Fermiho paradox po vlne objavov exoplanét

V galaxii RX J1131-1231 objavil tím astrofyzikov z University of Oklahoma prvú známu skupinu planét mimo Mliečnej dráhy. Objekty „sledované“ technikou gravitačných mikrošošoviek majú rôznu hmotnosť – od lunárnej až po podobnú Jupiterovi. Robí tento objav Fermiho paradox paradoxnejším?

V našej galaxii je približne rovnaký počet hviezd (100 – 400 miliárd), približne rovnaký počet galaxií vo viditeľnom vesmíre – takže na každú hviezdu v našej obrovskej Mliečnej dráhe pripadá celá galaxia. Vo všeobecnosti na 10 rokov²² na 10²⁴ hviezdy. Vedci nemajú konsenzus o tom, koľko hviezd je podobných nášmu Slnku (t. j. podobnej veľkosti, teploty, jasu) – odhady sa pohybujú od 5 % do 20 %. Vezmite prvú hodnotu a vyberte najmenší počet hviezdičiek (10²²), dostaneme 500 biliónov alebo miliardu miliárd hviezd ako Slnko.

Podľa štúdií a odhadov PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences) sa najmenej 1 % hviezd vo vesmíre točí okolo planéty schopnej podporovať život – hovoríme teda o počte 100 miliárd miliárd planét s podobnými vlastnosťami. na Zem. Ak predpokladáme, že po miliardách rokov existencie sa len na 1 % planét Zeme vyvinie život a 1 % z nich bude mať evolučný život v inteligentnej forme, znamenalo by to, že existuje jedna biliardová planéta s inteligentnými civilizáciami vo viditeľnom vesmíre.

Ak hovoríme len o našej galaxii a zopakujeme výpočty, za predpokladu presného počtu hviezd v Mliečnej dráhe (100 miliárd), dospejeme k záveru, že v našej galaxii je pravdepodobne najmenej miliarda planét podobných Zemi. a 100 XNUMX. inteligentné civilizácie!

Niektorí astrofyzici dávajú šancu, že sa ľudstvo stane prvým technologicky vyspelým druhom, na 1 z 10.²²to znamená, že zostáva bezvýznamná. Na druhej strane, vesmír existuje už asi 13,8 miliardy rokov. Aj keď civilizácie nevznikli v priebehu niekoľkých prvých miliárd rokov, ešte pred ich vznikom bol dlhý čas. Mimochodom, ak by po definitívnom vyradení v Mliečnej dráhe existovalo „len“ tisíc civilizácií a existovali by približne rovnakú dobu ako naša (zatiaľ asi 10 XNUMX rokov), tak s najväčšou pravdepodobnosťou už zanikli, vymieranie alebo zhromažďovanie iných neprístupných našej úrovni rozvoja, o ktorých bude reč neskôr.

Všimnite si, že aj „súčasne“ existujúce civilizácie komunikujú s ťažkosťami. Už len z toho dôvodu, že ak by tam bolo len 10 tisíc svetelných rokov, trvalo by im 20 tisíc svetelných rokov, kým by položili otázku a potom na ňu odpovedali. rokov. Pri pohľade na históriu Zeme nemožno vylúčiť, že v takom časovom období môže civilizácia vzniknúť a zaniknúť z povrchu ...

Rovnica len z neznámych

V snahe posúdiť, či by mimozemská civilizácia mohla skutočne existovať, Frank Drake v 60. rokoch navrhol slávnu rovnicu – vzorec, ktorého úlohou je „memanologicky“ určiť existenciu inteligentných rás v našej galaxii. Tu používame termín, ktorý pred mnohými rokmi vytvoril Jan Tadeusz Stanisławski, satirik a autor rozhlasových a televíznych „prednášok“ o „aplikovanej manológii“, pretože toto slovo sa zdá byť pre tieto úvahy vhodné.

Podľa Drakeova rovnica – N, počet mimozemských civilizácií, s ktorými môže ľudstvo komunikovať, je výsledkom:

R_* je rýchlosť tvorby hviezd v našej Galaxii;

f_p je percento hviezd s planétami;

n_e je priemerný počet planét v obývateľnej zóne hviezdy, t.j. tých, na ktorých môže vzniknúť život;

f_l je percento planét v obývateľnej zóne, na ktorých vznikne život;

f_i je percento obývaných planét, na ktorých život rozvinie inteligenciu (t. j. vytvorí civilizáciu);

f_c - percento civilizácií, ktoré chcú komunikovať s ľudstvom;

L je priemerná dĺžka života takýchto civilizácií.

Ako vidíte, rovnica pozostáva takmer zo všetkých neznámych. Koniec koncov, nepoznáme ani priemernú dobu existencie civilizácie, ani percento tých, ktorí nás chcú kontaktovať. Dosadením niektorých výsledkov do rovnice „viac-menej“ sa ukazuje, že takýchto civilizácií môžu byť v našej galaxii stovky, ak nie tisíce.

Drakeova rovnica a jej autor

Vzácne zeminy a zlí mimozemšťania

Aj keď komponenty Drakeovej rovnice nahradíme konzervatívnymi hodnotami, získame potenciálne tisíce civilizácií podobných našej alebo inteligentnejších. Ale ak áno, prečo nás nekontaktujú? Tento tzv Fermiegov paradox. Má mnoho „riešení“ a vysvetlení, no pri súčasnom stave techniky – a ešte viac pred polstoročím – sú všetky ako dohady a streľba naslepo.

Tento paradox sa napríklad často vysvetľuje hypotéza vzácnych zemínže naša planéta je vo všetkých smeroch jedinečná. Tlak, teplota, vzdialenosť od Slnka, axiálny sklon alebo magnetické pole tienenie žiarenia sú zvolené tak, aby sa život mohol rozvíjať a vyvíjať čo najdlhšie.

Samozrejme, v ekosfére objavujeme stále viac exoplanét, ktoré by mohli byť kandidátmi na obývateľné planéty. Nedávno boli nájdené v blízkosti najbližšej hviezdy k nám - Proxima Centauri. Možno však napriek podobnosti „druhé Zeme“ nachádzajúce sa okolo cudzích sĺnk nie sú „úplne rovnaké“ ako naša planéta a len v takomto prispôsobení môže vzniknúť hrdá technologická civilizácia? Možno. Vieme však, aj pri pohľade na Zem, že život prekvitá vo veľmi „nevhodných“ podmienkach.

Samozrejme, je rozdiel spravovať a budovať internet a poslať Teslu na Mars. Problém jedinečnosti by sa dal vyriešiť, keby sme niekde vo vesmíre našli planétu presne ako Zem, no bez technologickej civilizácie.

Pri vysvetľovaní Fermiho paradoxu sa niekedy hovorí o tzv zlí mimozemšťania. Toto sa chápe rôznymi spôsobmi. Títo hypotetickí mimozemšťania sa teda môžu „hnevať“, že ich chce niekto obťažovať, zasahovať a obťažovať – preto sa izolujú, nereagujú na barby a nechcú mať s nikým nič spoločné. Existujú aj fantázie o „prirodzene zlých“ mimozemšťanoch, ktorí ničia každú civilizáciu, s ktorou sa stretnú. Sami technologicky vyspelí nechcú, aby iné civilizácie predskakovali a stali sa pre nich hrozbou.

Za pripomenutie stojí aj to, že život vo vesmíre podlieha rôznym katastrofám, ktoré poznáme z histórie našej planéty. Hovoríme o zaľadnení, prudkých reakciách hviezdy, bombardovaní meteormi, asteroidmi či kométami, zrážkach s inými planétami či dokonca o žiarení. Aj keď takéto udalosti nesterilizujú celú planétu, môžu byť koncom civilizácie.

Niektorí tiež nevylučujú, že sme jednou z prvých civilizácií vo vesmíre – ak nie prvou – a že sme sa ešte nevyvinuli natoľko, aby sme mohli nadviazať kontakt s menej vyspelými civilizáciami, ktoré vznikli neskôr. Ak by to tak bolo, potom by problém hľadania inteligentných bytostí v mimozemskom priestore bol stále neriešiteľný. Navyše, hypotetická „mladá“ civilizácia nemôže byť od nás mladšia len o niekoľko desaťročí, aby ju bolo možné kontaktovať na diaľku.

Okno vpredu tiež nie je príliš veľké. Technológie a znalosti tisícročnej civilizácie mohli byť pre nás rovnako nepochopiteľné, ako sú dnes pre človeka z križiackych výprav. Oveľa vyspelejšie civilizácie by boli ako náš svet mravcom z mraveniska pri ceste.

Špekulatívne tzv Kardaševova stupnicaktorých úlohou je kvalifikovať hypotetické úrovne civilizácie podľa množstva energie, ktorú spotrebujú. Podľa nej ešte ani nie sme civilizácia. typ I, teda taký, ktorý si osvojil schopnosť využívať energetické zdroje vlastnej planéty. civilizácia typ II schopný využiť všetku energiu obklopujúcu hviezdu, napríklad pomocou štruktúry nazývanej „Dysonova guľa“. civilizácia typ III Podľa týchto predpokladov zachytáva všetku energiu galaxie. Pamätajte však, že tento koncept bol vytvorený ako súčasť nedokončenej civilizácie Tier I, ktorá bola donedávna dosť mylne zobrazovaná ako civilizácia typu II, ktorá sa snažila vybudovať okolo svojej hviezdy Dysonovu guľu (anomálie hviezdneho svetla). KIK 8462852).

Ak by existovala civilizácia typu II a ešte viac III, určite by sme ju videli a nadviazali s nami kontakt – niektorí z nás si to myslia, ďalej tvrdiac, že ​​keďže nevidíme ani inak nepoznáme takýchto vyspelých mimozemšťanov, proste neexistujú.. Iná škola vysvetľovania Fermiho paradoxu však hovorí, že civilizácie na týchto úrovniach sú pre nás neviditeľné a nerozoznateľné – nehovoriac o tom, že podľa hypotézy vesmírnej zoologickej záhrady si takéto nedostatočne vyvinuté tvory všímajú.

Po testovaní alebo predtým?

Okrem úvah o vysoko rozvinutých civilizáciách sa Fermiho paradox niekedy vysvetľuje pojmami evolučné filtre vo vývoji civilizácie. Podľa nich existuje v procese evolúcie etapa, ktorá sa zdá byť pre život nemožná alebo veľmi nepravdepodobná. To sa nazýva Skvelý filter, čo je najväčší prelom v histórii života na planéte.

Pokiaľ ide o našu ľudskú skúsenosť, nevieme presne, či sme pozadu, vpredu alebo uprostred veľkej filtrácie. Ak sa nám podarilo tento filter prekonať, možno to bola neprekonateľná bariéra pre väčšinu foriem života v známom priestore a my sme jedineční. K filtrácii môže dôjsť už od začiatku, napríklad pri premene prokaryotickej bunky na komplexnú eukaryotickú bunku. Ak by to tak bolo, život vo vesmíre by mohol byť dokonca celkom obyčajný, no vo forme buniek bez jadier. Možno sme len prví, ktorí prešli Veľkým filtrom? Tým sa vraciame k už spomínanému problému, a to k obtiažnosti komunikácie na diaľku.

Existuje aj možnosť, že prelom vo vývoji je ešte len pred nami. O nejakom úspechu vtedy nebolo ani reči.

To všetko sú veľmi špekulatívne úvahy. Niektorí vedci ponúkajú všednejšie vysvetlenia nedostatku mimozemských signálov. Alan Stern, hlavný vedec v New Horizons, hovorí, že tento paradox možno jednoducho vyriešiť. hustá ľadová kôraktorý obklopuje oceány na iných nebeských telesách. Výskumník vyvodzuje tento záver na základe nedávnych objavov v slnečnej sústave: oceány tekutej vody ležia pod kôrou mnohých mesiacov. V niektorých prípadoch (Európa, Enceladus) prichádza voda do kontaktu s kamenitou pôdou a zaznamenáva sa tam hydrotermálna aktivita. To by malo prispieť k vzniku života.

Hrubá ľadová kôra môže chrániť život pred nepriateľskými javmi vo vesmíre. Hovoríme tu okrem iného o silných hviezdnych erupciách, dopadoch asteroidov či o žiarení v blízkosti plynného obra. Na druhej strane môže predstavovať bariéru rozvoja, ktorú je ťažké prekonať aj pre hypotetický inteligentný život. Takéto vodné civilizácie nemusia poznať vôbec žiadny priestor mimo hrubej ľadovej kôry. Je ťažké čo i len snívať o prekročení jeho hraníc a vodného prostredia – bolo by to oveľa ťažšie ako pre nás, pre ktorých vesmír okrem zemskej atmosféry tiež nie je príliš prívetivým miestom.

Hľadáme život alebo vhodné miesto na život?

V každom prípade sa aj my pozemšťania musíme zamyslieť nad tým, čo vlastne hľadáme: život samotný alebo miesto vhodné pre život ako je ten náš. Za predpokladu, že s nikým nechceme viesť vesmírne vojny, sú to dve rozdielne veci. Planéty, ktoré sú životaschopné, ale nemajú vyspelé civilizácie, sa môžu stať oblasťami potenciálnej kolonizácie. A takýchto perspektívnych miest nachádzame čoraz viac. Už teraz môžeme použiť pozorovacie nástroje na určenie, či sa planéta nachádza na takzvanej orbite. životná zóna okolo hviezdyči je kamenistá a pri teplote vhodnej pre tekutú vodu. Čoskoro budeme schopní zistiť, či tam skutočne je voda, a určiť zloženie atmosféry.

Životná zóna okolo hviezd v závislosti od ich veľkosti a príklady exoplanét podobných Zemi (horizontálna súradnica - vzdialenosť od hviezdy (JA); vertikálna súradnica - hmotnosť hviezdy (vzhľadom na slnko)).

Minulý rok vedci pomocou prístroja ESO HARPS a množstva ďalekohľadov po celom svete objavili exoplanétu LHS 1140b ako najznámejšieho kandidáta na život. Obieha okolo červeného trpaslíka LHS 1140, 18 svetelných rokov od Zeme. Astronómovia odhadujú, že planéta má najmenej päť miliárd rokov. Dospeli k záveru, že má priemer takmer 1,4 1140. km - čo je XNUMX-násobok veľkosti Zeme. Štúdie hmotnosti a hustoty LHS XNUMX b dospeli k záveru, že ide pravdepodobne o horninu s hustým železným jadrom. Znie povedome?

O niečo skôr sa preslávil systém siedmich planét podobných Zemi okolo hviezdy. TRAPPIST-1. Sú označené "b" až "h" v poradí vzdialenosti od hostiteľskej hviezdy. Analýzy uskutočnené vedcami a publikované v januárovom vydaní Nature Astronomy naznačujú, že v dôsledku miernych povrchových teplôt, mierneho prílivového ohrevu a dostatočne nízkeho toku žiarenia, ktorý nevedie ku skleníkovému efektu, sú najlepšími kandidátmi na obývateľné planéty. „predmety“ a „e“. Je možné, že prvý pokrýva celý vodný oceán.

Planéty systému TRAPPIST-1

Zdá sa teda, že objavovanie podmienok vedúcich k životu už máme na dosah. Detekcia samotného života na diaľku, ktorá je zatiaľ pomerne jednoduchá a nevyžaruje elektromagnetické vlny, je úplne iný príbeh. Vedci z Washingtonskej univerzity však prišli s novou metódou, ako doplniť dlho navrhované pátranie po veľkých číslach. kyslíka v atmosfére planéty. Dobrá vec na myšlienke kyslíka je, že je ťažké produkovať veľké množstvo kyslíka bez života, ale nie je známe, či celý život produkuje kyslík.

„Biochémia výroby kyslíka je zložitá a môže byť zriedkavá,“ vysvetľuje Joshua Crissansen-Totton z Washingtonskej univerzity v časopise Science Advances. Analýzou histórie života na Zemi bolo možné identifikovať zmes plynov, ktorých prítomnosť naznačuje existenciu života rovnakým spôsobom ako kyslík. Hovoriac o zmes metánu a oxidu uhličitého, bez oxidu uhoľnatého. Prečo nie posledný? Faktom je, že atómy uhlíka v oboch molekulách predstavujú rôzne stupne oxidácie. Je veľmi ťažké získať vhodné úrovne oxidácie nebiologickými procesmi bez sprievodnej tvorby reakciou sprostredkovaného oxidu uhoľnatého. Ak je napríklad zdrojom metánu a CO₂ v atmosfére sú sopky, budú ich nevyhnutne sprevádzať oxid uhoľnatý. Okrem toho je tento plyn rýchlo a ľahko absorbovaný mikroorganizmami. Keďže je prítomný v atmosfére, existenciu života treba radšej vylúčiť.

Na rok 2019 plánuje NASA spustenie Vesmírny teleskop Jamesa Webbaktorá bude schopná presnejšie študovať atmosféry týchto planét na prítomnosť ťažších plynov, akými sú oxid uhličitý, metán, voda a kyslík.

Prvá exoplanéta bola objavená v 90. rokoch. Odvtedy sme už potvrdili takmer 4. exoplanéty v približne 2800 systémoch vrátane približne dvadsiatich, ktoré sa zdajú byť potenciálne obývateľné. Vývojom lepších nástrojov na pozorovanie týchto svetov budeme môcť robiť informovanejšie odhady o tamojších podmienkach. A čo z toho vzíde, sa ešte len uvidí.