Fermi-paradokset efter en bølge af exoplanetopdagelser

I galaksen RX J1131-1231 har et hold astrofysikere fra University of Oklahoma opdaget den første kendte gruppe af planeter uden for Mælkevejen. Objekter "sporet" ved hjælp af gravitationsmikrolinseteknikker har forskellige masser, fra måne til Jupiter-lignende. Gør denne opdagelse Fermi-paradokset mere paradoksalt?

Der er cirka det samme antal stjerner i vores galakse (100-400 milliarder), cirka det samme antal galakser i det synlige univers – så der er en hel galakse for hver stjerne i vores enorme Mælkevej. Generelt i 10 år²² til 10²⁴ stjerner. Forskere har ingen konsensus om, hvor mange stjerner der ligner vores sol (dvs. ens i størrelse, temperatur, lysstyrke) - estimater varierer fra 5 % til 20 %. Tager den første værdi og vælger det mindste antal stjerner (10²²), får vi 500 billioner eller en milliard milliarder stjerner som Solen.

Ifølge forskning og skøn fra PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences) kredser mindst 1 % af stjernerne i universet om en planet, der er i stand til at understøtte liv – så vi taler om 100 milliarder milliarder planeter med egenskaber, der ligner Jorden. Hvis vi antager, at efter milliarder af års eksistens, vil kun 1% af jordiske planeter udvikle liv, og 1% af dem vil have udviklet liv i en intelligent form, ville det betyde, at der er en billardplanet med intelligente civilisationer i det synlige univers.

Hvis vi kun taler om vores galakse og gentager beregningerne, idet vi antager det nøjagtige antal stjerner i Mælkevejen (100 milliarder), konkluderer vi, at der sandsynligvis er mindst en milliard jordlignende planeter i vores galakse. og 100 XNUMX. intelligente civilisationer!

Nogle astrofysikere vurderer, at sandsynligheden for, at menneskeheden bliver den første teknologisk avancerede art, er 1 ud af 10.²²det vil sige, at den forbliver ubetydelig. På den anden side har universet eksisteret i omkring 13,8 milliarder år. Selvom civilisationer ikke opstod i de første par milliarder år, var der stadig lang tid, før de gjorde det. Forresten, hvis der efter den endelige eliminering i Mælkevejen "kun" var tusinde civilisationer, og de ville have eksisteret i omtrent samme tid som vores (indtil videre omkring 10 XNUMX år), så er de højst sandsynligt allerede forsvundet, at dø ud eller samle andre utilgængelige for vores niveauudvikling, hvilket vil blive diskuteret senere.

Bemærk, at selv "samtidigt" eksisterende civilisationer har svært ved at kommunikere. Om ikke andet af den grund, at hvis de kun var 10 tusinde lysår væk, ville det tage dem 20 tusinde lysår at stille et spørgsmål og derefter besvare det. flere år. Ser man på Jordens historie, kan det ikke udelukkes, at civilisationen i en sådan tidsramme kan opstå og forsvinde fra overfladen...

Ligning kun fra ukendte

Forsøger at vurdere, om en fremmed civilisation faktisk eksisterer, Frank Drake i 60'erne foreslog han den berømte ligning - en formel, hvis opgave er at "memanologisk" bestemme eksistensen af ​​intelligente racer i vores galakse. Her bruger vi et udtryk, der blev opfundet for mange år siden af ​​Jan Tadeusz Stanislawski, en satiriker og forfatter til radio- og tv-"forelæsninger" om "anvendt manologi", fordi ordet synes passende til disse betragtninger.

ifølge Drake ligning – N, antallet af udenjordiske civilisationer, som menneskeheden kan kommunikere med, er produktet af:

R_* er hastigheden af ​​stjernedannelse i vores galakse;

f_p er procentdelen af ​​stjerner med planeter;

n_e er det gennemsnitlige antal planeter i en stjernes beboelige zone, dvs. dem, hvorpå liv kan opstå;

f_l er procentdelen af ​​planeter i den beboelige zone, hvor der vil opstå liv;

f_i er procentdelen af ​​beboede planeter, hvorpå livet vil udvikle intelligens (dvs. skabe en civilisation);

f_c - procentdelen af ​​civilisationer, der ønsker at kommunikere med menneskeheden;

L er den gennemsnitlige levetid for sådanne civilisationer.

Som du kan se, består ligningen af ​​næsten alle ubekendte. Vi kender trods alt hverken den gennemsnitlige varighed af eksistensen af ​​en civilisation eller procentdelen af ​​dem, der ønsker at kontakte os. Ved at erstatte nogle resultater med "mere eller mindre"-ligningen, viser det sig, at der kan være hundredvis eller endda tusindvis af sådanne civilisationer i vores galakse.

Drake-ligningen og dens forfatter

Sjælden jord og onde rumvæsener

Selv ved at erstatte konservative værdier med komponenterne i Drake-ligningen, får vi potentielt tusindvis af civilisationer, der ligner vores eller mere intelligente. Men hvis ja, hvorfor kontakter de os så ikke? Dette er den såkaldte Fermi paradoks. Han har mange "løsninger" og forklaringer, men med den nuværende teknologiske tilstand - og endnu mere for et halvt århundrede siden - er de alle som gætværk og blindskydning.

Dette paradoks bliver for eksempel ofte forklaret sjældne jordarters hypoteseat vores planet er unik på alle måder. Tryk, temperatur, afstand fra Solen, aksial hældning eller strålingsbeskyttende magnetfelt er valgt, så livet kan udvikle sig og udvikle sig så længe som muligt.

Selvfølgelig opdager vi flere og flere exoplaneter i økosfæren, der kunne være kandidater til beboelige planeter. Senest blev de fundet nær vores nærmeste stjerne, Proxima Centauri. Måske på trods af lighederne er de "anden Jorder" opdaget omkring fremmede sole dog ikke "præcis de samme" som vores planet, og kun i en sådan tilpasning kan en stolt teknologisk civilisation opstå? Måske. Men vi ved, selv når vi ser på Jorden, at livet trives selv under meget "upassende" forhold.

Selvfølgelig er der forskel på at køre og bygge internettet og at sende Tesla til Mars. Problemet med det unikke kunne løses, hvis vi kunne finde en planet et sted i rummet nøjagtigt som Jorden, men uden en teknologisk civilisation.

Når man forklarer Fermi-paradokset, taler de nogle gange om det såkaldte dårlige udlændinge. Dette forstås på forskellige måder. Så disse hypotetiske aliens bliver måske "vrede" over, at nogen vil genere dem, blande sig og forstyrre dem - så de isolerer sig, reagerer ikke på modhager og vil ikke have noget med nogen at gøre. Der er også fantasier om "iboende onde" aliens, som ødelægger enhver civilisation, de møder. De meget teknologisk avancerede ønsker ikke selv, at andre civilisationer tager et spring fremad og bliver en trussel mod dem.

Det er også værd at huske på, at livet i rummet er udsat for forskellige katastrofer, som vi kender fra vores planets historie. Vi taler om istid, voldsomme reaktioner fra en stjerne, bombardement af meteorer, asteroider eller kometer, kollisioner med andre planeter eller endda stråling. Selvom sådanne begivenheder ikke steriliserer hele planeten, kan de være enden på civilisationen.

Det er også muligt for nogle, at vi er en af ​​de første civilisationer i universet – hvis ikke den første – og at vi endnu ikke har udviklet os nok til at kunne komme i kontakt med mindre avancerede civilisationer, der opstod senere. Hvis dette var tilfældet, så ville problemet med at søge efter intelligente væsener i udenjordisk rum stadig være uløseligt. Desuden kunne den hypotetiske "unge" civilisation ikke kun være et par årtier yngre end os for at kunne kontakte den på afstand.

Vinduet er heller ikke for stort foran. Teknologien og viden fra en civilisation for tusind år siden kunne være lige så uforståelig for os, som den er for en mand fra korstogene i dag. Meget mere avancerede civilisationer ville ligne vores verden med myrer fra en myretue ved vejen.

Spekulative såkaldte Kardashevo skalahvis opgave er at kvalificere hypotetiske civilisationsniveauer i forhold til mængden af ​​energi, de forbruger. Ifølge hende er vi ikke engang en civilisation endnu type I, altså en, der har mestret evnen til at bruge sin egen planets energiressourcer. Civilisation type II er i stand til at udnytte al energien omkring en stjerne, for eksempel ved hjælp af en struktur kaldet en "Dyson-sfære". Civilisation type III Ifølge disse antagelser fanger den al galaksens energi. Husk dog, at dette koncept blev skabt som en del af en ufærdig Tier I-civilisation, som indtil for nylig var ret fejlagtigt forestillet som en civilisation, der søger en type II-fremgang for at bygge en Dyson-sfære omkring sin stjerne (stjernelys-anomali). KIK 8462852).

Hvis der var en civilisation af type II, og i endnu højere grad III, ville vi helt sikkert se den og tage kontakt til os - nogle af os tror det, og argumenterer endvidere for, at da vi ikke ser eller på anden måde lærer sådanne avancerede rumvæsener at kende, eksisterer simpelthen ikke.. En anden forklaringsskole på Fermi-paradokset siger imidlertid, at civilisationer på disse niveauer er usynlige og uigenkendelige for os - for ikke at nævne, at de ifølge hypotesen om rumzoo ikke er opmærksomme på sådanne underudviklede skabninger.

Efter testene eller før?

Ud over diskussioner om højt udviklede civilisationer forklares Fermi-paradokset nogle gange med begreberne evolutionære filtre i civilisationens udvikling. Ifølge dem er der et stadie i evolutionsprocessen, som virker umuligt eller meget usandsynligt for livet. Det kaldes Det store filter, som er det største gennembrud i livets historie på planeten.

Hvad vores menneskelige erfaring angår, ved vi ikke med sikkerhed, om vi er bagud, foran eller midt i den store filtrering. Hvis det lykkedes os at overvinde dette filter, kan det have været en uoverstigelig barriere for de fleste livsformer i kendt rum, og vi er unikke. Filtrering kan forekomme helt fra begyndelsen, for eksempel under transformationen af ​​en prokaryot celle til en kompleks eukaryot celle. Hvis dette var tilfældet, kunne livet i rummet endda være ganske almindeligt, men i form af celler uden kerner. Måske er vi bare de første til at gå gennem det store filter? Dette bringer os tilbage til det allerede nævnte problem, nemlig vanskeligheden ved at kommunikere på afstand.

Der er også mulighed for, at et gennembrud i udviklingen stadig ligger foran os. Der kunne da ikke være tale om nogen succes.

Det er alle meget spekulative overvejelser. Nogle videnskabsmænd tilbyder mere banale forklaringer på manglen på fremmede signaler. Alan Stern, chefforsker ved New Horizons, siger, at paradokset kan have en simpel løsning. tyk isskorpesom omgiver havene på andre himmellegemer. Forskeren drager denne konklusion baseret på nylige opdagelser i solsystemet: oceaner af flydende vand ligger under skorpen på mange måner. I nogle tilfælde (Europa, Enceladus) kommer vand i kontakt med stenet jord, og der registreres hydrotermisk aktivitet. Dette skal bidrage til livets fremkomst.

En tyk isskorpe kan beskytte liv mod fjendtlige fænomener i det ydre rum. Vi taler her blandt andet om kraftige stjerneudbrud, asteroide-nedslag eller stråling nær en gasgigant. På den anden side kan det repræsentere en barriere for udvikling, som er svær at overvinde selv for hypotetisk intelligent liv. Sådanne akvatiske civilisationer kender måske ikke engang noget rum ud over den tykke isskorpe. Det er svært overhovedet at drømme om at gå ud over dets grænser og vandmiljøet - det ville være meget sværere end for os, for hvem det ydre rum, bortset fra jordens atmosfære, heller ikke er et særlig venligt sted.

Leder vi efter livet eller et passende sted at bo?

Vi jordboer skal i hvert fald også tænke over, hvad vi egentlig leder efter: Livet som sådan eller et sted, der egner sig til livet som vores. Hvis vi antager, at vi ikke ønsker at udkæmpe rumkrige med nogen, er det to forskellige ting. Planeter, der er levedygtige, men som ikke har avancerede civilisationer, kan blive områder for potentiel kolonisering. Og vi finder flere og flere sådanne lovende steder. Vi kan allerede bruge observationsværktøjer til at bestemme, om en planet roterer i det, der kaldes en bane. livszone omkring en stjerneom det er stenet og ved en temperatur, der er egnet til flydende vand. Vi vil snart være i stand til at opdage, om der virkelig er vand der og bestemme atmosfærens sammensætning.

Livszonen omkring stjerner afhænger af deres størrelse og eksempler på jordlignende exoplaneter (vandret koordinat - afstand fra stjernen (JA); lodret koordinat - stjernemasse (i forhold til solen)).

Sidste år, ved hjælp af ESO HARPS-instrumentet og en række teleskoper rundt om i verden, opdagede forskere exoplaneten LHS 1140b som den bedst kendte kandidat for livet. Den kredser om den røde dværg LHS 1140, 18 lysår fra Jorden. Astronomer vurderer, at planeten er mindst fem milliarder år gammel. De konkluderede, at den har en diameter på næsten 1,4 1140. km - hvilket er XNUMX gange Jordens størrelse. Undersøgelser af massen og tætheden af ​​LHS XNUMX b har konkluderet, at det sandsynligvis er en sten med en tæt jernkerne. Lyder det bekendt?

Lidt tidligere blev et system med syv jordlignende planeter omkring en stjerne berømt. TRAPPIST-1. De er mærket "b" til "h" i rækkefølge efter afstand fra værtsstjernen. Analyserne udført af forskere og offentliggjort i januarudgaven af ​​Nature Astronomy tyder på, at på grund af moderate overfladetemperaturer, moderat tidevandsopvarmning og tilstrækkelig lav strålingsflux, der ikke fører til en drivhuseffekt, er de bedste kandidater til beboelige planeter "e" genstande og "e". Det er muligt, at den første dækker hele vandhavet.

Planeter i TRAPPIST-1 systemet

Opdagelsen af ​​livsfremmende forhold synes således at være inden for vores rækkevidde. Fjerndetektering af selve livet, som stadig er relativt simpelt og ikke udsender elektromagnetiske bølger, er en helt anden historie. Forskere fra Washington State University har dog foreslået en ny metode til at supplere den længe foreslåede søgning efter store mængder. ilt i planetens atmosfære. Ilttanken er god, fordi det er svært at producere store mængder ilt uden liv, men det er uvist, om alt liv producerer ilt.

"Biokemien af ​​oxygenproduktion er kompleks og kan være sjælden," forklarer Joshua Chrissansen-Totton fra University of Washington i tidsskriftet Science Advances. Ved at analysere livets historie på Jorden var det muligt at identificere en blanding af gasser, hvis tilstedeværelse indikerer eksistensen af ​​liv såvel som ilt. Taler om blanding af metan og kuldioxid, uden kulilte. Hvorfor uden den sidste? Faktum er, at carbonatomerne i begge molekyler repræsenterer forskellige oxidationstilstande. Det er meget vanskeligt at opnå passende niveauer af oxidation ved ikke-biologiske processer uden den ledsagende produktion af reaktionsmedieret carbonmonoxid. Hvis f.eks. kilden til metan og CO₂ Der er vulkaner i atmosfæren, de vil uundgåeligt blive ledsaget af kulilte. Desuden absorberes denne gas hurtigt og nemt af mikroorganismer. Da det er til stede i atmosfæren, bør eksistensen af ​​liv snarere udelukkes.

NASA planlægger at lancere i 2019 James Webb rumteleskopsom vil være i stand til mere præcist at studere disse planeters atmosfærer for tilstedeværelsen af ​​tungere gasser som kuldioxid, metan, vand og ilt.

Den første exoplanet blev opdaget i 90'erne. Siden da har vi allerede bekræftet næsten 4. exoplaneter i omkring 2800 systemer, herunder omkring tyve, der ser ud til at være potentielt beboelige. Ved at udvikle bedre værktøjer til at observere disse verdener, vil vi være i stand til at foretage mere informerede gæt om forholdene der. Og hvad der kommer ud af det, må vise sig.