Fermi paradoks pärast eksoplaneetide avastuste lainet

Galaktikas RX J1131-1231 on Oklahoma ülikooli astrofüüsikute meeskond avastanud esimese teadaoleva planeetide rühma väljaspool Linnuteed. Gravitatsioonilise mikroläätse tehnikaga "jälgitavad" objektid on erineva massiga – Kuust kuni Jupiteri sarnaseni. Kas see avastus muudab Fermi paradoksi paradoksaalsemaks?

Meie galaktikas on umbes sama palju tähti (100–400 miljardit), nähtavas universumis on umbes sama palju galaktikaid – seega on meie tohutul Linnutee iga tähe jaoks terve galaktika. Üldiselt 10 aastat²² kuni 10²⁴ tähed. Teadlastel pole üksmeelt selles, kui palju tähti on meie päikesega sarnased (st sarnased suuruse, temperatuuri, heledusega) – hinnangud jäävad vahemikku 5% kuni 20%. Esimese väärtuse võtmine ja vähima tärnide arvu valimine (10²²), saame 500 triljonit või miljard miljardit tähte nagu Päike.

PNAS-i (Proceedings of the National Academy of Sciences) uuringute ja hinnangute kohaselt tiirleb vähemalt 1% universumi tähtedest ümber planeedi, mis on võimeline toetama elu – seega räägime 100 miljardi miljardi planeedi arvust, mille omadused on sarnased. Maale. Kui eeldada, et pärast miljardeid eksisteerimisaastaid areneb elu ainult 1% Maa planeetidest ja 1% neist on evolutsiooniline elu intelligentsel kujul, tähendaks see, et üks piljardiplaneet intelligentsete tsivilisatsioonidega nähtavas universumis.

Kui räägime ainult oma galaktikast ja kordame arvutusi, eeldades Linnuteel olevate tähtede täpset arvu (100 miljardit), järeldame, et meie galaktikas on tõenäoliselt vähemalt miljard Maa-laadset planeeti. ja 100 XNUMX. intelligentsed tsivilisatsioonid!

Mõned astrofüüsikud hindavad võimalust, et inimkonnast saab esimene tehnoloogiliselt arenenud liik, 1:10.²²see tähendab, et see jääb tähtsusetuks. Teisest küljest on universum eksisteerinud umbes 13,8 miljardit aastat. Isegi kui tsivilisatsioonid ei tekkinud esimese paari miljardi aasta jooksul, kulus nende tekkimiseni siiski palju aega. Muide, kui pärast lõplikku kõrvaldamist Linnuteel oli "ainult" tuhat tsivilisatsiooni ja nad oleksid eksisteerinud umbes sama kaua kui meie oma (seni umbes 10 XNUMX aastat), siis on nad tõenäoliselt juba kadunud, väljasuremine või meie tasemearengule ligipääsmatute kogumine, millest tuleb juttu hiljem.

Pange tähele, et isegi "samaaegselt" olemasolevad tsivilisatsioonid suhtlevad raskustega. Kasvõi juba sel põhjusel, et kui oleks vaid 10 tuhat valgusaastat, kuluks neil 20 tuhat valgusaastat, et küsimus esitada ja siis sellele vastata. aastat. Vaadates Maa ajalugu, ei saa välistada, et sellise aja jooksul võib pinnalt tekkida ja kaduda tsivilisatsioon ...

Võrrand ainult tundmatutest

Püüdes hinnata, kas võõras tsivilisatsioon võib tegelikult eksisteerida, Frank Drake 60ndatel pakkus ta välja kuulsa võrrandi – valemi, mille ülesandeks on "memanoloogiliselt" määrata intelligentsete rasside olemasolu meie galaktikas. Siin kasutame terminit, mille lõi aastaid tagasi Jan Tadeusz Stanisławski, satiirik ning raadio- ja televisiooniloengute autor "rakendusmanoloogiast", sest see sõna tundub nende kaalutluste jaoks sobiv.

Vastavalt Drake'i võrrand – N, maaväliste tsivilisatsioonide arv, kellega inimkond saab suhelda, on tulemus:

R_* on tähtede tekkimise kiirus meie galaktikas;

f_p on planeetidega tähtede protsent;

n_e on keskmine planeetide arv tähe elamiskõlblikus tsoonis, st nende planeetide arv, millel elu võib tekkida;

f_l on elamiskõlblikus tsoonis olevate planeetide protsent, millel elu tekib;

f_i on asustatud planeetide protsent, millel elu arendab intelligentsust (st loob tsivilisatsiooni);

f_c - tsivilisatsioonide protsent, kes soovivad inimkonnaga suhelda;

L on selliste tsivilisatsioonide keskmine eluiga.

Nagu näete, koosneb võrrand peaaegu kõigist tundmatutest. Me ei tea ju ei tsivilisatsiooni eksisteerimise keskmist kestust ega ka nende inimeste protsenti, kes soovivad meiega ühendust võtta. Asendades mõned tulemused "enam-vähem" võrrandisse, selgub, et selliseid tsivilisatsioone võib meie galaktikas olla sadu, kui mitte tuhandeid.

Drake'i võrrand ja selle autor

Haruldased muldmetallid ja kurjad tulnukad

Isegi kui Drake'i võrrandi komponendid asendada konservatiivsete väärtustega, saame potentsiaalselt tuhandeid meiega sarnaseid või intelligentsemaid tsivilisatsioone. Aga kui jah, siis miks nad meiega ühendust ei võta? See nn Fermiego paradoks. Tal on palju "lahendusi" ja seletusi, kuid tehnika praeguse seisuga – ja veel enam pool sajandit tagasi – on need kõik nagu oletused ja pimedad tulistamised.

Seda paradoksi näiteks seletatakse sageli haruldaste muldmetallide hüpoteeset meie planeet on igas mõttes ainulaadne. Rõhk, temperatuur, kaugus Päikesest, aksiaalne kalle või kiirgust varjestav magnetväli on valitud nii, et elu saaks areneda ja areneda võimalikult kaua.

Loomulikult avastame ökosfäärist üha rohkem eksoplaneete, mis võiksid olla elamiskõlblike planeetide kandidaadid. Veel hiljuti leiti nad meile lähima tähe - Proxima Centauri - lähedalt. Võib-olla pole aga sarnasustele vaatamata võõraste päikeste ümber leiduvad "teised Maad" meie planeediga "täpselt samasugused" ja ainult sellises kohanemises saab tekkida uhke tehnoloogiline tsivilisatsioon? Võib olla. Siiski teame isegi Maad vaadates, et elu õitseb väga "sobimatutes" tingimustes.

Interneti haldamisel ja ehitamisel ning Tesla Marsile saatmisel on muidugi vahe. Unikaalsuse probleemi saaks lahendada, kui leiaksime kusagilt kosmosest täpselt Maa sarnase planeedi, millel puudub tehnoloogiline tsivilisatsioon.

Fermi paradoksi selgitamisel räägitakse mõnikord nn halvad tulnukad. Seda mõistetakse erinevalt. Nii et need hüpoteetilised tulnukad võivad olla "vihased", et keegi tahab neid tülitada, sekkuda ja tülitada - nii nad isoleerivad end, ei reageeri ogadele ega taha kellegagi midagi peale hakata. On ka fantaasiaid "loomulikult kurjadest" tulnukatest, kes hävitavad iga tsivilisatsiooni, millega nad kokku puutuvad. Tehnoloogiliselt väga arenenud inimesed ise ei taha, et teised tsivilisatsioonid hüppaksid edasi ja muutuksid neile ohuks.

Samuti tasub meeles pidada, et elu kosmoses on allutatud erinevatele katastroofidele, mida teame meie planeedi ajaloost. Räägime jäätumisest, tähe ägedatest reaktsioonidest, meteooride, asteroidide või komeetide pommitamisest, kokkupõrgetest teiste planeetidega või isegi kiirgusest. Isegi kui sellised sündmused ei steriliseeri kogu planeeti, võivad need olla tsivilisatsiooni lõpp.

Samuti ei välista mõned, et oleme üks esimesi tsivilisatsioone universumis – kui mitte esimene – ja et me pole veel piisavalt arenenud, et saaksime luua kontakti hiljem tekkinud vähemarenenud tsivilisatsioonidega. Kui see nii oleks, oleks maavälises ruumis intelligentsete olendite otsimise probleem endiselt lahendamatu. Pealegi ei saanud hüpoteetiline “noor” tsivilisatsioon olla meist vaid mõne aastakümne võrra noorem, et temaga kaugühendust saada.

Aken pole ka ees liiga suur. Tuhandeaastase tsivilisatsiooni tehnoloogia ja teadmised võisid olla meile sama arusaamatud kui tänapäeval ristisõdadest pärit inimesele. Palju arenenumad tsivilisatsioonid oleksid nagu meie maailm sipelgatele teeäärses sipelgapesas.

Spekulatiivne nn Kardaševo skaalakelle ülesandeks on kvalifitseerida tsivilisatsiooni hüpoteetilisi tasandeid nende tarbitava energia hulga järgi. Tema sõnul pole me veel isegi tsivilisatsioon. I tüüpi, ehk selline, kes on omandanud oskuse kasutada oma planeedi energiaressursse. Tsivilisatsioon tüüp II võimeline kasutama kogu tähte ümbritsevat energiat, kasutades näiteks struktuuri, mida nimetatakse "Dysoni sfääriks". Tsivilisatsioon III tüüp Nende eelduste kohaselt haarab see kogu galaktika energia. Pidage siiski meeles, et see kontseptsioon loodi osana lõpetamata I astme tsivilisatsioonist, mida kuni viimase ajani kujutati üsna ekslikult II tüüpi tsivilisatsioonina, mis soovib ehitada oma tähe ümber Dysoni sfääri (tähevalguse anomaaliad). KIK 8462852).

Kui oleks olemas II ja veelgi enam III tüüpi tsivilisatsioon, siis me kindlasti näeksime seda ja võtaksime meiega kontakti – mõned meist arvavad nii, väites veelgi, et kuna me nii arenenud tulnukaid ei näe ega muul moel tundma ei saa, lihtsalt ei eksisteeri.. Teine Fermi paradoksi seletuskoolkond aga ütleb, et nendel tasanditel olevad tsivilisatsioonid on meile nähtamatud ja tundmatud – rääkimata sellest, et nad kosmoseloomaaia hüpoteesi järgi ei pööra sellistele vähearenenud olenditele tähelepanu.

Pärast testimist või enne?

Lisaks kõrgelt arenenud tsivilisatsioonide üle arutlemisele seletatakse mõnikord ka Fermi paradoksi mõistetega evolutsioonifiltrid tsivilisatsiooni arengus. Nende sõnul on evolutsiooniprotsessis etapp, mis tundub elu jaoks võimatu või väga ebatõenäoline. Seda nimetatakse Suurepärane filter, mis on suurim läbimurre planeedi elu ajaloos.

Mis puutub meie inimkogemusse, siis me ei tea täpselt, kas oleme suure filtreerimise taga, ees või keskel. Kui meil õnnestus see filter ületada, võis see olla ületamatu barjäär enamiku eluvormide jaoks teadaolevas ruumis ja me oleme ainulaadsed. Filtreerimine võib toimuda algusest peale, näiteks prokarüootse raku muundumisel keeruliseks eukarüootseks rakuks. Kui see nii oleks, võiks elu kosmoses olla isegi üsna tavaline, kuid tuumadeta rakkude kujul. Võib-olla oleme lihtsalt esimesed, kes Suurest filtrist läbi saavad? See toob meid tagasi juba mainitud probleemi, nimelt kaugsuhtlemise raskuse juurde.

On ka variant, et läbimurre arengus on veel ees. Siis polnud edust juttugi.

Need kõik on väga spekulatiivsed kaalutlused. Mõned teadlased pakuvad tulnukate signaalide puudumisele argisemaid selgitusi. New Horizonsi juhtivteadlane Alan Stern ütleb, et paradoksi saab lihtsalt lahendada. paks jääkoormis ümbritseb ookeane teistel taevakehadel. Teadlane teeb sellise järelduse hiljutiste Päikesesüsteemi avastuste põhjal: paljude kuude koore all on vedela vee ookeanid. Mõnel juhul (Euroopa, Enceladus) puutub vesi kokku kivise pinnasega ja seal registreeritakse hüdrotermiline aktiivsus. See peaks kaasa aitama elu tekkimisele.

Paks jääkoorik võib kaitsta elu vaenulike nähtuste eest avakosmoses. Räägime siin muuhulgas tugevatest tähtede sähvatustest, asteroidide kokkupõrkest või kiirgusest gaasihiiglase läheduses. Teisest küljest võib see kujutada endast arengubarjääri, mida on raske ületada isegi hüpoteetilise intelligentse elu jaoks. Sellised veetsivilisatsioonid ei pruugi väljaspool paksu jääkoore üldse ruumi tunda. Selle piiridest ja veekeskkonnast väljumisest on raske isegi unistada - see oleks palju keerulisem kui meile, kelle jaoks ei ole ka avakosmos, välja arvatud maa atmosfäär, kuigi sõbralik paik.

Kas otsime elu või sobivat elukohta?

Igal juhul peame ka meie, maainimesed, mõtlema sellele, mida me tegelikult otsime: elu ennast või meiesuguse eluks sobivat paika. Eeldades, et me ei taha kellegagi kosmosesõdu pidada, on need kaks erinevat asja. Planeedid, mis on elujõulised, kuid millel pole arenenud tsivilisatsioone, võivad muutuda potentsiaalse kolonisatsiooni piirkondadeks. Ja selliseid perspektiivikaid kohti leiame aina rohkem. Saame juba kasutada vaatlustööriistu, et teha kindlaks, kas planeet on nn orbiidil. elutsoon tähe ümberkas see on kivine ja vedelale veele sobiva temperatuuriga. Varsti saame tuvastada, kas seal tõesti on vett, ja määrata atmosfääri koostise.

Tähtede ümbritsev eluvöönd sõltuvalt nende suurusest ja Maa-sarnaste eksoplaneetide näited (horisontaalne koordinaat - kaugus tähest (JA); vertikaalne koordinaat - tähe mass (päikese suhtes)).

Eelmisel aastal avastasid teadlased ESO HARPS-i instrumenti ja mitmeid teleskoope üle maailma kasutades eksoplaneedi LHS 1140b kui tuntuima kandidaadi eluks. See tiirleb ümber punase kääbuse LHS 1140, 18 valgusaasta kaugusel Maast. Astronoomide hinnangul on planeet vähemalt viis miljardit aastat vana. Nad jõudsid järeldusele, et selle läbimõõt on peaaegu 1,4 1140. km – mis on Maast XNUMX korda suurem. LHS XNUMX b massi ja tiheduse uuringud on jõudnud järeldusele, et tõenäoliselt on tegemist tiheda raudsüdamikuga kivimiga. Kõlab tuttavalt?

Veidi varem sai kuulsaks seitsmest Maa-sarnasest planeedist koosnev süsteem tähe ümber. TRAPPIST-1. Need on tähistatud tähega "b" kuni "h" peremeestähe kauguse järjekorras. Teadlaste tehtud analüüsid, mis avaldati ajakirja Nature Astronomy jaanuarinumbris, viitavad sellele, et mõõduka pinnatemperatuuri, mõõduka tõusu ja loodete soojenemise ning piisavalt madala kiirgusvoo tõttu, mis ei too kaasa kasvuhooneefekti, on parimad kandidaadid elamiskõlblike planeetide jaoks " e ” objektid ja „e”. Võimalik, et esimene katab kogu veeookeani.

TRAPPIST-1 süsteemi planeedid

Seega tundub eluks soodsate tingimuste avastamine meile juba käeulatuses. Elu enda kaugtuvastus, mis on veel suhteliselt lihtne ja ei kiirga elektromagnetlaineid, on hoopis teine ​​lugu. Washingtoni ülikooli teadlased on aga välja pakkunud uue meetodi, mis täiendaks kaua kavandatud suurte arvude otsimist. hapnik planeedi atmosfääris. Hapnikuidee hea asi on see, et ilma eluta on raske toota suures koguses hapnikku, kuid pole teada, kas kogu elu toodab hapnikku.

"Hapniku tootmise biokeemia on keeruline ja võib olla haruldane," selgitab Joshua Crissansen-Totton Washingtoni ülikoolist ajakirjas Science Advances. Maal elulugu analüüsides õnnestus tuvastada gaaside segu, mille olemasolu viitab elu olemasolule samamoodi nagu hapnik. Rääkides metaani ja süsinikdioksiidi segu, ilma süsinikmonooksiidita. Miks mitte viimast? Fakt on see, et mõlema molekuli süsinikuaatomid esindavad erinevat oksüdatsiooniastet. Mittebioloogiliste protsesside abil on väga raske saavutada sobivat oksüdatsioonitaset ilma samaaegse reaktsiooni vahendatud süsinikmonooksiidi moodustumiseta. Kui näiteks metaani ja CO allikas₂ atmosfääris on vulkaanid, kaasneb nendega paratamatult vingugaas. Pealegi imendub see gaas kiiresti ja kergesti mikroorganismide poolt. Kuna see on atmosfääris olemas, tuleks elu olemasolu pigem välistada.

2019. aastaks plaanib NASA käivitada James Webbi kosmoseteleskoopmis suudab täpsemalt uurida nende planeetide atmosfääri raskemate gaaside, nagu süsinikdioksiid, metaan, vesi ja hapnik, olemasolu.

Esimene eksoplaneet avastati 90ndatel. Sellest ajast alates oleme juba kinnitanud peaaegu 4. eksoplaneeti umbes 2800 süsteemis, sealhulgas umbes kakskümmend, mis näivad olevat potentsiaalselt elamiskõlblikud. Nende maailmade vaatlemiseks paremaid instrumente arendades saame teha teadlikumaid oletusi sealsete olude kohta. Ja mis sellest saab, on näha.