Уравнение Дрейка представляет собой произведение ряда вероятностей в такой форме (ниже мы приводим расшифровку всех символов):

N = R* f_p n_e f_l f_i f_c L,

где

N – число, которое мы пытаемся оценить, то есть ожидаемое количество цивилизаций в Галактике, располагающих технологиями, допускающими межзвездную коммуникацию;

R* – средняя скорость рождения новых звезд в Галактике;

f_p – доля звезд, вокруг которых вращаются планеты;

n_e – среднее количество планет, потенциально пригодных для того, чтобы на них зародилась и эволюционировала жизнь, на каждую звезду, при которой существует планетная система;

f_l – доля планет, потенциально пригодных для жизни, на которых действительно зародилась жизнь;

f_i – доля планет, где зародилась жизнь, на которых в дальнейшем эволюционирует разумная жизнь;

f_c – доля разумных цивилизаций, сумевших разработать необходимую технологию, которая дает им возможность участвовать в межзвездной коммуникации при помощи различимых сигналов;

L – то время, в течение которого такие цивилизации испускают различимые межзвездные сигналы.

Средняя скорость формирования звезд в нашей Галактике, R*, известна с конца шестидесятых годов прошлого века. Оценки темпа формирования звезд основываются главным образом на наблюдениях ультрафиолетового излучения молодых звезд по всей Галактике и на подсчете количества звезд в разных возрастных диапазонах. В целом разные методы всегда дают примерно один и тот диапазон значений R*: от одной до десяти звезд в год. Главное достижение в этой области за последнее десятилетие состоит в том, что наблюдения Космической обсерватории имени Кеплера в совокупности с другими источниками дают довольно надежную оценку двух следующих множителей в уравнении Дрейка. Открытие более пяти тысяч экзопланет при помощи целого ряда методов (транзит, измерения радиальной скорости, гравитационные микролинзы, изображения с высоким разрешением и др. – об этом говорится в главе 9) и статистический анализ, основанный на этих наблюдениях, заставляют сделать вывод, что вероятность, что у звезды есть планеты, – f_p – составляет порядка единицы. Таким образом планеты есть почти у всех звезд. Количество в системе планет, на которых может зародиться и эволюционировать жизнь, n_e, астрономы обычно рассчитывают как долю звезд, у которых есть каменистые планеты примерно размером с Землю в обитаемой зоне. Вспомним, что обитаемая зона – тот диапазон расстояний от звезды, который позволяет каменистой планете сохранять на поверхности жидкую воду. По консервативным оценкам, выполненным в первую очередь на основании данных Космической обсерватории имени Кеплера, эта величина считается примерно равной 0,2, то есть такая планета есть приблизительно у каждой пятой звезды. Если же речь идет о доле планет, на которых жизнь может зародиться и сохраниться, это число связано с целым рядом неизвестных, поэтому может оказаться и завышенным, и заниженным. Скажем, на примере нескольких спутников Юпитера и Сатурна из нашей Солнечной системы мы видели, что у них есть большие подповерхностные океаны, где в принципе может быть жизнь, хотя эти спутники находятся вне обитаемой зоны Солнца. Это может повысить значение n_e. С другой стороны, мы уже упоминали, что с учетом губительного воздействия таких явлений, как вспышки в фотосфере звезд и приливный захват, неясно, действительно ли на планетах в обитаемой зоне карликов класса М с небольшой массой может возникнуть и сохраниться жизнь. Это может понизить среднее значение n_e.

У нас нет надежных сведений, чтобы рассчитать вероятность f_l (доля потенциально обитаемых планет, где жизнь действительно возникает) и f_i (доля действительно обитаемых планет, где в ходе эволюции возникает разумная жизнь), так как пока мы не обнаружили никакой внеземной жизни. В частности, хотя некоторые исследователи считают, что раз жизнь на Земле возникла сравнительно быстро, всего через несколько сотен миллионов лет после того, как Земля достаточно остыла, чтобы стать обитаемой, это довод в пользу распространенности абиогенеза (жизнь, возникающая из неживой материи посредством химических реакций) во вселенной. Однако всесторонний статистический анализ показал – нельзя прийти к такому выводу на основании всего одного примера жизни. Раннее появление жизни на Земле действительно указывает на то, что жизнь во вселенной может быть частым явлением (если в космосе часто встречаются те же условия, что и на ранней Земле), но никак не может служить бесспорным доказательством, более того, статистически оно вполне совместимо с произвольно низкой собственной вероятностью. С другой стороны, если мы обнаружим всего один случай зарождения жизни независимо от земной («второе творение»), это даст нам гораздо более веское доказательство того, что абиогенез в космосе встречается не настолько редко.

Как мы вскоре убедимся, многие из тех, кто скептически относится к разумной внеземной жизни, утверждают, что эволюция человеческого интеллекта произошла в результате такого множества счастливых случайностей и невероятных совпадений, что вероятность, что это само собой повторится на экзопланетах, то есть f_i, крайне мала. Одновременно есть и те, кто считает, что раз уж жизнь возникла, эволюция какой-то формы разума практически неизбежна.

Последние два множителя из уравнения Дрейка – f_c и L – еще хуже поддаются оценке. Первый, доля разумных цивилизаций, которые достигают такого уровня технологического развития, что способны рассылать сигналы, которые можно зарегистрировать, определен неоднозначно, поскольку регистрация сигнала зависит от того, какой чувствительности датчиков достигла принимающая цивилизация. Чтобы сигнал можно было зарегистрировать, нужно, чтобы цивилизация, улавливающая сигнал, тоже была в определенной степени технологически развитой. А тогда можно лишь отметить, что случись нам передать электромагнитные сигналы при помощи лучшей современной технологии, другая цивилизация, находящаяся на похожем уровне развития и обитающая по соседству, если и смогла бы их уловить, то лишь едва-едва.

Точно так же неизвестна и величина L, время, в течение которого технологически развитая цивилизация может генерировать регистрируемые сигналы. Разнообразные методы анализа уравнения Дрейка в прошлом давали самые разные результаты – от тысячи до ста миллионов лет. Пожалуй, самым веским аргументом в пользу низкого значения L была вероятность самоуничтожения в результате ядерной войны. С другой стороны, астробиолог Дэвид Гринспун утверждал, к примеру, что цивилизация, достигнув достаточного уровня развития, преодолеет все угрозы своему существованию, а значит, просуществует неопределенно долго. Карл Саган и советский астрофизик Иосиф Шкловский оптимистически предлагали значения порядка ста миллионов лет. Мы, авторы, вынуждены лишь отметить, что люди успели просуществовать как квазитехнологическая цивилизация меньше ста лет, а в остальном мы понятия не имеем, какое значение L следует выбрать. Тем не менее подчеркнем, что понятие L, вероятно, ошибочно по сути своей. Если, как предсказывают специалисты по ИИ, небиологические машины в будущем возьмут верх над разумными цивилизациями, значит, нам следует полностью пересмотреть понятие L, так как неорганический разум в принципе может сохраняться и продолжать эволюционировать миллиарды лет.

При всей неопределенности ситуации мы все же можем попробовать – в качестве забавного упражнения – предположить, какими могут быть значения неизвестных множителей, и подставить их в уравнение Дрейка. Выдающиеся достижения астрономии за последние 30 лет позволяют нам достаточно уверенно приписать R_* приблизительное значение 10, признать f_p практически равным единице, а n_e консервативно оценить примерно в 0,2. О значении остальных множителей можно лишь догадываться, причем не то чтобы очень обоснованно. Предположим, что доля планет, на которых жизнь все-таки возникает, среди тех, которые могут быть обитаемыми, составляет около 0,1. Что касается доли обитаемых планет, на которых сумела эволюционировать разумная жизнь, будем оптимистичными – примем f_i тоже за 0,1 (хотя многие исследователи скептически отнеслись бы к такой высокой оценке: например, на Земле из-за геохимических ограничений появление крупных животных оказалось отложено на четыре миллиарда лет). Несколько увереннее мы можем предположить, что вид, достигший разумности, способен выйти на достаточный уровень технологического развития, чтобы разработать межзвездную коммуникацию (хотя некоторые наши предки – в том числе Homo habilis, Homo erectus и неандертальцы – вымерли, не успев создать такую технологию). Поэтому мы (крайне оптимистично) примем f_c за 1. Как мы уже отмечали, значение L для нас покрыто завесой тайны. Пока что пренебрежем вероятностью небиологического ИИ и посмотрим, что у нас получится, если мы подставим минимальное значение – 1000 лет – и максимальное – 100 миллионов лет. Вычисления дадут нам ожидаемое количество цивилизаций в галактике Млечный Путь, обладающих технологиями межзвездной коммуникации:

N(min) = 10 × 1 × 0,2 × 0,1 × 0,1 × 1 × 1000 = 20

N(max) = 10 × 1 × 0,2 × 0,1 × 0,1 × 1 × 100 000 000 = 2 000 000

Обратите внимание, что по меньшей мере три множителя здесь оценены крайне неопределенно, так что итог можно легко свести к единице, то есть сказать, что мы в Галактике одни, а можно повысить до нескольких миллионов, из чего будет следовать, что мы входим в довольно-таки крупное галактическое сообщество. В этом смысле уравнение Дрейка почти ничего не дает, разве что подчеркивает наше невежество. Разумеется, если мы согласимся с прогнозом, что в высокоразвитых цивилизациях в Галактике на самом деле доминируют небиологические машины (которые запросто могут существовать миллиарды лет), N может достигнуть и более высоких значений.

Сколько бы ученые ни пытались модифицировать и самыми разными способами усовершенствовать параметры уравнения Дрейка, например, утверждая, что доля пригодных для обитания планет, на которых возникла жизнь, может быть и непостоянной и зависеть от времени (поскольку, например, на очень ранних этапах существования вселенной было очень мало тяжелых элементов, из которых формируются каменистые планеты), все эти тонкости и уточнения не позволяют преодолеть принципиальное отсутствие надежных наблюдательных данных.

Несмотря на очевидные несовершенства, уравнение Дрейка в последние годы позволило сделать два интересных вывода. На один из них указали в 2016 году астрофизик Адам Франк из Рочестерского университета и астроном Вудрафф Салливан из Вашингтонского университета. Эти исследователи задались любопытным вопросом: сколько технологически развитых цивилизаций существовало на протяжении всей истории вселенной? Такая формулировка, в противоположность вопросу, сколько цивилизаций совпало во времени с нашей, позволила убрать из уравнения крайне неопределенную величину L – среднюю продолжительность жизни такой цивилизации. Вдобавок, попытавшись ответить на альтернативный вопрос, Франк и Салливан резонно свели первые три множителя в уравнении Дрейка – те, которые известны нам благодаря астрономическим наблюдениям, – в один:

f = M f_P n_e,

где M – расчетное общее число звезд во вселенной.

Аналогичным образом они свели воедино и произведение трех оставшихся (неизвестных) множителей:

U = f_l f_i f_c.

А тогда пересмотренное уравнение для общего числа T технологически развитых цивилизаций за все время существования вселенной принимает очень простую форму T = fU, где f известно по астрономическим данным, а в U заключено все, чего мы не знаем в уравнении Дрейка. Иначе говоря, эта формула измеряет вероятность, что жизнь возникла, эволюционировала и дала разумную технологически развитую цивилизацию – это можно назвать «биотехнологической» вероятностью. Благодаря астрономическим наблюдениям мы знаем, что в типичной галактике примерно сто миллиардов звезд, а благодаря наблюдениям Космического телескопа имени Хаббла (и первым данным с Космического телескопа им. Уэбба) в наблюдаемой вселенной имеется не меньше чем порядка триллион галактик. Перемножим все это и придем к простому выводу (если, как раньше, f_P = 1 и n_e = 0,2): при условии, что биотехнологическая вероятность составляет больше одного на 20 миллиардов триллионов (выражаясь научным языком, 1 на 2×10²²), люди – не единственная технологически развитая цивилизация, возникшая во вселенной за все время ее существования! Естественно, поскольку у нас нет ни малейших представлений, какова на самом деле биотехнологическая вероятность, мы не можем сделать однозначный вывод, что другие технологически развитые цивилизации обязательно существовали. Однако это простое упражнение показывает, насколько мала должна быть такая вероятность, чтобы мы оставались одни на протяжении всех 13,8 миллиарда лет истории вселенной.

Другой интересный вариант уравнения Дрейка предложила в 2013 году астрофизик из Массачусетского технологического института Сара Сигер. Она составила уравнение, концептуально похожее на уравнение Дрейка, чтобы оценить количество N планет, на которых можно зарегистрировать биосигнатуры в виде газов. Альтернативное уравнение выглядит как

N = N_*F_QF_HZ F_O F_L F_S,

где множители в правой части означают соответственно:

N _* – количество звезд, наблюдаемых в ходе того или иного астрономического обзора;

F _Q – долю этих звезд, при которых, скорее всего, обнаружатся планеты (нижний индекс Q – это quiet stars, «тихие звезды», переменность которых не создает ложноположительных регистраций планет[49]);

F _HZ – долю этого подмножества звезд, у которых в обитаемой зоне есть каменистые планеты;

F _O – долю этих планет, которые мы способны сейчас наблюдать;

F _L – долю этих планет, на которых есть жизнь (в любой форме);

F _S – долю обитаемых планет, где вырабатываются биосигнатурные газы, которые мы можем зарегистрировать.

Учитывая интенсивные поиски внеземной жизни, производимые прямо в наши дни, Сигер попыталась подставить в это уравнение некоторые числа, соответствующие данным современных приборов и инструментов. Она использовала оценки, основанные на том, с какой точностью, как ожидалось, мы сможем регистрировать планеты при помощи TESS и биосигнатурные газы при помощи Космического телескопа им. Уэбба. Количество подходящих звезд по данным TESS оценивается примерно в 30 тысяч. Примерно у 60 % из них не ожидалось особых колебаний яркости, поэтому вращающиеся вокруг них планеты можно было бы обнаружить транзитным методом. Как мы уже отмечали, доля каменистых планет в обитаемой зоне, по консервативным оценкам, составляет 0,2. Доля планет, которые затмевают диск своей звезды при транзите (и поэтому могут быть обнаружены TESS), составляет примерно 0,1 для звезд-карликов класса М, и лишь около 1 % таких планет обладают атмосферой, которую мы можем подробно исследовать и по крайней мере частично охарактеризовать при помощи Космического телескопа им. Уэбба.

Перемножив эти числа, мы предварительно получаем N = 3,6F_LF_S. Два последних множителя в правой части уравнения в версии Сигер такие же неизвестные, как и в изначальном уравнении Дрейка. Если мы примем для F_L (доля планет, на которых есть жизнь) то же оптимистическое значение, как и для уравнения Дрейка, то есть 0,1, а также не менее оптимистично предположим, что доля планет, где вырабатываются биосигнатурные газы, которые можно зарегистрировать при помощи транзитной спектроскопии, тоже составляет 0,1, мы получим число планет, на которых сочетание наблюдений TESS и телескопа им. Уэбба может обнаружить жизнь, – и это число будет обескураживающе малым, всего 0,036! Это простое упражнение наглядно показывает, как невероятно сложна задача находить биосигнатуры. Даже при использовании мощной системы из TESS и телескопа им. Уэбба должно очень сильно повезти, чтобы мы что-то обнаружили. Однако есть и хорошие новости: следующее поколение телескопов, и космических, и наземных, существенно повысит наши шансы.

Возвращаясь к теме высокоразвитых внеземных цивилизаций, вспомним, что, как мы отмечали в главе 1, знаменитый физик Энрико Ферми очень удивлялся, что мы до сих пор не обнаружили никаких признаков их существования в нашей Галактике. Его недоумение получило известность как парадокс Ферми.