Ползучая экспансия

[olenellus]

Почему при переходе от регулярного процесса к стахостичесокму, мы получили ускорение процесса?

Во-первых, прошу прощение за то, что ввёл в заблуждение. AlexAV совершенно прав, и там обычная химическая кинетика.

Дело тут вот в чём. Удвоение за время \( \tau \) происходит в нереалистичных особых условиях, когда каждая звезда претерпевает "столкновение" точно через \( \tau \) после предыдущего. В действительности же более реалистичным будет предположить, что независимо от предыдущей истории (в этом смысл увловия на время стохастизации) ожидаемое число "столкновений" в некоторый малый промежуток времени \( \Delta t \) пропорционально числу звёзд в наднный момент и отношению \( \Delta t/\tau \) (отвлечёмся пока от того, что не все "столкновения" приводят к новому заражению). Тогда за время \( \Delta t \) количество звёзд увеличится в \( (1+\Delta t/\tau) \) раз. В следующий отрезок времени \( \Delta t \) это новое количество заражённых звёзд (вот здесь и срабатывает независимость вероятности "столкновения" от прошлого) снова увеличится на этот же множитель. Разобьём отрезок времени \( \tau \)  на \( p \) частей по \( \Delta t \) длинной, то есть \( \tau/\Delta t = p \). Тогда, при достаточно мелком разбиении, за время \( \tau \) количество заражённых звёзд увеличится в \( (1+1/p)^p\to e \) раз. То есть, \( e \) вместо двух. На самом же деле это проще получить интегрированием уравнения химкинетики, полученного теми же самыми рассуждениями. За время \( \Delta t \) нарабатывается \( \Delta n = n \Delta t/\tau \) звёзд. Получаем уравнение \( \dot{n} = n/\tau \). Его решение и даёт экспоненту (интегрирование, в конце концов, сводится к взятию того же самого предела).

Ну а для наших целей это даже лучше: времена получаются меньше. Согласитесь, 1,5 млрд. лет на ползучую экспансию — это куда солиднее аргумент.

С выводами же о панспермии надо аккуратнее. Допустим, звёзды сблизились на 10 000 а.е. Ну и какова вероятность бактериальной жизни перескочить этот барьер? Если конечно только жизнь не на долгопрериодических кометах живёт. А вот для рачьих оортоидов gans2 вполне приличный сценарий получается.

[AlexAV]

"Ползучая экспансия" в этом случае развивается как в Варианте 1, т.е. заселяться будут безжизненные планеты.

Здесь ключевой вопрос во времени процесса. Скажем вот баланс кислорода в современной атмосфере Земли:



Т.е. сейчас земная биосфера даёт в чистом виде  12 10¹² моль кислорода в год (плюс небольшая добавка за счёт фотолиза с последующей диссипацией водорода в космос).

Общее количество кислорода в атмосфере – 7 10¹⁸ моль. Итого, просто для накопления такого количества кислорода (без учёта стока на окисления литосферы) потребовалось бы 600 тыс. лет (реально цифра будет намного больше, т.к. литосфера бескислородной планеты всегда содержит много не окисленного железа и его (по крайней мере, в верхнем слое) надо окислить на что будет расходоваться значительный объём кислорода). 

Т.е. прилететь поместить водоросли и подождать на орбите пока появится эффект не получится. Если ты можешь жить в космосе миллион лет, то зачем тебе вообще планета?

Соответственно надо отправлять их сильно заранее, т.е. за миллионы лет до сближения. Вариант больше похож на направленную панспермию, чем на терраформирование. В этом случае кстати вообще целесообразно заражать своей жизнью все доступные планеты. Хорошо, если геохимия планеты позволяет накопиться кислороду за несколько миллионов лет (т.е. имеет кору с очень малым количеством не окисленного железа и невысокой тектонической активностью), а если как у Земли, где на это ушло 2 млрд.? А так отправляешь зонды ко всем пригодным планетам, а там может быть какая-то из них через несколько сотен миллионов лет и попадётся.

[-Asket-]

вполне возможно что мозг уменьшается, может он вообще уменьшится до размеров как у муравья. Но в рамках этой дискуссии это ни к чему.

Дробышевский:
Глупеем ли мы? О причинах уменьшения мозга
Интересная дискуссия об этом была у Маркова, там в камментах дали много объяснений этому уменьшению, на любой вкус, вплоть до некорректной обработки данных:
Рост мозга гоминид
На палеофоруме еще было:
Про объем мозга неандертальцев и кроманьонцев
Все далеко не однозначно...

[Прохожий]

Кстати, помню давно попадалась информация, что у домашних котов за последнии 10 тысяч лет мозг уменьшился в два раза.  Дурной пример заразителен.....

[OratorFree]

Т.е. прилететь поместить водоросли и подождать на орбите пока появится эффект не получится.

Не знаю насколько уместно в данном рассуждении использовать словосочетание "в реальной жизни" Но наверное в ней никто не будет дожидаться пока кислород появится по всей планете. Будут жить "здесь и сейчас" накрывая "оазисы жизни" парниковыми куполами, где будет микроклимат с кислородной жизнью. И эти же колонисты попутно будут засевать океаны водорослями, сушу лесами для ускоренного формирования атмосферы. Главное теплый климат, нет радиации, не докучают метеориты и есть перспективы на будущее. Например у какой-нить молоденькой звезды типа Эпсилон Эридана с перспективой на 15-20 млрд. лет. 

[Nucleosome]

Третий фариант есть, очень страшный, но реальный - это генетическая трансформация человеческого тела под скудные условия существования.

да нет. это не вариант - это метод как избежать первого и приспособится под второе. в таком случае.

далее будут и четыре и пять родителей, когда хромосомы с дефектами наследственных заболеваний будут заменятся на "стандартные" от дополнительных родителей-доноров. А после некоторого привыкания и генетичекая склонность, например, к сердечно-сосудистым заболевания будет рассматриваться как дефект и лечиться "стандартными" хромосомами. Далее логично последует замена отдельных участков ДНК.

дело тут в том, что менять участки ДНК гораздо проще, чем хромосому целиком (как сделать последнее вообще не понятно, в статье речь не многим более чем о курьёзе - митохондриальная мать, никакое дальнейшее увеличение числа родителей в таком направлении быть не может).
вообще же читая тему понял, что получается, что звёзды сближаются достаточно часто даже в таком галактическом захолустье как наше. и этого достаточно чтобы расселится жизни между ними вопрос в том кому и как летать... в проблема тут вот:

Наша цивилизация (известная нам как есть) - цивилизация обреченная на быстрое (не более пары тысяч лет) исчезновение. Либо совсем, либо на радикальное (до неузнаваемости) перерождение. Это полный веер возможностей.

с чем полностью согласен. подводя под этим итог интересно было бы узнать какова максимальная скорость которой достиг рукотворный аппарат? хотя как я понимаю пионера разгонялись у планет-гигантов? а то ведь 10 тыс а. е. это два свето месяца примерно, то есть если мы разгонимся до 300 км/сек у най уйдёт на полёт почти 250 лет... что многовато. хотя для колонизации может и сойдёт. а ждать сближения в 1000 а. е. если 10 тыс. происходит раз в миллион лет примерно придётся уже миллиарда? или всё же поменьше?.. но всё равно уже слишком много.
однако

Будут жить "здесь и сейчас" накрывая "оазисы жизни" парниковыми куполами, где будет микроклимат с кислородной жизнью.

а как они под куполом соберут кислород за короткое время? ну выйгрыш будет по высоте, но всё равно кажется многовато займёт времени. да и купол нужен великоват чтобы под ним уместилось достаточно колонистов для стабильного поселения за такие сроки...
но вообще... я не думаю что мы вообще найдём планету удовлетворяющую таким условиям:

что-то типа крупного Марса или необитаемой Земли - умеренная атмосфера с давлением у поверхности (0.5-3 атм.), подходящий климат, допускающий существование жидкой воды на поверхности, океаны, суша, магнитное поле, в идеале - продолжительность суток, не слишком отличающихся от земных.

ибо - "всё украдено до нас". т. е. заселено и этот вариант:

Вероятность самозарождения жизни мала, панспермия неэффективна.

маловероятен... хотя как знать. тут скорее вопрос интуиции, чем чего-то другого. ну в общем других тем об этом достаточно.

Все биосферы стартовали примерно в одно время

почему? подходящие планеты заселялись по мере из формирования. кто-то - 11 млрд лет назад, кто-то - 4, кто-то вот прямо сейчас.

С большой вероятностью обе биосферы будут друг для друга взаимно ядовиты.

да-да я в курсе про это ваше мнение. я читал вашу "Юнону" недавно. очень понравилось - и подход реалистичный и вообще идея. но вот идея коварных бактерий с другой планеты - не проходит. и дело тут в том, что иная жизнь - имей они другие аминокислоты или нет (в конце концов - 20 это только канонически, на деле есть множество модифицированных уже после трансляции) не будет разрушать нас с той же эффективностью что и наши гнилостные бактерии - трупы, потому что у нас нет средств борьбы с ними. у нас они как раз есть - и нашей имуной системе достаточно без разницы что там за инородное тело и сколько там у него аминокислот или ещё чего - скорее наоборот - чем больше оно отличается от привычного, тем быстрее система его опознает и уничтожит - и также с большей эффективность, чем наших бактерий, поскольку у наших уже выработались средства обходить нашу иммунную систему, а у них - такого нет. то есть, я уже где-то говорил про это тут, другая биосфера не будет представлять особых проблем для пришлой. ну там могут возникнуть проблемы типа того, что не переваривается или нет подходящих незаменимых аминокислот, но мы всё равно будем что сажать наверное. а вот приживётся оно или нет - уже и дело колонистов.
Вообще же, Вика, я согласен с вами, что по "бактериям" биосферы щуки, а по "разуму" - лебеди. разум вообще я считаю эфимерным и быстро принимающим не-разумные формы.

[AlexAV]

разум вообще я считаю эфимерным и быстро принимающим не-разумные формы.

Это скорее не "лебедь", что подразумевает неограниченную экспансию, а нулевой вариант (разум появляется часто, но живёт мало, экспансии не ведёт, так что в данный момент мы в галактике можем быть и одни), который всё же близок к щучьему (хотя он столь своеобразен, что в этой классификации его можно рассматривать как отдельную альтернативу).

[vika vorobyeva]

В этом случае до ближайшей обитаемой планеты - порядка 100-300 пк.

Гм... А как эта цифра получилась? 

Вот, нашла свой старый пост, посвященный оценке среднего расстояния до звезд "сестер" Солнца:
https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,98222.msg2852823.html#msg2852823

155 пк

Вообще, эту идею в явном виде продвигает awsislemse, его тоже можно пригласить в эту тему.
Пусть вероятность самозарождения жизни исчезающе мала, и это событие произошло ровно один раз (по крайней мере, у нас в Галактике), причем ДО того, как рассеялось звездное скопление, в котором образовалось Солнце (или звезда, вокруг которой вращается планета, на которой зародилась жизнь). При этом в период усиленной астероидной бомбардировки куски породы со спорами микроорганизмов во множестве выбрасывались в межпланетное пространство. Орбиты этих обломков довольно быстро "раскачивались" за счет взаимодействия с планетами, большая часть падала на Солнце, но значительная часть наоборот улетала во внешние части планетной системы или вообще покидала ее. А поскольку в скоплении звезды движутся друг относительно друга со скоростями 1-2 км/сек и расположены в десятки раз ближе, чем в среднем по галактическому диску, то очень заметная часть обломков захватывалась соседними звездами скопления. Ну а там обломки с неравной нулю вероятностью выпадали на планеты.
Не помню где, но он давал ссылку на соответствующие расчеты (статья была в Архиве).
Этот сценарий описывает появление "пояса жизни" в Галактике даже в предположении, что гипотеза Мазура верна.
За 4 млрд. лет звезды скопления, зараженные жизнью, растянулись в тор вдоль галактической орбиты Солнца. И если "успешно заразилась" тысяча звезд, то среднее расстояние до ближайшей будет как раз ~155 пк. А если, скажем, 100 звезд - то ~334 пк.

[Константин ВАРБ]

(плюс небольшая добавка за счёт фотолиза с последующей диссипацией водорода в космос).

А разве она выше чем захват солнечного ветра + падение кометного, да и метеоритного вещества?

[Константин ВАРБ]

Пусть вероятность самозарождения жизни исчезающе мала,

Если наша жизнь результат природного процесса, то она появляется везде и сразу как только возникают необходимые для этого условия если же предположить, что это эффект от распада космических саморепликаторов Семёнова, то появилась почти везде относительно одновременно достижению этих систем этими саморепликаторами. 

[-Asket-]

он давал ссылку на соответствующие расчеты (статья была в Архиве)

Chaotic exchange of solid material between planetary systems: implications for lithopanspermia
We examine a low energy mechanism for the transfer of meteoroids between two planetary systems embedded in a star cluster using quasi-parabolic orbits of minimal energy. Using Monte Carlo simulations, we find that the exchange of meteoroids could have been signicantly more efficient than previously estimated.

[olenellus]

Вообще же, Вика, я согласен с вами, что по "бактериям" биосферы щуки, а по "разуму" - лебеди. разум вообще я считаю эфимерным и быстро принимающим не-разумные формы.

Это чистая Щука. Напоминаю, что зодиак SETI относится не к отдельным цивилизациям, и уж тем более не к отдельным биосферам, а к моделям вселенной.

хотя для колонизации может и сойдёт. а ждать сближения в 1000 а. е. если 10 тыс. происходит раз в миллион лет примерно придётся уже миллиарда? или всё же поменьше?.. но всё равно уже слишком много.
однако

Посмотрите замечательный расчёт Вики (или расчёт AlexAV чуть выше, но там без объяснений, сечение квадратично засисит от этого расстояния). Время между сближениями обратно пропорционально квадрату расстояния. Поэтому, если на 10 000 а.е. Солнце сближается с другой звездой раз в 50 млн. лет, то на 1000 а.е. — лишь раз в 5 млрд. лет (эту величину Вика и рассчитывала изначально).

P.S. Удивительно, но случай лёгкого возникновения жизни при многообразие её форм (на базовом уровне) - получается наихудшим сценарием для экспансии цивилизации.

Ничего плохого в этом нет. Живительная термоядерная стерилизация омолодит любую планету, если эти глубокие колодцы вообще нужны. А можно ещё проще: экранировать планету от излучения центральной звезды на несколько лет.

При этом я думаю, что до разума жизнь добирается крайне редко, а технологическая стадия развития разума длится недолго. Мы разделены не только пространством, но и временем.

И всё-таки Вы Щука . Зодиак SETI, как следует из буквы I, это про разумную жизнь.

[stuuvi]

А можно ещё проще: экранировать планету от излучения центральной звезды на несколько лет.

Долететь бы, до экранирования и прочих грандиозных проектов в нашей вселенной дело никогда не дойдёт. Так как иначе мы бы наблюдали все эти чудеса. Кстати более того - нас бы просто не было. Уже колонизировали бы давным давно Землю.

[stuuvi]

Живительная термоядерная стерилизация омолодит любую планету, если эти глубокие колодцы вообще нужны.

Уже было. Ничего это не стерилизует. Только убьёт часть форм жизни на поверхности, да и то далеко не все.

[AlexAV]

Но во втором случае пропадает преимущество Земли перед Марсом, Луной, лунами и астероидами. Если мы выживем через 10 000 лет на Земли (под мы, я понимаю техноцивилизацию, которая знает что такое красное смещение), то мы автоматически ничем не привязаны к Земле. Мы можем выходить в ближайший космос.

Третьего варианта просто нет.

Не совсем. То, что залежи полезных ископаемых закончатся, сомнений не вызывает. Однако геосфера планеты постоянно создаёт локальные концентрации элементов и энергии в довольно легкодоступной форме. Да, в очень ограниченном объёме, но зато весьма дешёвых. Иод и ванадий, аккумулируемые морскими организмами, органические осадки в виде торфа и сапропеля как химического сырья, рапы солёных озёр как источник бора, лития, брома и ещё ряда элементов (рапа – это не морская вода, она сильно обогащена по сравнению с ней малыми компонентами), рений вулканических газов, энергия ГЭС и ПЭС и т.д. И геохимические циклы на планете будут поддерживать эти источники практически сколько угодно долго.

Собственно под жить посредствам, думаю, надо иметь ввиду способность цивилизации урезать свои потребности до уровня воспроизводства ресурса из этих источников.  А “грызть камни” т.е. добывать следовые по сути количества элементов просто из рядовых горных пород она не будет ни на земле, ни в космосе.

А на астероидах и малых планетах, как правило, нет активных геологических процессов, а значит и нет таких возобновляемых источников очень дешёвого сырья. Вообще геологически активных тел в солнечной системе немного: Земля, Венера, Ио, Титан, Европа, Энцелад, Тритон и в прошлом Марс (современные процессы в атмосфере и тектоническая активность хоть и не нулевые, но объём вовлекаемого ими в геохимические циклы вещества сейчас очевидно весьма мал). Причём по их интенсивности, многообразию и объёмам вовлекаемого вещества Земля не имеет себе равных. И во многом благодаря наличию биосферы.

Учитывая какую роль играет биосфера в интенсификации круговорота элементов в геосферах планеты (а именно от них и их интенсивности зависит обилие и богатства возникающих дешёвых возобновляемых источников для цивилизации), её наличие нужно признать необходимым условием существования цивилизации на планете.
   
P.S. Можно предположить, что где-то за счёт высокой тектонической активности или каких-то других факторов необходимая интенсивность геохимических процессов может быть обеспечена и без биосферы. Однако, такой объект очевидно также будет чрезвычайно редким явлением. 

[AlexAV]

В перспективе на миллион лет вперед, техноцивилизация Земли либо исчезнет бесследно, либо  научится жить на планете с "голой литосферой", то есть на планете, где  уже нет наработанной биосферой рудной халявы.
Но если  случится последнее, то почему такая цивилизация не сможет освоить и тела солнечной системы типа Марса, Луны, Цереры?

Формальных вариантов здесь не два, а три:
1)   Использовать накопленные в прошлом богатые залежи (что происходит сегодня).
2)   Перехватывать часть естественных потоков циркулирующих в геосфере (это различные возобновляемые источники, т.е. живые организмы и гуминовое вещество, солёные озера, молодые пески в зоне активной водной эрозии (скажем, прибрежные пески обогащаются тяжёлой фракцией, т.е. моноцитами, цирконом) и т.д.).
3)   “Грызть камни”, т.е. самим добывать всё из бедных рядовых пород.

Вариант 1 – дешёвый, но ограниченный по времени; вариант 2 – тоже достаточно дешёвый и практически неограничен во времени, но ограничен в объёмах производства; вариант 3 – очень дорогой.

По исчерпанию ископаемых скорее будет переход ко второму, а не третьему (третий, скорее всего, вообще невозможен, т.е. получаемое таким образом сырьё будет неприемлемо дорогим для любой цивилизации). А такой цивилизации нужна нормальная планета с биосферой, гидросферой, атмосферой и тектоникой. Астероид геологически мёртв и никаких потоков, формирующих такие возобновляемые источники относительно дешёвого сырья, там нет и быть не может.

[AlexAV]

То есть мозг им больше не нужен?

А собственно почему? Посмотрим на историю нашего собственного вида.  Он существует уже 160 тыс. лет. Причём из них 120 тыс. лет (т.е. до начала верхнего палеолита) никакого прогресса нет практически вообще, т.е. имеется весьма однообразны и мало меняющийся набор каменных и деревянных инструментов, прогрессирующий ничуть не быстрее чем у неандертальцев и прочих Homo живших до сапиенса. Это даже прогрессом назвать нельзя, т.к. темпы изменений едва ли выше чем могут наблюдаться при биологической эволюции. При этом мозги ничуть не меньше наших и по макроскопической структуре тоже особо не отличаются. Без сомнения их обладатели были вполне нормальными в психическом плане людьми.  Ну или неандерталец, мозг тоже огромный (больше чем у современных людей в среднем), а вот технического прогресса никакого, его основная культура (мустьерская) крайне однообразна как во времени, так и в пространстве на протяжении всей истории этого вида. Т.е. большой мозг очевидно прогресса не требует.

P.S. Взрывной технический прогресс у H. Sapiens начинается только с начала верхнего палеолита 40 тыс. лет назад. Причём это не сопровождается никакими значимыми анатомическими изменениями в строение тела или макроскопических структур мозга. До этого почти такие же люди жили в течение 120 тыс. лет и никуда прогрессировать не стремились. Почему - совершенно не ясно. В любом случае большой мозг и высокие интеллектуальные способности с прогрессом связаны не так уж однозначно.

[AlexAV]

А разве она выше чем захват солнечного ветра + падение кометного, да и метеоритного вещества?

Вообще земля теряет весьма много водорода, его общая потеря около 80 тыс. тонн в год. Солнечный ветер их точно компенсировать не может в силу наличия магнитного поля у планеты, которое его отклоняет. А с метеоритным веществом водород поступает в форме воды, а значит на баланс кислорода в атмосфере он не влияет.

[Klapaucius]

А на астероидах и малых планетах, как правило, нет активных геологических процессов, а значит и нет таких возобновляемых источников очень дешёвого сырья. Вообще геологически активных тел в солнечной системе немного: Земля, Венера, Ио, Титан, Европа, Энцелад, Тритон и в прошлом Марс (современные процессы в атмосфере и тектоническая активность хоть и не нулевые, но объём вовлекаемого ими в геохимические циклы вещества сейчас очевидно весьма мал). Причём по их интенсивности, многообразию и объёмам вовлекаемого вещества Земля не имеет себе равных. И во многом благодаря наличию биосферы.

Ещё Меркурий (в прошлом, как Марс). Однако список "геологически" (нужен другой термин) активных тел для одной звезды весьма велик. Роль земной биосферы так и не заценил. Может в Солнечной Системе Земля наиболее меняющаяся планета благодаря земной жизни. Но не факт. Да если и факт, он ничего не значит кроме "особой роли" Земли (для чего-то)... всего лишь в Солнечной системе в настоящее время, "благодаря" нам, "незаменимым" и "уникальным".

P.S. Взрывной технический прогресс у H. Sapiens начинается только с начала верхнего палеолита 40 тыс. лет назад. Причём это не сопровождается никакими значимыми анатомическими изменениями в строение тела или макроскопических структур мозга. До этого почти такие же люди жили в течение 140 тыс. лет и никуда прогрессировать не стремились. Почему - совершенно не ясно.

Дело, скорее всего, в количестве. Ну и в среде обитания. Выйдя из Африки в более суровые условия, мы чему-то научились. А Африка как была, так и осталась бы до сих пор. На порядок-другой меньше чем сейчас населения, и собирательство с охотой, немного сельского хозяйства и никаких крупных городов с вменяемыми государствами.

[Константин ВАРБ]

А разве она выше чем захват солнечного ветра + падение кометного, да и метеоритного вещества?

Вообще земля теряет весьма много водорода, его общая потеря около 80 тыс. тонн в год. Солнечный ветер их точно компенсировать не может в силу наличия магнитного поля у планеты, которое его отклоняет. А с метеоритным веществом водород поступает в форме воды, а значит на баланс кислорода в атмосфере он не влияет.

А разве поглощения части солнечного ветра не происходит? Вроде бы отклоняет с экватора на полюса, захватывая ещё больше чем диаметр диска?

По поводу метеорного вещества я не разделил вопрос. Водорода в нём нет, но есть неокисленные металлы, сульфиды и т.д. что забирает атмосферный кислород.