Лев Гиндилис – SETI: Поиск Внеземного Разума (страница 91)

Теперь надо выбрать условия уже внутри самой планетной системы. Для этого мы должны исходить из определенных представлений о том, какие условия необходимы для возникновения и развития жизни. А это неизбежно приводит к вопросу, который нам, возможно, хотелось бы избежать — о формах и субстрате внеземной жизни. Желая сохранить твердую почву под ногами и следуя уже избранному пути, мы вынуждены ограничиться единственно известной нам формой жизни и в качестве «нормы существования» принять условия, необходимые для возникновения и развития водно-углеродной, белково-нуклеиновой жизни. Таким путем мы найдем, по крайней мере, нижнюю границу интересующего нас фактора.

Чтобы обеспечить необходимый температурный режим, планета должна находиться в пределах так называемой «зоны жизни» или экосферы (см. § 3.2). Размеры ее зависят от температуры центральной звезды. Так, для Солнца экосфера простирается от 0,7 а. е. до 1,3 а. е., а для красного карлика класса М5 — приблизительно от 0,02 до 0,05 а. е. Кроме того, масса планеты (как уже отмечалось в предыдущем параграфе) должна быть достаточна для удержания атмосферы, но не слишком велика. Оба эти условия приводят к тому, что планета подходящих размеров должна находиться на подходящем расстоянии от своей звезды. Какова вероятность выполнения этих условий? В Солнечной системе из 9 планет лишь одна — наша Земля — находится в пределах зоны жизни[253] и имеет к тому же подходящие размеры. Исходя из этого можно заключить, что для Солнечной системы вероятность нахождения подходящей планеты в подходящем месте составляет приблизительно 0,1. Можно принять эту оценку в качестве типичной для других планетных систем. Пусть n — среднее число планет в планетной системе (по аналогии с Солнечной системой можно принять n ≈ 10), тогда:

Отметим, что некоторые авторы учитывают долю звезд подходящих спектральных классов и долю подходящих звезд с устойчивыми планетными орбитами при оценке фактора f_p . Поэтому для сопоставления результатов различных авторов удобней использовать величину f_pn_e . Эта величина приводится в 3-м столбце таблицы 4.3.1.

Перейдем теперь к оценке вероятностей Р_L , Р_i , Р_с . Начнем с вероятности происхождения жизни Р_L . В п. 4.2.3 мы познакомились с тем, как образуются основные «строительные блоки» биохимии (аминокислоты, нуклеотиды и т. д.) и как из этих «кирпичиков» путем полимеризации возникают более сложные органические молекулы. Но там же мы отмечали, что до сих пор остаются полностью неясными последующие этапы происхождения жизни. Прежде всего — каким образом «запускается» механизм наследственности, как возникают системы такого уровня сложности, начиная с которого вступает в силу естественный отбор, характерный для живых систем.

Существует точка зрения (и она активно пропагандируется в популярной литературе), согласно которой образование первых белковых молекул и первых молекул ДНК произошло чисто случайно — путем случайного сочетания имевшихся в первобытном океане простых молекул. А так как вероятность случайного образования достаточно сложных систем (какими, несомненно, являются живые системы) исчезающе мала, то, с этой точки зрения, происхождение жизни на Земле является чудом, повторение которого где-либо в другом месте Вселенной крайне маловероятно. Рассмотрим в качестве иллюстрации вероятность случайного образования одного из хорошо известных белков — гемоглобина. Молекула гемоглобина состоит из 4-х полипептидных цепей по 150 элементов (звеньев) в каждой цепи. Всего, таким образом, имеется 600 звеньев, каждое звено — это молекула той или иной аминокислоты. Поскольку в состав живых организмов входит 20 различных аминокислот, то число всевозможных комбинаций из 20 аминокислот при длине цепочки 600 звеньев равно 20⁶⁰⁰, и вероятность чисто случайного образования молекулы гемоглобина составляет 1/20⁶⁰⁰ = 10^-780 (!) — число практически не отличающееся от нуля. Если же принять во внимание все существующие в природе аминокислоты, а не только те, что входят в состав живых организмов (ведь первоначальный отбор должен был производиться из всех аминокислот), то вероятность упадет до величины 10^-1200. И это для простейшего из белков! Если же взять молекулу ДНК, входящую в состав наших хромосом, то вероятность ее чисто случайного возникновения равна — величина, которая «доказывает» абсолютную невозможность происхождения человека.

Ошибочность подобной аргументации состоит в том, что такой чисто комбинаторный подход не применим к процессу формирования сложной высокоорганизованной системы. На основе простой комбинаторики исходных элементов невозможно за разумное время получить не только белковую молекулу, но и более простые системы, существующие в природе. Процесс формирования сложной системы протекает таким образом, что на каждой стадии такого процесса образуются промежуточные подсистемы с присущими им структурными особенностями, благодаря которым на последующих этапах уже не могут реализоваться любые комбинации исходных элементов. Реализуются только некоторые, «разрешенные» комбинации, а это сокращает общее число комбинаций, повышает вероятность реализации процесса (или сокращает время его реализации). Согласно теории Дж. Бернала (1901-1971), существенную роль в этом процессе играет иерархическое строение возникающих структур, каждая из которых включает в себя структуры и процессы, существующие на более низком уровне. В результате число возможных путей формирования некоторой структуры высшей сложности из ее элементов (субструктур) уменьшается, а вероятность образования сложной структуры возрастает по сравнению с тем, что имеет место при ее формировании непосредственно из исходных элементов.

Можно проиллюстрировать это положение на примере формирования языка. Казалось бы какое отношение имеет язык к обсуждаемой проблеме? Но ведь язык — это тоже сложная система, а закономерности формирования сложных систем имеют много общего. Рассмотрим для определенности письменную речь. Исходным элементом ее являются буквы, из них с соблюдением определенных закономерностей образуются слова, из слов строятся предложения, и здесь действуют свои закономерности: порядок слов в предложении, согласование в роде, числе, падеже. Наконец, предложения следуют друг за другом, подчиняясь более сложным законам смысла, логики и т.д. Благодаря этому возникают определенные ограничения на сочетания исходных элементов, букв (а также слов, предложений, абзацев). В результате огромное множество априори возможных «предложений» — вроде: «ыыыуууя тнньл мммбббщъ аъ» — не появляется в осмысленном русском тексте. Точно так же в процессе формирования сложной материальной системы допускается не всякая связь, не всякая комбинация, а лишь такая, которая, по выражению А. Д. Урсула, «предопределена и закреплена всем предшествующим развитием»[254]. В этом смысле и химическая эволюция подобна повествованию. Написав отрывок эволюционной повести, природа закономерно определяет несколько следующих «букв», затем «слов», «предложений», пока не завершит свою творческую работу по созданию живой системы.

К сожалению, мы не знаем закономерности этого процесса. Поэтому в настоящее время у нас нет достоверных данных для надежной оценки вероятности Р_L . Разумеется, это не означает, что Р_L очень мала — не следует путать невысокую надежность в оценке вероятности с величиной самой вероятности.

Можно подойти к оценке величины Р_L , исходя из времени реализации процесса. Для любого, даже чисто случайного, процесса существует характерное время, по истечении которого интересующее нас событие произойдет практически неизбежно, ибо опыт повторится достаточное число раз. Тем более это относится к такому квазидинамическому процессу, как предбиологическая эволюция. Причем здесь характерное время определяется с учетом тех закономерностей формирования сложных систем, тех квазидинамических связей, о которых говорилось выше. Если оно окажется меньше времени существования планеты с подходящими условиями, то по истечении характерного времени жизнь на такой планете с неизбежностью возникнет. Время существования планеты с подходящими условиями (точнее, время существования подходящих условий на планете) определяется временем жизни звезды на главной последовательности. Следовательно, условие возникновения жизни на планете можно записать в виде

Для одних планет это условие выполняется, для других нет. Доля планет, для которых оно выполнено, и определяет вероятность происхождения жизни на планете с подходящими условиями. На Земле это условие было выполнено. Если для большинства планет характерное время происхождения жизни не сильно отличается от характерного времени для Земли, то для них условие (4.8) тоже выполняется, и тогда вероятность Р_L близка к единице. Если же характерное время для Земли является нетипичным, если на большинстве планет процесс длится дольше, чем на Земле (что само по себе является уже сильным допущением), то тогда все зависит от того, с каким «запасом» это условие было выполнено на Земле. Если оно выполняется с большим запасом, тогда для значительной части планет оно тоже будет выполнено, несмотря на то, что для них процесс длится дольше, чем на Земле. Если же запас невелик, тогда для большинства планет это условие не выполняется, и величина P_L , соответственно, мала.