Ползучая экспансия

[alex_semenov]

Кстати.
Об общей биомассе планеты. Я в сети могу найти только вот этот достаточно древний график (судя по 6 миллиардной датировке истории Земли).



Так вот тут четко видно, что биомасса все же растет достаточно ЭКСТЕНСИВНО. То есть это фактически и может подтверждать мою "сказочку", что жизнь  находит все новую и новую шару. Пусть не такую калорийную, зато много (закон председателя колхоза). Но на замкнутом шарике так долго продолжаться не может и уже в палеозое достигнут предел. Дальше – это уже нюансы развития пауков в банке…
Достаточно просто понять, что в замкнутом пространстве рост качества возможен только за счет сокращения его общего количества. Что после палеозоя мы и наблюдаем.

[stuuvi]

Фактически это значит, что вблизи красного карлика минимальный размер обитаемой планеты должен быть больше земли (земля там может просто не удержать атмосферу), т.е. суперземли, вероятно, в 3-4  массы земли. Но ничего особо трагичного в этом для возможности существования обитаемой планеты там как-то не видно.

Кстати а от вспышек на красных карликах более толстая атмосфера как будет защищать?  Тоесть суперземля ведь будет обладать и более мощной атмосферой?

Я в том плане, не окажется ли атмосфера в таком случае спасительной.

[AlexAV]

Кстати а от вспышек на красных карликах более толстая атмосфера как будет защищать?

Есть расчёта, где оценивались климатические последствия вспышки (сейчас сразу быстро её не найду, как найду - дам ссылку). Выводы собственно - почти никаких. Т.е. сами по себе вспышки для биосферы не опасны. А вот на диссипацию атмосферы могут влиять очень сильно...

Тоесть суперземля ведь будет обладать и более мощной атмосферой?

На плотность атмосферы влияет:
1) Начальный состав вещества из которого состоит планета (оно не одинаковое, даже если смотреть по такому грубому показателю как средняя плотность, то даже для Земли и Венеры они весьма отличаются).
2) Масса планеты (чем больше планета, тем больше в ней при том же составе газа)
3) Особенности дегазации и диссипации на ранней стадии эволюции (особенно на стадии T-Тельца), когда из-за экстремальной активности звезды процессы диссипации будут играть большую роль даже на крупной планете.

Их сочетание может дать очень большое разнообразие условий даже на достаточно близких по размеру планетах (скажем количество азота в атмосфере Земли и Венеры отличается в 3 раза, а ведь планеты весьма близкие). 

[AlexAV]

Кстати.
Об общей биомассе планеты. Я в сети могу найти только вот этот достаточно древний график (судя по 6 миллиардной датировке истории Земли).

Это видимо что-то очень старое. В современных работах даётся совсем другая картина. Скажем отсюда данные по накоплению органического углерода в осадках в фанерозое (рисунок b, где надпись POC):



Здесь довольно малосистемные колебания с довольно небольшой амплитудой (в пределах 30%). Никакого систематического роста или падения нет.

[AlexAV]

Я в том плане, не окажется ли атмосфера в таком случае спасительной.

Частицы солнечного ветра имеют очень малую проникающую способность. От них даже атмосфера Марса спасительная. А уж для планеты с атмосферой земли это вообще не играет для радиационной обстановки на поверхности никакой роли.

[Инопланетянин]

При этом физическое пространство – лишь разновидность возможных пространств.

А вот эту мысль стоит заметить.

[gans2]

Но как только появилось земледелие, вся Земля вдруг как бы стала пустой, пространством для реконкисты теперь этим новым методом существования. Точно так же для индустриальной цивилизации с пушками и пулеметами всякие там "аборигены", цари и их нукеры с саблями ничто иное как особенности "фауны" новой целины. Нет?

Нукеры с саблями такие смотрят на Бурдж Халифа и думают - там же песок и вода . Из чего они ЭТО построили? Всем известно, что там голые камни!

[AlexAV]

А суперземли красных карликов? У них и площадь побольше и активность недр. А времени - так вообще караул!

Может, мы всё же нетипичная планета с разумной жизнью?

Возможно. Что интересно, что у цивилизации на "типичной" в этом случае выход в космос будет ещё более затруднён, чем для нас (есть основания считать, что у красного карлика жизнепригодной может быть только планета в несколько раз тяжелее земли, земля там просто не удержит атмосферу). А вот запуск в космос и для нас проблема, а если бы первая космическая была бы не 7,9 км/с, а скажем 13,5 км/с и ускорение свободного падения при этом не 9.8, а 17, то много они будут запускать (здесь ракетоноситель вообще получится на гране технической реализуемости, а уж про цену килограмма можно и не вспоминать...)?

[Инопланетянин]

Тут мог бы помочь огромный обруч во весь экватор. Была такая идея в какой-то Технике Молодёжи. Просто вырыть траншею в горах, построить мосты через океаны или понтоны там и выводить в космос за счёт центробежной силы на магнитных подвесках.

PS. https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D0%BE%D1%81%D0%BC%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B8%D0%B9_%D0%BC%D0%BE%D1%81%D1%82

[AlexAV]

И что является ДВИГАТЕЛЕМ такого процесса? И если процесс ступенчатый, то есть периодичный  то что определяет ПЕРИОД? У меня есть два процесса интенсивный рост и экстенсивный. То есть как в маятнике экстенсивный (потенциальная энергия) переходит в интенсивный (кинетическая) рост. Но что в вашем случае задает период?

Наверно внутренние процессы в биосфере. Скажем филогенетические циклы:
http://www.evolbiol.ru/cycle.htm
http://www.evolbiol.ru/mn2.htm#crisis

В котором после экосистемного кризиса форма начинает быструю дивергенцию, заполняет ниши, после чего идёт процесс специализации (повышающей эффективность потребления ресурсов, но снижающий пластичность формы), эта специализация доходит до крайних форм, когда виды способны жить только в узком диапазоне условий и теряют способность занимать даже близкие ниши (даже если они пустые), а так как условия продолжают медленно меняться, то эти узкоспециализированые формы начинают вымирать, освобождая ниши и уже не имея возможности из-за чрезмерной специализации их занять снова. Всё рушится, происходит следующий экосистемный кризис. Освобождается множество ниш, которые занимают малоспециализированные формы, которые до этого медленно эволюционировали в тени доминанта.

[noxx77]

А суперземли красных карликов? У них и площадь побольше и активность недр. А времени - так вообще караул!

Может, мы всё же нетипичная планета с разумной жизнью?

Возможно. Что интересно, что у цивилизации на "типичной" в этом случае выход в космос будет ещё более затруднён, чем для нас (есть основания считать, что у красного карлика жизнепригодной может быть только планета в несколько раз тяжелее земли, земля там просто не удержит атмосферу). А вот запуск в космос и для нас проблема, а если бы первая космическая была бы не 7,9 км/с, а скажем 13,5 км/с и ускорение свободного падения при этом не 9.8, а 17, то много они будут запускать (здесь ракетоноситель вообще получится на гране технической реализуемости, а уж про цену килограмма можно и не вспоминать...)?

Вот тут надо думать, исходя из конкретики. Мне гораздо интереснее, если они ещё и водные размером хотя бы с белуху...

[olenellus]

Вообще если учитывать как внутреннюю скорость роста, так и вероятность найти свободные планетезимали я бы записал член роста как x[1-exp(-y)], а уравнение как:

Так точно будет неправильно. Смотрите, если раскрыть скобки в первом уравнении, то получится, что разум никогда не растёт: уравнение роста в однородных условиях будет

Чтобы такая модель соответствовала живучему разуму, надо чтобы рост в богатых условиях превосходил над потерями. Для этого достаточно, чтобы коэффициент перед членом потерь был меньше единицы. В общем же случае, когда все величиные измеряются в естественных единицах, уравнение будет

Здесь, по причине, указанной выше, должно быть a > b.
Обезразмерив величины заменой , и обозначив , получим искомую систему уравнений

Это система тоже допускает решение типа бегущей волны, которое качественно почти не отличается от простейшего случая, описанного ранее. Устойчивая скорость распространения волны равна в этом случае . Критическая питательность среды (ниже которой волна не распространяется) в этом случае есть . Единственное качественное отличие: теперь максимальная стабильная скорость распространения ограничена сверху скоростью .

Вообще, качественно картина не изменится, если монотонное по y ограничение роста из-за бедности среды описывается и как-нибудь иначе. Можно показать, что для любой модели, которую можно привести к виду

где f(y) — монотонная функция, такая что f(0) < 0 и , будет существовать решение типа бегущей волны, минимальная скорость распространения которой (и, по всей видимости, скорость стабильного распространения, хотя я этого строго доказать пока не могу) будет равна , а критическая питательность среды y_с, выше которой возможно распространение волны, будет единственным корнем уравнения f(y_c)=0. И во всех таких моделях выжирание среды не будет полным.

Если вернуться к первоначальным обозначениям в модели с экспонтой, то получим скорость распространения

а критическую питательность

Интересно, что если в волне разума появится мутация, снижающая отношение b/a до такого уровня, что обеднённая волной среда становится питательнее новой y_c, то такая волна породит новую, более медленную волну (так как, скорее всего, невозможно уменьшить отношение b/a без значительного уменьшения a). При этом, первая, быстрая, волна не сможен помешать распространению второй, медленной, так как с её точки зреня медленная волна распространяется по слишком бедной для выживания среде. Так галактическая жизнь, изначально хищнически распыляющая вещество, может со временем доэволюционировать до формы, совместимой с возобновлением доступного вещества в рукавах. Это, правда, требует снижения отношения b/a, что означает, что должна упасть потеря вещества (рециркуляция), но при этом упасть она должна сильнее, чем упадёт от этого скорость рождения/восстановления. Сразу не соображу, не противоречит ли это чему-нибудь, что мы знаем. И наверняка, где-нибудь есть предел в снижении этого отношения.

[AlexAV]

Чтобы такая модель соответствовала живучему разуму, надо чтобы рост в богатых условиях превосходил над потерями. Для этого достаточно, чтобы коэффициент перед членом потерь был меньше единицы.

Да, согласен, без коэффициента получается некорректно.

[olenellus]

Доктор биологических наук, заведующий Кафедрой зоологии беспозвоночных Биологического факультета МГУ, победитель конкурса мегагрантов 2011 года, руководитель Лаборатории морских беспозвоночных Академии экологии, морской биологии и биотехнологии Дальневосточного федерального университета Владимир Васильевич Малахов:

http://www.youtube.com/jYbn0oxeOQg?t=1h18m22s

Маленькое замечание. Малахов использует геофизические реконструкции Сорохтина. Я бы к этому относился с некоторой осторожностью. У Сорохтина иногда в химуравнениях не соблюдается закон сохранения вещества. А ещё у него очень странная адиабатическая теория парникового эффекта.

[-Asket-]

Малахов и сам к ним с осторожностью относится, но считает заслуживающими внимания.

[pkl]

Хорошо. Ну так сколько у нас времени?

Вероятно до схода солнца с главной последовательности, т.е. около 5 млрд. лет.

Я сейчас перечитал, везде пишут, что уже через 1 млрд лет светимость Солнца вырастет до 10%, что сделает невозможным существование жизни на поверхности Земли. Кроме, возможно, полюсов.

Что касается риска превращения в снежок - то это проблема только планет у F И G звёзд, у K и особенно M из-за другого спектра излучения альбедо льда для света звезды оказывается намного меньше и вероятность такого развития событий сильно снижается.

Ну так я об этом и пытаюсь сказать! Допустим, жизнь зарождается везде. Однако, развивается в сложные формы только на суперземлях у красных карликов, где и времени достаточно, и нет риска превратиться в "снежок". У жёлтых и оранжевых звёзд планеты ещё на ранней стадии эволюции начинается глобальное оледенение. Дальше - вечный криогений и, в основном, микробная биосфера. До конца времён. Конечно, когда светимость звезды превышает некий порог, начинается таяние, но времени на развитие уже не остаётся. Земля же - просто уникальный случай; из-за каких-то редких обстоятельств /аномальный вулканизм? астероидная бомбардировка?/ глобальное оледенение или так и не наступило, или прекратилось за миллиарды лет до того, как должно было. Конечно, разумные существа, ищут /и находят!/ братьев по разуму в мирах, похожих на их собственные, а планеты у F и G звёзд игнорируют.

А можно как то повысить эффективность процесса?

Скорее всего нет (дело не в размере, а в соотношениях сечений различных процессов).

А, допустим, просто увеличить размеры ускорителя и количество вещества, которым он оперирует? Допустим, у нас /точнее, у них/ установка, опоясывающая звезду, потребляющая 5-10% излучаемой ею энергии и гоняющая объём вещества с астероид. Большие потери? Ну и пусть, энергия всё равно излучается. В конце-концов, если у них рециклинг, им надо только редкие элементы и в небольшом количестве!

Могут ли "медленные" остановить "саранчу"?

При достаточном количестве ресурсов для поддержания быстрого метаболизма - никогда. Медленных ждёт судьба мегалании и её южноамериканских родственников, сухопутных крокодилов и хищных сумчатых после появления кошачьих и псовых хищников.

Ну так с ресурсами у них то как раз проблема: им же тоже надо их добывать из камней и льда. При этом "медленные" могут не дожидаться, когда пойдёт ударная волна, а прибить саранчу, когда та нагуляет "жирок". Т.е. вскоре после выхода той в космос, когда та осваивает ближайшие окрестности своей планеты. Да, хочу оговорить, "медленными" я их назвал, имея в виду их обычную активность в физическом мире. Так они, благодаря сверхпроводимости и оптике, могут мыслить со скростью света. Ну и, при необходимости, наносить удары в духе межзвёздных войн.

Пожалуй, примеры я привёл неудачные. А крокодилы? Вполне себе успешные хищники.

[pkl]

Похоже, что сложная жизнь гораздо древнее, чем принято думать.

Обычная ситуация. Появилась рано, но в экосистеме большой роли не играла (поскольку была не слишком конкурентоспособна). А потом условия изменились и она же дала взрыв численности и многообразия. Собственно совпадение кембрийского взрыва с установлением современного уровня кислорода сложно списать на случайность (да первая богатая фауна многоклеточных - венд, когда уровень ещё не достиг, но уже приближался к современному (более ранние находки достаточно редки)).

Ну так я думаю, что на планетах типа Земли такие условия почти никогда не складываются /см. выше/. Мы - исключение из правил. Причина - или глобальное оледенение, или ещё что-то. Я не знаю. Короче, Земля - нетипичная планета и на неё не обращают внимания, несмотря на кислород в атмосфере.

[pkl]

С другой стороны, сверхпроводящим термояд уже не особо и нужен - они и так суперэффективные.

Сверхпроводимость никак не поможет ни при выделение редких элементов из пород (кстати их большинство как раз их очень даже требует, учитывайте что бор только на земле довольно распространён в силу особенностей свой геохимии, а в космических телах его весьма мало), ни в обработке материалов.

Сверхпроводники ещё не значит сверхэффективность всей жизнедеятельности в целом.

Ну, я не говорю о том, что у них там ПРЯМО ВСЁ сверхпроводящее. Их жизнь может состоять из циклов: коротких периодов активности, когда активизируются системы по выделению накоплению элементов, репликации и саморемонта и миллионов лет неподвижности, когда движется только мысль.

Что касается света звёзд. Так микрометеоритная и радиационная деградация солнечных батарей никуда не денется, а она такая, что не факт, что они даже на орбите земли будут энергетически окупаться, а звёзды - это вообще несерьёзно.

Полагаю, в поясах Койпера и облаках Оорта, вдали от звёзд, плотность вещества всё же меньше, чем у нас тут. Соответственно, и деградация, да ещё при криогенных температурах - тоже. В конце-концов, можно поддерживать ядро планетоида горячим, подрывая время от времени заряды на дейтерии и черпая энергию из разности температур снаружи и внутри.

[pkl]

Надеяться-то, собственно, можно лишь на преодолимость дедушкиного забора. В противном случае Земля - колыбель человечества, дом и могила. И жизнь, и разум во Вселенной есть всего лишь казус, никакого значения для хода вселенской эволюции не имеющий.
Или того хуже - способ исправить ошибку и вернуть планету в нормальное, безжизненное состояние.

Ну как же? В начале же темы обсуждали возможность перепрыгивания со звезды на звезду при их сближении. И получилось, что можем!

[Андрей Курилов]

Проблема со всеми этими колоинзациями космоса, не в том, что это невыгодно, а том, что это невозможно. Во всяком случае, исходя из возможностей технологии, доступных в хоть сколько мало-мальски обозримом будущем.

Такое "мощное" заявление необходимо пояснять и обосновывать. По крайней мере здесь.