Fermijev paradoks po valu odkritij eksoplanetov

V galaksiji RX J1131-1231 je skupina astrofizikov z univerze Oklahoma odkrila prvo znano skupino planetov zunaj Rimske ceste. Objekti, ki jih »sledimo« s tehniko gravitacijskega mikrolečiranja, imajo različne mase – od lunine do Jupitru. Ali to odkritje naredi Fermijev paradoks bolj paradoksalen?

V naši galaksiji je približno enako število zvezd (100–400 milijard), približno enako število galaksij v vidnem vesolju – torej obstaja cela galaksija za vsako zvezdo v naši prostrani Rimski cesti. Na splošno že 10 let²² do 10²⁴ zvezde. Znanstveniki nimajo soglasja o tem, koliko zvezd je podobnih našemu Soncu (tj. podobnih po velikosti, temperaturi, svetlosti) – ocene se gibljejo od 5 % do 20 %. Vzamemo prvo vrednost in izberemo najmanjše število zvezdic (10²²), dobimo 500 bilijonov ali milijardo milijard zvezd, kot je Sonce.

Po študijah in ocenah PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences) se vsaj 1 % zvezd v vesolju vrti okoli planeta, ki lahko podpira življenje – torej govorimo o številu 100 milijard milijard planetov s podobnimi lastnostmi. na Zemljo. Če predpostavimo, da bo po milijardah let obstoja le 1 % zemeljskih planetov razvil življenje, 1 % pa jih bo imelo evolucijsko življenje v inteligentni obliki, bi to pomenilo, da obstaja en biljardni planet z inteligentnimi civilizacijami v vidnem vesolju.

Če govorimo samo o naši galaksiji in ponovimo izračune ob predpostavki natančno število zvezd v Rimski cesti (100 milijard), sklepamo, da je v naši galaksiji verjetno vsaj milijarda planetov, podobnih Zemlji. in 100 XNUMX. inteligentne civilizacije!

Nekateri astrofiziki so možnost, da človeštvo postane prva tehnološko napredna vrsta, postavili na 1 proti 10.²²to pomeni, da ostane nepomemben. Po drugi strani pa vesolje obstaja približno 13,8 milijarde let. Tudi če se civilizacije niso pojavile v prvih nekaj milijardah let, je do njih minilo še veliko časa. Mimogrede, če je bilo po dokončni odstranitvi v Rimski cesti "samo" tisoč civilizacij in bi obstajale približno toliko časa kot naša (do zdaj približno 10 XNUMX let), potem so najverjetneje že izginile, odmiranje ali zbiranje drugih, nedostopnih našemu razvoju ravni, o čemer bomo razpravljali kasneje.

Upoštevajte, da tudi "hkratno" obstoječe civilizacije težko komunicirajo. Če le iz razloga, da če bi bilo le 10 tisoč svetlobnih let, bi potrebovali 20 tisoč svetlobnih let, da bi postavili vprašanje in nato nanj odgovorili. let. Če pogledamo zgodovino Zemlje, ni mogoče izključiti, da lahko v takem časovnem obdobju nastane in izgine s površja civilizacija ...

Enačba samo iz neznank

Ko poskuša oceniti, ali bi tuja civilizacija dejansko obstajala, Frank Drake v 60. letih je predlagal znamenito enačbo - formulo, katere naloga je "memanološko" določiti obstoj inteligentnih ras v naši galaksiji. Tukaj uporabljamo izraz, ki ga je pred mnogimi leti skoval Jan Tadeusz Stanisławski, satirik in avtor radijskih in televizijskih "predavanj" o "uporabni manologiji", ker se ta beseda zdi primerna za te premisleke.

Glede na Drakeova enačba – N, število nezemeljskih civilizacij, s katerimi lahko človeštvo komunicira, je produkt:

R_* je hitrost nastajanja zvezd v naši Galaksiji;

f_p je odstotek zvezd s planeti;

n_e je povprečno število planetov v bivalnem območju zvezde, tj. tistih, na katerih lahko nastane življenje;

f_l je odstotek planetov v območju, primernem za bivanje, na katerem bo nastalo življenje;

f_i je odstotek naseljenih planetov, na katerih bo življenje razvilo inteligenco (tj. ustvarilo civilizacijo);

f_c - odstotek civilizacij, ki želijo komunicirati s človeštvom;

L je povprečna življenjska doba takih civilizacij.

Kot lahko vidite, je enačba sestavljena iz skoraj vseh neznank. Navsezadnje ne poznamo niti povprečnega trajanja obstoja civilizacije niti odstotka tistih, ki želijo stopiti v stik z nami. Če nekaj rezultatov nadomestimo v "več ali manj" enačbo, se izkaže, da je v naši galaksiji morda na stotine, če ne na tisoče takšnih civilizacij.

Drakeova enačba in njen avtor

Redke zemlje in zlobni nezemljani

Tudi če nadomestimo konzervativne vrednosti za komponente Drakeove enačbe, dobimo potencialno na tisoče civilizacij, podobnih naši ali bolj inteligentnih. Toda če je tako, zakaj nas ne kontaktirajo? Ta t.i Fermiegov paradoks. Ima veliko "rešitev" in razlag, ki pa so ob trenutnem stanju tehnologije - še bolj pa pred pol stoletja - vse podobne ugibanju in streljanju na slepo.

Ta paradoks je na primer pogosto razložen hipoteza redkih zemeljda je naš planet edinstven v vseh pogledih. Tlak, temperatura, oddaljenost od Sonca, aksialni nagib ali magnetno polje za zaščito pred sevanjem so izbrani tako, da se življenje lahko razvija in razvija čim dlje.

Seveda v ekosferi odkrivamo vedno več eksoplanetov, ki bi lahko bili kandidati za bivalne planete. Pred kratkim so jih našli v bližini nam najbližje zvezde - Proxima Centauri. Morda pa kljub podobnosti »druge Zemlje«, ki jih najdemo okoli tujerodnih sonc, niso »povsem enake« našemu planetu in le v takšni prilagoditvi lahko nastane ponosna tehnološka civilizacija? mogoče. Vendar vemo, tudi če pogledamo Zemljo, da življenje uspeva v zelo »neprimernih« pogojih.

Seveda obstaja razlika med upravljanjem in gradnjo interneta ter pošiljanjem Tesle na Mars. Problem edinstvenosti bi lahko rešili, če bi nekje v vesolju našli planet, natanko podoben Zemlji, vendar brez tehnološke civilizacije.

Pri razlagi Fermijevega paradoksa včasih govorimo o t.i slabi tujci. To se razume na različne načine. Tako se lahko ti hipotetični nezemljani »jezijo«, da jih nekdo želi motiti, posežejo in motijo ​​– zato se izolirajo, se ne odzivajo na bodeče in nočejo imeti z nikomer nič. Obstajajo tudi fantazije o "naravno zlobnih" vesoljcih, ki uničijo vsako civilizacijo, na katero naletijo. Tehnološko zelo napredni sami ne želijo, da bi druge civilizacije skočile naprej in jim postale grožnja.

Prav tako je vredno spomniti, da je življenje v vesolju podvrženo različnim katastrofam, ki jih poznamo iz zgodovine našega planeta. Gre za poledenitev, burne reakcije zvezde, bombardiranje z meteorji, asteroidi ali kometi, trke z drugimi planeti ali celo sevanje. Tudi če takšni dogodki ne sterilizirajo celotnega planeta, bi lahko pomenili konec civilizacije.

Nekateri tudi ne izključujejo, da smo ena prvih civilizacij v vesolju – če ne prva – in da se še nismo dovolj razvili, da bi lahko vzpostavili stik z manj naprednimi civilizacijami, ki so nastale pozneje. Če bi bilo tako, bi bil problem iskanja inteligentnih bitij v nezemeljskem prostoru še vedno nerešljiv. Poleg tega hipotetična »mlada« civilizacija ne bi mogla biti mlajša od nas le nekaj desetletij, da bi lahko z njo vzpostavili stik na daljavo.

Tudi okno spredaj ni preveliko. Tehnologija in znanje tisočletja stare civilizacije bi nam bila morda tako nerazumljiva, kot je danes človeku iz križarskih vojn. Veliko naprednejše civilizacije bi bile kot naš svet za mravlje v mravljišču ob cesti.

Špekulativni t.i Kardaševska lestvicakaterih naloga je kvalificirati hipotetične ravni civilizacije glede na količino energije, ki jo porabijo. Po njenih besedah ​​sploh še nismo civilizacija. tip I, torej tistega, ki je obvladal sposobnost uporabe energetskih virov lastnega planeta. Civilizacija tip II lahko uporabi vso energijo, ki obdaja zvezdo, na primer z uporabo strukture, imenovane "Dysonova krogla". Civilizacija tip III Po teh predpostavkah zajame vso energijo galaksije. Ne pozabite pa, da je bil ta koncept ustvarjen kot del nedokončane civilizacije Tier I, ki je bila do nedavnega precej napačno prikazana kot civilizacija tipa II, da bi zgradila Dysonovo kroglo okoli svoje zvezde (anomalije zvezdne svetlobe). KIK 8462852).

Če bi obstajala civilizacija tipa II, še bolj pa III, bi jo zagotovo videli in navezali stik z nami – nekateri tako menijo in nadalje trdijo, da ker ne vidimo ali kako drugače spoznamo tako naprednih nezemljanov, preprosto ne obstajajo.. Druga šola razlage Fermijevega paradoksa pa pravi, da so civilizacije na teh ravneh za nas nevidne in neprepoznavne – da ne omenjamo, da se po hipotezi o vesoljskem živalskem vrtu ne ozirajo na tako nerazvita bitja.

Po testiranju ali prej?

Poleg sklepanja o visoko razvitih civilizacijah je Fermijev paradoks včasih razložen s koncepti evolucijski filtri v razvoju civilizacije. Po njihovem mnenju obstaja faza v procesu evolucije, ki se zdi nemogoča ali zelo malo verjetna za življenje. Se imenuje Odličen filter, kar je največji preboj v zgodovini življenja na planetu.

Kar zadeva naše človeške izkušnje, ne vemo natančno, ali smo za, pred ali sredi velike filtracije. Če nam je uspelo premagati ta filter, bi bil to morda nepremostljiva ovira za večino življenjskih oblik v znanem prostoru in smo edinstveni. Filtracija se lahko pojavi že od samega začetka, na primer med preobrazbo prokariontske celice v kompleksno evkariontsko celico. Če bi bilo tako, bi lahko bilo življenje v vesolju celo povsem običajno, vendar v obliki celic brez jeder. Mogoče smo le prvi, ki gremo skozi Veliki filter? S tem se vrnemo k že omenjenemu problemu, namreč težavam pri komuniciranju na daljavo.

Obstaja tudi možnost, da je pred nami še preboj v razvoju. O uspehu takrat ni bilo govora.

Vse to so zelo špekulativni premisleki. Nekateri znanstveniki ponujajo bolj vsakdanje razlage za pomanjkanje tujih signalov. Alan Stern, glavni znanstvenik pri New Horizons, pravi, da je paradoks mogoče enostavno rešiti. debela ledena skorjaki obdaja oceane na drugih nebesnih telesih. Raziskovalec sklepa na podlagi nedavnih odkritij v sončnem sistemu: oceani tekoče vode ležijo pod skorjo mnogih lun. V nekaterih primerih (Evropa, Enceladus) pride voda v stik s kamnito zemljo in tam je zabeležena hidrotermalna aktivnost. To bi moralo prispevati k nastanku življenja.

Debela ledena skorja lahko zaščiti življenje pred sovražnimi pojavi v vesolju. Tu med drugim govorimo o močnih zvezdnih izbruhah, udarcih asteroidov ali sevanju v bližini plinskega velikana. Po drugi strani pa lahko predstavlja oviro za razvoj, ki jo je težko premagati tudi za hipotetično inteligentno življenje. Takšne vodne civilizacije morda sploh ne poznajo prostora onkraj debele ledene skorje. Težko si je niti sanjati, da bi presegli njegove meje in vodno okolje – bilo bi veliko težje kot za nas, ki jim vesolje, razen zemeljskega ozračja, tudi ni ravno prijazen kraj.

Iščemo življenje ali primeren prostor za življenje?

Vsekakor pa moramo Zemljani razmišljati tudi o tem, kaj v resnici iščemo: življenje samo ali prostor, primeren za življenje, kot je naše. Ob predpostavki, da se ne želimo z nikomer boriti v vesoljskih vojnah, sta to dve različni stvari. Planeti, ki so sposobni preživeti, vendar nimajo naprednih civilizacij, lahko postanejo območja potencialne kolonizacije. In najdemo vedno več takšnih obetavnih krajev. Že lahko uporabimo orodja za opazovanje, da ugotovimo, ali je planet v tako imenovani orbiti. življenjska cona okoli zvezdeali je kamnita in pri temperaturi, primerni za tekočo vodo. Kmalu bomo lahko zaznali, ali je tam res voda, in določili sestavo ozračja.

Območje življenja okoli zvezd glede na njihovo velikost in primeri Zemlji podobnih eksoplanetov (vodoravna koordinata - oddaljenost od zvezde (JA); navpična koordinata - masa zvezde (glede na sonce)).

Lani so znanstveniki z uporabo instrumenta ESO HARPS in številnih teleskopov po vsem svetu odkrili eksoplanet LHS 1140b kot najbolj znanega kandidata za življenje. Kroži okoli rdeče pritlikavke LHS 1140, 18 svetlobnih let od Zemlje. Astronomi ocenjujejo, da je planet star najmanj pet milijard let. Ugotovili so, da ima premer skoraj 1,4 1140. km – kar je XNUMX-krat večja od Zemlje. Študije mase in gostote LHS XNUMX b so prišle do zaključka, da gre verjetno za kamnino z gostim železnim jedrom. Se sliši znano?

Malo prej je zaslovel sistem sedmih Zemlji podobnih planetov okoli zvezde. TRAPPIST-1. Označeni so od "b" do "h" glede na oddaljenost od zvezde gostiteljice. Analize, ki so jih opravili znanstveniki in so bile objavljene v januarski številki Nature Astronomy, kažejo, da so zaradi zmernih površinskih temperatur, zmernega segrevanja s plimovanjem in dovolj nizkega toka sevanja, ki ne povzroča učinka tople grede, najboljši kandidati za naseljive planete " e ” in “e”. Možno je, da prvi pokriva celoten vodni ocean.

Planeti sistema TRAPPIST-1

Tako se zdi, da je odkritje pogojev, ugodnih za življenje, že na dosegu roke. Daljinsko odkrivanje samega življenja, ki je še vedno razmeroma preprosto in ne oddaja elektromagnetnih valov, je povsem druga zgodba. Vendar pa so znanstveniki na Univerzi v Washingtonu pripravili novo metodo za dopolnitev dolgo predlaganega iskanja velikih številk. kisika v ozračju planeta. Dobra stvar ideje o kisiku je, da je težko proizvesti velike količine kisika brez življenja, vendar ni znano, ali vse življenje proizvaja kisik.

"Biokemija proizvodnje kisika je zapletena in je lahko redka," pojasnjuje Joshua Crissansen-Totton z Univerze v Washingtonu v reviji Science Advances. Z analizo zgodovine življenja na Zemlji je bilo mogoče identificirati mešanico plinov, katerih prisotnost kaže na obstoj življenja na enak način kot kisik. Ko že govorimo o mešanica metana in ogljikovega dioksida, brez ogljikovega monoksida. Zakaj ne zadnjega? Dejstvo je, da ogljikovi atomi v obeh molekulah predstavljajo različne stopnje oksidacije. Zelo težko je doseči ustrezne ravni oksidacije z nebiološkimi procesi brez sočasne tvorbe reakcijsko posredovanega ogljikovega monoksida. Če je na primer vir metana in CO₂ v ozračju so vulkani, jih bo neizogibno spremljal ogljikov monoksid. Poleg tega mikroorganizmi hitro in enostavno absorbirajo ta plin. Ker je prisoten v ozračju, bi morali raje izključiti obstoj življenja.

Za leto 2019 namerava NASA lansirati Vesoljski teleskop James Webbki bo lahko natančneje preučil atmosfero teh planetov glede prisotnosti težjih plinov, kot so ogljikov dioksid, metan, voda in kisik.

Prvi eksoplanet je bil odkrit v 90. letih. Od takrat smo potrdili že skoraj 4. eksoplanete v približno 2800 sistemih, vključno z približno dvajsetimi, za katere se zdi, da so potencialno primerni za bivanje. Z razvojem boljših instrumentov za opazovanje teh svetov bomo lahko bolj utemeljeno ugibali o tamkajšnjih razmerah. In kaj bo iz tega, bomo še videli.