Fermi paradokss pēc eksoplanetu atklājumu viļņa

Galaktikā RX J1131-1231 Oklahomas Universitātes astrofiziķu komanda ir atklājusi pirmo zināmo planētu grupu ārpus Piena ceļa. Ar gravitācijas mikrolēcu tehniku ​​"izsekotajiem" objektiem ir dažādas masas – no Mēness līdz Jupiteram līdzīgam. Vai šis atklājums padara Fermi paradoksu paradoksālāku?

Mūsu galaktikā ir aptuveni tikpat daudz zvaigžņu (100–400 miljardi), apmēram tikpat daudz galaktiku redzamajā Visumā – tātad katrai zvaigznei mūsu plašajā Piena ceļā ir vesela galaktika. Vispār jau 10 gadus²² līdz 10. gadam²⁴ zvaigznes. Zinātniekiem nav vienprātības par to, cik zvaigznes ir līdzīgas mūsu Saulei (t.i., līdzīga izmēra, temperatūras, spilgtuma) – aplēses svārstās no 5% līdz 20%. Ņemot pirmo vērtību un izvēloties vismazāko zvaigžņu skaitu (10²²), mēs iegūstam 500 triljonus vai miljardu miljardu tādu zvaigžņu kā Saule.

Saskaņā ar PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences) pētījumiem un aplēsēm, vismaz 1% visuma zvaigžņu griežas ap planētu, kas spēj uzturēt dzīvību – tātad mēs runājam par 100 miljardu planētu skaitu ar līdzīgām īpašībām. uz Zemi. Ja pieņemtu, ka pēc miljardiem gadu ilgas pastāvēšanas tikai 1% no Zemes planētām attīstīsies dzīvība un 1% no tām būs evolucionāra dzīvība saprātīgā formā, tas nozīmētu, ka pastāv dzīvība. viena biljarda planēta ar saprātīgām civilizācijām redzamajā Visumā.

Ja runājam tikai par mūsu galaktiku un atkārtojam aprēķinus, pieņemot precīzu zvaigžņu skaitu Piena ceļā (100 miljardi), mēs secinām, ka mūsu galaktikā, iespējams, ir vismaz miljards zemei ​​līdzīgu planētu. un 100 XNUMX. inteliģentas civilizācijas!

Daži astrofiziķi uzskata, ka iespēja cilvēcei kļūt par pirmo tehnoloģiski progresīvo sugu ir 1 no 10.²²tas ir, tas paliek nenozīmīgs. No otras puses, Visums pastāv apmēram 13,8 miljardus gadu. Pat ja civilizācijas neradās pirmajos dažos miljardos gadu, tomēr pagāja ilgs laiks, līdz tās radās. Starp citu, ja pēc galīgās likvidēšanas Piena ceļā bija “tikai” tūkstotis civilizāciju un tās būtu pastāvējušas apmēram tikpat ilgi kā mūsējā (līdz šim apmēram 10 XNUMX gadus), tad tās, visticamāk, jau ir pazudušas, izmiršana vai citu mūsu līmeņa attīstībai nepieejamu pulcēšana, par ko tiks runāts vēlāk.

Ņemiet vērā, ka pat “vienlaikus” esošās civilizācijas sazinās ar grūtībām. Kaut vai tāpēc, ka, ja būtu tikai 10 tūkstoši gaismas gadu, viņiem būtu nepieciešami 20 tūkstoši gaismas gadu, lai uzdotu jautājumu un pēc tam atbildētu uz to. gadiem. Skatoties uz Zemes vēsturi, nevar izslēgt, ka šādā laika periodā no virsmas var rasties un izzust civilizācija ...

Vienādojums tikai no nezināmajiem

Mēģinot novērtēt, vai citplanētiešu civilizācija patiešām varētu pastāvēt, Frenks Dreiks 60. gados viņš ierosināja slaveno vienādojumu - formulu, kuras uzdevums ir "memanoloģiski" noteikt saprātīgu rasu esamību mūsu galaktikā. Šeit mēs lietojam terminu, ko pirms daudziem gadiem izdomājis Jans Tadeušs Staņislavskis, satīriķis, radio un televīzijas "lekciju" autors par "lietišķo manoloģiju", jo šis vārds šķiet piemērots šiem apsvērumiem.

Saskaņā ar Dreika vienādojums – N, ārpuszemes civilizāciju skaits, ar kurām cilvēce var sazināties, ir rezultāts:

R_* ir zvaigžņu veidošanās ātrums mūsu Galaktikā;

f_p ir zvaigžņu procentuālais daudzums ar planētām;

n_e ir vidējais planētu skaits zvaigznes apdzīvojamajā zonā, t.i., planētu, uz kurām var rasties dzīvība;

f_l ir apdzīvojamajā zonā esošo planētu procentuālais daudzums, uz kurām radīsies dzīvība;

f_i ir apdzīvoto planētu procentuālais daudzums, uz kurām dzīvība attīstīs inteliģenci (t.i., izveidos civilizāciju);

f_c - civilizāciju procentuālais daudzums, kas vēlas sazināties ar cilvēci;

L ir šādu civilizāciju vidējais dzīves ilgums.

Kā redzat, vienādojums sastāv no gandrīz visiem nezināmajiem. Galu galā mēs nezinām ne vidējo civilizācijas pastāvēšanas ilgumu, ne arī to cilvēku procentuālo daudzumu, kuri vēlas ar mums sazināties. Dažus rezultātus aizstājot vienādojumā "vairāk vai mazāk", izrādās, ka mūsu galaktikā var būt simtiem, ja ne tūkstošiem šādu civilizāciju.

Dreika vienādojums un tā autors

Retzeme un ļaunie citplanētieši

Pat aizstājot Dreika vienādojuma komponentus ar konservatīvām vērtībām, mēs potenciāli iegūstam tūkstošiem civilizāciju, kas ir līdzīgas mūsu vai gudrākas. Bet, ja tā, kāpēc viņi ar mums nesazinās? Šī t.s Fermi paradokss. Viņam ir daudz "risinājumu" un skaidrojumu, taču ar pašreizējo tehnoloģiju stāvokli – un vēl jo vairāk pirms pusgadsimta – tie visi ir kā minējumi un akla šaušana.

Šis paradokss, piemēram, bieži tiek izskaidrots retzemju hipotēzeka mūsu planēta visādā ziņā ir unikāla. Spiediens, temperatūra, attālums no Saules, aksiālais slīpums vai starojumu aizsargājošais magnētiskais lauks ir izvēlēti tā, lai dzīvība varētu attīstīties un attīstīties pēc iespējas ilgāk.

Protams, mēs ekosfērā atklājam arvien vairāk eksoplanetu, kas varētu būt apdzīvojamu planētu kandidāti. Pavisam nesen tie tika atrasti netālu no mums tuvākās zvaigznes - Proxima Centauri. Varbūt tomēr, neskatoties uz līdzībām, ap svešām saulēm sastopamās "otrās Zemes" nav "gluži tādas pašas" kā mūsu planēta, un tikai šādā adaptācijā var rasties lepna tehnoloģiskā civilizācija? Var būt. Tomēr mēs zinām, pat skatoties uz Zemi, ka dzīvība plaukst ļoti "nepiemērotos" apstākļos.

Protams, ir atšķirība starp interneta pārvaldību un veidošanu un Teslas nosūtīšanu uz Marsu. Unikalitātes problēmu varētu atrisināt, ja mēs kaut kur kosmosā atrastu planētu, kas ir tieši līdzīga Zemei, taču tai nav tehnoloģiskas civilizācijas.

Izskaidrojot Fermi paradoksu, dažkārt tiek runāts par t.s sliktie citplanētieši. To saprot dažādi. Tātad šie hipotētiskie citplanētieši var būt "dusmīgi", ka kāds vēlas viņus apgrūtināt, iejaukties un apgrūtināt - tāpēc viņi norobežojas, nereaģē uz barbām un nevēlas ar nevienu būt. Ir arī fantāzijas par "dabiski ļaunajiem" citplanētiešiem, kas iznīcina katru civilizāciju, ar kuru viņi saskaras. Ļoti tehnoloģiski attīstītie paši nevēlas, lai citas civilizācijas lēktu uz priekšu un kļūtu par viņiem draudu.

Ir arī vērts atcerēties, ka dzīvība kosmosā ir pakļauta dažādām katastrofām, kuras mēs zinām no mūsu planētas vēstures. Mēs runājam par apledojumu, vardarbīgām zvaigznes reakcijām, meteoru, asteroīdu vai komētu bombardēšanu, sadursmēm ar citām planētām vai pat radiāciju. Pat ja šādi notikumi nesterilizēs visu planētu, tie varētu būt civilizācijas gals.

Tāpat daži neizslēdz, ka esam viena no pirmajām civilizācijām Visumā – ja ne pirmā – un ka mēs vēl neesam pietiekami attīstījušies, lai spētu nodibināt kontaktu ar mazāk attīstītām civilizācijām, kas radušās vēlāk. Ja tas tā būtu, problēma saprātīgu būtņu meklēšanā ārpuszemes telpā joprojām būtu neatrisināma. Turklāt hipotētiska “jauna” civilizācija nevarētu būt par mums tikai pāris gadu desmitus jaunāka, lai ar to varētu sazināties attālināti.

Logs arī nav pārāk liels priekšā. Tūkstošgades civilizācijas tehnoloģijas un zināšanas mums varēja būt tikpat nesaprotamas kā mūsdienās cilvēkam no krusta kariem. Daudz attīstītākas civilizācijas būtu kā mūsu pasaule ar skudrām no ceļmalas skudru pūzni.

Spekulatīvais t.s Kardaševo skalakuru uzdevums ir kvalificēt hipotētiskos civilizācijas līmeņus pēc to patērētās enerģijas daudzuma. Viņasprāt, mēs pat vēl neesam civilizācija. I tips, tas ir, tādu, kas ir apguvis spēju izmantot savas planētas enerģijas resursus. Civilizācija II tips spēj izmantot visu enerģiju, kas ieskauj zvaigzni, piemēram, izmantojot struktūru, ko sauc par "Disona sfēru". Civilizācija III tips Saskaņā ar šiem pieņēmumiem tas uztver visu galaktikas enerģiju. Tomēr atcerieties, ka šī koncepcija tika izveidota kā daļa no nepabeigtas I līmeņa civilizācijas, kas līdz nesenam laikam tika diezgan kļūdaini attēlota kā II tipa civilizācija, kas cenšas ap savu zvaigzni izveidot Disona sfēru (zvaigžņu gaismas anomālijas). KIK 8462852).

Ja pastāvētu II un vēl jo vairāk III tipa civilizācija, mēs to noteikti redzētu un ar mums kontaktētos – daži no mums tā domā, tālāk argumentējot, ka, tā kā mēs neredzam un citādi neiepazīstam tik attīstītus citplanētiešus, viņi vienkārši neeksistē.. Cita Fermi paradoksa skaidrojuma skola gan saka, ka civilizācijas šajos līmeņos mums ir neredzamas un neatpazīstamas – nemaz nerunājot par to, ka tās, saskaņā ar kosmosa zoodārza hipotēzi, nepievērš uzmanību šādiem mazattīstītiem radījumiem.

Pēc pārbaudes vai pirms?

Papildus argumentācijai par augsti attīstītām civilizācijām Fermi paradokss dažreiz tiek izskaidrots ar jēdzieniem evolūcijas filtri civilizācijas attīstībā. Pēc viņu domām, evolūcijas procesā ir posms, kas dzīvē šķiet neiespējams vai ļoti maz ticams. To sauc par Lielisks filtrs, kas ir lielākais sasniegums planētas dzīvības vēsturē.

Ciktāl tas attiecas uz mūsu cilvēcisko pieredzi, mēs precīzi nezinām, vai esam aiz, priekšā vai lielas filtrācijas vidū. Ja mums izdevās pārvarēt šo filtru, tas varētu būt bijis nepārvarams šķērslis lielākajai daļai dzīvības formu zināmajā telpā, un mēs esam unikāli. Filtrēšana var notikt jau pašā sākumā, piemēram, prokariotu šūnas pārveidošanas laikā par sarežģītu eikariotu šūnu. Ja tas tā būtu, dzīvība kosmosā varētu būt pat pavisam parasta, bet šūnu formā bez kodoliem. Varbūt mēs esam tikai pirmie, kas izgājuši cauri Lielajam filtram? Tas mūs atgriež pie jau pieminētās problēmas, proti, grūtības sazināties no attāluma.

Pastāv arī iespēja, ka izrāviens attīstībā mums vēl ir priekšā. Toreiz par panākumiem nebija ne runas.

Tie visi ir ļoti spekulatīvi apsvērumi. Daži zinātnieki piedāvā ikdienišķākus skaidrojumus citplanētiešu signālu trūkumam. Alans Sterns, New Horizons galvenais zinātnieks, saka, ka paradoksu var atrisināt vienkārši. bieza ledus garozakas ieskauj okeānus uz citiem debess ķermeņiem. Šo secinājumu pētnieks izdara, pamatojoties uz nesenajiem atklājumiem Saules sistēmā: zem daudzu pavadoņu garozām atrodas šķidra ūdens okeāni. Dažos gadījumos (Eiropa, Enceladus) ūdens nonāk saskarē ar akmeņainu augsni un tur tiek reģistrēta hidrotermiskā aktivitāte. Tam vajadzētu veicināt dzīvības rašanos.

Bieza ledus garoza var pasargāt dzīvību no naidīgām parādībām kosmosā. Mēs šeit, cita starpā, runājam par spēcīgiem zvaigžņu uzliesmojumiem, asteroīdu triecieniem vai radiāciju gāzes giganta tuvumā. No otras puses, tas var būt attīstības šķērslis, kuru ir grūti pārvarēt pat hipotētiskai saprātīgai dzīvei. Šādas ūdens civilizācijas var vispār nezināt telpu ārpus biezās ledus garozas. Grūti pat sapņot par iziešanu ārpus tās robežām un ūdens vides - tas būtu daudz grūtāk nekā mums, kam kosmoss, izņemot zemes atmosfēru, arī nav īpaši draudzīga vieta.

Vai mēs meklējam dzīvi vai piemērotu dzīvesvietu?

Katrā ziņā arī mums, zemes ļaudīm, ir jādomā par to, ko īsti meklējam: pašu dzīvi vai tādu dzīvei piemērotu vietu kā mūsējā. Pieņemot, ka mēs nevēlamies cīnīties ar kosmosa kariem ar nevienu, tās ir divas dažādas lietas. Planētas, kas ir dzīvotspējīgas, bet kurām nav attīstītas civilizācijas, var kļūt par potenciālās kolonizācijas zonām. Un mēs atrodam arvien vairāk šādu daudzsološu vietu. Mēs jau varam izmantot novērošanas rīkus, lai noteiktu, vai planēta atrodas tā sauktajā orbītā. dzīves zona ap zvaigznivai tas ir akmeņains un šķidram ūdenim piemērotā temperatūrā. Drīzumā varēsim noteikt, vai tur tiešām ir ūdens, un noteikt atmosfēras sastāvu.

Dzīvības zona ap zvaigznēm atkarībā no to lieluma un Zemei līdzīgu eksoplanetu piemēriem (horizontālā koordināta - attālums no zvaigznes (JA); vertikālā koordināte - zvaigznes masa (attiecībā pret sauli)).

Pagājušajā gadā, izmantojot ESO HARPS instrumentu un vairākus teleskopus visā pasaulē, zinātnieki atklāja eksoplanetu LHS 1140b kā vispazīstamāko dzīvības kandidātu. Tas riņķo ap sarkano punduri LHS 1140, 18 gaismas gadu attālumā no Zemes. Astronomi lēš, ka planēta ir vismaz piecus miljardus gadu veca. Viņi secināja, ka tā diametrs ir gandrīz 1,4 1140. km - kas ir XNUMX reizes lielāks par Zemes izmēru. LHS XNUMX b masas un blīvuma pētījumos ir secināts, ka tas, iespējams, ir iezis ar blīvu dzelzs kodolu. Izklausās pazīstami?

Nedaudz agrāk slavena kļuva septiņu Zemei līdzīgu planētu sistēma ap zvaigzni. TRAPPIST-1. Tie ir apzīmēti no "b" līdz "h" secībā pēc attāluma no saimniekzvaigznes. Zinātnieku veiktās analīzes, kas publicētas žurnāla Nature Astronomy janvāra numurā, liecina, ka mērenas virsmas temperatūras, mērenas plūdmaiņas un pietiekami zemas radiācijas plūsmas dēļ, kas neizraisa siltumnīcas efektu, labākās apdzīvojamās planētas ir " e. ” objekti un “e”. Iespējams, ka pirmais aptver visu ūdens okeānu.

TRAPPIST-1 sistēmas planētas

Tādējādi dzīvībai labvēlīgu apstākļu atklāšana šķiet mums jau pa spēkam. Pavisam cits stāsts ir pašas dzīvības attālinātā noteikšana, kas joprojām ir salīdzinoši vienkārša un neizstaro elektromagnētiskos viļņus. Tomēr Vašingtonas universitātes zinātnieki ir ierosinājuši jaunu metodi, kas papildina ilgi ierosināto lielu skaitļu meklēšanu. skābeklis planētas atmosfērā. Labā lieta skābekļa idejā ir tāda, ka ir grūti ražot lielu daudzumu skābekļa bez dzīvības, taču nav zināms, vai visa dzīvība rada skābekli.

"Skābekļa ražošanas bioķīmija ir sarežģīta un var būt reti sastopama," žurnālā Science Advances skaidro Džošua Krisansens-Totons no Vašingtonas universitātes. Analizējot dzīvības vēsturi uz Zemes, bija iespējams identificēt gāzu maisījumu, kura klātbūtne norāda uz dzīvības esamību tāpat kā skābeklis. Runājot par metāna un oglekļa dioksīda maisījums, bez oglekļa monoksīda. Kāpēc ne pēdējo? Fakts ir tāds, ka oglekļa atomi abās molekulās pārstāv dažādas oksidācijas pakāpes. Ir ļoti grūti iegūt atbilstošu oksidācijas līmeni ar nebioloģiskiem procesiem, vienlaikus neveidojot reakcijas izraisītu oglekļa monoksīdu. Ja, piemēram, metāna un CO avots₂ atmosfērā ir vulkāni, tos neizbēgami pavadīs oglekļa monoksīds. Turklāt mikroorganismi ātri un viegli absorbē šo gāzi. Tā kā tas atrodas atmosfērā, dzīvības pastāvēšana drīzāk ir jāizslēdz.

2019. gadā NASA plāno palaist Džeimsa Veba kosmiskais teleskopskas spēs precīzāk izpētīt šo planētu atmosfēru smagāku gāzu, piemēram, oglekļa dioksīda, metāna, ūdens un skābekļa, klātbūtnei.

Pirmā eksoplaneta tika atklāta 90. gados. Kopš tā laika mēs jau esam apstiprinājuši gandrīz 4. eksoplanētas aptuveni 2800 sistēmās, tostarp apmēram divdesmit, kas šķiet potenciāli apdzīvojamas. Izstrādājot labākus instrumentus šo pasauļu novērošanai, mēs varēsim izdarīt pārdomātākus minējumus par tur esošajiem apstākļiem. Un kas no tā iznāks, tas ir redzams.