvshej-nepodaleku-ot-zemli-okolo-2-5-milliona-let-nazad, https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.125.031101), обнаруживших в отложениях возрастом около 2,5 миллионов лет высокое содержание изотопов марганца-53 и железа-60, что указывает на относительно близкую сверхновую; специалисты предполагают, что эта вспышка могла увеличить облачность, став причиной нескольких оледенений плейстоцена (https://www.tum.de/nc/en/about-tum/news/press-releases/details/36198/). 18 августа 2020 года вышла другая статья, посвящённая анализу пород конца девонского периода, также сопровождавшегося исчезновением видов, возрастом примерно 359 миллионов лет. Окаменелости, распознанные как сожжённые ультрафиолетовым излучением споры растений, указывают на разрушение озонового слоя, которое нельзя объяснить земными причинами. Наличие радиоактивных изотопов плутония-244 и самария-146 в породах может доказать гипотезу исследователей о сверхновой или скорее нескольких сверхновых подряд на расстоянии около 20 парсек, что лишь вдвое больше радиуса "смертельной зоны" (https://naked-science.ru/article/astronomy/vzryv-sverhnovoj-mog-vyzvat-massovoe-vymiranie-na-zemle, https://www.pnas.org/content/117/35/21008).
Примечательно, что из той же диаграммы первой работы следует, что в период формирования Солнечной системы в её окрестностях частота вспышек составляла 15-20 случаев за 500 миллионов лет. Получается, примитивные формы жизни сохранились несмотря на жёсткость внешних космических условий; Ордовикское вымирание является самым ранним из великих массовых вымираний. К этому времени многоклеточная жизнь уже активно развивалась, но ещё не вышла на сушу.
Половина соседних звёзд старше Солнца (например, возраст Альфа Центавры - минимум 4,85 миллиарда лет, тау Кита - около 5,6 миллиарда), другая значительно моложе (менее 3 миллиардов лет). Если теоретические построения верны, то с высокой вероятностью в радиусе 500 или даже 1500 парсек (около 1 630 и 4 900 св. лет соответственно) от нас нет ни одной другой цивилизации. Цивилизации должны находиться во внутренних частях диска и сделать относительно наших окрестностей соответствующие выводы: сочетание более низких плотности расположения каменистых планет (на 1-2 порядка) и доли звёзд солнечного типа с частыми радиационными катаклизмами. Получается, что мы живём в "глухом", малонаселённом районе галактики. Для других цивилизаций наша часть галактики даже с технологией перемещения быстрее света представляется далёкой пустынной территорией, на которой никого или почти никого нет и нет ничего особо ценного, стоящего посещения.
В фантастике представлено множество вариантов - положительных и отрицательных - Контакта, но крайне мало произведений, в которых человечество было бы ими проигнорировано; вспоминается в первую очередь повесть "Пикник на обочине" братьев Стругацких. Я как-то представил следующую ситуацию: мы обнаружим другие цивилизации по конструкциям или следам функционирования их техносфер в тысячах световых годах от нас, они давно должны были обнаружить нашу планету и жизнь на ней, но не проявили к ней никакого интереса, нет никаких аппаратов, запущенных в нашу сторону. И никаких действий по отношению друг к другу. Полное равнодушие к факту существования других форм жизни и разума.
Таким образом, Земля оказывает чудом уцелевшим оазисом посреди выжженной радиацией космической пустыни. Мы действительно находимся на окраине галактики, но не в прямом, а в переносном смысле, вдали от основных скоплений обитаемых миров. Но помимо уничтоженных и испепелённых вспышками планет, у звёзд в окружении Солнца могут встречаться безжизненные планеты, но с подходящими для жизни условиями. Также могут быть планеты, где сохранились лишь примитивные формы жизни. Последние два названных типа являются привлекательными для заселения людьми и земной жизнью телами.
Земля в такой ситуации представляется космической Ладогой (Ладога была центром русской государственности до Новгорода; Киев не в счёт, потому что находился относительно близко от Византии и княжества Само, а позже Великоморавской державы). Возможно, когда-нибудь с Земли вырастет какая-нибудь огромная Гайянская или Адамянская Федерация, которая раскинется на просторах внешних областей Галактики.