Fermio paradoksas po egzoplanetų atradimų bangos

Galaktikoje RX J1131-1231 Oklahomos universiteto astrofizikų komanda atrado pirmąją žinomą planetų grupę už Paukščių Tako ribų. Gravitacinio mikrolęšių technika „sekami“ objektai turi skirtingą masę – nuo ​​Mėnulio iki Jupiterio. Ar šis atradimas Fermio paradoksą daro paradoksalesnį?

Mūsų galaktikoje yra maždaug tiek pat žvaigždžių (100–400 milijardų), maždaug tiek pat galaktikų matomoje visatoje – taigi kiekvienai mūsų didžiulio Paukščių Tako žvaigždei skirta visa galaktika. Apskritai 10 metų²² iki 10²⁴ žvaigždės. Mokslininkai neturi bendro sutarimo, kiek žvaigždžių yra panašių į mūsų Saulę (t. y. panašios savo dydžiu, temperatūra, ryškumu) – vertinimai svyruoja nuo 5% iki 20%. Imant pirmąją reikšmę ir pasirenkant mažiausią žvaigždučių skaičių (10²²), gauname 500 trilijonų arba milijardą milijardų žvaigždžių, panašių į Saulę.

Remiantis PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences) tyrimais ir vertinimais, mažiausiai 1% visatos žvaigždžių sukasi aplink planetą, galinčią palaikyti gyvybę – taigi mes kalbame apie 100 milijardų milijardų planetų, kurių savybės panašios. į Žemę. Jei darytume prielaidą, kad po milijardų gyvavimo metų tik 1% Žemės planetų sukurs gyvybę, o 1% iš jų turės evoliucinę gyvybę protinga forma, tai reikštų, kad viena biliardo planeta su protingomis civilizacijomis matomoje visatoje.

Jei kalbėtume tik apie savo galaktiką ir pakartotume skaičiavimus, darydami prielaidą, kad Paukščių Take yra tikslus žvaigždžių skaičius (100 mlrd.), padarytume išvadą, kad mūsų galaktikoje tikriausiai yra mažiausiai milijardas į žemę panašių planetų. ir 100 XNUMX. protingos civilizacijos!

Kai kurie astrofizikai mano, kad tikimybė, kad žmonija taps pirmąja technologiškai pažangia rūšimi, yra 1 iš 10.²²tai jis lieka nereikšmingas. Kita vertus, visata gyvuoja maždaug 13,8 milijardo metų. Net jei civilizacijos neatsirado per pirmuosius kelis milijardus metų, vis tiek buvo daug laiko, kol jos atsirado. Beje, jei po galutinio pašalinimo Paukščių Take buvo „tik“ tūkstantis civilizacijų ir jos egzistuotų maždaug tiek pat laiko kaip mūsų (iki šiol apie 10 XNUMX metų), tai greičiausiai jos jau išnyko, išmirti ar suburti kitus, neprieinamus mūsų lygio raidai, apie kuriuos bus kalbama vėliau.

Atkreipkite dėmesį, kad net „vienu metu“ egzistuojančios civilizacijos bendrauja sunkiai. Jei tik dėl to, kad jei būtų tik 10 tūkstančių šviesmečių, jiems prireiktų 20 tūkstančių šviesmečių, kad galėtų užduoti klausimą ir į jį atsakyti. metų. Žvelgiant į Žemės istoriją, negalima atmesti galimybės, kad per tokį laiko tarpą civilizacija gali iškilti ir išnykti iš paviršiaus...

Lygtis tik iš nežinomųjų

Bandydamas įvertinti, ar iš tikrųjų gali egzistuoti svetima civilizacija, Frankas Drake'as septintajame dešimtmetyje jis pasiūlė garsiąją lygtį – formulę, kurios užduotis yra „memanologiškai“ nustatyti protingų rasių egzistavimą mūsų galaktikoje. Čia vartojame terminą, kurį prieš daugelį metų sugalvojo Jano Tadeuszo Stanisławskio, satyriko, radijo ir televizijos „paskaitų“ autoriaus apie „taikomąją manologiją“, nes šis žodis atrodo tinkamas šiems svarstymams.

Pagal Drake'o lygtis – N, nežemiškų civilizacijų, su kuriomis žmonija gali bendrauti, skaičius yra rezultatas:

R_* yra žvaigždžių formavimosi mūsų galaktikoje greitis;

f_p yra žvaigždžių su planetomis procentas;

n_e yra vidutinis planetų skaičius žvaigždės gyvenamojoje zonoje, t. y. tų, kuriose gali atsirasti gyvybė;

f_l yra gyvenamojoje zonoje esančių planetų, kuriose atsiras gyvybė, procentas;

f_i yra apgyvendintų planetų, kuriose gyvybė plėtos intelektą (t. y. sukurs civilizaciją), procentas;

f_c - civilizacijų, norinčių bendrauti su žmonija, procentas;

L yra vidutinė tokių civilizacijų gyvenimo trukmė.

Kaip matote, lygtis susideda iš beveik visų nežinomųjų. Juk nežinome nei vidutinės civilizacijos gyvavimo trukmės, nei procento norinčiųjų su mumis susisiekti. Kai kuriuos rezultatus pakeitus „daugiau ar mažiau“ lygtimi, paaiškėja, kad tokių civilizacijų mūsų galaktikoje gali būti šimtai, jei ne tūkstančiai.

Drake'o lygtis ir jos autorius

Retos žemės ir blogi ateiviai

Netgi pakeitę Dreiko lygties komponentus konservatyviomis reikšmėmis, gauname potencialiai tūkstančius civilizacijų, panašių į mūsiškę arba protingesnių. Bet jei taip, kodėl jie nesusisiekia su mumis? Šis vadinamasis Fermiego paradoksas. Jis turi daug „sprendimų“ ir paaiškinimų, tačiau esant dabartinei technologijų padėčiai – o tuo labiau prieš pusę amžiaus – visi jie yra tarsi spėlionės ir aklas šaudymas.

Pavyzdžiui, šis paradoksas dažnai paaiškinamas retųjų žemių hipotezėkad mūsų planeta yra unikali visais atžvilgiais. Slėgis, temperatūra, atstumas nuo Saulės, ašinis posvyris arba spinduliuotę apsaugantis magnetinis laukas parenkami taip, kad gyvybė galėtų vystytis ir vystytis kuo ilgiau.

Žinoma, ekosferoje atrandame vis daugiau egzoplanetų, kurios galėtų būti tinkamos gyventi planetoms. Visai neseniai jie buvo rasti prie artimiausios mums žvaigždės – Proxima Centauri. Gal vis dėlto, nepaisant panašumų, aplink svetimas saules aptinkamos „antrosios Žemės“ nėra „visiškai tokios pačios“ kaip mūsų planeta ir tik tokiu prisitaikymu gali iškilti išdidi technologinė civilizacija? Gal būt. Tačiau net žvelgdami į Žemę žinome, kad gyvybė klesti labai „netinkamomis“ sąlygomis.

Žinoma, yra skirtumas tarp interneto valdymo ir kūrimo bei Teslos siuntimo į Marsą. Unikalumo problemą būtų galima išspręsti, jei kur nors kosmose rastume planetą, lygiai tokią pat, kaip Žemė, bet be technologinės civilizacijos.

Aiškinant Fermio paradoksą, kartais kalbama apie vadinamąjį blogi ateiviai. Tai suprantama įvairiai. Taigi šie hipotetiniai ateiviai gali „pykti“, kad kažkas nori jiems trukdyti, įsikišti ir trukdyti – taip jie izoliuojasi, nereaguoja į barnius ir nenori su niekuo turėti reikalų. Taip pat yra fantazijų apie „natūraliai piktus“ ateivius, kurie sunaikina kiekvieną civilizaciją, su kuria susiduria. Patys technologiškai pažangūs žmonės nenori, kad kitos civilizacijos šoktų į priekį ir taptų jiems grėsme.

Taip pat verta prisiminti, kad gyvybę kosmose ištinka įvairios katastrofos, kurias žinome iš mūsų planetos istorijos. Kalbame apie apledėjimą, audringas žvaigždės reakcijas, bombardavimą meteorais, asteroidais ar kometomis, susidūrimus su kitomis planetomis ar net radiaciją. Net jei tokie įvykiai nesterilizuoja visos planetos, jie gali būti civilizacijos pabaiga.

Be to, kai kurie neatmeta, kad esame viena pirmųjų civilizacijų visatoje – jei ne pirmoji – ir kad dar nesame pakankamai išsivystę, kad galėtume užmegzti ryšį su mažiau išsivysčiusiomis civilizacijomis, kurios atsirado vėliau. Jei taip būtų, protingų būtybių radimo nežemiškoje erdvėje problema vis tiek būtų neišsprendžiama. Be to, hipotetinė „jauna“ civilizacija negali būti jaunesnė už mus tik keliais dešimtmečiais, kad galėtų su ja susisiekti nuotoliniu būdu.

Langas priekyje taip pat nėra per didelis. Tūkstantmečio civilizacijos technologijos ir žinios mums galėjo būti tokios pat nesuprantamos, kaip šiandien žmogui iš kryžiaus žygių. Daug labiau pažengusios civilizacijos būtų kaip mūsų pasaulis su skruzdėlėmis iš pakelės skruzdėlyno.

Spekuliatyvus vadinamasis Kardaševo skalėkurių užduotis yra kvalifikuoti hipotetinius civilizacijos lygius pagal jų suvartojamos energijos kiekį. Anot jos, mes dar net nesame civilizacija. I tipas, tai yra tas, kuris įvaldė galimybę naudoti savo planetos energijos išteklius. Civilizacija II tipo gali panaudoti visą žvaigždę supančią energiją, pavyzdžiui, naudojant struktūrą, vadinamą „Disono sfera“. Civilizacija III tipas Remiantis šiomis prielaidomis, ji užfiksuoja visą galaktikos energiją. Tačiau atminkite, kad ši koncepcija buvo sukurta kaip nebaigtos I pakopos civilizacijos dalis, kuri iki šiol buvo gana klaidingai vaizduojama kaip II tipo civilizacija, kuri aplink savo žvaigždę pastatė Disono sferą (žvaigždžių šviesos anomalijos). KIK 8462852).

Jeigu egzistuotų II, o juo labiau III tipo civilizacija, mes tikrai ją pamatytume ir su mumis susisiektume – kai kurie taip manome, toliau argumentuodami, kad kadangi tokių pažengusių ateivių nematome ar kitaip nepažįstame, jie tiesiog neegzistuoja.. Tačiau kita Fermio paradokso paaiškinimo mokykla teigia, kad šių lygių civilizacijos mums yra nematomos ir neatpažįstamos – jau nekalbant apie tai, kad jos, remiantis kosminio zoologijos sodo hipoteze, nekreipia dėmesio į tokius neišsivysčiusius padarus.

Po bandymo ar prieš?

Be samprotavimų apie labai išsivysčiusias civilizacijas, Fermi paradoksas kartais paaiškinamas sąvokomis evoliuciniai filtrai civilizacijos raidoje. Anot jų, evoliucijos procese yra toks etapas, kuris atrodo neįmanomas arba labai mažai tikėtinas gyvenimui. Tai vadinama Puikus filtras, kuris yra didžiausias lūžis planetos gyvybės istorijoje.

Kalbant apie mūsų žmogiškąją patirtį, mes tiksliai nežinome, ar esame atsilikę, priekyje ar didžiulės filtracijos viduryje. Jei mums pavyko įveikti šį filtrą, tai galėjo būti neįveikiama kliūtis daugeliui gyvybės formų žinomoje erdvėje, ir mes esame unikalūs. Filtravimas gali vykti nuo pat pradžių, pavyzdžiui, prokariotinei ląstelei transformuojant į sudėtingą eukariotinę ląstelę. Jei taip būtų, gyvybė erdvėje galėtų būti net visai įprasta, bet ląstelių be branduolių pavidalu. Galbūt mes tik pirmieji peržengėme Didįjį filtrą? Tai sugrąžina mus prie jau minėtos problemos, būtent sunkumo bendrauti per atstumą.

Taip pat yra galimybė, kad vystymosi proveržis mūsų dar laukia. Tada apie sėkmę nebuvo nė kalbos.

Visa tai yra labai spekuliatyvūs svarstymai. Kai kurie mokslininkai siūlo žemiškesnius paaiškinimus, kodėl nėra ateivių signalų. Alanas Sternas, „New Horizons“ vyriausiasis mokslininkas, sako, kad paradoksą galima išspręsti paprastai. stora ledo plutakuri supa vandenynus ant kitų dangaus kūnų. Tokią išvadą mokslininkas daro remdamasis naujausiais atradimais Saulės sistemoje: po daugelio mėnulių pluta slypi skysto vandens vandenynai. Kai kuriais atvejais (Europa, Enceladas) vanduo liečiasi su uolėtu dirvožemiu ir ten fiksuojamas hidroterminis aktyvumas. Tai turėtų prisidėti prie gyvybės atsiradimo.

Stora ledo pluta gali apsaugoti gyvybę nuo priešiškų reiškinių kosmose. Čia, be kita ko, kalbama apie stiprius žvaigždžių pliūpsnius, asteroidų smūgius ar radiaciją šalia dujų milžino. Kita vertus, tai gali būti vystymosi kliūtis, kurią sunku įveikti net hipotetiniam protingam gyvenimui. Tokios vandens civilizacijos gali nežinoti jokios erdvės už storos ledo plutos. Peržengti savo ribas ir vandens aplinką sunku net svajoti – tai būtų daug sunkiau nei mums, kuriems kosmosas, išskyrus žemės atmosferą, taip pat nėra labai draugiška vieta.

Ieškome gyvenimo ar tinkamos vietos gyventi?

Bet kokiu atveju, mes, žemiečiai, turime pagalvoti ir apie tai, ko iš tikrųjų ieškome: paties gyvenimo ar vietos, tinkamos gyvenimui kaip mūsų. Darant prielaidą, kad nenorime su niekuo kariauti kosminių karų, tai yra du skirtingi dalykai. Planetos, kurios yra gyvybingos, bet neturi išsivysčiusių civilizacijų, gali tapti potencialios kolonizacijos sritimis. Ir tokių perspektyvių vietų randame vis daugiau. Jau galime naudoti stebėjimo įrankius, kad nustatytų, ar planeta yra vadinamojoje orbitoje. gyvenimo zona aplink žvaigždęar jis uolėtas ir skystam vandeniui tinkamos temperatūros. Netrukus galėsime aptikti, ar ten tikrai yra vandens, ir nustatyti atmosferos sudėtį.

Gyvybės zona aplink žvaigždes priklausomai nuo jų dydžio ir į Žemę panašių egzoplanetų pavyzdžių (horizontali koordinatė – atstumas nuo žvaigždės (JA); vertikali koordinatė – žvaigždės masė (saulės atžvilgiu)).

Praėjusiais metais, naudodami ESO HARPS instrumentą ir daugybę teleskopų visame pasaulyje, mokslininkai atrado egzoplanetą LHS 1140b kaip žinomiausią kandidatą į gyvybę. Jis skrieja aplink raudonąją nykštuką LHS 1140, 18 šviesmečių nuo Žemės. Astronomai apskaičiavo, kad planetai yra mažiausiai penki milijardai metų. Jie padarė išvadą, kad jo skersmuo yra beveik 1,4 1140. km – tai XNUMX kartų didesnis už Žemės dydį. LHS XNUMX b masės ir tankio tyrimai padarė išvadą, kad tai greičiausiai uola su tankia geležies šerdimi. Skamba pažįstamai?

Kiek anksčiau išgarsėjo septynių į Žemę panašių planetų sistema aplink žvaigždę. TRAPPISTAS-1. Jie pažymėti nuo „b“ iki „h“ pagal atstumą nuo pagrindinės žvaigždės. Mokslininkų atliktos analizės, paskelbtos sausio mėnesio Nature Astronomy numeryje, rodo, kad dėl vidutinės paviršiaus temperatūros, vidutinio potvynio įkaitimo ir pakankamai mažo radiacijos srauto, kuris nesukelia šiltnamio efekto, geriausi kandidatai į gyvenamąsias planetas yra " e. “ objektai ir „e“. Gali būti, kad pirmasis apima visą vandens vandenyną.

TRAPPIST-1 sistemos planetos

Taigi, atrasti palankias sąlygas gyventi mums atrodo jau ranka pasiekiama. Pačios gyvybės aptikimas nuotoliniu būdu, kuris dar gana paprastas ir neskleidžia elektromagnetinių bangų, yra visiškai kita istorija. Tačiau Vašingtono universiteto mokslininkai sugalvojo naują metodą, papildantį ilgai siūlytas didelio skaičiaus paieškas. deguonies planetos atmosferoje. Geras dalykas, susijęs su deguonies idėja, yra tai, kad sunku pagaminti didelį kiekį deguonies be gyvybės, tačiau nežinoma, ar visa gyvybė gamina deguonį.

„Deguonies gamybos biochemija yra sudėtinga ir gali būti reta“, – žurnale „Science Advances“ aiškina Joshua Crissansen-Totton iš Vašingtono universiteto. Analizuojant gyvybės Žemėje istoriją, pavyko nustatyti dujų mišinį, kurio buvimas rodo gyvybės egzistavimą taip pat, kaip ir deguonis. Kalbant apie metano ir anglies dioksido mišinys, be anglies monoksido. Kodėl ne paskutinis? Faktas yra tas, kad anglies atomai abiejose molekulėse reiškia skirtingą oksidacijos laipsnį. Labai sunku pasiekti atitinkamus oksidacijos lygius nebiologiniais procesais, nesusidarant su reakcijomis susijusiam anglies monoksidui. Jei, pavyzdžiui, metano ir CO šaltinis₂ atmosferoje yra ugnikalnių, juos neišvengiamai lydės anglies monoksidas. Be to, šias dujas greitai ir lengvai sugeria mikroorganizmai. Kadangi jo yra atmosferoje, gyvybės egzistavimą reikėtų atmesti.

2019 m. NASA planuoja paleisti James Webb kosminis teleskopaskurie galės tiksliau ištirti šių planetų atmosferą, ar nėra sunkesnių dujų, tokių kaip anglies dioksidas, metanas, vanduo ir deguonis.

Pirmoji egzoplaneta buvo atrasta 90-aisiais. Nuo tada mes jau patvirtinome beveik 4. egzoplanetų maždaug 2800 sistemų, įskaitant apie dvidešimt, kurios, atrodo, gali būti tinkamos gyventi. Sukūrę geresnius šių pasaulių stebėjimo instrumentus, galėsime labiau pagrįstai spėti apie ten esančias sąlygas. O kas iš to išeis, dar reikia pamatyti.