Fermi-paradoksi eksoplaneettojen löytöaallon jälkeen

Galaksissa RX J1131-1231 Oklahoman yliopiston astrofyysikkojen ryhmä on löytänyt ensimmäisen tunnetun planeettaryhmän Linnunradan ulkopuolelta. Gravitaatiomikrolinssitekniikalla "jäljitetyillä" esineillä on eri massat - Kuusta Jupiterin kaltaisiin. Tekeekö tämä löytö Fermin paradoksista paradoksaalisemman?

Galaksissamme on suunnilleen sama määrä tähtiä (100-400 miljardia), suunnilleen sama määrä galakseja näkyvässä maailmankaikkeudessa - joten valtavassa Linnunradassamme on jokaiselle tähdelle kokonainen galaksi. Yleensä 10 vuotta²² osoitteeseen 10²⁴ tähdet. Tiedemiehet eivät ole yksimielisiä siitä, kuinka moni tähti on samankaltainen kuin aurinkomme (eli samankaltainen kooltaan, lämpötilaltaan, kirkkaudeltaan) - arviot vaihtelevat 5 prosentista 20 prosenttiin. Otetaan ensimmäinen arvo ja valitaan pienin määrä tähtiä (10²²), saamme 500 biljoonaa tai miljardi miljardia Auringon kaltaista tähteä.

PNAS:n (Proceedings of the National Academy of Sciences) tutkimusten ja arvioiden mukaan vähintään 1 % maailmankaikkeuden tähdistä pyörii planeetan ympärillä, joka pystyy ylläpitämään elämää - joten puhumme 100 miljardin planeetan määrästä, joilla on samanlaiset ominaisuudet. maahan. Jos oletetaan, että miljardien vuosien olemassaolon jälkeen vain 1 % maapallon planeetoista kehittää elämää ja 1 % niistä on evolutionaarista elämää älykkäässä muodossa, tämä tarkoittaisi, että yksi biljardiplaneetta älykkäiden sivilisaatioiden kanssa näkyvässä universumissa.

Jos puhumme vain galaksistamme ja toistamme laskelmat, olettaen Linnunradan tähtien tarkan lukumäärän (100 miljardia), päättelemme, että galaksissamme on luultavasti ainakin miljardi maan kaltaista planeettaa. ja 100 XNUMX. älykkäät sivilisaatiot!

Jotkut astrofyysikot arvioivat ihmiskunnalle ensimmäisen teknisesti edistyneen lajin mahdollisuuden olla 1:10.²²eli se jää merkityksettömäksi. Toisaalta maailmankaikkeus on ollut olemassa noin 13,8 miljardia vuotta. Vaikka sivilisaatioita ei syntynytkään muutaman ensimmäisen miljardin vuoden aikana, kului vielä kauan ennen kuin ne syntyivät. Muuten, jos Linnunradan lopullisen eliminoinnin jälkeen oli "vain" tuhat sivilisaatiota ja ne olisivat olleet olemassa suunnilleen saman ajan kuin meidän (toistaiseksi noin 10 XNUMX vuotta), ne ovat todennäköisesti jo kadonneet, kuolla pois tai kerätä toisia, jotka ovat saavuttamattomissa tasonkehityksessämme, mistä keskustellaan myöhemmin.

Huomaa, että jopa "samanaikaisesti" olemassa olevat sivilisaatiot kommunikoivat vaikeasti. Jos vain siitä syystä, että jos olisi vain 10 tuhatta valovuotta, heiltä kestäisi 20 tuhatta valovuotta kysyä kysymys ja sitten vastata siihen. vuotta. Maan historiaa tarkasteltaessa ei voida sulkea pois sitä mahdollisuutta, että sellaisessa ajassa sivilisaatio voi syntyä ja kadota pinnalta ...

Yhtälö vain tuntemattomista

Kun yritetään arvioida, voisiko vieras sivilisaatio todella olla olemassa, Frank Drake 60-luvulla hän ehdotti kuuluisaa yhtälöä - kaavaa, jonka tehtävänä on "memanologisesti" määrittää älykkäiden rotujen olemassaolo galaksissamme. Tässä käytämme termiä, jonka loi monta vuotta sitten Jan Tadeusz Stanisławski, satiiri ja radio- ja televisioluentojen kirjoittaja "sovelletusta manologiasta", koska tämä sana näyttää sopivalta näihin pohdintoihin.

Mukaan Draken yhtälö – N, maan ulkopuolisten sivilisaatioiden lukumäärä, joiden kanssa ihmiskunta voi kommunikoida, on tulos:

R_* on tähtien muodostumisnopeus galaksissamme;

f_p on planeettoja sisältävien tähtien prosenttiosuus;

n_e on planeettojen keskimääräinen lukumäärä tähden asuttavalla vyöhykkeellä, eli ne, joilla voi syntyä elämää;

f_l on asuttavalla vyöhykkeellä olevien planeettojen prosenttiosuus, joilla elämää syntyy;

f_i on prosenttiosuus asutuista planeetoista, joilla elämä kehittää älykkyyttä (eli luo sivilisaation);

f_c - niiden sivilisaatioiden prosenttiosuus, jotka haluavat kommunikoida ihmiskunnan kanssa;

L on tällaisten sivilisaatioiden keskimääräinen elinikä.

Kuten näet, yhtälö koostuu melkein kaikista tuntemattomista. Loppujen lopuksi emme tiedä sivilisaation olemassaolon keskimääräistä kestoa emmekä niiden prosenttiosuutta, jotka haluavat ottaa meihin yhteyttä. Kun jotkin tulokset korvataan "enemmän tai vähemmän" yhtälöllä, käy ilmi, että galaksissamme voi olla satoja, ellei tuhansia tällaisia ​​sivilisaatioita.

Draken yhtälö ja sen tekijä

Harvinaiset maametallit ja pahat muukalaiset

Jopa korvaamalla Draken yhtälön komponentit konservatiivisilla arvoilla, saamme mahdollisesti tuhansia sivilisaatioita, jotka ovat samanlaisia ​​kuin omamme tai älykkäämpiä. Mutta jos on, miksi he eivät ota meihin yhteyttä? Tämä ns Fermiegon paradoksi. Hänellä on monia "ratkaisuja" ja selityksiä, mutta tekniikan nykytilanteessa - ja vielä enemmän puoli vuosisataa sitten - ne ovat kaikki kuin arvailua ja sokeaa ammuntaa.

Esimerkiksi tämä paradoksi selitetään usein harvinaisten maametallien hypoteesiettä planeettamme on ainutlaatuinen kaikin puolin. Paine, lämpötila, etäisyys Auringosta, aksiaalinen kallistus tai säteilyä suojaava magneettikenttä valitaan siten, että elämä voi kehittyä ja kehittyä mahdollisimman pitkään.

Tietenkin löydämme ekosfääristä yhä enemmän eksoplaneettoja, jotka voisivat olla ehdokkaita asuttaville planeetoille. Äskettäin ne löydettiin lähellä meitä lähintä tähteä - Proxima Centauria. Ehkä kuitenkin yhtäläisyyksistä huolimatta vieraiden aurinkojen ympäriltä löydetyt "toiset maapallot" eivät ole "täsmälleen samoja" kuin planeettamme, ja vain sellaisessa mukautumisessa voi syntyä ylpeä teknologinen sivilisaatio? Voi olla. Tiedämme kuitenkin, vaikka katsomme Maata, että elämä kukoistaa hyvin "sopimattomissa" olosuhteissa.

Tietysti Internetin hallinnan ja rakentamisen ja Teslan Marsiin lähettämisen välillä on ero. Ainutlaatuisuusongelma voitaisiin ratkaista, jos löytäisimme jostain avaruudesta planeetan, joka on täsmälleen maan kaltainen, mutta ilman teknologista sivilisaatiota.

Fermi-paradoksia selitettäessä puhutaan joskus ns huonot alienit. Tämä ymmärretään eri tavoin. Joten nämä hypoteettiset avaruusoliot voivat olla "vihaisia" siitä, että joku haluaa häiritä heitä, puuttua asiaan ja vaivata - joten he eristyvät, eivät vastaa väkäksiin eivätkä halua olla missään tekemisissä kenenkään kanssa. On myös fantasioita "luonnollisesti pahoista" avaruusolennoista, jotka tuhoavat jokaisen kohtaaman sivilisaation. Teknologisesti erittäin edistyneet eivät itse halua muiden sivilisaatioiden hyppäävän eteenpäin ja tulevan heille uhkaksi.

On myös syytä muistaa, että elämä avaruudessa on alttiina erilaisille katastrofeille, jotka tunnemme planeettamme historiasta. Puhumme jäätymisestä, tähden rajuista reaktioista, meteorien, asteroidien tai komeettojen pommituksista, törmäyksistä muiden planeettojen kanssa tai jopa säteilystä. Vaikka tällaiset tapahtumat eivät steriloiisi koko planeettaa, ne voivat olla sivilisaation loppu.

Jotkut eivät myöskään sulje pois sitä, että olemme yksi ensimmäisistä sivilisaatioista maailmankaikkeudessa - ellemme ensimmäinen - ja että emme ole vielä kehittyneet tarpeeksi voidaksemme ottaa yhteyttä myöhemmin syntyneisiin vähemmän kehittyneisiin sivilisaatioihin. Jos näin olisi, niin älyllisten olentojen etsiminen maan ulkopuolisesta avaruudesta olisi edelleen ratkaisematon. Lisäksi hypoteettinen "nuori" sivilisaatio ei voisi olla meitä nuorempi vain muutaman vuosikymmenen verran, jotta siihen voitaisiin ottaa yhteyttä etänä.

Ikkuna ei myöskään ole liian suuri edessä. Tuhatvuotisen sivilisaation tekniikka ja tieto saattoivat olla meille yhtä käsittämättömiä kuin nykyään ristiretken miehelle. Paljon edistyneemmät sivilisaatiot olisivat kuin maailmamme muurahaisille tienvarsi muurahaispesästä.

Spekulatiivisia ns Kardaševo asteikkojoiden tehtävänä on määritellä hypoteettiset sivilisaation tasot niiden kuluttaman energian määrän mukaan. Hänen mukaansa emme ole vielä edes sivilisaatio. tyyppi I, eli sellainen, joka on hallinnut kyvyn käyttää oman planeetansa energiavaroja. Sivilisaatio tyyppi II pystyy käyttämään kaikkea tähteä ympäröivää energiaa esimerkiksi käyttämällä "Dyson-palloksi" kutsuttua rakennetta. Sivilisaatio tyyppi III Näiden oletusten mukaan se vangitsee koko galaksin energian. Muista kuitenkin, että tämä konsepti luotiin osana keskeneräistä Tier I sivilisaatiota, jota viime aikoihin asti kuvattiin melko virheellisesti tyypin II sivilisaatioksi rakentamaan Dyson-pallon tähtensä ympärille (tähtien valon anomaliat). KIK 8462852).

Jos olisi olemassa tyypin II ja vielä enemmän III sivilisaatio, näkisimme sen varmasti ja ottaisimme meihin yhteyttä - jotkut meistä ajattelevat niin ja väittävät edelleen, että koska emme näe tai muuten tutustu tällaisiin edistyneisiin avaruusolioihin, he ei yksinkertaisesti ole olemassa.. Toinen Fermin paradoksin selityskoulu kuitenkin sanoo, että näillä tasoilla olevat sivilisaatiot ovat meille näkymättömiä ja tunnistamattomia - puhumattakaan siitä, että ne eivät avaruuseläintarhan hypoteesin mukaan kiinnitä huomiota sellaisiin alikehittyneisiin olentoihin.

Testin jälkeen vai ennen?

Pitkälle kehittyneitä sivilisaatioita koskevan pohdinnan lisäksi Fermin paradoksi selitetään joskus käsitteillä evoluution suodattimet sivilisaation kehityksessä. Heidän mukaansa evoluutioprosessissa on vaihe, joka vaikuttaa mahdottomalta tai erittäin epätodennäköiseltä elämän kannalta. Sitä kutsutaan Mahtava suodatin, joka on planeetan elämänhistorian suurin läpimurto.

Mitä tulee ihmiskokemukseemme, emme tiedä tarkalleen, olemmeko takana, edellä vai keskellä suurta suodatusta. Jos onnistuimme voittamaan tämän suodattimen, se on saattanut olla ylitsepääsemätön este useimmille elämänmuodoille tunnetussa avaruudessa, ja olemme ainutlaatuisia. Suodatus voi tapahtua alusta alkaen, esimerkiksi prokaryoottisolun muuntuessa monimutkaiseksi eukaryoottisoluksi. Jos näin olisi, elämä avaruudessa voisi olla jopa aivan tavallista, mutta solujen muodossa ilman ytimiä. Ehkä olemme vain ensimmäisiä, jotka käyvät läpi Suuren suodattimen? Tämä tuo meidät takaisin jo mainittuun ongelmaan, nimittäin etäviestinnän vaikeuteen.

On myös vaihtoehto, että läpimurto kehityksessä on vielä edessämme. Silloin menestymisestä ei ollut kysymys.

Nämä ovat kaikki erittäin spekulatiivisia pohdintoja. Jotkut tutkijat tarjoavat arkipäiväisempiä selityksiä avaruusolioiden signaalien puutteelle. Alan Stern, New Horizonsin päätutkija, sanoo, että paradoksi voidaan ratkaista yksinkertaisesti. paksu jääkuorijoka ympäröi valtameriä muilla taivaankappaleilla. Tutkija tekee tämän johtopäätöksen aurinkokunnan viimeaikaisten löytöjen perusteella: nestemäisen veden valtameret ovat monien kuun kuorien alla. Joissakin tapauksissa (Eurooppa, Enceladus) vesi joutuu kosketuksiin kivisen maaperän kanssa ja siellä havaitaan hydrotermistä aktiivisuutta. Tämän pitäisi edistää elämän syntyä.

Paksu jääkuori voi suojella elämää ulkoavaruuden vihamielisiltä ilmiöiltä. Puhumme tässä muun muassa voimakkaista tähtien soihduksista, asteroidien törmäyksistä tai säteilystä lähellä kaasujättiläistä. Toisaalta se voi olla kehityksen este, jota on vaikea ylittää jopa hypoteettiselle älykkäälle elämälle. Tällaiset vesisivilisaatiot eivät välttämättä tunne mitään tilaa paksun jääkuoren ulkopuolella. Sen rajojen ja vesiympäristön ylittämisestä on vaikea edes haaveilla - se olisi paljon vaikeampaa kuin meille, joille ulkoavaruus, paitsi maan ilmakehä, ei myöskään ole kovin ystävällinen paikka.

Etsitkö elämää tai sopivaa asuinpaikkaa?

Joka tapauksessa meidän, maanilaisten, on myös mietittävä, mitä todella etsimme: itse elämää tai meidän kaltaisellemme elämälle sopivaa paikkaa. Olettaen, että emme halua käydä avaruussotia kenenkään kanssa, nämä ovat kaksi eri asiaa. Planeetat, jotka ovat elinkelpoisia, mutta joilla ei ole kehittyneitä sivilisaatioita, voivat tulla mahdollisen kolonisaation alueiksi. Ja löydämme yhä enemmän tällaisia ​​lupaavia paikkoja. Voimme jo käyttää havaintotyökaluja määrittääksemme, onko planeetta niin sanotulla kiertoradalla. elämän vyöhyke tähden ympärilläonko se kivinen ja nestemäiselle vedelle sopivassa lämpötilassa. Pian voimme havaita, onko siellä todella vettä, ja määrittää ilmakehän koostumuksen.

Tähtien ympärillä oleva elämävyöhyke riippuen niiden koosta ja esimerkkejä maan kaltaisista eksoplaneetoista (vaakakoordinaatti - etäisyys tähdestä (JA); pystykoordinaatti - tähden massa (suhteessa aurinkoon)).

Viime vuonna tutkijat löysivät ESO HARPS -instrumentin ja useiden eri puolilla maailmaa olevien kaukoputkien avulla eksoplaneetan LHS 1140b tunnetuimmaksi ehdokkaaksi elämälle. Se kiertää punaista kääpiötä LHS 1140, 18 valovuoden päässä Maasta. Tähtitieteilijät arvioivat, että planeetta on vähintään viisi miljardia vuotta vanha. He päättelivät, että sen halkaisija on lähes 1,4 1140. km - mikä on XNUMX kertaa suurempi kuin maapallo. LHS XNUMX b:n massaa ja tiheyttä koskevissa tutkimuksissa on päätelty, että se on todennäköisesti kivi, jossa on tiheä rautasydän. Kuulostaa tutulta?

Hieman aikaisemmin seitsemän Maan kaltaisen planeetan järjestelmä tähden ympärillä tuli tunnetuksi. TRAPPIST-1. Ne on merkitty "b" - "h" etäisyydellä isäntätähdestä. Tutkijoiden tekemät ja Nature Astronomy -lehden tammikuun numerossa julkaistut analyysit viittaavat siihen, että maltillisten pintalämpötilojen, kohtalaisen vuorovesikuumenemisen ja riittävän alhaisen säteilyvuon vuoksi, joka ei johda kasvihuoneilmiöön, parhaat ehdokkaat asuttaville planeetoille ovat " e "objektit ja "e". On mahdollista, että ensimmäinen kattaa koko vesivaltameren.

TRAPPIST-1-järjestelmän planeetat

Siten elämää suotuisten olosuhteiden löytäminen näyttää jo olevan ulottuvillamme. Itse elämän etätunnistus, joka on vielä suhteellisen yksinkertainen eikä lähetä sähkömagneettisia aaltoja, on täysin erilainen tarina. Washingtonin yliopiston tutkijat ovat kuitenkin ehdottaneet uutta menetelmää, joka täydentää pitkään ehdotettua suurten lukujen etsintää. happea planeetan ilmakehässä. Hyvä puoli happiideassa on, että on vaikea tuottaa suuria määriä happea ilman elämää, mutta ei tiedetä, tuottaako kaikki elämä happea.

"Hapentuotannon biokemia on monimutkaista ja voi olla harvinaista", selittää Joshua Crissansen-Totton Washingtonin yliopistosta Science Advances -lehdessä. Analysoimalla maapallon elämän historiaa oli mahdollista tunnistaa kaasuseos, jonka läsnäolo osoittaa elämän olemassaolon samalla tavalla kuin happi. Puheen ollen metaanin ja hiilidioksidin seos, ilman hiilimonoksidia. Miksei viimeistä? Tosiasia on, että molemmissa molekyyleissä olevat hiiliatomit edustavat eri hapettumisasteita. On erittäin vaikeaa saavuttaa sopivia hapettumistasoja ei-biologisilla prosesseilla ilman samanaikaista reaktiovälitteisen hiilimonoksidin muodostumista. Jos esimerkiksi metaanin ja CO:n lähde₂ ilmakehässä on tulivuoria, niihin liittyy väistämättä hiilimonoksidia. Lisäksi mikro-organismit imevät tämän kaasun nopeasti ja helposti. Koska sitä on ilmakehässä, elämän olemassaolo tulisi pikemminkin sulkea pois.

Vuodeksi 2019 NASA suunnittelee laukaisua James Webbin avaruusteleskooppijoka pystyy tutkimaan tarkemmin näiden planeettojen ilmakehässä raskaampien kaasujen, kuten hiilidioksidin, metaanin, veden ja hapen, esiintymistä.

Ensimmäinen eksoplaneetta löydettiin 90-luvulla. Sen jälkeen olemme jo vahvistaneet lähes 4. eksoplaneettoja noin 2800 järjestelmässä, joista noin kaksikymmentä vaikuttavat mahdollisesti asumiselta. Kehittämällä parempia instrumentteja näiden maailmojen tarkkailuun, voimme tehdä tietoisempia arvauksia siellä vallitsevista olosuhteista. Ja mitä siitä tulee, jää nähtäväksi.