Что касается временной протяженности Млечного Пути, то она охватывает бóльшую часть истории Вселенной, определяемой уравнением (2.1). В 2013 году появились сообщения, что наиболее вероятный возраст известной звезды-субгиганта HD 140283, принадлежащей к чрезвычайно старому и бедному металлами населению гало, составляет 14,5 ± 0,8 млрд лет, что в пределах погрешности совпадает с возрастом Вселенной из уравнения (2.1)!²⁴ Хотя предположение о том, что звезда может быть старше Вселенной, разумеется, абсурдно (погрешности здесь, скорее всего, занижены), это свидетельствует о том, что процесс формирования структур шел относительно быстро, а первые звезды образовались всего через несколько сотен миллионов лет после Большого взрыва. Наше Солнце, как мы знаем из уравнения (2.2), представляет собой относительно молодую звезду диска. А на другом конце шкалы мы наблюдаем в Млечном Пути множество областей активного звездообразования (Орион, Телец и др.), где можно обнаружить звезды практически нулевого возраста. Звездообразование будет продолжаться в будущем Галактики еще очень долго — оценки в области физической эсхатологии простираются вплоть до 1012–1014 лет в будущем.²⁵ В отличие от предполагаемого отсутствия намеренного вмешательства в галактическом прошлом, такое отсутствие ничем не обосновано — да и в целом вряд ли является верным допущением — для будущего, в котором разумные существа, земные и внеземные (если они существуют), по всей видимости, окажут огромное влияние на свою астрофизическую среду. По причинам, которые могут быть как очевидными, так и непостижимыми, высокоразвитые технологические цивилизации могут решить продлить или сократить временные масштабы звездообразования. Некоторые из наиболее очевидных причин для этого мы обсудим в последующих главах.

Пригодность планет для жизни, определяемая земным типом жизни (и его умеренными расширениями), вытекает из свойств конкретных звездных и планетных населений Галактики. В частности, именно химический состав и динамические свойства звезд населения I в тонком диске Млечного Пути делают их планетные системы потенциально обитаемыми. Здесь необходимо провести одно важное различие между необходимыми и достаточными условиями обитаемости. Очевидно, что мы в состоянии установить некоторые из необходимых условий обитаемости, даже не имея глубокого теоретического понимания феномена жизни. Однако в высшей степени сомнительно (в лучшем случае), можно ли определить весь набор достаточных условий без такого глубокого понимания. Это порой приводит к путанице, особенно в научно-популярных материалах; смешение необходимых и достаточных условий служит одним из главных источников ошибок, заблуждений, затуманивания смысла и предрассудков нашей эпохи. Верный способ разграничить эти два понятия кроется в одной из наиболее интересных новых концепций, предложенных астробиологической революцией.

Одна из ключевых вех в истории астробиологии связано с концепцией Галактической зоны обитаемости. Этот термин впервые появился в знаковой работе Гонсалеса, Браунли и Уорда в 2001 году, хотя идея о том, что не все уголки Вселенной одинаково гостеприимны для жизни, уходит корнями в прошлое.²⁶ У нее были примечательные предшественники, включая Альфреда Рассела Уоллеса, который в своей знаменитой книге 1903 года «Место человека во Вселенной» утверждал, что лишь ограниченное число положений, которые Земля и Солнце могли бы занимать внутри нашей звездной системы, сделало бы возможным абиогенез и эволюцию жизни на нашей планете. Что интересно, Уоллес пришел к глубоко ошибочному выводу, будто обитаемость нашей Солнечной системы обусловлена ее расположением вблизи центра Млечного Пути! Однако сама лежащая в основе этого логика — а именно то, что, стоит нам признать Землю и нашу планетную систему незамкнутыми системами, вероятность зарождения жизни и разума должна варьироваться по всему спектру возможных пространственных координат в Галактике, — абсолютно верна. Двоякая задача, состоящая в том, чтобы (i) правильно определить все меняющиеся в пространстве причинные факторы, влияющие на обитаемость планеты, и (ii) верно количественно оценить влияние этих факторов на распределение потенциально обитаемых планет, оказалась крепким орешком даже при всех успехах современной астрофизики.

Со времени краха модели нашей звездной системы Каптейна (и Уоллеса) и пионерских работ Шепли, Хаббла и других исследователей, посвященных размерам и форме Млечного Пути и других галактик, исследователи невольно сталкивались с вопросом: связано ли положение Солнца — примерно на половине радиуса звездного диска — с нашим возникновением и эволюцией? В 1983 году выдающийся советский/российский астроном Леонид Марочник предположил, что формирование планетных систем в целом и землеподобных планет в частности происходит в основном вблизи радиуса коротации нашей Галактики.²⁷ Причинно-следственный механизм в картине Марочника включает в себя влияние галактических волн плотности и прохождения через спиральные рукава, которые реже всего происходят вблизи круга коротации.

В работе Марочника явно признается важность эффектов селекции наблюдения — явления, с которым мы еще часто столкнемся на страницах этой книги: мы должны считать наблюдаемое нами типичным лишь после учета всех предварительных условий для нашего появления в качестве разумных наблюдателей в эту космическую эпоху. Последнее предложение статьи Марочника подчеркивает, что «экстраполяция результатов, полученных для окрестностей Солнца, на всю Галактику может оказаться неверной».²⁸ Примерно в то же время схожие идеи высказывал венгерский астроном Бела Балаж, который ввел термин «галактический пояс жизни» для обозначения того, что впоследствии назовут ГЗО.²⁹ Хотя детальное исследование этой ранней предыстории — очевидно, задача для будущих историков астрономии, важно помнить, что целый комплекс подобных идей существовал уже довольно давно.

В 2001 году две важные статьи были опубликованы в идущих друг за другом выпусках журнала Icarus — ведущего мирового издания в области планетологии, где публикуется множество астробиологических исследований (хотя сейчас и меньше, чем в конце 1960-х и 1970-х годах, когда его главным редактором был Карл Саган). По иронии времени и редакционных процессов, эти статьи содержали два ключевых компонента любой мыслимой попытки сделать понятие обитаемости более точным, чем прежде: временны́е и пространственные ограничения. Статья Чарльза Лайнвивера «Оценка возрастного распределения землеподобных планет во Вселенной: количественная оценка металличности как эффекта селекции» посвящена временному распределению потенциальных сред обитания жизни.³⁰ Она объединила колоссальный прогресс в нашем понимании химической эволюции с зарождающейся статистикой внесолнечных планет и новым пониманием эффектов селекции наблюдения. Основные выводы этой знаковой работы заключались в том, что (i) землеподобные планеты начинают формироваться с задержкой примерно в 1,5 млрд лет после начала звездообразования в тонком диске, что можно считать эпохой рождения ГЗО, и (ii) медианный возраст землеподобных планет соответствует значению из уравнения (1.3). Как упоминалось ранее, это дает начало важнейшей временной шкале во всей дилемме парадокса Ферми, которую я буду называть шкалой времени Лайнвивера:

τ_L ≡ τ_med − τ_⊙ = (1.8 ± 0.9) × 10⁹ years. (2.3)

(поскольку неопределенности в уравнении (1.3), очевидно, вносят основной вклад в общую погрешность). Сильное расхождение между (2.3) и шкалой времени Ферми — Харта из (1.1) порождает бóльшую часть трудностей при попытке ответить на вопрос: «Где все?» В целом результаты Лайнуивера — и их последующие уточнения, которые я рассмотрю далее, — очерчивают временны́е границы ГЗО и делают парадокс Ферми еще более серьезным.