Контрольная работа: Жизнь и разум во Вселенной: проблема внеземных цивилизаций. Острова Вселенной: галактики
Благодаря тому, что светимость 55 Рака вдвое ниже Солнца, на поверхности 55 Рака f не так жарко – там вполне может присутствовать жидкая вода. Твёрдой поверхности у этой планеты нет – при такой массе она должна быть газовым гигантом наподобие Сатурна, однако жидкая вода может иметься на поверхности её спутников. Они должны быть похожи на Землю, так как ещё один газовый исполин, по подсчётам Фишер и её коллег, нарушил бы устойчивость системы. Пока обнаружить их астрономическими средствами не представляется возможным. По мнению участников этого открытия, тело с массой Земли можно будет обнаружить в течение ближайших пяти лет.
Возможно, она станет ближайшей к Земле похожей на Землю планетой. Если планету удастся обнаружить за пять лет, и если вдобавок на ней успела развиться разумная жизнь, ответа от братьев по разуму мы дождёмся к концу XXI века. Пять лет на поиски, 41 год на то, чтобы наше сообщение дошло до 55 Рака, и столько же – на ответ. Ждём 2094 года.
В настоящее время реально возможными контактами с внеземными цивилизациями являются контакты по каналам связи. Если время распространения сигнала t больше времени жизни цивилизации L, то речь идет об одностороннем контакте L < t. Если же это время много меньше, чем L, то возможен двусторонний обмен информацией. Сегодняшний уровень естественнонаучных знаний позволяет серьезно говорить лишь о канале связи с помощью электромагнитных волн в широком диапазоне частот, и сегодняшняя радиотехника может обеспечить установление такой связи.
Сет Шостак (Seth Shostak), главный астроном калифорнийского Института поиска внеземных цивилизаций (Search for Extraterrestrial Life, SETI), подсчитал, что современные темпы роста характеристик радиотелескопов позволят человечеству уловить радиосигналы от других цивилизаций нашей Галактики, если таковые имеются, уже к 2025 году.
По мнению американских астрономов, уже в ближайшие два десятилетия благодаря усовершенствованию характеристик современных компьютеров и радиотелескопов мы получим ответ на вопрос – есть ли в нашей Галактике разумная жизнь. Значения характеристик радиотелескопов удваиваются примерно каждые 18 месяцев. Такая динамика является проявлением закона Мура, утверждающего, что количество транзисторов в микросхемах удваивается каждые 2 года.
3. Поиски внеземных цивилизаций
В настоящее время наметилось несколько направлений поиска следов активности внеземных цивилизаций:
1. Поиск следов астроинженерной деятельности внеземных цивилизаций. Предполагается, что технически развитые цивилизации рано или поздно должны начать строительство искусственных спутников, зондов, искусственной биосферы и т.п. Изучение основной части таких астороинженерных сооружений должно быть сосредоточенно в инфракрасной области спектра. Такие исследования в настоящее время ведутся.
Недавно на территории обсерватории в Калифорнии официально начал свою работу новый радиотелескоп Allen Telescope Array (ATA), предназначенный для поиска внеземных цивилизаций. Пока функционируют только 42 антенны телескопа. В окончательном варианте их будет 350, диаметр каждой из которых составит 6 метров. Телескоп ATA будет сканировать космическое пространство на частотах 1-10 ГГц, поскольку, как считают ученые, единственным источником шумов в этом диапазоне является реликтовое излучение. Новый радиотелескоп обладает широким углом обзора и способен делать снимки областей звездного неба, размер которых эквивалентен размеру пяти полных лун.
2. Поиск следов посещения внеземных цивилизаций на Земле. Существуют предположения, что такие цивилизации посещали Землю в прошлом. Возможно, такие посещения оставили следы в памятниках материальной и духовной культуры. В истории, археологии есть немало «белых пятен» - неразгаданных тайн и загадок, таких как рисунки Наска, или рассказы о вознесении святых на небо. Можно предположить, что и Тунгусский метеорит был космическим кораблем – свидетели утверждали, будто метеорит летел медленно по небу и менял траекторию полета. Такого рода гипотезы и предположения необходимо исследовать самым тщательным образом.
3. Поиск сигналов от внеземных цивилизаций, прежде всего поиск искусственных сигналов в радио - и оптическом диапазонах.
Независимо от того, насколько отличаются условия на разных планетах, несомненно одно: жизнь и ее окружающая среда неразрывно связаны. Живые организмы изменяют условия планеты, поскольку они потребляют пищу и энергию и выделяют отходы. Изменение планетной окружающей среды, вызванное биологической, геофизической или климатической активностью, в свою очередь, заставляет жизнь приспосабливаться к новым условиям, создавая в результате богатое разнообразие растений и животных, с которыми мы сталкиваемся на Земле.
Нигде эта зависимость не проявляется так очевидно, как в наблюдаемых характеристиках атмосферы планеты. Так что предстоит выяснить, каким образом атмосферные газы, произведенные геологической активностью, отличаются от тех, которые произведены жизнью. Анализируя спектры в инфракрасной области излучения, астрономы будут искать атмосферные газы, такие как углекислый газ, водяной пар и озон. Вместе с температурой и радиусом обнаруженной планеты эта информация позволит определить, какие планеты являются пригодными для жизни или даже уже населены ее зачаточными формами. Своеобразным признаком жизни может быть существование в атмосфере планеты большого количества кислорода. В земной атмосфере кислород является побочным продуктом фотосинтеза - процесса, с помощью которого зеленые растения и некоторые другие организмы, используя солнечный свет, превращают углекислый газ и воду в углеводы. Но молекула кислорода не остается в атмосфере долго, а объединяется с другими молекулами в процессе, называемом окислением. Поэтому планета с атмосферой, богатой кислородом (подобно Земле), должна содержать источник его пополнения (жизнь).
В 1960 году американские ученые направили свой радиотелескоп на самые близкие к нам, похожие на Солнце, звезды – тау Кита и эпсилон Эридана, чтобы выяснить, не идут ли оттуда сигналы искусственного происхождения. Считается, что подходящей частотой для передачи сигналов может быть частота вблизи 1420 МГц - частота излучения свободного атома водорода, одного из самых распространенных элементов во Вселенной. Любая цивилизация, технически способная построить радиомаяк, должна сознавать всю важность этой частоты. Так было положено начало сообществу, которое сейчас называется SETI (Поиск внеземных цивилизаций).
Прослушивание этих звезд велось в течение нескольких месяцев, но никаких сигналов принять не удалось, и программа была прекращена. А спустя 14 лет, используя телескоп «Аресибо» (Пуэрто-Рико), ученые решили сами отправить послание инопланетянам в направлении шарового звездного скопления М13 в созвездии Геркулеса. В этом созвездии около миллиона звезд, подобных Солнцу, и вполне возможно, что хотя бы на одной из них существует цивилизация, способная принять данное послание. Отправленное «письмо», содержащее графический символ телескопа «Аресибо», человеческую фигуру и двойную цепочку ДНК, доберется до адресата только через 24 тыс. лет. В пределах двух сотен световых лет от Земли имеется почти 1 000 звезд, подобных Солнцу. Именно они, как полагают большинство исследователей из SETI, наиболее вероятные кандидаты для планетных систем, способных дать приют жизни, с которой мы могли бы установить связь.
Самый известный из всех проектов SETI - SETI@home захватил сегодня воображение миллионов людей во всем мире. Одна из проблем с SETI-исследованиями состоит в том, что для обнаружения сигнала компьютером должен быть проанализирован гигантский объем данных радиотелескопа. Так вот, SETI@home предложил свое решение: данные, собранные SERENDIP-приемником в «Аресибо», разделяются на рабочие единицы, затем посылаются через Интернет на индивидуальные домашние ПК, где они подвергаются автономной обработке, и только потом возвращаются в SETI@home. В настоящее время в проекте задействованы 1 млн. 400 тыс. участников из 244 стран, помогающих анализировать данные «Аресибо». Потратив суммарно 110 000 лет вычислительного времени, все они вместе практически сформировали суперкомпьютер.
4. Острова Вселенной: галактики
Общее представление о галактиках и их изучении
Слово «гала́ктика» происходит от греческого названия нашей Галактики (kyklos galakxias означает «молочное кольцо» - как описание наблюдаемого явления на ночном небе). Впервые природа Млечного Пути была установлена итальянским астрономом Галилеем, когда он направил свой телескоп на небосвод зимой и увидел, что он состоит из огромного числа тусклых звезд.
В 18 столетии Уильям Гершель построил телескоп с диаметром зеркала 1,2 м. Наблюдая за звездным небом, астроном-любитель стал понимать, что такое Млечный Путь на самом деле. Это вид изнутри на звезды, составляющих нашу звездную систему. Подсчитав звезды по обеим сторонам от Млечного Пути, Гершель сделал вывод, что Галактика имеет линзовидную форму: она более толстая в центре и тоньше по краям. Также сэр Уильям Гершель со своей сестрой и сыном разглядели неизвестные ранее туманности и звездные скопления. В результате своих наблюдений они составили каталог, в который вошло около 5000 туманностей.
Сначала туманности астрономов раздражали. Вплоть до середины XIX века обнаруженные туманности рассматривали как досадную помеху, мешавшую наблюдать звезды и искать новые кометы. Туманностями в астрономии называли любые неподвижные протяжённые светящиеся астрономические объекты, включая звёздные скопления или туманные пятна за пределами Млечного Пути, которые не удавалось разложить на звёзды.
По мере развития астрономии и разрешающей способности телескопов, понятие «туманность» всё более уточнялось. Часть «туманностей» была идентифицирована как звёздные скопления. Также были обнаружены тёмные газопылевые туманности, они представляют собой непрозрачные газопылевые облака. И, наконец, в 1920-х годах сначала К.Э.Лундмарку (1889 – 1958), а затем и Эдвину Хабблу (1889-1953) удалось доказать, что туманности за пределами Млечного Пути – это аналогичные ему галактики, состоящие из огромного количества звезд. Хаббл сумел разглядеть внешние части некоторых спиральных туманностей как скопления отдельных звёзд и определить среди них переменные-цефеиды. В 1936 Хаббл построил классификацию галактик, которая используется по сей день и называется последовательностью Хаббла.
