Поиск жизни где-либо во Вселенной — это основная задача астробиологии, и учёные часто обращались к земным аналогиям на предмет экстремофильных бактерий, жизни в изменчивых климатических условиях и происхождения жизни как таковой. Разновидность этого поиска — поиск разумной жизни, и дальше идущая разновидность — поиск цивилизаций, которые потенциально способны к общению с нами. Общее предположение состоит в том, что любая подобная цивилизация должна достичь того или иного рода промышленного развития. В частности, способности использовать данные промышленные процессы для развития технологий радиосвязи, способных посылать и получать сообщения. Однако из этого следует, что в данном случае мы определяем промышленно развитые цивилизации как способные использовать внешние источники энергии в глобальных масштабах.

Один из ключевых вопросов в оценке вероятности обнаружения такой цивилизации — это понимание того, насколько часто появляется промышленно развитая цивилизация с учётом того, что жизнь зародилась и что некоторый вид является разумным? Люди — это единственный пример, о котором мы знаем, и наша промышленно развитая цивилизация просуществовала (пока что) около 300 лет (со времени, например, начала использования методов массового производства). Это лишь малая часть времени нашего существования как вида, и крохотная часть времени существования сложной жизни на поверхности суши на Земле (∼400 млн. лет назад). Этот короткий отрезок времени ставит очевидный вопрос о том, могло ли это случаться и ранее. Мы обозначим его как «силурийская гипотеза»[3].

Хотя этот вопрос уже был темой множества праздных спекуляций и полуночной болтовни, нам не известно никаких осуществлявшихся ранее попыток серьёзного подхода к решению проблемы возможности выявления предшествовавших нам земных промышленно развитых цивилизаций в геологическом прошлом. С учётом значительного прироста числа работ, посвящённых экзопланетам и вопросам, связанным с обнаружением жизни, возникла настоятельная необходимость более формального подхода к данному вопросу и к его астробиологическому применению. Мы также обращаем внимание на недавнюю работу Райта (Wright, 2017), который обратился к рассмотрению аспектов проблемы и предыдущих попыток оценки вероятности наличия неземной цивилизации в Солнечной системе, вроде той, что предприняли Хакк-Мисра и Коппарапу (Haqq-Misra & Kopparapu, 2012). Эта статья — попытка закрыть пробел так, чтобы это также затрагивало наше нынешнее воздействие на планету в более широкой перспективе. Вначале мы отметим важность этого вопроса применительно к известному уравнению Дрейка. Далее мы рассмотрим вероятные геологические последствия человеческой промышленной цивилизации, а затем сравним их характерные признаки с потенциально схожими событиями в геологической летописи. В конце мы обсудим некоторые возможные направления исследований, которые могли бы определить границы применимости данного вопроса.

Применимость к уравнению Дрейка

Уравнение Дрейка — это известная модель для оценки количества активных, способных к общению внеземных цивилизаций в галактике Млечный путь (Drake, 1961, 1965). Количество таких цивилизаций N принято считать равным произведению: средней скорости образования звёзд R* в нашей Галактике; доли сформировавшихся звёзд f_p, у которых есть планеты; среднего количества планет у звезды n_e, которые потенциально способны поддерживать жизнь; доли тех планет f_l, на которых фактически зародилась жизнь; доли обладающих жизнью планет, на которых появилась разумная цивилизованная жизнь f_i; доли этих цивилизаций, которые разработали системы связи f_c — то есть, технологии, которые посылают в космос обнаружимые знаки, и отрезка времени L, в течение которого такие цивилизации посылают обнаружимые сигналы.

N = R* · f_p · n_e · f_l · f_i · f_c · L.

Если на протяжении времени существования планеты в течение промежутка времени существования жизни вообще промышленно развитые цивилизации могут возникать многократно, то значение f_c может фактически быть больше 1.

Это особенно убедительная тема в свете недавних событий в астробиологии, когда значения первых трёх величин, которые все задействуют исключительно астрономические наблюдения, в настоящее время окончательно определены. Сейчас очевидно, что многие из звёзд дают пристанище целым семьям планет (Seager, 2013). Разумеется, среди этих планет многие будут находиться в обитаемых зонах звёзд (Dressing & Charbonneau, 2013; Howard, 2013). Эти данные позволяют установить пределы значений для трёх последующих величин тем методом, который использует данные об экзопланетах для установления рамок экзоцивилизационного пессимизма. У Фрэнка и Салливана (Frank & Sullivan, 2016) такая «граница пессимизма» была определена как максимальная «биотехнологическая» вероятность (для планет обитаемой зоны) f_bt того, что люди лишь единственный раз стали технологической цивилизацией, эволюционировавшей за всю историю космоса. Фрэнк и Салливан (Frank & Sullivan, 2016) определили диапазон значений f_bt как ∼10^-24 — 10^-22.

Установление «границы пессимизма» подчёркивает важность трёх величин из уравнения Дрейка — f_l, f_i и f_c. История Земли часто служит в качестве шаблона в ходе обсуждения возможных значений этих вероятностей. Например, широко обсуждался вопрос о том, сколько раз зарождалась жизнь на Земле во времена раннего архея, с учётом лёгкости протекания абиогенеза (Patel et al., 2015), в том числе о возможности существования «теневой биосферы», образованной потомками иного события зарождения жизни, нежели тот, который привёл к появлению нашего Последнего Универсального Общего Предка (ЛУКА — LUCA, Last Universal Common Ancestor) (Cleland & Copley, 2006). Кроме того, продолжаются давние дебаты относительно количества раз, когда в процессе эволюции появился разум — применительно к дельфинам и другим видам (Marino, 2015). Таким образом, в случае Земли лишь величина f_c обычно принимается равной строго 1.

Применимость к другим планетам Солнечной системы

Рассуждения о существовании предшествовавших нам цивилизаций в других мирах Солнечной системы предпринимали Райт (Wright, 2017) и Хагг-Мисра и Коппарапу (Haqq-Misra & Kopparapu, 2012). Здесь следует отметить, что существуют многочисленные свидетельства существования поверхностной воды в условиях древних климатических условий Марса (3,8 млрд. лет назад) (например, Achille & Hynek, 2010; Arvidson et al., 2014), а предположение о том, что ранняя Венера (от 2 до 0,7 млрд. лет назад) была пригодна для жизни (из-за менее яркого Солнца и пониженного содержания CO₂ в атмосфере), получило поддержку со стороны недавних исследований с применением моделирования (Way et al., 2016). Очевидно, в будущем на обеих этих планетах можно будет осуществить операции по глубинному бурению для оценки их геологической истории. Это уточнило бы границы рассуждений о том, какой след могла бы оставить жизнь, и даже организованная цивилизация (Haqq-Misra & Kopparapu, 2012). Оценки событий прошлого Земли и обсуждение маркеров антропоцена вроде тех, что мы рассмотрим ниже, вероятно, определят основной контекст для данных исследований.

Ограничения геологической летописи

Причина того, что вопрос, приведённый в заголовке этой статьи, стоит поднять, является следствием неполноты геологической летописи. Для четвертичного периода (последние 2,5 миллиона лет) существуют широко распространённые и сохранившиеся до нашего времени физические свидетельства — например, изменения климата, почвенных горизонтов и археологические свидетельства существования культур, не относящихся к Homo sapiens (денисовцы, неандертальцы, и т. д.), а также обрывочные свидетельства существования двуногих гоминид давностью не менее 3,7 млн. лет (например, следы из Лаэтоли) (Leakey & Hay, 1979). Самая старая из ныне существующих поверхностей большой площади находится в пустыне Негев, и её возраст — ∼1,8 млн. лет (Matmon et al., 2009). Однако свидетельства с суши дочетвертичной эпохи гораздо более редкие, и находятся главным образом на открывшихся участках, добываются в процессе бурения и прокладки шахт. В океанических отложениях из-за обновления океанической коры существуют лишь свидетельства, происходящие из осадочных отложений периодов, датированных позднее юрского (∼170 млн. лет назад) (ODP Leg 801 Team, 2000).