Fermijev paradoks nakon vala otkrića egzoplaneta

U galaksiji RX J1131-1231, tim astrofizičara sa Sveučilišta Oklahoma otkrio je prvu poznatu skupinu planeta izvan Mliječne staze. Objekti koji se "prate" tehnikom gravitacijskog mikrolećenja imaju različite mase - od lunarnih do Jupiterovih. Čini li ovo otkriće Fermijev paradoks paradoksalnim?

Postoji otprilike isti broj zvijezda u našoj galaksiji (100-400 milijardi), otprilike isti broj galaksija u vidljivom svemiru - tako da postoji cijela galaksija za svaku zvijezdu u našem golemom Mliječnom putu. Općenito, 10 godina²² do 10²⁴ zvijezde. Znanstvenici nemaju konsenzus o tome koliko je zvijezda slično našem Suncu (tj. slične su po veličini, temperaturi, svjetlini) - procjene se kreću od 5% do 20%. Uzimanje prve vrijednosti i odabir najmanjeg broja zvjezdica (10²²), dobivamo 500 trilijuna ili milijardu milijardi zvijezda poput Sunca.

Prema studijama i procjenama PNAS-a (Proceedings of the National Academy of Sciences), najmanje 1% zvijezda u svemiru vrti se oko planeta sposobnog za život – dakle govorimo o broju od 100 milijardi milijardi planeta sa sličnim svojstvima. na Zemlju. Ako pretpostavimo da će nakon milijardi godina postojanja samo 1% Zemljinih planeta razviti život, a 1% njih će imati evolucijski život u inteligentnom obliku, to bi značilo da postoji jedan biljarski planet s inteligentnim civilizacijama u vidljivom svemiru.

Ako govorimo samo o našoj galaksiji i ponovimo izračune, uz pretpostavku točnog broja zvijezda u Mliječnoj stazi (100 milijardi), zaključujemo da u našoj galaksiji vjerojatno postoji najmanje milijardu planeta sličnih Zemlji. i 100 XNUMX. inteligentne civilizacije!

Neki astrofizičari šansu da čovječanstvo postane prva tehnološki napredna vrsta stavljaju na 1 prema 10.²²odnosno ostaje beznačajna. S druge strane, svemir postoji oko 13,8 milijardi godina. Čak i ako se civilizacije nisu pojavile u prvih nekoliko milijardi godina, prošlo je još dosta vremena prije nego što su se pojavile. Usput, ako je nakon konačne eliminacije u Mliječnoj stazi bilo “samo” tisuću civilizacija i postojale bi otprilike isto vrijeme kao i naša (do sada oko 10 XNUMX godina), onda su najvjerojatnije već nestale, odumiranje ili okupljanje drugih nedostupnih našoj razini razvoja, o čemu će biti riječi kasnije.

Imajte na umu da čak i "istovremeno" postojeće civilizacije teško komuniciraju. Ako samo iz razloga što bi im, da postoji samo 10 tisuća svjetlosnih godina, trebalo 20 tisuća svjetlosnih godina da postave pitanje, a zatim odgovore. godine. Gledajući povijest Zemlje, ne može se isključiti da u takvom vremenskom razdoblju civilizacija može nastati i nestati s površine...

Jednadžba samo od nepoznanica

U pokušaju procijeniti može li vanzemaljska civilizacija stvarno postojati, Frank Drake 60-ih godina predložio je poznatu jednadžbu – formulu čija je zadaća “memanološki” utvrditi postojanje inteligentnih rasa u našoj galaksiji. Ovdje koristimo izraz koji je prije mnogo godina skovao Jan Tadeusz Stanisławski, satiričar i autor radijskih i televizijskih "predavanja" o "primijenjenoj manologiji", jer se ta riječ čini prikladnom za ova razmatranja.

Prema Drakeova jednadžba – N, broj izvanzemaljskih civilizacija s kojima čovječanstvo može komunicirati, proizvod je:

R_* je brzina formiranja zvijezda u našoj Galaksiji;

f_p je postotak zvijezda s planetima;

n_e je prosječan broj planeta u nastanjivoj zoni zvijezde, tj. onih na kojima može nastati život;

f_l je postotak planeta u nastanjivoj zoni na kojoj će se pojaviti život;

f_i je postotak naseljenih planeta na kojima će život razviti inteligenciju (tj. stvoriti civilizaciju);

f_c - postotak civilizacija koje žele komunicirati s čovječanstvom;

L je prosječni životni vijek takvih civilizacija.

Kao što vidite, jednadžba se sastoji od gotovo svih nepoznanica. Uostalom, ne znamo ni prosječno trajanje postojanja civilizacije, niti postotak onih koji nam se žele obratiti. Zamjenom nekih rezultata u "manje ili više" jednadžbu, ispada da u našoj galaksiji možda postoje stotine, ako ne i tisuće takvih civilizacija.

Drakeova jednadžba i njezin autor

Rijetka zemlja i zli vanzemaljci

Čak i zamjenom konzervativnih vrijednosti za komponente Drakeove jednadžbe, dobivamo potencijalno tisuće civilizacija sličnih našoj ili inteligentnije. Ali ako je tako, zašto nas ne kontaktiraju? Ovaj tzv Paradoks Fermiega. On ima mnogo "rješenja" i objašnjenja, ali s trenutnim stanjem tehnologije - a još više od prije pola stoljeća - sva su poput nagađanja i pucanja na slijepo.

Ovaj se paradoks, na primjer, često objašnjava hipoteza rijetkih zemaljada je naš planet jedinstven u svakom pogledu. Tlak, temperatura, udaljenost od Sunca, aksijalni nagib ili magnetsko polje koje štiti od zračenja biraju se tako da se život može razvijati i evoluirati što je dulje moguće.

Naravno, otkrivamo sve više egzoplaneta u ekosferi koji bi mogli biti kandidati za nastanjive planete. Nedavno su pronađeni u blizini nama najbliže zvijezde - Proxima Centauri. Možda, međutim, unatoč sličnostima, "druge Zemlje" koje se nalaze oko izvanzemaljskih sunaca nisu "potpuno iste" kao naš planet i samo u takvoj prilagodbi može nastati ponosna tehnološka civilizacija? Može biti. Međutim, znamo, čak i gledajući Zemlju, da život napreduje u vrlo "neprikladnim" uvjetima.

Naravno, postoji razlika između upravljanja i izgradnje interneta i slanja Tesle na Mars. Problem jedinstvenosti mogao bi se riješiti kada bismo negdje u svemiru pronašli planet točno sličan Zemlji, ali lišen tehnološke civilizacije.

Pri objašnjavanju Fermijevog paradoksa ponekad se govori o tzv loši vanzemaljci. To se shvaća na različite načine. Tako se ovi hipotetski vanzemaljci mogu “naljutiti” što im netko želi smetati, intervenirati i smetati – pa se izoliraju, ne reagiraju na bodlje i ne žele ni s kim imati ništa. Tu su i fantazije o "prirodno zlim" vanzemaljcima koji uništavaju svaku civilizaciju na koju naiđu. Oni sami tehnološki napredni ne žele da druge civilizacije skoče naprijed i postanu prijetnja za njih.

Također je vrijedno zapamtiti da je život u svemiru podložan raznim katastrofama koje znamo iz povijesti našeg planeta. Riječ je o glacijaciji, burnim reakcijama zvijezde, bombardiranju meteorima, asteroidima ili kometama, sudarima s drugim planetima ili čak zračenju. Čak i ako takvi događaji ne steriliziraju cijeli planet, mogli bi biti kraj civilizacije.

Također, neki ne isključuju da smo jedna od prvih civilizacija u svemiru – ako ne i prva – i da još nismo dovoljno evoluirali da bismo mogli uspostaviti kontakt s manje naprednim civilizacijama koje su nastale kasnije. Da je to tako, onda bi problem potrage za inteligentnim bićima u izvanzemaljskom prostoru još uvijek bio nerješiv. Štoviše, hipotetska “mlada” civilizacija ne bi mogla biti mlađa od nas samo nekoliko desetljeća da bi je mogla daljinski kontaktirati.

Prozor također nije prevelik ispred. Tehnologija i znanje tisućljetne civilizacije možda su nam bili neshvatljivi kao danas čovjeku iz križarskih ratova. Daleko naprednije civilizacije bile bi poput našeg svijeta mravima u mravinjaku uz cestu.

Špekulativni tzv Kardaševska ljestvicačija je zadaća kvalificirati hipotetske razine civilizacije prema količini energije koju troše. Po njoj još nismo ni civilizacija. tip I, odnosno onaj koji je ovladao sposobnošću korištenja energetskih resursa vlastitog planeta. Civilizacija tip II sposoban koristiti svu energiju koja okružuje zvijezdu, na primjer, koristeći strukturu nazvanu "Dysonova sfera". Civilizacija tip III Prema tim pretpostavkama, ona hvata svu energiju galaksije. Sjetite se, međutim, da je ovaj koncept nastao kao dio nedovršene civilizacije Tier I, koja je donedavno bila prilično pogrešno prikazana kao civilizacija tipa II da bi izgradila Dysonovu sferu oko svoje zvijezde (anomalije zvjezdane svjetlosti). KIK 8462852).

Da postoji civilizacija tipa II, a još više III, sigurno bismo je vidjeli i uspostavili kontakt s nama - neki od nas tako misle, dalje tvrdeći da, budući da ne vidimo ili na drugi način ne upoznajemo tako napredne izvanzemaljce, oni jednostavno ne postoje.. Druga škola objašnjenja Fermijeva paradoksa pak kaže da su nam civilizacije na tim razinama nevidljive i neprepoznatljive – a da ne spominjemo da one, prema hipotezi svemirskog zoološkog vrta, ne obraćaju pažnju na takva nerazvijena bića.

Nakon testiranja ili prije?

Uz rasuđivanje o visokorazvijenim civilizacijama, Fermijev paradoks ponekad se objašnjava konceptima evolucijski filteri u razvoju civilizacije. Prema njima, postoji faza u procesu evolucije koja se čini nemogućom ili vrlo malo vjerojatnom za život. To se zove Odličan filter, što je najveći proboj u povijesti života na planetu.

Što se našeg ljudskog iskustva tiče, ne znamo točno jesmo li iza, ispred ili usred velike filtracije. Ako smo uspjeli prevladati ovaj filter, to je možda bila nepremostiva prepreka za većinu oblika života u poznatom prostoru, a mi smo jedinstveni. Filtracija se može dogoditi od samog početka, na primjer, tijekom transformacije prokariotske stanice u složenu eukariotsku stanicu. Da je to tako, život bi u svemiru mogao biti čak i sasvim običan, ali u obliku stanica bez jezgri. Možda smo samo prvi koji su prošli Veliki filter? To nas vraća na već spomenuti problem, odnosno na poteškoću komuniciranja na daljinu.

Postoji i opcija da je iskorak u razvoju tek pred nama. O uspjehu tada nije bilo govora.

Sve su to vrlo spekulativna razmatranja. Neki znanstvenici nude svjetovnija objašnjenja za nedostatak izvanzemaljskih signala. Alan Stern, glavni znanstvenik u New Horizonsu, kaže da se paradoks može jednostavno riješiti. debela ledena korakoja okružuje oceane na drugim nebeskim tijelima. Istraživač izvodi ovaj zaključak na temelju nedavnih otkrića u Sunčevom sustavu: oceani tekuće vode leže ispod kore mnogih mjeseca. U nekim slučajevima (Europa, Enceladus) voda dolazi u dodir sa kamenim tlom i tu se bilježi hidrotermalna aktivnost. To bi trebalo pridonijeti nastanku života.

Debela ledena kora može zaštititi život od neprijateljskih pojava u svemiru. Ovdje, između ostalog, govorimo o jakim zvjezdanim bakljama, udarima asteroida ili zračenju u blizini plinovitog diva. S druge strane, može predstavljati prepreku razvoju koju je teško prevladati čak i za hipotetski inteligentni život. Takve vodene civilizacije možda uopće ne poznaju nikakav prostor izvan debele ledene kore. Teško je i sanjati da ćemo prijeći njegove granice i vodeni okoliš – bilo bi puno teže nego nama, kojima svemir, osim zemljine atmosfere, također nije baš prijateljsko mjesto.

Tražimo li život ili prikladno mjesto za život?

U svakom slučaju, i mi zemljani moramo razmišljati o tome što zapravo tražimo: sam život ili mjesto prikladno za život poput našeg. Pod pretpostavkom da se ne želimo boriti ni s kim u svemirskim ratovima, to su dvije različite stvari. Planeti koji su održivi, ​​ali nemaju napredne civilizacije, mogu postati područja potencijalne kolonizacije. I nalazimo sve više takvih perspektivnih mjesta. Već možemo koristiti alate za promatranje kako bismo utvrdili nalazi li se planet u takozvanoj orbiti. životna zona oko zvijezdeda li je kamenit i na temperaturi pogodnoj za tekuću vodu. Uskoro ćemo moći detektirati ima li ondje doista vode, te odrediti sastav atmosfere.

Zona života oko zvijezda ovisno o njihovoj veličini i primjeri egzoplaneta sličnih Zemlji (horizontalna koordinata - udaljenost od zvijezde (JA); okomita koordinata - masa zvijezde (u odnosu na sunce)).

Prošle godine, pomoću instrumenta ESO HARPS i niza teleskopa diljem svijeta, znanstvenici su otkrili egzoplanet LHS 1140b kao najpoznatijeg kandidata za život. Kruži oko crvenog patuljka LHS 1140, 18 svjetlosnih godina od Zemlje. Astronomi procjenjuju da je planet star najmanje pet milijardi godina. Zaključili su da ima promjer od gotovo 1,4 1140. km - što je XNUMX puta veće od veličine Zemlje. Studije mase i gustoće LHS XNUMX b zaključile su da se vjerojatno radi o stijeni s gustom željeznom jezgrom. Zvuči poznato?

Nešto ranije postao je poznat sustav od sedam planeta sličnih Zemlji oko zvijezde. TRAPPIST-1. Označeni su "b" do "h" prema udaljenosti od zvijezde domaćina. Analize koje su proveli znanstvenici i objavljene u siječanjskom izdanju časopisa Nature Astronomy sugeriraju da su zbog umjerenih površinskih temperatura, umjerenog plimnog zagrijavanja i dovoljno niskog toka zračenja koji ne dovodi do efekta staklenika, najbolji kandidati za nastanjive planete " e ” i “e”. Moguće je da prvi pokriva cijeli vodeni ocean.

Planeti sustava TRAPPIST-1

Stoga se čini da nam je otkrivanje uvjeta pogodnih za život već na dohvat ruke. Daljinska detekcija samog života, koja je još uvijek relativno jednostavna i ne emitira elektromagnetske valove, sasvim je druga priča. Međutim, znanstvenici sa Sveučilišta Washington osmislili su novu metodu kako bi nadopunili dugo predloženu potragu za velikim brojevima. kisika u atmosferi planeta. Dobra stvar u vezi s idejom o kisiku je da je teško proizvesti velike količine kisika bez života, ali nije poznato proizvodi li cijeli život kisik.

"Biokemija proizvodnje kisika je složena i može biti rijetka", objašnjava Joshua Crissansen-Totton sa Sveučilišta Washington u časopisu Science Advances. Analizirajući povijest života na Zemlji, bilo je moguće identificirati mješavinu plinova, čija prisutnost ukazuje na postojanje života na isti način kao i kisik. Govoreći o mješavina metana i ugljičnog dioksida, bez ugljičnog monoksida. Zašto ne zadnji? Činjenica je da atomi ugljika u obje molekule predstavljaju različite stupnjeve oksidacije. Vrlo je teško postići odgovarajuće razine oksidacije nebiološkim procesima bez istodobnog stvaranja ugljikovog monoksida posredovanog reakcijom. Ako je npr. izvor metana i CO₂ u atmosferi ima vulkana, neizbježno će ih pratiti ugljični monoksid. Štoviše, mikroorganizmi brzo i lako apsorbiraju ovaj plin. Budući da je prisutan u atmosferi, postojanje života radije bi trebalo isključiti.

Za 2019. NASA planira lansiranje Svemirski teleskop James Webbkoji će moći točnije proučavati atmosfere ovih planeta na prisutnost težih plinova kao što su ugljični dioksid, metan, voda i kisik.

Prvi egzoplanet otkriven je 90-ih godina. Od tada smo već potvrdili gotovo 4. egzoplaneta u oko 2800 sustava, uključujući dvadesetak za koje se čini da su potencijalno nastanjivi. Razvijanjem boljih instrumenata za promatranje ovih svjetova, moći ćemo donositi više informacija o uvjetima u njima. A što će od toga biti, ostaje za vidjeti.