Fermijev paradoks nakon vala otkrića egzoplaneta

U galaksiji RX J1131-1231, tim astrofizičara sa Univerziteta Oklahoma otkrio je prvu poznatu grupu planeta izvan Mliječnog puta. Objekti koji se "prate" tehnikom gravitacionog mikrolensinga imaju različite mase - od lunarnih do sličnih Jupiteru. Čini li ovo otkriće Fermijev paradoks paradoksalnim?

U našoj galaksiji postoji otprilike isti broj zvijezda (100-400 milijardi), otprilike isti broj galaksija u vidljivom svemiru - tako da postoji čitava galaksija za svaku zvijezdu u našem ogromnom Mliječnom putu. Generalno, 10 godina²² to 10²⁴ zvijezde. Naučnici nemaju konsenzus o tome koliko je zvijezda slično našem Suncu (tj. slične su po veličini, temperaturi, sjaju) - procjene se kreću od 5% do 20%. Uzimanje prve vrijednosti i odabir najmanjeg broja zvjezdica (10²²), dobijamo 500 triliona ili milijardu milijardi zvezda poput Sunca.

Prema studijama i procjenama PNAS-a (Proceedings of the National Academy of Sciences), najmanje 1% zvijezda u svemiru vrti se oko planete sposobne da podržava 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% planeta Zemlje razviti život, a 1% njih će imati evolutivni život u inteligentnom obliku, to bi značilo da postoji jedna bilijarska planeta sa inteligentnim civilizacijama u vidljivom univerzumu.

Ako govorimo samo o našoj galaksiji i ponovimo proračune, pretpostavljajući tačan broj zvijezda u Mliječnom putu (100 milijardi), zaključujemo da u našoj galaksiji vjerovatno 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 beznačajan. S druge strane, svemir postoji oko 13,8 milijardi godina. Čak i ako se civilizacije nisu pojavile u prvih nekoliko milijardi godina, bilo je još mnogo vremena prije nego što su se pojavile. Usput, da je nakon konačne eliminacije u Mliječnom putu bilo "samo" hiljadu civilizacija i da bi postojale otprilike isto vrijeme kao i naša (do sada oko 10 XNUMX godina), onda su najvjerovatnije već nestale, izumiranje ili okupljanje drugih nepristupačnih našem nivou razvoja, o čemu će biti reči kasnije.

Imajte na umu da čak i "istovremeno" postojeće civilizacije komuniciraju s poteškoćama. Samo iz razloga što da postoji samo 10 hiljada svetlosnih godina, trebalo bi im 20 hiljada svetlosnih godina da postave pitanje, a zatim odgovore. godine. Gledajući istoriju Zemlje, ne može se isključiti da u takvom vremenskom periodu civilizacija može nastati i nestati sa površine...

Jednačina samo od nepoznatih

U pokušaju da proceni da li vanzemaljska civilizacija zaista može postojati, Frank Drake 60-ih godina predložio je čuvenu jednačinu - formulu čiji je zadatak da "memanološki" utvrdi postojanje inteligentnih rasa u našoj galaksiji. Ovdje koristimo termin koji je prije mnogo godina skovao Jan Tadeusz Stanisławski, satiričar i autor radio i televizijskih "predavanja" o "primijenjenoj manologiji", jer se ta riječ čini prikladnom za ova razmatranja.

Prema Drakeova jednačina – N, broj vanzemaljskih civilizacija sa kojima čovečanstvo može da komunicira, proizvod je:

R_* je stopa formiranja zvijezda u našoj galaksiji;

f_p je postotak zvijezda sa planetama;

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

f_l je postotak planeta u zoni pogodnoj za život na kojoj će nastati život;

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

f_c - procenat civilizacija koje žele da komuniciraju sa čovečanstvom;

L je prosječan životni vijek takvih civilizacija.

Kao što vidite, jednačina se sastoji od skoro svih nepoznatih. Uostalom, ne znamo ni prosječno trajanje postojanja civilizacije, ni postotak onih koji žele da nam se jave. Zamjenom nekih rezultata u "manje ili više" jednačinu, ispada da u našoj galaksiji možda postoje stotine, ako ne i hiljade takvih civilizacija.

Drakeova jednadžba i njen autor

Rijetka zemlja i zli vanzemaljci

Čak i zamjenom konzervativnih vrijednosti za komponente Drakeove jednadžbe, dobijamo potencijalno hiljade civilizacija sličnih našoj ili inteligentnije. Ali ako je tako, zašto nas ne kontaktiraju? Ova tzv Fermijev paradoks. On ima mnoga "rješenja" i objašnjenja, ali s trenutnim stanjem tehnologije - a još više prije pola vijeka - sva su kao nagađanje i naslijepo pucanje.

Ovaj paradoks se, na primjer, često objašnjava hipoteza retkih zemaljada je naša planeta jedinstvena u svakom pogledu. Pritisak, temperatura, udaljenost od Sunca, aksijalni nagib ili magnetno polje koje štiti od zračenja biraju se tako da se život može razvijati i evoluirati što je duže moguće.

Naravno, otkrivamo sve više egzoplaneta u ekosferi koje bi mogle biti kandidati za nastanjive planete. Nedavno su pronađeni u blizini nama najbliže zvijezde - Proxima Centauri. Možda, međutim, uprkos sličnostima, "druge Zemlje" koje se nalaze oko vanzemaljskih sunaca nisu "potpuno iste" kao naša planeta, i samo u takvoj adaptaciji može nastati ponosna tehnološka civilizacija? Možda. Međutim, znamo, čak i kada pogledamo Zemlju, da život napreduje u veoma "neprikladnim" uslovima.

Naravno, postoji razlika između upravljanja i izgradnje interneta i slanja Tesle na Mars. Problem jedinstvenosti mogao bi se riješiti ako bismo mogli negdje u svemiru pronaći planetu baš kao Zemlja, ali lišenu tehnološke civilizacije.

Kada se objašnjava Fermijev paradoks, ponekad se govori o tzv loši vanzemaljci. Ovo se shvata na različite načine. Tako se ovi hipotetički vanzemaljci mogu "naljutiti" što im neko želi smetati, intervenisati i smetati - pa se izoluju, ne reaguju na bodlje i ne žele ni sa kim da imaju veze. Postoje i fantazije o "prirodno zlim" vanzemaljcima koji uništavaju svaku civilizaciju na koju naiđu. I 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 naše planete. Riječ je o glacijaciji, burnim reakcijama zvijezde, bombardiranju meteorima, asteroidima ili kometama, sudarima s drugim planetama ili čak radijaciji. Čak i ako takvi događaji ne steriliziraju cijelu planetu, 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 sa manje naprednim civilizacijama koje su nastale kasnije. Da je to tako, onda bi problem potrage za inteligentnim bićima u vanzemaljskom prostoru i dalje bio nerešiv. Štaviše, hipotetička “mlada” civilizacija ne bi mogla biti mlađa od nas samo nekoliko decenija da bi mogla da je kontaktira na daljinu.

Prozor također nije prevelik ispred. Tehnologija i znanje jedne milenijumske civilizacije možda su nama bili neshvatljivi kao danas čoveku iz krstaških ratova. Daleko naprednije civilizacije bile bi poput našeg svijeta za mrave u mravinjaku pored puta.

Špekulativni tzv Kardaševska vagačiji je zadatak da kvalifikuje hipotetičke nivoe civilizacije prema količini energije koju troše. Prema njenim riječima, mi još nismo ni civilizacija. tip I, odnosno onaj koji je ovladao sposobnošću korištenja energetskih resursa vlastite planete. Civilizacija tip II sposoban da koristi svu energiju koja okružuje zvijezdu, na primjer, koristeći strukturu koja se zove "Dysonova sfera". Civilizacija tip III Prema ovim pretpostavkama, ona hvata svu energiju galaksije. Zapamtite, međutim, da je ovaj koncept stvoren kao dio nedovršene Tier I civilizacije, koja je donedavno bila prilično pogrešno prikazana kao civilizacija tipa II da bi izgradila Dysonovu sferu oko svoje zvijezde (anomalije svjetla zvijezda). KIK 8462852).

Da postoji civilizacija tipa II, a još više III, mi bismo je svakako vidjeli i stupili u kontakt s nama - neki od nas tako misle, dalje tvrdeći da pošto ne vidimo ili na drugi način ne upoznajemo tako napredne vanzemaljce, oni jednostavno ne postoje.. Druga škola objašnjenja Fermijevog paradoksa, međutim, kaže da su civilizacije na ovim nivoima za nas nevidljive i neprepoznatljive – a da ne spominjemo da one, prema hipotezi svemirskog zoološkog vrta, ne obraćaju pažnju na tako nerazvijena stvorenja.

Nakon testiranja ili prije?

Pored rasuđivanja o visoko razvijenim civilizacijama, Fermijev paradoks se ponekad objašnjava konceptima evolucijski filteri u razvoju civilizacije. Prema njima, postoji faza u procesu evolucije koja se čini nemogućom ili vrlo malo vjerovatnom za život. To se zove Odličan filter, što je najveći proboj u istoriji života na planeti.

Što se našeg ljudskog iskustva tiče, ne znamo tačno da li smo iza, ispred ili usred velike filtracije. Ako smo uspjeli savladati ovaj filter, možda je to bila nepremostiva prepreka za većinu oblika života u poznatom svemiru, a mi smo jedinstveni. Filtracija se može dogoditi od samog početka, na primjer, tokom transformacije prokariotske ćelije u složenu eukariotsku ćeliju. Da je to tako, život u svemiru bi čak mogao biti sasvim običan, ali u obliku ćelija bez jezgra. Možda smo samo prvi koji su prošli Veliki filter? Ovo nas vraća na već spomenuti problem, odnosno na poteškoće komuniciranja na daljinu.

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

Sve su to vrlo spekulativna razmatranja. Neki naučnici nude prizemnija objašnjenja za nedostatak vanzemaljskih signala. Alan Stern, glavni naučnik u New Horizons, kaže da se paradoks može jednostavno riješiti. debela ledena korakoja okružuje okeane na drugim nebeskim tijelima. Istraživač izvodi ovaj zaključak na osnovu nedavnih otkrića u Sunčevom sistemu: okeani tekuće vode leže ispod kore mnogih mjeseci. U nekim slučajevima (Evropa, Enceladus) voda dolazi u kontakt sa kamenitim tlom i tu se bilježi hidrotermalna aktivnost. Ovo bi trebalo da doprinese nastanku života.

Debela ledena kora može zaštititi život od neprijateljskih pojava u svemiru. Ovdje je riječ, između ostalog, o jakim zvjezdanim bakljama, udarima asteroida ili radijaciji u blizini plinovitog diva. S druge strane, može predstavljati prepreku razvoju koju je teško prevladati čak i hipotetičkim inteligentnim životom. Takve vodene civilizacije možda uopće ne poznaju nikakav prostor izvan debele ledene kore. Teško je i sanjati da ćemo izaći van njenih granica i vodenog okruženja – bilo bi mnogo 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 šta zaista tražimo: sam život ili mjesto pogodno za život poput našeg. Pod pretpostavkom da ne želimo da vodimo svemirske ratove ni sa kim, to su dvije različite stvari. Planete koje su održive, ali nemaju napredne civilizacije, mogu postati područja potencijalne kolonizacije. I nalazimo sve više takvih mjesta koja obećavaju. Već možemo koristiti alate za posmatranje da odredimo da li se planeta nalazi u onome što je poznato kao orbita. životna zona oko zvezdeda li je kamenit i na temperaturi pogodnoj za tečnu vodu. Uskoro ćemo moći da otkrijemo da li tamo zaista ima vode i utvrdimo sastav atmosfere.

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

Prošle godine, koristeći instrument ESO HARPS i niz teleskopa širom svijeta, naučnici su otkrili egzoplanetu LHS 1140b kao najpoznatijeg kandidata za život. Kruži oko crvenog patuljka LHS 1140, 18 svjetlosnih godina od Zemlje. Astronomi procjenjuju da je planeta stara najmanje pet milijardi godina. Zaključili su da ima prečnik od skoro 1,4 1140. km - što je XNUMX puta veće od Zemlje. Studije mase i gustine LHS XNUMX b su zaključile da je vjerovatno riječ o stijeni s gustim željeznim jezgrom. Zvuči poznato?

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

Planete sistema TRAPPIST-1

Dakle, otkrivanje uslova koji pogoduju životu izgleda nam je već na dohvat ruke. Daljinska detekcija samog života, koja je još uvijek relativno jednostavna i ne emituje elektromagnetne valove, sasvim je druga priča. Međutim, naučnici sa Univerziteta Washington predložili su novu metodu koja nadopunjuje dugo predloženu potragu za velikim brojevima. kiseonika u atmosferi planete. Dobra stvar u vezi sa idejom o kisiku je da je teško proizvesti velike količine kisika bez života, ali nije poznato da li cijeli život proizvodi kisik.

“Biohemija proizvodnje kiseonika je složena i može biti rijetka”, objašnjava Joshua Crissansen-Totton sa Univerziteta Washington u časopisu Science Advances. Analizirajući istoriju života na Zemlji, bilo je moguće identificirati mješavinu plinova, čije prisustvo 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 oba molekula predstavljaju različite stupnjeve oksidacije. Vrlo je teško postići odgovarajuće nivoe oksidacije nebiološkim procesima bez istovremenog stvaranja ugljičnog monoksida posredovanog reakcijom. Ako je, na primjer, izvor metana i CO₂ postoje vulkani u atmosferi, oni će neminovno biti praćeni ugljičnim monoksidom. Štaviše, mikroorganizmi brzo i lako apsorbuju ovaj gas. Pošto je prisutan u atmosferi, postojanje života radije treba isključiti.

Za 2019, NASA planira lansiranje Svemirski teleskop James Webbkoji će moći preciznije proučavati atmosfere ovih planeta na prisustvo težih gasova kao što su ugljen dioksid, metan, voda i kiseonik.

Prva egzoplaneta otkrivena je 90-ih godina. Od tada smo već potvrdili skoro 4. egzoplaneta u oko 2800 sistema, uključujući dvadesetak za koje se čini da su potencijalno nastanjivi. Razvijanjem boljih instrumenata za posmatranje ovih svetova, moći ćemo da pravimo informisanije pretpostavke o uslovima tamo. A šta će od toga biti, ostaje da se vidi.