Ipoteza unică a Pământului este un răspuns propus la paradoxul Fermi , ceea ce explică de ce apariția unei planete precum Pământul ar trebui considerată foarte puțin probabilă. Dacă ipoteza pământului rar este corectă, atunci doar câteva planete din galaxie, poate doar una, sunt locuibile. Există multe motive pentru care planetele asemănătoare Pământului pot fi foarte rare. Aceste motive includ instabilitatea pe termen lung a orbitelor planetare și a sistemelor solare, cataclisme planetare destul de frecvente etc. [1] Împreună cu presupunerea că prezența unei planete terestre este o condiție prealabilă necesară pentru apariția unor forme de viață foarte dezvoltate, acest ar explica absența semnelor existenței civilizațiilor extraterestre.
Ipoteza unică a Pământului a fost detaliată pentru prima dată în cartea Rare Earth : Why Complex Life Is Uncommon in deșiWardPeterpaleontologuldeUniversethe Donald Brownlee [ 2 ] . Ward și Brownlee au folosit ecuația extinsă a lui Drake pentru a demonstra că existența unei planete cu caracteristici terestre în univers ar trebui considerată o întâmplare incredibil de rară.
Se presupune că cea mai mare parte a universului observabil, inclusiv cea mai mare parte a galaxiei noastre, este o „zonă moartă” incapabilă de a susține viața complexă. Părțile galaxiei în care este posibilă viața complexă constituie zona galactică locuibilă , care este caracterizată în primul rând prin distanța sa față de centrul galactic.
Distanța față de centrul galactic este necesară din următoarele motive:
În consecință, majoritatea galaxiilor descoperite de oamenii de știință cu o densitate mare de stele și explozii frecvente de supernove vor fi inevitabil zone moarte [4] .
În plus, sistemul planetar însuși, care este locuibil, trebuie să-și mențină poziția favorabilă suficient de mult pentru dezvoltarea unei vieți complexe. O stea cu o orbită galactică excentrică (eliptică sau hiperbolică) în timpul vieții sale nu va trece o dată prin așa-numita. brațele spiralate sunt regiuni nefavorabile cu o densitate mare de stele. De aici rezultă concluzia că steaua trebuie să aibă o orbită galactică adecvată. Acest lucru limitează zona locuibilă a galaxiei la un interval destul de îngust. Oamenii de știință estimează că această zonă este un inel cu o rază de 7 până la 9 kiloparsecs , incluzând nu mai mult de 10% din stelele Căii Lactee, adică de la aproximativ 20 până la 40 de miliarde de stele. Unii tind să reducă la jumătate această cifră; conform estimărilor lor, nu mai mult de 5% dintre stelele Căii Lactee cad în zona galactică locuibilă [5] [6] .
Aproximativ 77% dintre galaxiile pe care le observăm sunt spirale, două treimi din toate galaxiile spirale au așa-numitul. bar, iar mai mult de jumătate dintre ei, la fel ca Calea Lactee, au mai multe brațe. Conform ipotezei, galaxia noastră este foarte calmă și întunecată, ceea ce este foarte rar (aproximativ 7% din toate galaxiile descoperite de omenire) [7] [8] [9] . Cu toate acestea, chiar și așa, acest procent este de aproximativ 200 de miliarde de galaxii în universul cunoscut .
Galaxia noastră este, de asemenea, unică prin faptul că nu s-a ciocnit cu alte galaxii timp de 10 miliarde de ani și, potențial, astfel de coliziuni pot provoca explozii de supernove și alte cataclisme globale [10] . În plus, gaura neagră supermasivă din centrul Căii Lactee nu prezintă activitate excesivă [11] .
Orbita Soarelui în jurul centrului Căii Lactee este aproape perfect circulară, cu o perioadă de 226 de milioane de ani, care se potrivește exact cu perioada de rotație a galaxiei în sine. Conform ipotezei, Soarele nostru a trecut rar, sau vreodată, prin brațele spiralate. Pe de altă parte, astronomul Karen Masters a calculat că Soarele trece printr-un braț spiralat mare la aproximativ 100 de milioane de ani, care coincide cu perioadele de extincție în masă de pe planetă [12] .
Crearea unei planete asemănătoare pământului și aducerea ei la starea potrivită este o sarcină dificilă. În primul rând, ar trebui să se formeze lângă o stea bogată în metale (în astrofizică, toate elementele chimice mai grele decât heliul sunt numite metale [13] ). Stelele sărace în metal nu sunt capabile să creeze altceva decât giganți gazos: pur și simplu nu există suficient material pentru a crea planete asemănătoare Pământului într-o nebuloasă gazoasă. Astfel, partea exterioară a Galaxiei este exclusă . Pe de altă parte, dacă steaua conține prea multe metale, planetele rezultate vor fi prea grele, vor acumula învelișuri voluminoase de gaz pe care gravitația lor uriașă le va ține și, din nou, vor deveni giganți gazosi cu un nucleu mare de rocă-metal.
Steaua trebuie să se învârte în jurul centrului galaxiei într-o orbită circulară: o orbită alungită va face ca steaua să se apropie prea mult de miezul saturat energetic al galaxiei și să cadă sub o expunere severă la radiații . Figurat vorbind, steaua ar trebui să trăiască la periferia galaxiei, dar nu în centru și nici dincolo [14] .
După ce a obținut o stea cu metalitatea corectă , ar trebui să vă asigurați că poate avea planete locuibile. O stea fierbinte, precum Sirius sau Vega , are o zonă de locuit largă (o regiune în care temperatura suprafeței unei planete ar fi apropiată de cea a Pământului), dar există două probleme: în primul rând, această zonă este prea departe de stea, deoarece Este posibil să se formeze planete cu un nucleu solid în apropierea stelei și în afara zonei locuibile. Acest lucru nu exclude, însă, posibilitatea originii vieții pe sateliții giganților gazosi: stelele fierbinți emit suficient ultraviolete , care pot ioniza suficient atmosfera oricărei planete. O altă problemă cu stelele fierbinți este că nu trăiesc suficient. După aproximativ un miliard de ani (sau mai puțin), ei devin giganți roșii , ceea ce poate să nu lase suficient timp pentru ca viața înalt evoluată să evolueze.
Stelele reci nu sunt în cea mai bună poziție. Zona locuibilă, potrivită pentru viață, va fi îngustă și aproape de stele, reducând semnificativ șansele de a obține o planetă la locul potrivit. Erupțiile care apar pe suprafața unei stele reci vor inunda planeta cu radiații și vor ioniza atmosfera ei într-o măsură nu mai mică decât în apropierea unei stele fierbinți. Raze X dure vor fi, de asemenea, mai intense.
Astfel, se dovedește că tipul „corect” de stele este limitat la intervalul de la F7 la K1 (vezi clasele spectrale de stele ). Aceste tipuri de stele sunt rare: stelele de tip G precum Soarele reprezintă doar 5% dintre stelele din galaxia noastră.
După ce planeta s-a format în zona locuibilă, un corp ceresc de dimensiunea lui Marte trebuie să se ciocnească de ea (conform modelului de formare prin impact al Lunii ). Fără o astfel de coliziune, nu se formează plăci tectonice pe planetă , deoarece crusta continentală acoperă întreaga planetă și nu lasă loc crustei oceanice. Ciocnirea ar putea duce, de asemenea, la apariția unui mare satelit care stabilizează axa de rotație a planetei și la fuziunea nucleelor planetei și a corpului ceresc, necesară formării unui nucleu planetar supermasiv, care va genera o magnetosferă puternică care protejează suprafața planetei de radiațiile solare [14] . Studii recente ale lui Edward Belbruno și Richard Gott sugerează că un astfel de corp ceresc de dimensiunea potrivită s-ar putea forma în punctele troiene din sistemul stel-planete ( L 4 sau L 5 ), făcând probabil acest eveniment mai probabil.
Șansele ca un asteroid să se ciocnească de cel mai masiv obiect al sistemului binar, cum ar fi Pământul și Luna, sunt destul de mici. Majoritatea asteroizilor fie vor fi aruncați complet, fie vor lovi un obiect mai puțin masiv: pentru a lovi un corp mai masiv, aveți nevoie de combinația potrivită de viteză și unghi de incidență. Astfel, o planetă cu o lună mare va fi mai bine protejată de coliziuni (deși pot fi necesare ciocniri aleatorii, deoarece teoria evoluției permite că o extincție în masă ar putea accelera dezvoltarea organismelor complexe). De asemenea, o condiție necesară este prezența în sistemul stelar a unui gigant gazos mare, cum ar fi Jupiter , datorită căruia „gunoiul” rămas pe orbită după formarea planetelor este aruncat în formațiuni precum centura Kuiper și norul Oort .
Viața necesită o anumită perioadă de timp pentru a se dezvolta și a atinge un anumit nivel de organizare. Ciocnirile frecvente cu asteroizi mari previn probabil apariția unor organisme foarte organizate. Viața în sine este puțin probabil să dispară, dar cele mai complexe organisme din ramurile superioare ale evoluției sunt foarte vulnerabile și se sting cu ușurință ca urmare a unei catastrofe planetare. Teoria evoluționistă a echilibrului punctat afirmă că:
Se crede că fosilele demonstrează că echilibrul ecologic a fost atins pe Pământ de mai multe ori, prima dată de la Explozia Cambriană . Mai multe catastrofe care au dus la dispariția în masă a organismelor pot fi necesare pentru ca evoluția să apară moduri radical noi de dezvoltare și pentru ca viața să evite o situație în care dezvoltarea sa s-ar opri la jumătatea drumului către viața inteligentă. Extincția în masă a dinozaurilor , de exemplu, a permis mamiferelor să-și ocupe nișele ecologice, după care evoluția a luat o nouă cale.
Astfel, este evident că valorile corecte ale sutelor de parametri ai planetei și ai sistemului stelar sunt necesare pentru ca viața înalt organizată să devină posibilă. Universul este incredibil de mare, depășește cu mult posibilitățile de concepție și înțelegere umană, așa că rămâne șansa ca undeva în Univers să existe o planetă terestră cu viață extrem de organizată. Cu toate acestea, posibilitatea ca o astfel de planetă să existe suficient de aproape de Soare încât să putem ajunge vreodată la ea sau să luăm contact cu locuitorii săi este practic zero. Acest lucru rezolvă paradoxul Fermi: nu vedem semne de inteligență extraterestră , deoarece probabilitatea apariției unei alte planete de tip terestru capabilă să susțină o viață extrem de organizată este neglijabilă chiar și la scara Galaxiei.
Probabilitatea ca viața să persistă miliarde de ani pe o planetă asemănătoare Pământului este foarte mică. Mici fluctuații ale radiației solare și modificări nu foarte mari ale activității vulcanice sunt suficiente pentru a distruge viața pe Pământ. În timpul existenței vieții pe Pământ, intensitatea radiației solare a crescut cu 25%. Dacă atmosfera Pământului nu și-ar fi schimbat compoziția în acest timp, viața de pe Pământ ar fi murit din cauza creșterii temperaturii de pe Pământ cu câteva zeci de grade. Acest lucru a fost prevenit prin scăderea activității vulcanice și scăderea rezultată a conținutului de gaze cu efect de seră din atmosfera Pământului [15] .
Presupunerea că apariția unei vieți înalt organizate este posibilă numai pe planetele terestre este supusă celei mai mari critici. Unii biologi, precum Jack Cohen , cred că o astfel de presupunere este prea restrictivă și indică o lipsă de înțelegere (vezi șovinismul carbonic ). O critică detaliată este dată în cartea lui Jack Cohen și a matematicianului Ian Stewart , Alien Evolution: The Science of Extraterrestrial Life [ ] .
Alte ipoteze ale teoriei unice a Pământului sunt, de asemenea, criticate: