Erdan tashqaridagi hayotni qidirish uchun er yuzida yo'q bo'lib ketish tarixidan foydalanib, omon qolish ehtimolini baholash

Hozirgi kunga qadar bir nechta ekzoplanetalar kashf etilgan, keyingi qadam - bu erdan tashqari hayotni qidirish. Biroq, jonli ekzoplanetalar sonini taxmin qilish qiyin, chunki bizning yagona shablonimiz Yerdagi hayotga asoslangan. Ushbu maqolada, er yuzidagi hayotning er yuzida yo'q bo'lib ketish tarixiga asoslangan holda tug'ilishdan to hozirgi kungacha omon qolish ehtimolini baholash uchun yangi yondashuv joriy etilgan. Fanerozoy davridagi yo'qolib ketish intensivligining gistogrammasi log-normal funktsiyasi bilan samarali modellashtirilgan bo'lib, er yuzidagi yo'qolib ketish tasodifiy ko'paytiruvchi jarayon degan fikrni qo'llab-quvvatlaydi. O'rnatilgan funktsiyani vaqt birligiga yo'qolish intensivligining ehtimollik zichligi funktsiyasi deb hisoblasak, Yerda hayotning taxmin qilingan omon qolish ehtimoli \ (\ sim0.15 \) hayotning boshidan to hozirgi kunigacha.Bu qiymat Drake tenglamasida \ (f_i \) ga cheklov bo'lishi mumkin, bu esa hayotiy ekzoplanetalar sonini aniqlashga yordam beradi.

Kirish

1990 -yillarda ekzoplanetlarning birinchi kashfiyotidan boshlab, 1,2 sayyoradan tashqaridagi hayotning kashfiyotiga bo'lgan umidlar oshdi. Mumkin bo'lgan natijalar-bizning Quyosh sistemamizda Mars, Evropa yoki Enceladus kabi hayot izlarining kashfiyotlar yordamida amalga oshirilgan tadqiqotlari yoki astronomik yuqori aniqlikdagi spektroskopiya yordamida o'z yulduzlarining yashash zonalarida ekzoplanetlarda biosignaturalarning topilishi. kuzatishlar. Boshqa tomondan, bu kashfiyotlar qilinishidan oldin rivojlangan tsivilizatsiya topilishi ehtimoli bor. Masalan, hozirda ishlab chiqilayotgan xalqaro radio teleskop loyihasi bo'lgan kvadrat kilometrli massiv (SKA) 100 dona 3 ichida Yer darajasidagi tsivilizatsiyalardan chiqadigan chiqindilarni aniqlashga qodir bo'ladi. YaqindaXitoydagi besh yuz metrli diafragma sferik radio teleskopi (SSTI) 4 sayyoradan tashqaridagi razvedka izlanishlarini o'tkazdi. Shuning uchun, Somon Yo'li galaktikamizda sayyoralar hayotini taxmin qilish juda muhimdir.

Bu taxmin qilishning bir usuli - bizning Galaxy 5 -dagi kommunikativ tsivilizatsiyalar sonini aniqlash uchun mashhur algebraik ifoda bo'lgan Drake tenglamasidan foydalanish. Drake tenglamasi odatda 6 bilan ifodalanadi:

$$ \ boshlang N = R_ \ cdot f_

\ cdot n_ \ cdot f_ \ cdot f_ \ cdot f_ \ cdot L \ end $$

N, bizning Galaktikamizdagi aloqa mumkin bo'lgan sivilizatsiyalar soni; \ (R _ \), Galaktikaning butun umri davomida o'rtacha yulduz hosil bo'lish tezligi; \ (f_

\), sayyoraviy tizimli yulduzlar ulushi; \ (n_ \), har bir sayyora tizimidagi hayotning kelib chiqishi uchun qulay bo'lgan sayyoralarning o'rtacha soni; \ (f_ \), hayot rivojlanadigan shunday qulay sayyoralarning ulushi; \ (f_ \), manipulyativ qobiliyatli aqlli hayot o'z mahalliy quyoshi hayoti davomida paydo bo'ladigan bunday sayyoralarning ulushi; \ (f_ \), aqlli mavjudotlar yashaydigan sayyoralarning ulushi, mezbon yulduzning hayoti davomida ilg'or texnik tsivilizatsiya paydo bo'lgan; L, texnik sivilizatsiyaning umri.

Dastlabki uchta omil uchun ishonchli taxminlar mavjud (\ (R_ \ cdot f_

\ cdot n_ \ sim 0.1 \) 7) ekzoplanetalar, protoplanetar disklar va yulduz hosil qiluvchi mintaqalarning yaqinda o'tkazilgan astronomik kuzatuvlariga asoslangan. Ammo, biz hali hech qanday erdan tashqari hayotni kashf etmaganimiz yoki er yuzidagi hayotning kelib chiqishini aniqlamaganligimiz sababli, qolgan bir qator faktorlar Yerning yagona namunali statistikasi tufayli juda taxminiydir.

Biz ushbu maqolada Drayk tenglamasidagi bu taxminiy omillar orasida\ (f_ \) nimuhokama qilamiz . \ (F_ \)ning oldingi baholari pessimistik (\ (f_ \ sim 0 \)) dan optimistik (\ (f_ \ sim 1 \))oralig'ida .Umuman olganda, ko'plab fiziklar va astronomlar optimistik qiymatni afzal ko'rsalar, ko'pgina biologlar 8,9 kattalikdagi kichikroq qiymatni afzal ko'rishadi.1 -jadvalda\(f_\) va \ (f_ ning har xil taxminiy qiymatlari ko'rsatilgan. \ cdot f_ \ cdot f_ \) hozirgi kungacha.

Ushbu maqola Yerda hayot hayot tug'ilgandan buyon yo'q bo'lib ketmasligi ehtimolini baholashga yangi yondashuvni taqdim etadi. \). Tug'ilganidan buyon Yerdagi hayot turli xil tasodifiy tashqi omillar, masalan, atrof -muhitning o'zgarishi yoki meteoritlarning ta'siri tufayli yo'q bo'lib ketish hodisalarini boshidan kechirdi. Yuqori intensivlikdagi yo'qolib ketish hodisalari (turlarning muhim qismi yo'qolib ketganda) past intensivlikdagi hodisalarga qaraganda ancha kam uchraydi. Fanerozoy davridagi qazilma qoldiqlari, 540-yildan 22-23-yilgacha bo'lgan davrda, yo'qolib ketish intensivligining gistogrammasini log-normal taqsimot bilan yaxshi modellashtirish mumkinligini ko'rsatadi. Yo'qolib ketishning bu log-normal taqsimoti Yerdagi hayot hozirgi kungacha omon qolishining umumiy ehtimolligiga aylantirildi, \ (f_ \), tug'ilganidan beri "yo'q bo'lib ketish lotereyasini yutishni davom ettirish" orqali. Olingan omon qolish ehtimoli, \ (f_ \), Drake tenglamasida\ (f_ \) yoki boshqa tirik ekzoplanetalar sonini baholash uchun boshqa omillar uchunshablon bo'lishi mumkin , agar boshqa ekzoplanetlarda hayot har doim murakkab bo'lib qolsa, u birinchi bo'lib yo'q bo'lib ketmaydi. .

Yo'qolib ketish tarixining gistogrammasi

Sepkoski 22 to'plamiga asoslanib, Phanerozoic Eon fotoalbomlari 23 dan biologik xilma -xillik ma'lumotlar bazasi yaratildi va ushbu maqolada tasvirlangan tadqiqot ana shu ma'lumotlarga asoslangan. 1 -rasmda (tepada) barcha ma'lumotlarning vaqtiga qarab ma'lum bo'lgan dengiz hayvonlari avlodlari soni ko'rsatilgan (qora), va bir martalik va yomon sanalangan avlodlar (ko'k). Olti yirik ommaviy qirilish 24,25, Ordovik-siluriy 443,8 yil oldin (OS), 372,2 yil oldin Devonning kech yo'qolishi (FF), 259,8 yil oldin Kapitanning yo'q bo'lib ketishi (Qop), Perm-Trias davri 251,9 yil oldin (PT), tias-yura davri 201,4 yil oldin (TJ) va bo'r-paleogenning 66 yil oldin (K-Pg) yo'q bo'lib ketishi 1-rasmda (tepada) aniq ko'rinib turibdi.Olti yirik ommaviy qirilishning beshtasi, ehtimol, suv toshqini bazalt vulkanizmi bilan, bittasi (K-Pg) asteroid 24 ning kuchli ta'siriga bog'liq. 1 -rasmda (pastda) yo'q bo'lib ketish intensivligi vaqt funktsiyasi sifatida ko'rsatilgan. Yo'qolib ketish intensivligi-bu axlat qutisida mavjud bo'lgan, yaxshi hal qilingan avlodlar (sahna darajasida ma'lum bo'lgan birinchi va oxirgi ko'rinishga ega bo'lganlar). Taxminan 500 yil oldin sodir bo'lgan yana ikkita katta yo'qolib ketish hodisasi, 517 yil oldin Botomiyaning yo'q bo'lib ketishi (B) va 502 yil oldin Dresbaxning yo'q bo'lib ketishi (D) 1 -rasmda (pastda) ko'rinadi. Garchi o'sha paytda fotoalbom yozuvlarining kamligi tufayli bu ikki yo'qolib ketish tafsilotlari aniq bo'lmasa -da, bu ma'lumotlar ularni o'zboshimchalik bilan rad etmasdan tahlil qilingan.Ushbu ma'lumotlar haqida batafsil ma'lumot 23 -bandda keltirilgan.

Dengiz qoldiqlari yozuvlaridagi biologik xilma -xillik. Yuqorida: barcha ma'lumotlar uchun vaqt funktsiyasi sifatida ma'lum bo'lgan dengiz hayvonlari avlodlari soni (qora) va bir martalik va yomon sanalangan avlodlar (ko'k). Pastki: Yo'qolib ketish intensivligi vaqtga bog'liq. Oltita yirik ommaviy qirg'in (OS, FF, Cap, PT, TJ va K-Pg) va yana ikkita katta yo'qolib ketish (B va D) ko'rinadi. Bu raqamlarda ishlatilgan ma'lumotlar 23 -ma'lumotnomadan olingan.

Yo'qolib ketish intensivligining gistogrammasi 1 -rasmda (pastda) ko'rsatilgan 2 -rasmda ko'rsatilgan. \ (\ sim 3 \) Myr ga yaqinroq, chunki katta yo'q bo'lib ketish cho'qqilari kengligi uchta axlat qutisi. Yo'qolib ketish, ehtimol, to'satdan sodir bo'lgan hodisalar bo'lsa-da, yo'qolib ketish cho'qqilari tarqaladi, chunki qazilma qoldiqlari to'liq bo'lmagan (Signor-Lipps effekti 26). Shuning uchun gistogrammaning chastotasi (2 -rasmdagi vertikal o'q) 3 Myr vaqtli piksellar soniga mos kelishi uchun uchga bo'lingan.

Bu gistogrammada log-normal tarqatish funktsiyasi o'rnatildi \ (\ varphi _ (x) \):

bu erda xtasodifiy o'zgaruvchi sifatida yo'qolish intensivligini bildiradi va \ (\ mu \) va \ (\ sigma \) bu tarqatish funktsiyasida erkin parametrlardir. Gistogramma \ (x \ sim 0.05 \) cho'qqisiga ega bo'lgani uchun, massiv yo'q bo'lib ketishdan tashqari, kichik massali qirilishlar (\ (x

Yo'qolib ketish intensivligining gistogrammasi. Chiziqlar log-normal taqsimlash funktsiyasi (qizil), beta-asosiy tarqatish funktsiyasi (ko'k) va gamma tarqatish funktsiyasi (yashil) uchun eng mos keladigan egri chiziqlarni ko'rsatadi.

Gistogrammada o'rnatilgan log-normal funktsiyasining eng mos parametrlari \ (\ mu = -2.447 \) va \ (\ sigma = 0.825 \) o'lchov koeffitsienti va uning kichraytirilgan xi-kvadrati (\ (\ chi) ^2 \)) - 0.988. Eng mos keladigan egri chiziq rasmda ko'rsatilgan. 2 va 3 (pastda) qizil chiziq sifatida. 3 -rasm (tepada) o'rnatilgan parametrlarning ishonch kontur xaritalarini ko'rsatadi. Ushbu o'rnatish bilan bog'liq noaniqliklar quyidagicha baholandi. Birinchidan, ishonch kontur xaritasida 99% ishonch darajasidagi barcha parametrlar to'plami chiqarildi (3-rasm yuqori), so'ngra log-normal taqsimlash funktsiyalarining konvertlari ushbu ajratilgan parametrlar bilan 3-rasmda chiziqli chiziqlar bilan ko'rsatilgan (pastda). ). Shuning uchun, 3 -rasmdagi ikkita konvert egri (pastda) bu moslamaning noaniqligini 99% ishonch darajasi bilan bildiradi.

O'chirish intensivligining gistogrammasini log-normal taqsimlash funktsiyasi bilan moslashtirish. Top: \ (\ chi ^2 \) ning kontur xaritasi. Kontur markazidagi kesish belgisi eng mos keladigan parametrlar to'plamini ko'rsatadi va uchta kontur egri mos ravishda 68%, 90%va 99%ishonch darajasini ko'rsatadi. Pastki: Yo'qolib ketish intensivligining gistogrammasi va uning log-normal taqsimlash funktsiyasi (qizil egri). Kesilgan qizil chiziqlar ishonch darajasini 99% cheklaydi.

Xuddi shu moslashtirish protseduralari gistogramma ma'lumotlariga ikkita qo'shimcha tarqatish funktsiyasidan foydalanilgan: beta -asosiy tarqatish funktsiyasi \ (\ varphi _ (x) \) va gamma tarqatish funktsiyasi \ (\ varphi _ ( x) \):

bu erda \ (B (\ alfa, \ beta) \) ikkita bo'sh parametrli \ (\ alfa \) va \ (\ beta \) bo'lgan beta funktsiyasini bildiradi va \ (\ Gamma (k) \) gamma funktsiyasini bildiradi. k ningikkita erkin parametrlari bilanva \ (\ lambda \). Bu funktsiyalar ilgari Drake 20 tenglamasidagi omillarni baholash uchun ishlatilgan. 2-rasmda ushbu taqsimot funktsiyalarining eng mos keladigan egri chiziqlari ko'rsatilgan. Bu kamaytirilgan \ (\ chi ^2 \) beta -asosiy tarqatish funktsiyasi va gamma tarqatish funktsiyasi mos ravishda 1.184 va 1.329 ga to'g'ri keladi. Bu kambag'al statistik ma'lumotlar shuni ko'rsatadiki, log-normal taqsimlash funktsiyasi ko'rib chiqilayotgan gistogramma uchun ko'proq mos keladi, bu esa er yuzida yo'q bo'lib ketish jarayoni tasodifiy ko'paytirish jarayoniga asoslangan degan taxminni tasdiqlaydi. Shu sababli, log-normal taqsimlash funktsiyasidan faqat mos keladigan natijalar bundan keyin ko'rib chiqiladi.

Erdagi hayotning omon qolish ehtimolini baholash

Oldingi bo'lim shuni ko'rsatdiki, fanerozoy eridagi yo'qolib ketish intensivligining gistogrammasi log-normal taqsimlash funktsiyasi bilan yaxshi o'rnatilishi mumkin edi (2 va 3-rasm). Bu bo'limda Yerda hayot tug'ilishidan hozirgi davrgacha yo'q bo'lib ketmaganligini taxmin qilish uchun model taklif qilingan. Ushbu modelda, yo'qolib ketish intensivligining gistogrammasi ehtimollik taqsimoti sifatida talqin qilinadi, agar ma'lum bir kattalikdagi yo'qolib ketish hodisasi, x, tasodifiy o'zgaruvchi sifatida , barcha avlodlarning qancha kasrlari vaqt birligi (3 Myr) ichida yo'q bo'lib ketishini ifodalaydi. Bu ehtimollik taqsimoti har 3 Myrda sodir bo'ladi. Garchi xdastlab yo'q bo'lib ketgan avlodlarning bir qismi, ya'ni \ (0 \ le x \ le 1 \) sifatida ta'riflangan bo'lsa -da, bu erda biz x nisharhlaymiz.har bir yo'qolib ketish hodisasining kattaligi sifatida, bu erda \ (x = 1 \) er yuzidagi barcha hayotning yo'q bo'lib ketishi uchun minimal kattalikdagi yo'qolib ketish hodisasini bildiradi va \ (x>1 \) undan kattaroq kattalikdagi so'nish hodisalarini bildiradi. Ushbu modelda, yo'q bo'lib ketish tarixini ko'rsatish uchun, "yo'qolib ketish lotereyasi" har 3 oyda bir marta o'tkaziladi. Agar bu lotereyaning natijasi \ (x = 0,05 \) bo'lsa, demak, bu davrda Yerdagi avlodlarning 5 foizi yo'q bo'lib ketgan va keyingi lotereya keyingi 3 yilga to'g'ri keladi. Agar yo'q bo'lib ketish intensivligi x1 yoki undan katta qiymatni oladi, demak, Erdagi barcha hayot yo'q bo'lib ketgan va o'yin tugagan. Hozir biz bu erda ekanligimiz, Erdagi hayot hayot tug'ilgandan boshlab har 3 oyda (ya'ni barcha lotereyalar uchun \ (x \) quyida hisoblab chiqilgan.

Kümülatif tarqatish funktsiyasi, \ (\ Phi _ (x) \), log-normal tarqatish funktsiyasining \ (\ varphi _ (x) \), quyidagicha ifodalanishi mumkin:

qaerda \ ( >(x) \) qo'shimcha xato funktsiyasini bildiradi. \ (P = \ Phi _ qiymati (1) \) tasodifiy o'zgaruvchi sifatida , yo'q bo'lish intensivligi, x, 1dan kichikroq qiymatni olish ehtimolini bildiradi. Buni Yerdagi hamma hayot yo'q bo'lib ketmaydi degan ma'noni anglatadi; Boshqacha aytganda, Yerdagi ba'zi avlodlar vaqt birligi (3 Myr) orqali omon qolgan. Erdagi evolyutsiya tarixi shuni ko'rsatadiki, hayot ancha chidamli, chunki u oxir -oqibat katta yo'q bo'lib ketish hodisalaridan keyin ham tiklanadi. Agar lotereya natijasi \ (x>1 \) bo'lmasa, hayot davom etadi. "Yo'qolib ketish lotereyasini yutish" \ (x p. Shunday qilib, omon qolish ehtimoli \ (f_ \) davomiyligi uchun T, takroriy so'nish lotereyalarida \ (T / \ Delta T \) marta yutish ehtimoli sifatida ifodalanishi mumkin,

bu erda \ (\ Delta T \) - ehtimollik taqsimot funktsiyasining vaqtli echimi (\ (\ Delta T = 3 \) Myr bu holda).

\ (\ Mu \) va \ (\ sigma \) mos keladigan parametrlar to'plamidan foydalanib, pqiymati \ (p = \ Phi _ (1) = 0.9985^ _ \) (ishonchlilik darajasi 99%), demak, Erdagi ba'zi avlodlarning 3 Myr davomida omon qolish ehtimoli \ (\ sim \) 99,85% yoki 3 oylik davrda Yerdagi barcha hayotning yo'q bo'lib ketish ehtimoli \ (\ sim \) 0.15%ni tashkil qiladi. Shuning uchun, fanerozoy erida (\ (T = 540 \) Myr) Yerda hayot kechirishining taxminiy ehtimoli \ (f_) (540, >) = 0,76^ _ \). Bu shuni anglatadiki, er yuzidagi hayot fanerozoy davrida yo'q bo'lib ketish ehtimoli 24% \ \ sim \) edi. Bu qiymat juda ishonchli, chunki log-normal taqsimlash funktsiyasi fanerozoy eridagi yo'qolib ketish tarixining gistogrammasiga moslashtirish natijasida olingan.

Oxirgi geologik dalillar shuni ko'rsatadiki, Yerda hayot birinchi marta 3,7–4,1 yil oldin, 36,37,38,39,40,41da sodir bo'lgan. Fanerozoy davrida (540 yil oldin - hozirgi kungacha) qazilma qoldiqlardan olingan pqiymatini, er yuzidagi hayotning butun tarixiga (3.7-4.1 yil oldin - hozirgi kungacha) cho'zish mumkin deb hisoblasak, butun hayot tarixini \ (f_ (3.7 \, >) = 0.16^ _ \) yoki \ (f_ (4.1 \, >) = 0.13^ _ \). Shunday qilib, xulosa sifatida, er yuzidagi hayot butunlay yo'q bo'lib ketmasdan omon qolish ehtimolini \ (\ sim \) 15% deb hisoblash mumkin.

Model taxminlarini baholash

O'chirish tezlik, bo'lsa-da , x, so'ngan Nasl fraktsiyasi sifatida belgilangan, ya'ni \ (0 xlog-normal tarqalishi vazifasini \ (tomonidan jihozlangan edi \ varphi _ (x) \) \ (0 ^ (x) \):

O'rnatish protsedurasi kesilgan log-normal taqsimlash funktsiyasi yordamida amalga oshirildi va \ (\ mu = -2.447 \) va \ (\ sigma = 0.825 \) bir xil mos keladigan parametrlarga ega bo'ldi. Chunki \ (\ varphi _ o'rtasidagi farq ^ (x) \) va \ (\ varphi _ (x) \) faqat \ (\ mu \) va \ (\ sigma \) parametrlar to'plamiga ega bo'lgan o'lchov koeffitsienti, va o'lchov koeffitsienti funktsiyani ma'lumotlarga moslashtirish orqali aniqlanadi, matematik jihatdan to'g'ri log-normal tarqatish funktsiyasi bilan bir xil mos keladigan parametrlar olinadi \ (\ varphi _ (x) \) va kesilgan log-normal tarqatish funktsiyasi \ (\ varphi _ ^ (x) \). Bu natija log-normal tarqatish funktsiyasidan foydalanish uchun ko'proq ishonch qozonadi.

Olingan \ (f_) qiymati \) hayot tug'ilgandan to hozirgi kungacha Erdagi hayot tasodifiy yo'q bo'lib ketadigan turli hodisalardan omon qolish ehtimolini ifodalaydi. Bu modeldagi katta taxminlardan biri shundaki, olingan so'nish tezligi faqat oxirgi 540 Myr (Fanerozoy erasi) davomida aniqlangan bo'lib, Erdagi hayotning butun tarixiga cho'zilishi mumkin (\ (\ sim \) 4 Gyr); ammo bu taxminning to'g'riligiga kafolat yo'q. Masalan, 3.8 - 3.9 yil oldin Yer kech Kuchli bombardimonni boshdan kechirdi, bu ehtimol o'sha paytda Yerda mavjud bo'lgan deyarli barcha hayotni 42,43,44,45, lekin bu haqiqatan ham katta qirilish hodisasi modelga kiritilmagan. . Bundan tashqari, hatto fanerozoy eonida ham, 46 -vaqt bilan yo'qolib ketish tezligi pasayadi, buni 1 -rasmda ko'rish mumkin (pastda). Bundan tashqari, ushbu modelda ishlatiladigan ma'lumotlar to'plami (2 -rasm).1) hayotning barcha turlari emas, balki dengiz hayvonlari jinslarining fotoalbom yozuvlari yordamida qurilgan. Shu sababli, ushbu maqolada tasvirlangan dengiz hayvonlari avlodlarining zamonaviy yo'q bo'lib ketish tezligi Erning butun tarixidagi hayotning barcha turlariga qo'llanilishi mumkinmi, aniq emas. Biroq, biz ushbu maqolada, biz dengiz hayvonlari avlodlarining zamonaviy yo'q bo'lib ketish tezligini tarix davomida butun hayotda qo'llash mumkin deb taxmin qildik. Bu katta taxmin, lekin bu hozirda mavjud ma'lumotlar yordamida amalga oshirilishi mumkin bo'lgan eng yaxshisidir.Biz dengiz hayvonlari avlodlarining yo'q bo'lib ketishining zamonaviy darajasi butun hayot davomida butun hayotda qo'llanilishi mumkin deb taxmin qildik. Bu katta taxmin, lekin bu hozirda mavjud ma'lumotlar yordamida amalga oshirilishi mumkin bo'lgan eng yaxshisidir.Biz dengiz hayvonlari avlodlarining yo'q bo'lib ketishining zamonaviy darajasi butun hayot davomida butun hayotda qo'llanilishi mumkin deb taxmin qildik. Bu katta taxmin, lekin bu hozirda mavjud ma'lumotlar yordamida amalga oshirilishi mumkin bo'lgan eng yaxshisidir.

Dreyk tenglamasining maqsadi, evolyutsiyaning boshqa misollarisiz to'liq javob berib bo'lmaydigan murakkab hayotga, qachon, qachon va qanchalik tez -tez olib kelishi haqidagi savollarga javob berishdir. Shuning uchun, quruqlik tarixini ekzoplanetalar hayoti tarixi uchun shablon sifatida foydalanib, biz mavjud ma'lumotlardan foydalanib, foydali nuqtai nazarni taqdim etishga harakat qildik. Shu nuqtai nazardan, omon qolish ehtimoli \ (f_) \), Drake tenglamasida\ (f_ \)ifodalash uchun ishlatilishi mumkin , ya'ni \ (f_i = f_ \ sim 0.15 \), chunki mavjud bo'lgan yagona ma'lumotlar Yer tarixiga tegishli. Bu taxmin Yerning evolyutsion tarixi umuminsoniy ekanligini, ya'ni hayotning kelib chiqishi aniqlangandan so'ng, murakkab hayotning evolyutsiyasi har doim har qanday barqaror, etarlicha keng muhitda sodir bo'ladi, agar u avval yo'q bo'lib ketmasa. Bu taxmin " Maymunlar sayyorasi" gipotezasi 9 yoki Kopernikaning astrobiologik printsipi 48 deb nomlanadi . Bu erda qo'llaniladigan usulning o'ziga xos nuqtasi, Drake tenglamasiga murojaat qilish, hayotning ko'rinishini emas, balki yo'q bo'lib ketishni modellashtirish edi.

Boshqa hisob -kitoblarga murojaat qilish

Tenglama (6) ga ko'ra, Yerda hayotning omon qolish ehtimoli, \ (f_ \), ikkita parametrga ega: p(\ (\ Delta T \) = 3 Mir vaqt oralig'ida omon qolish ehtimoli) va T(hayotning tug'ilishidan aqlli hayotning paydo bo'lishigacha bo'lgan evolyutsiya davomiyligi). Erning \ (p = 0.9985 \) va \ (T \ sim \) 4 Gyr qiymatlari universal deb hisoblanadi, \ (f_i = f_ \ sim 0.15 \) olingan. \ (F_i \) ifodasida bu ikkita parametrni hayotiy ekzoplanetlarning mahalliy muhitiga va holatiga mos ravishda sozlash uchun joy bor. Masalan, ba'zi ekzoplanetlarda Yerdan ko'ra qattiqroq muhit bor, bu esa bizning Quyosh sistemamizdagidan ko'ra kuchli yulduzli shamollar yoki yulduzlararo nurlanish maydonlarini ta'minlash uchun har qanday hayotni talab qiladi; shuning uchun biz omon qolish ehtimolini o'zgartirishimiz mumkin, shunda pkichikroq qiymatga ega bo'ladi. Agar ba'zi ekzoplanetlarda hayotning evolyutsiyasi Yerga qaraganda sekinroq bo'lsa, biz, ehtimol, evolyutsiya vaqtining davomiyligini Tkattaroq qilib o'zgartirishimiz mumkin. Pva Tni taxmin qilish hali ham qiyin Boshqa ekzoplanetalar uchun, lekin u ekzoplanetlarning ilmiy kuzatuvlari asosida \ (f_i \) ning ba'zi foydali cheklovlarini berishi mumkin.

Bu yondashuvni, shuningdek, Drake 49 tenglamasining parallel versiyasi bo'lgan Seager tenglamasiga ham kengaytirish mumkin. Seager tenglamasi biosignaturali gazlar yordamida hayot belgilari aniqlanadigan sayyoralar sonini quyidagicha baholaydi:

\ (N^ \), biosignaturali gazlar orqali hayot belgilarini aniqlaydigan sayyoralar soni; \ (N _ \), so'rovnomadagi yulduzlar soni; \ (f_ \), tadqiqotda yulduzlarning sayyorani topishga mos keladigan ulushi (masalan, tinch o'zgaruvchan bo'lmagan yulduzlar yoki ikkilik bo'lmagan yulduzlar); \ (f_ \), yashash zonasida tosh sayyorali yulduzlar ulushi; \ (f_ \), sayyoralarning orbital geometriyasi cheklovlari yoki boshqa cheklovchi omillarga ko'ra, kuzatilishi mumkin bo'lgan sayyoralarning ulushi; \ (f_ \), hayotga ega bo'lgan sayyoralarning ulushi; \ (f_ \), spektroskopik imzo orqali aniqlanadigan biosignatura gazini ishlab chiqaradigan hayotga ega sayyoralarning ulushi.

Ushbu tadqiqotda kiritilgan modelni Seager tenglamasida \ (f_S \) baholashda qo'llash mumkin. Bu erda biz molekulyar kislorod (\ (\ hbox) ni ko'rib chiqamiz _2 \)) biosignaturali gaz sifatida, bu hayot tomonidan ishlab chiqarilgan gaz bo'lib, u sayyoradan tashqaridagi atmosferada aniqlanadigan darajaga to'planishi mumkin. \ (\ Hbox _2 \) Buyuk Oksidlanish hodisasi (GOE) deb nomlanuvchi okeandagi prokaryotik va eukaryotik organizmlarning fotosintezi orqali Yer atmosferasida taxminan 2.4 yil oldin, 50,51 yilda sodir bo'lgan. Shunday qilib, Yer tashqi kuzatuvchilar tomonidan biosignatura gazining astronomik spektroskopik kuzatuvlari yordamida aniqlanishi uchun hayot tug'ilishidan boshlab 1,3-1,7 Gir vaqt kerak bo'ldi. Yerda hayot GOEgacha saqlanib qolish ehtimoli, \ (f_ \), tenglama (6) da ko'rsatilgan xuddi shu usul yordamida hisoblanishi mumkin, bu \ (f_) (1.3 \, >) = 0.52^ _ \) va \ (f_ (1.7 \ >) = 0,42^ _ \). Fotosintezning rivojlanishi uchun zarur bo'lgan vaqt Yerda bo'lgani kabi, yana taxmin qilinsa, bu qiymatlarni Seager tenglamasida \ (f_S \) deb talqin qilish mumkin. \ (F_S = 0.5 \) qiymati dastlab 49 deb taxmin qilingan, bu o'rtacha bahodir.

Bu model, shuningdek, Yerda yashashdan oldin mavjud hayot, shu jumladan, odamlar ham yo'q bo'lib ketish ehtimolini baholash uchun qo'llanilishi mumkin. Tabiiy evolyutsion jarayon tufayli Quyosh yorishganda, haroratning ko'tarilishi tufayli Yer uzoq kelajakda yashab bo'lmaydi. Bir modelga ko'ra, Yer okeanlarining to'liq yo'qolishi hozirgi 2 yil ichida sodir bo'lishi mumkin, bu esa Yerni cho'l sayyorasiga aylantiradi. Bu shuni ko'rsatadiki, hayotning aksariyat shakllari hozirgi Yerdan 52 ga qadar 1,3 yildan ortiq yashay olmaydi. Bizning modelimizda 1,3-Gyr davrining omon qolish ehtimoli \ (f_ (1.3 \, >) \ sim 0.5 \), bu Yerda mavjud bo'lgan hayot, shu jumladan, odamlarning \ (\ sim \) 50% ehtimollik bilan Yerda yashashdan oldin yo'q bo'lib ketishidan dalolat beradi. Bu omon qolish ehtimoli Kopernik 53 printsipi bo'yicha 95% ishonch darajasida 0,2 milliondan 8 million yilgacha bo'lgan turlarimizning umr ko'rish davomiyligidan ancha yuqori. Bu farq paydo bo'lishi mumkin, chunki ilg'or tsivilizatsiyalarga geologik yozuvlarda ommaviy qirg'in sifatida ko'rinmaydigan kichikroq ofatlar ta'sir qiladi. Masalan, diametri 1 km bo'lgan (diametri 20 km bo'lgan kraterni tashkil etuvchi) asteroidlar taxminan har \ (10^5 \) 54 yilda sodir bo'lishi kutilmoqda va "vulkanik qishga" olib kelishi mumkin bo'lgan katta vulqon portlashlari sodir bo'lishi kutilmoqda. har \ (5 \ marta 10^4 \) yil 55;hodisalarning har ikkala turi ham rivojlangan tsivilizatsiyani yo'q qilishga yoki katta ta'sir ko'rsatishga qodir. Bunday munozaralar ko'proq \ (f_c \) va omillari bilan bog'liq L, bu maqolada taxmin qilingan \ (f_i \) o'rniga, Drake tenglamasida, aqlli tsivilizatsiyalarni qidirishda e'tiborga olinishi kerak bo'lgan muhim parametrlar.

Xulosa

Tug'ilganidan beri Yerda hayotning omon qolish ehtimolini baholashga yangi yondashuv, \ (f_ \) tanishtirildi. Asosiy g'oya shundaki, dengiz qoldiqlariga asoslangan Yerning yo'q bo'lib ketish tarixi, Yerda paydo bo'lganidan beri hayotning omon qolish ehtimolini olish uchun ishlatilishi mumkin. Olingan qiymat \ (f_) \ sim 0.15 \). Astrobiologik Kopernik 48 printsipiga ko'ra, bu omon qolish ehtimoli Drake tenglamasida \ (f_i \), ya'ni \ (f_i = f_) sifatida talqin qilinishi mumkin. \ sim 0.15 \). Chunki \ (f_ \)-bu ikki parametrli p(birlik vaqtining omon qolish ehtimoli) va T(hayotning tug'ilishidan aqlli hayotgacha bo'lgan evolyutsion vaqt) funktsiyasidir, bu usul boshqa tirik mavjudotlarda omon qolish ehtimolini baholash uchun kengaytirilishi mumkin. bu ikki parametrni ko'rib chiqilayotgan ekzoplanetlarning mahalliy muhitiga moslashtirish orqali ekzoplanetalar.

Manbalar

  1. 1.

Wolszczan, A. & Frail, DA PSR1257+12 millisekundlik pulsar atrofida sayyora tizimi. Tabiat355, 145–147. https://doi.org/10.1038/355145a0 (1992).

Mayor, M. va Kuloz, D. Quyosh tipidagi yulduzga Yupiterning katta hamrohi. Tabiat378, 355-359. https://doi.org/10.1038/378355a0 (1995).

Siemion, A. va boshqalar.Kvadrat kilometrli massa yordamida sayyoradan tashqaridagi razvedkalarni qidirish. In kilometr kvadratdan Array (AASKA14) bilan astrofizika rivojlanmoqda, 116-https://doi.org/10.22323/1.215.0116 (2015).

Chjan, Z.-S. va boshqalar.Xitoyning besh yuz metrli diafragma sferik radio teleskopi (FAST) yordamida birinchi SETI kuzatuvlari. Astrofizmalar. J.891, 174. https://doi.org/10.3847/1538-4357/ab7376 (2020).

Dreyk, Ozma FD loyihasi. Fizika Bugun14, 40-46. https://doi.org/10.1063/1.3057500 (1961).

Sagan, C. Galaktik tsivilizatsiyalar o'rtasida relyativistik yulduzlararo kosmik parvozlar orqali to'g'ridan -to'g'ri aloqa. Sayyora. Kosmik fan.11, 485-498. https://doi.org/10.1016/0032-0633(63)90072-2 (1963).

Prantzos, N. Drake formulasi bo'yicha Fermi paradoksining ehtimollik tahlili: L omilining roli. Dushanba Yo'q. R. Astron. Sok.493, 3464-3472. https://doi.org/10.1093/mnras/staa512 (2020).

Tipler, FJ Erdan tashqari aqlli mavjudotlar mavjud emas. QJR Astron. Sok.21, 267-281 (1980).

Lineweaver, CH Paleontologik testlar: Insonga o'xshash aql evolyutsiyaning konvergent xususiyati emas. " Qoldiqlardan astrobiologiyaga qadar:" kitobida, Yerdagi hayot haqidagi yozuvlar vasayyoradan tashqaridagi biologik imzolarni qidirish(Eds Seckbach, J. & Walsh, M.) 353-368 (Springer, Dordrecht, 2008). https://doi.org/10.1007/978-1-4020-8837-7_17.

Pearman, JPT Erdan tashqari aqlli hayot va yulduzlararo muloqot: norasmiy munozara. Yilda yulduzlararo aloqa.Erdan tashqari hayotni qidirish(Ed. Cameron, AGW) 287–293 (WA Benjamin Inc, Nyu -York, 1963).

Kameron, AGW Boshqa olamlarda aqlli hayot bilan muloqotda. Osmon teleskopi.26, 258 (1963).

Drake, FD Yerdan tashqaridagi aqlli hayotni radio orqali qidiradi. In ekzobiologiya joriy jihatlari323-345 (Springer, Berlin, 1965) (Mamikunian, G. & Briggs, M. ERI). https://doi.org/10.1016/B978-1-4832-0047-7.50015-0.

Oliver, BM Galaktik sivilizatsiyalarning yaqinligi. Icarus25, 360-367. https://doi.org/10.1016/0019-1035(75)90031-7 (1975).

Freeman, J. & Lampton, M. Yulduzlararo arxeologiya va razvedkaning tarqalishi. Ikarus25, 368-369. https://doi.org/10.1016/0019-1035(75)90032-9 (1975).

Wallenhorst, SG Drake tenglamasi qayta ko'rib chiqildi. QJR Astron. Sok.22, 380 (1981).

Drake, F. & Sobel, D. U erda kimdir bormi?Erdan tashqaridagi razvedkaning ilmiy izlanishi(Delacorte Press, Nyu -York, 1992).

Forgan, DH Erdan tashqari hayot va aql haqidagi gipotezalar uchun raqamli test maydoni. Int. J. Astrobiol.8, 121-131. https://doi.org/10.1017/S1473550408004321 (2009).

Maccone, C. Statistik Drake tenglamasi. Acta Astronautica67, 1366-1383. https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2010.05.003 (2010).

Frank, A. va Sullivan, IWT Koinotda texnologik turlarning tarqalishiga yangi empirik cheklov. Astrobiologiya16, 359-362. https://doi.org/10.1089/ast.2015.1418 (2016).

Bloetscher, F. Dreyk tenglamasining probablistik echimini taqdim etish uchun bashoratli Bayes Monte-Karlo-Markov zanjiri usullaridan foydalangan holda. Astronavtikaakti 155, 118-130. https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2018.11.033 (2019).

Totani, T. Inflyatsion koinotda hayotning paydo bo'lishi. Ilmiy. Rep.10, 1671. https://doi.org/10.1038/s41598-020-58060-0 (2020).

Sepkoski, JJ Fotoalbom dengiz hayvonlari avlodlarining to'plami. Buqa. Am. Paleontol.363, 1-560 (2002).

Rohde, RA va Myuller, RA fotoalbom xilma -xillik davrlari. Tabiat434, 208-210. https://doi.org/10.1038/nature03339 (2005).

Rampino, M., Kaldeira, K. va Prokof, A. Ommaviy qirilib ketishga nima sabab bo'ladi? Katta asteroid/kometa ta'siri, toshqin-bazalt vulkanizmi va okean anoksi-Korrelyatsiyalar va tsikllar. Geol. Sok. Am. Maxsus. Qog'oz542, 271-302. https://doi.org/10.1130/2019.2542(14) (2019).

Rampino, MR va Shen, S.-Z. Oxirgi Guadalupiya (259,8 million) bioxilma-xillik inqirozi: oltinchi yirik ommaviy qirilish ?. Tarix Biol.. https://doi.org/10.1080/08912963.2019.1658096 (2019).

Signor, P. & Lipps, J. Sampling tarafkashligi, asta -sekin yo'q bo'lib ketish naqshlari va fotoalbom yozuvlaridagi falokatlar. Geol. Sok. Am. Maxsus. Qog'oz190, 291-296. https://doi.org/10.1130/SPE190 (1982).

Hesselbo, SP, Robinson, SA, Surlyk, F. & Piasecki, S. Trias-Yura chegarasida er usti va dengizlarning yo'q bo'lib ketishi uglerod aylanishining katta buzilishi bilan sinxronlanadi: Katta vulkanizmning boshlanishiga havola? Geologiya30, 251-254. https://doi.org/10.1130/0091-7613(2002)0302.0.CO; 2 (2002).

Kamo, SL va boshqalar.Sibir toshqin-vulqon tog 'jinslarining tez otilishi va 251 m.da Perm-Trias chegarasi bilan bir vaqtda va ommaviy qirilib ketishining dalillari. Yer sayyorasi. Ilmiy. Lett.214, 75-91. https://doi.org/10.1016/S0012-821X(03)00347-9 (2003).

Jones, DS, Martini, AM, Fike, DA & Kaiho, K. Kech Ordoviklarning ommaviy qirilishi uchun vulqon qo'zg'atuvchisi? Merkuriy ma'lumoti Janubiy Xitoy va Laurentiyadan. Geologiya45, 631-634. https://doi.org/10.1130/G38940.1 (2017).

Schulte, P. va boshqalar.Chicxulub asteroidining zarbasi va bo'r-paleogen chegarasida ommaviy yo'q bo'lib ketishi. Fan327, 1214–1218. https://doi.org/10.1126/science.1177265 (2010).

LaViolette, P. Quyosh chaqnashining pleistotsen massasining yo'q bo'lib ketishiga sabab bo'lgan dalillar. Radiokarbon53, 303-323. https://doi.org/10.1017/S0033822200056575 (2011).

Lingam, M. va Loeb, A. Uy egasi yulduzlarining o'ta chaqirilishidan yashaydigan sayyoralarda hayot uchun xavflar. Astrofizmalar. J.848, 41. https://doi.org/10.3847/1538-4357/aa8e96 (2017).

Melott, AL va boshqalar.Gamma-nurning portlashi Ordovikaning kech qirg'inini boshladimi? Int. J. Astrobiol.3, 55-61. https://doi.org/10.1017/S1473550404001910 (2004).

Maccone, C. SETI va SEH (yashash uchun statistik tenglama). Astronavtikaakti 68, 63-75. https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2010.06.010 (2011).

Chen, Z.-Q. & Benton, MJPermiyadagi ommaviy qirg'in ketidan biotik tiklanish vaqti va tartibi. Nat. Geosci.5, 375-383. https://doi.org/10.1038/ngeo1475 (2012).

Mojzsis, SJ va boshqalar.3.800 million yil oldin Erdagi hayot haqidagi dalillar. Tabiat384, 55-59. https://doi.org/10.1038/384055a0 (1996).

Rozin, MT \ (^ \) G-Grenlandiyaning dengiz tubidagi cho'kindi jinslaridagi \ (>3700 \) -M uglerod mikropartikulalari. Ilm283, 674. https://doi.org/10.1126/science.283.5402.674 (1999).

van Zuilen, MA, Leplandiya, A. & Arrhenius, G. Hayotning dastlabki izlari haqidagi dalillarni qayta baholash. Tabiat418, 627-630. https://doi.org/10.1038/nature00934 (2002).

Ohtomo, Y., Kakegawa, T., Ishida, A., Nagase, T. & Rosing, MT Arxey Isuasining metasadiy jinslarida erta biogen grafit uchun dalillar. Nat. Geosci.7, 25-28. https://doi.org/10.1038/ngeo2025 (2014).

Bell, EA, Boehnke, P., Harrison, TM & Mao, WL 4.1 milliard yillik tsirkonda saqlanadigan potentsial biogen uglerod. Prok. Natl. Akad. Ilmiy.112, 14518-14521. https://doi.org/10.1073/pnas.1517557112 (2015).

Pearce, BKD, Tupper, AS, Pudritz, RE & Higgs, PG Erdagi hayotning paydo bo'lishi uchun vaqt oralig'ini cheklaydi. Astrobiologiya18, 343-364. https://doi.org/10.1089/ast.2017.1674 (2018).

Cohen, BA, Swindle, TD & Kring, DA Oy meteoritining erishi yoshidagi oy kataklizm gipotezasini qo'llab -quvvatlash. Fan290, 1754-1756. https://doi.org/10.1126/science.290.5497.1754 (2000).

Nisbet, EG & Sleep, NH Erta hayotning yashash joyi va tabiati. Tabiat409, 1083-1091. https://doi.org/10.1038/35059210 (2001).

Line, MA Hayotning kelib chiqishi va uning vaqti haqidagi sir. Mikrobiologiya148, 21-27. https://doi.org/10.1099/00221287-148-1-21 (2002).

Zahnle, K. va boshqalar.Yashashga yaroqli sayyoraning paydo bo'lishi. Yilda Geologiya va Yersel sayyoralar yerleşilebilir(Fishbaugh, KE ERI boshq.35-78 (Springer, Nyu-York, 2007)). https://doi.org/10.1007/978-0-387-74288-5_3.

MacLeod, N. Buyuk qirilishlar: ularga nima sabab bo'ladi va ular hayotni qanday shakllantiradi(Firefly Books, Richmond Hill, 2013).

Bains, W. & Schulze-Makuch, D. Kosmik hayvonot bog'i: murakkab, makroskopik hayot evolyutsiyasining muqarrarligi. Hayot6, 25. https://doi.org/10.3390/life6030025 (2016).

Westby, T. & Conselice, CJ Astrobiologik kopernik aqlli hayot uchun zaif va kuchli chegaralar. Astrofizmalar. J.896, 58. https://doi.org/10.3847/1538-4357/ab8225 (2020).

Seager, S. "Biosignature Drake Equation" bilan tuzilgan biosignatura gazli yashaydigan sayyoralarni qidirish. Int. J. Astrobiol.17, 294-302. https://doi.org/10.1017/S1473550417000052 (2018).

Sessiyalar, AL, Doughty, DM, Welander, PV, Summons, RE & Newman, DK Buyuk oksidlanish hodisasining davom etayotgan jumbog'i. Curr. Biol.19, R567 - R574. https://doi.org/10.1016/j.cub.2009.05.054 (2009).

Lyons, TW, Reinhard, CT va Planavskiy, NJ Erning birinchi okeani va atmosferasida kislorodning ko'tarilishi. Tabiat506, 307-315. https://doi.org/10.1038/nature13068 (2014).

Wolf, ET & Toon, OB Yorqin quyosh ostida yashaydigan iqlim evolyutsiyasi. J. Geofis. Res. Atmos.120, 5775-5794. https://doi.org/10.1002/2015JD023302 (2015).

Gott, JR Kopernik printsipining kelajakdagi istiqbollarimizga ta'siri. Tabiat363, 315-319. https://doi.org/10.1038/363315a0 (1993).

Chapman, CR va Morrison, D. Yerga asteroidlar va kometalarning ta'siri: xavfni baholash. Tabiat367, 33-40. https://doi.org/10.1038/367033a0 (1994).

Rampino, MR Supereruptions erga o'xshash sayyoralarda tsivilizatsiyalarga tahdid sifatida. Icarus156, 562-569. https://doi.org/10.1006/icar.2001.6808 (2002).

Rahmatlar

Muallif Yasuhisa Nakajimaga (Tokio shahar universiteti) paleontologiya haqidagi munozaralar uchun va Enago (www.enago.jp) ingliz tilidagi sharh uchun minnatdorchilik bildiradi. Ushbu tadqiqot JSPS KAKENHI Grant Numbers 18KK0089 va 20H04744 tomonidan qo'llab -quvvatlandi.

Muallif haqida ma'lumot

Aloqalar

Tabiatshunoslik bo'limi, Fan va muhandislik fakulteti, Tokio shahar universiteti, Setagaya, Tokio, 158-8557, Yaponiya

Fanlararo fanlar bo'yicha chegara tadqiqot instituti, Toxoku universiteti, Senday, Miyagi, 980-8578, Yaponiya

  1. Kohji Tsumura

Bu muallifni PubMed Google Scholar -da ham qidirishingiz mumkin

Hissa

KT barcha ishlarni ushbu maqolada bajargan.

Tegishli muallif

Etika deklaratsiyalari

Raqobat manfaatlari

Muallif hech qanday raqobatbardosh manfaatlarni e'lon qilmaydi.

Qo'shimcha ma'lumot

Nashriyot yozuvi

Springer Nature nashr etilgan xaritalar va institutsional aloqalar bo'yicha yurisdiktsiya da'volariga nisbatan neytral bo'lib qoladi.