Каковы шансы появления жизни и разума во Вселенной?

Мы знаем из геологической летописи, что жизнь на Земле возникла относительно быстро, как только окружающая среда нашей планеты стала достаточно стабильной, чтобы поддерживать ее. Мы также знаем, что первому многоклеточному организму, который в конечном итоге породил современную технологическую цивилизацию, потребовалось гораздо больше времени, чтобы эволюционировать, примерно 4 миллиарда лет.

Но несмотря на знание того, когда жизнь впервые появилась на Земле, ученые до сих пор не понимают, как она возникла, что имеет важное значение для вероятности обнаружения жизни в других частях Вселенной.

В новой статье, опубликованной в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, Дэвид Киппинг, доцент кафедры астрономии Колумбийского университета, показывает, как анализ с использованием статистического метода, называемого байесовским выводом, может пролить свет на то, как сложная внеземная жизнь может развиваться в чужих мирах.

«Быстрое возникновение жизни и поздняя эволюция человечества в контексте временной шкалы эволюции, безусловно, наводят на размышления», — сказал Киппинг. -Но в моем исследовании можно действительно количественно оценить то, что говорят нам факты.»

Для проведения своего анализа Дэвид Киппинг использовал хронологию самых ранних свидетельств существования жизни и эволюции человечества. Он задался вопросом, как часто мы будем ожидать появления жизни и разума, если история Земли будет повторяться снова и снова.

Дэвид Киппинг сформулировал проблему в терминах четырех возможных ответов: жизнь распространена и часто развивает интеллект, жизнь редка, но часто развивает интеллект, жизнь распространена и редко развивает интеллект и, наконец, жизнь редка и редко развивает интеллект.

Этот метод байесовского статистического вывода — используемый для обновления вероятности гипотезы по мере поступления доказательств или информации, утверждает предшествующие представления о моделируемой системе, которые затем объединяются с данными для приведения вероятностей исходов.

— Эта техника сродни ставкам на удачу, — сказал Дэвид Киппинг. «Она поощряет повторное тестирование новых доказательств против вашей позиции, по сути, положительная обратная связь для уточнения ваших оценок вероятности того или иного события.»

Исходя из этих четырех гипотез, Киппинг использовал байесовские математические формулы для сравнения моделей друг с другом. -В байесовском умозаключении всегда нужно выбирать априорные распределения вероятностей, — сказал Дэвид Киппинг.

— Но ключевой результат здесь заключается в том, что при сравнении сценариев редкой жизни с обычными жизненными сценариями общий жизненный сценарий всегда по меньшей мере в девять раз более вероятен, чем редкий.»

Этот анализ основан на доказательствах того, что жизнь возникла в течение 300 миллионов лет после образования земных океанов, как это было обнаружено в истощенных углеродом 13 отложениях циркона, что является очень быстрым началом в контексте жизни Земли. Ученый подчеркивает, что это соотношение составляет не менее 9: 1 или выше, в зависимости от истинного значения того, как часто развивается интеллект.

Вывод Киппинга состоит в том, что если планеты с похожими условиями и эволюционными временными линиями на Земле являются общими, то анализ показывает, что жизнь должна иметь небольшие проблемы, спонтанно возникающие на других планетах. И каковы шансы, что эти внеземные жизни могут быть сложными, дифференцированными и разумными? Здесь исследование Киппинга менее уверенно, обнаружив шансы всего лишь как 3:2 в пользу разумной жизни.

Этот результат проистекает из относительно позднего появления человечества в обитаемом окне Земли, предполагая, что его развитие не было ни легким, ни гарантированным процессом. «Если мы снова сыграем в историю Земли, появление интеллекта на самом деле несколько маловероятно», — сказал он.

Киппинг указывает, что шансы в исследовании не являются абсолютно точными и полученные результаты следует рассматривать как не более чем легкий толчок к гипотезе.

— Анализ не может дать никаких определений или гарантий, только статистические вероятности, основанные на том, что произошло здесь, на Земле, — сказал Киппинг. — И все же обнадеживающе то, что Вселенная, изобилующая жизнью, оказывается предпочтительной ставкой. Поиски разумной жизни в мирах, лежащих за пределами Земли, ни в коем случае не следует прекращать.»

David Kipping, An objective Bayesian analysis of life’s early start and our late arrival, Proceedings of the National Academy of Sciences (2020). DOI: 10.1073/pnas.1921655117