A Fermi-paradoxon egy exobolygó-felfedezési hullám után

Az RX J1131-1231 galaxisban az Oklahomai Egyetem asztrofizikusaiból álló csapat fedezte fel az első ismert bolygócsoportot a Tejútrendszeren kívül. A gravitációs mikrolencsés technikával „nyomon követett” objektumok tömege eltérő – a Holdtól a Jupiter-szerűig. Ez a felfedezés paradoxabbá teszi a Fermi-paradoxont?

Körülbelül ugyanannyi csillag van galaxisunkban (100-400 milliárd), körülbelül ugyanannyi galaxis van a látható univerzumban – tehát hatalmas Tejútrendszerünk minden csillagához tartozik egy egész galaxis. Általában 10 évig²² 10-ig²⁴ csillagok. A tudósoknak nincs konszenzusa arról, hogy hány csillag hasonlít a mi Napunkhoz (azaz hasonló méretben, hőmérsékletben, fényességben) – a becslések 5% és 20% között mozognak. Az első érték felvétele és a legkevesebb csillag kiválasztása (10²²), 500 billió vagy egymilliárd milliárd olyan csillagot kapunk, mint a Nap.

A PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences) tanulmányai és becslései szerint a világegyetem csillagainak legalább 1%-a olyan bolygó körül kering, amely képes fenntartani az életet – tehát 100 milliárd milliárd hasonló tulajdonságú bolygóról beszélünk. a földre. Ha feltételezzük, hogy több milliárd éves fennállás után a Föld bolygóinak csak 1%-án fejlődik ki élet, és ezek 1%-án lesz evolúciós élet intelligens formában, ez azt jelentené, hogy egy biliárdbolygó intelligens civilizációkkal a látható univerzumban.

Ha csak a galaxisunkról beszélünk, és megismételjük a számításokat, feltételezve a Tejútrendszer csillagainak pontos számát (100 milliárd), akkor arra a következtetésre jutunk, hogy a mi Galaxisunkban valószínűleg legalább egymilliárd földszerű bolygó található. és 100 XNUMX. intelligens civilizációk!

Egyes asztrofizikusok 1:10-re teszik annak esélyét, hogy az emberiség az első technológiailag fejlett faj legyen.²²vagyis jelentéktelen marad. Másrészt az univerzum körülbelül 13,8 milliárd éve létezik. Még ha a civilizációk nem is az első néhány milliárd évben jöttek létre, még mindig sok idő volt, mire létrejöttek. Mellesleg, ha a Tejútrendszerben történt végleges kiesés után „csak” ezer civilizáció létezett, és nagyjából ugyanannyi ideig léteztek volna, mint a miénk (eddig kb. 10 XNUMX év), akkor nagy valószínűséggel már eltűntek, szintfejlődésünk számára elérhetetlenek kihalása vagy összegyűjtése, amiről később lesz szó.

Vegyük észre, hogy még az „egyidejűleg” létező civilizációk is nehezen kommunikálnak. Már csak azért is, mert ha csak 10 ezer fényév lenne, akkor nekik 20 ezer fényévre lenne szükségük, hogy feltegyenek egy kérdést, majd válaszoljanak rá. évek. A Föld történetét tekintve nem zárható ki, hogy ilyen idő alatt civilizáció keletkezhet és eltűnhet a felszínről...

Egyenlet csak az ismeretlenekből

Megpróbálva felmérni, hogy valóban létezhet-e egy idegen civilizáció, Frank Drake a 60-as években javasolta a híres egyenletet - egy képletet, amelynek feladata "memanológiailag" meghatározni az intelligens fajok létezését galaxisunkban. Itt egy Jan Tadeusz Stanisławski szatirikus, az "alkalmazott manológiáról" szóló rádiós és televíziós "előadások" szerzőjének sok évvel ezelőtti kifejezését használjuk, mert ez a szó megfelelőnek tűnik ezekhez a megfontolásokhoz.

Szerint Drake egyenlet – Az N, azon földönkívüli civilizációk száma, amelyekkel az emberiség kommunikálni tud, a következők eredménye:

R_* a csillagkeletkezés sebessége galaxisunkban;

f_p a bolygókkal rendelkező csillagok százalékos aránya;

n_e a bolygók átlagos száma egy csillag lakható zónájában, azaz azon bolygók száma, amelyeken élet keletkezhet;

f_l a lakható zónában azon bolygók százalékos aránya, amelyeken élet keletkezik;

f_i a lakott bolygók százalékos aránya, amelyeken az élet intelligenciát fejleszt (azaz civilizációt hoz létre);

f_c - azon civilizációk százalékos aránya, amelyek kommunikálni akarnak az emberiséggel;

L az ilyen civilizációk átlagos élettartama.

Mint látható, az egyenlet szinte minden ismeretlenből áll. Hiszen nem ismerjük sem egy civilizáció átlagos fennállásának időtartamát, sem azt, hogy hány százalékban akarnak kapcsolatba lépni velünk. Néhány eredményt behelyettesítve a „többé-kevésbé” egyenletbe, kiderül, hogy több száz, ha nem több ezer ilyen civilizáció lehet galaxisunkban.

Drake-egyenlet és szerzője

Ritkaföldfémek és gonosz idegenek

Még ha a Drake-egyenlet összetevőit konzervatív értékekkel helyettesítjük is, potenciálisan több ezer, a miénkhez hasonló vagy intelligensebb civilizációt kapunk. De ha igen, miért nem keresnek meg minket? Ez az ún A Fermiego paradoxona. Sok "megoldása" és magyarázata van, de a technika jelenlegi állása mellett - és még inkább fél évszázaddal ezelőtt - ezek mind olyanok, mint a találgatás és a vaklövészet.

Ezt a paradoxont ​​például gyakran megmagyarázzák ritkaföldfém hipotézishogy bolygónk minden tekintetben egyedülálló. A nyomást, a hőmérsékletet, a Naptól való távolságot, az axiális dőlést vagy a sugárzást árnyékoló mágneses teret úgy választják meg, hogy az élet a lehető leghosszabb ideig fejlődhessen és fejlődhessen.

Természetesen egyre több olyan exobolygót fedezünk fel az ökoszférában, amelyek lakható bolygók jelöltjei lehetnek. Nemrég a hozzánk legközelebbi csillag – Proxima Centauri – közelében találták meg őket. Lehetséges azonban, hogy a hasonlóságok ellenére az idegen napok körül fellelhető „második Földek” nem „pontosan azonosak” a mi bolygónkkal, és csak egy ilyen alkalmazkodásban keletkezhet büszke technológiai civilizáció? Talán. Tudjuk azonban, még a Földre nézve is, hogy az élet nagyon "nem megfelelő" körülmények között virágzik.

Természetesen van különbség az internet kezelése és felépítése, illetve a Tesla Marsra küldése között. Az egyediség problémája megoldható lenne, ha valahol az űrben találnánk egy olyan bolygót, amely pontosan olyan, mint a Föld, de mentes a technológiai civilizációtól.

A Fermi-paradoxon kifejtésekor néha szó esik az ún rossz idegenek. Ezt többféleképpen értjük. Tehát ezek a feltételezett földönkívüliek "dühösek lehetnek", hogy valaki zavarni akarja őket, közbeavatkozni és zavarni akarja őket - így elszigetelik magukat, nem reagálnak a horzsolásokra, és nem akarnak semmi közük lenni senkihez. Vannak fantáziák is a "természetesen gonosz" idegenekről, amelyek elpusztítják az összes civilizációt, amellyel találkoznak. Maguk a technológiailag nagyon fejlettek nem akarják, hogy más civilizációk előreugorjanak és veszélyt jelentsenek rájuk.

Azt is érdemes megjegyezni, hogy az élet az űrben különféle katasztrófáknak van kitéve, amelyeket bolygónk történetéből ismerünk. Eljegesedésről, a csillagok heves reakcióiról, meteorok, aszteroidák vagy üstökösök általi bombázásról, más bolygókkal való ütközésről vagy akár sugárzásról beszélünk. Még ha az ilyen események nem sterilizálják az egész bolygót, a civilizáció végét jelenthetik.

Egyesek azt sem zárják ki, hogy mi vagyunk az egyik első civilizáció az univerzumban - ha nem az első -, és hogy még nem fejlődtünk eléggé ahhoz, hogy kapcsolatba léphessünk a később keletkezett, kevésbé fejlett civilizációkkal. Ha ez így lenne, akkor az intelligens lények földönkívüli térben való keresésének problémája továbbra is megoldhatatlan lenne. Ráadásul egy hipotetikus „fiatal” civilizáció nem lehet csak néhány évtizeddel fiatalabb nálunk, hogy távolról is kapcsolatba tudjon lépni vele.

Az ablak sem túl nagy elöl. Egy évezredes civilizáció technológiája és tudása számunkra éppoly felfoghatatlan lehetett, mint ma a keresztes hadjáratok emberének. A sokkal fejlettebb civilizációk olyanok lennének, mint a mi világunk a hangyákhoz egy út menti hangyabolyban.

Spekulatív ún Kardaševo skálaakiknek az a feladata, hogy a civilizáció hipotetikus szintjeit az általuk fogyasztott energia mennyisége szerint minősítsék. Szerinte még nem is vagyunk civilizáció. I. típusú, vagyis aki elsajátította saját bolygója energiaforrásainak felhasználásának képességét. Civilizáció típusú II képes felhasználni a csillagot körülvevő összes energiát, például egy "Dyson-gömbnek" nevezett szerkezet segítségével. Civilizáció típus III Ezen feltételezések szerint a galaxis összes energiáját befogja. Ne feledje azonban, hogy ezt a koncepciót egy befejezetlen Tier I civilizáció részeként hozták létre, amelyet egészen a közelmúltig meglehetősen tévesen II. típusú civilizációként ábrázoltak, hogy Dyson-gömböt építsenek a csillaga köré (csillagfény-anomáliák). KIK 8462852).

Ha létezne egy II-es, de még inkább a III-as típusú civilizáció, akkor biztosan látnánk és kapcsolatba lépnénk velünk – néhányan így gondolják, tovább azzal érvelve, hogy mivel nem látunk vagy más módon nem ismerünk ilyen fejlett idegeneket, egyszerűen nem léteznek.. A Fermi-paradoxon egy másik magyarázó iskolája azonban azt mondja, hogy az ilyen szinteken lévő civilizációk láthatatlanok és felismerhetetlenek számunkra – arról nem is beszélve, hogy az űrállatkerti hipotézis szerint nem figyelnek az ilyen fejletlen lényekre.

Teszt után vagy előtte?

A fejlett civilizációkról való okoskodás mellett a Fermi-paradoxont ​​néha a fogalmak magyarázzák evolúciós szűrők a civilizáció fejlődésében. Szerintük az evolúció folyamatában van egy olyan szakasz, amely az élet számára lehetetlennek vagy nagyon valószínűtlennek tűnik. Ez az úgynevezett Remek szűrő, ami a legnagyobb áttörés a bolygó életének történetében.

Ami az emberi tapasztalatainkat illeti, nem tudjuk pontosan, hogy egy nagy szűrés mögött, előrébb vagy a közepén vagyunk. Ha ezt a szűrőt sikerült leküzdenünk, akkor az ismert térben a legtöbb életforma számára leküzdhetetlen gát lehetett, mi pedig egyedülállóak vagyunk. A szűrés kezdettől fogva megtörténhet, például egy prokarióta sejt komplex eukarióta sejtté történő átalakulásakor. Ha ez így lenne, akkor az élet az űrben akár egészen hétköznapi is lehetne, de sejtmag nélküli sejtek formájában. Talán csak mi vagyunk az elsők, akik átesnek a Nagy Szűrőn? Ezzel visszakanyarodunk a már említett problémához, nevezetesen a távoli kommunikáció nehézségéhez.

Arra is van lehetőség, hogy még előttünk áll egy áttörés a fejlesztésben. Akkor még szó sem lehetett a sikerről.

Ezek mind erősen spekulatív megfontolások. Egyes tudósok hétköznapibb magyarázatot adnak az idegen jelek hiányára. Alan Stern, a New Horizons vezető tudósa szerint a paradoxon egyszerűen feloldható. vastag jégkéregamely más égitesteken veszi körül az óceánokat. A kutató a naprendszerben nemrégiben történt felfedezések alapján vonja le ezt a következtetést: sok hold kérge alatt folyékony víz óceánjai hevernek. Egyes esetekben (Európa, Enceladus) a víz sziklás talajjal érintkezik, és ott hidrotermális aktivitást regisztrálnak. Ennek hozzá kell járulnia az élet kialakulásához.

A vastag jégkéreg megvédheti az életet az ellenséges jelenségektől a világűrben. Itt többek között az erős csillagkitörésekről, aszteroida becsapódásokról vagy egy gázóriás közelében történő sugárzásról van szó. Másrészt olyan gátat jelenthet a fejlődésnek, amelyet még a feltételezett intelligens élet számára is nehéz leküzdeni. Az ilyen vízi civilizációk egyáltalán nem ismernek teret a vastag jégkérgen kívül. Nehéz még álmodni is arról, hogy túllépjünk határain és a vízi környezeten - sokkal nehezebb lenne, mint nekünk, akiknek a világűr a földi légkört leszámítva szintén nem túl barátságos hely.

Életet vagy megfelelő helyet keresünk?

Mindenesetre nekünk, földieknek is el kell gondolkodnunk azon, hogy mit is keresünk valójában: magát az életet vagy egy olyan helyet, amely alkalmas az életre, mint a miénk. Feltéve, hogy senkivel nem akarunk űrháborút vívni, ez két különböző dolog. Az életképes, de fejlett civilizációval nem rendelkező bolygók potenciális gyarmatosítás területeivé válhatnak. És egyre több ilyen ígéretes helyet találunk. Már most is használhatunk megfigyelési eszközöket annak meghatározására, hogy egy bolygó az úgynevezett pályán van-e. életzóna egy csillag körülhogy sziklás-e és folyékony víznek megfelelő hőmérsékletű-e. Hamarosan kimutathatjuk, hogy valóban van-e víz, és meghatározhatjuk a légkör összetételét.

A csillagok körüli életzóna méretüktől és a Föld-szerű exobolygók példáitól függően (vízszintes koordináta - távolság a csillagtól (JA); függőleges koordináta - csillag tömege (a Naphoz viszonyítva)).

Tavaly a tudósok az ESO HARPS műszer és számos távcső segítségével világszerte felfedezték az LHS 1140b exobolygót, mint a legismertebb életre váró jelöltet. Az LHS 1140 vörös törpe körül kering, 18 fényévnyire a Földtől. A csillagászok becslése szerint a bolygó legalább ötmilliárd éves. Arra a következtetésre jutottak, hogy az átmérője közel 1,4 1140. km - ami XNUMX-szer akkora, mint a Föld. Az LHS XNUMX b tömegére és sűrűségére vonatkozó tanulmányok arra a következtetésre jutottak, hogy valószínűleg egy sűrű vasmaggal rendelkező kőzetről van szó. Ismerősen hangzik?

Valamivel korábban egy csillag körül hét Föld-szerű bolygóból álló rendszer vált híressé. TRAPPIST-1. A gazdacsillagtól való távolságuk sorrendjében "b" és "h" jelöléssel vannak ellátva. A tudósok által végzett és a Nature Astronomy januári számában megjelent elemzések azt sugallják, hogy a mérsékelt felszíni hőmérséklet, a mérsékelt árapály-melegedés és a kellően alacsony, üvegházhatáshoz nem vezető sugárzási fluxus miatt a lakható bolygók legjobb jelöltjei a " e ” objektumok és az „e”. Lehetséges, hogy az első az egész vízóceánt lefedi.

A TRAPPIST-1 rendszer bolygói

Így az élethez szükséges körülmények felfedezése már elérhetőnek tűnik. Magának az életnek a távoli észlelése, amely még viszonylag egyszerű, és nem bocsát ki elektromágneses hullámokat, teljesen más történet. A Washingtoni Egyetem tudósai azonban új módszerrel álltak elő a nagy számok régóta javasolt kutatásának kiegészítésére. oxigén a bolygó légkörében. Az oxigén ötletben az a jó, hogy nehéz nagy mennyiségű oxigént előállítani élet nélkül, de nem ismert, hogy minden élet termel-e oxigént.

„Az oxigéntermelés biokémiája összetett, és ritka is lehet” – magyarázza Joshua Crissansen-Totton, a Washingtoni Egyetem munkatársa a Science Advances folyóiratban. A földi élet történetét elemezve sikerült azonosítani egy olyan gázkeveréket, amelynek jelenléte az oxigénhez hasonlóan az élet létezését jelzi. Apropó metán és szén-dioxid keveréke, szén-monoxid nélkül. Miért nem az utolsó? A tény az, hogy a szénatomok mindkét molekulában különböző oxidációs fokot képviselnek. Nagyon nehéz megfelelő szintű oxidációt elérni nem biológiai folyamatokkal a reakció által közvetített szén-monoxid egyidejű képződése nélkül. Ha például metán- és CO-forrás₂ vulkánok vannak a légkörben, ezeket elkerülhetetlenül szén-monoxid kíséri. Ezenkívül ezt a gázt gyorsan és könnyen felszívják a mikroorganizmusok. Mivel jelen van a légkörben, az élet létezését inkább ki kell zárni.

A NASA 2019-re tervezi az indítást James Webb űrteleszkópamely képes lesz pontosabban tanulmányozni e bolygók légkörét a nehezebb gázok, például szén-dioxid, metán, víz és oxigén jelenlétében.

Az első exobolygót a 90-es években fedezték fel. Azóta már csaknem 4. exobolygót igazoltunk mintegy 2800 rendszerben, köztük körülbelül húszban, amelyek potenciálisan lakhatónak tűnnek. Azáltal, hogy jobb eszközöket fejlesztünk ki e világok megfigyelésére, megalapozottabb találgatásokat tudunk tenni az ottani körülményekről. És hogy mi lesz belőle, az majd kiderül.