В 1983 году физик-теоретик Брэндон Картер (Brandon Carter) выдвинул идею так называемых «трудных шагов». Эта теория на десятилетия стала основой для оценки шансов найти разумную жизнь в космосе. Ученый подсчитал: чтобы люди появились на Земле, эволюция должна была преодолеть несколько критически важных этапов.
Картер сравнил два срока: 4,5 миллиарда лет — столько Земля «работала» над созданием человека, и 10 миллиардов лет — примерный срок жизни Солнца (после этого оно превратится в красного гиганта и уничтожит планеты).
Физик пришел к выводу, что если для появления людей потребовалось почти половина времени существования Солнца, значит, эволюция — это цепочка очень редких событий. Например, зарождение жизни, появление сложных клеток, разума — все это «трудные шаги», которые случайно преодолела Земля, но почти невозможно повторить на других планетах. По мнению Картера, люди — как выигрыш в космическую лотерею. Шансы, что где-то еще есть разумные существа, близки к нулю.
Статья по теме: Почему поиск инопланетян полезен обществу (даже если мы их не найдем)
Команда геоученых из Пенсильванского, Рочестерского (США) и Мюнхенского университетов (Германия) предложила альтернативу. Они связали эволюцию жизни не с удачей, а с постепенными изменениями планетарных условий и пришли к выводу, что человек появился не рано и не поздно, а именно тогда, когда планета была к этому готова. Иными словами, разумная жизнь, по мнению исследователей, — не результат случайной цепочки событий, а закономерный итог совместной эволюции организмов и планеты.
В своей статье, опубликованной в журнале Science Advances, ученые попытались ответить на два важных вопроса. Почему человечество появилось именно сейчас, а не раньше или позже? Насколько уникальны условия, которые привели к появлению людей?
Статья по теме: Как голландский астроном XVII века Христиан Гюйгенс представлял внеземную жизнь
Исследователи обратили внимание на то, что Земля не всегда была пригодна для сложных форм жизни. Например, первые два миллиарда лет атмосфера почти не содержала кислорода. Его уровень начал расти только после появления цианобактерий, способных к фотосинтезу. Это событие, известное как «Кислородная катастрофа» (2,4 миллиарда лет назад), открыло «окно» для развития многоклеточных организмов.
Но кислород — не единственный фактор. Геоученые выделили целый ряд условий, которые постепенно формировали планету: температура поверхности океанов, соленость воды, доступность питательных веществ, уровень радиации. Ледниковые периоды и потепления меняли условия, подталкивая эволюцию. Уровень солености океанов, состав атмосферы должны были прийти в «равновесие», чтобы жизнь развивалась.
Статья по теме: Как в начале XX века люди планировали начать радиопереговоры с марсианами
Каждое изменение создавало новые возможности для эволюции. Например, первые животные смогли возникнуть только после того, как уровень кислорода достиг 10 процентов от современного (540 миллионов лет назад). А для появления человека потребовалось, чтобы климат стабилизировался, а экосистемы стали достаточно сложными.
«Раньше мы считали, что раз Солнце погаснет через 10 миллиардов лет — значит, у других планет мало времени, чтобы повторить наш путь. Теперь же мы полагаем — планеты живут по своим часам. Чтобы океаны, воздух и горные системы изменились, нужны миллиарды лет. Жизнь не торопится — она подстраивается под этот ритм. Если где-то условия созреют быстрее, эволюция ускорится. Если медленнее — замедлится. Но в любом случае, это будет естественный процесс, а не лотерея. Земля стала обитаемой для человека только тогда, когда ее геохимические циклы достигли нужной зрелости», — пояснил Джейсон Райт (Jason Wright) астрофизик из Пенсильванского университета и соавтор исследования.
Статья по теме: Нил Деграсс Тайсон рассказал, когда, по его мнению, мы встретимся с инопланетянами
Ученые планируют проверить свою модель. Для этого они будут искать в атмосферах экзопланет биосигнатуры — например, кислород или метан; изучать, как одноклеточные и многоклеточные организмы адаптируются к разным уровням кислорода и температуры; попытаются выяснить, были ли ключевые эволюционные события (вроде появления эукариот) уникальными или повторялись, но не оставили следов.
Если новая модель верна, шансы обнаружить разумную жизнь возрастут. Даже если на какой-то планете условия развиваются медленнее, чем на Земле, у жизни будет больше времени на эволюцию. А миры с быстрыми геологическими циклами могут порождать разумные виды раньше.
Новая модель не только меняет взгляд на прошлое людей, но и увеличивает шансы найти жизнь в космосе. Если разум — не случайность, а результат «настройки» планеты, Вселенная может оказаться гораздо живее, чем думали ученые.