Die Fermi-paradoks na 'n golf van eksoplaneet-ontdekkings

In die sterrestelsel RX J1131-1231 het 'n span astrofisici van die Universiteit van Oklahoma die eerste bekende groep planete buite die Melkweg ontdek. Die voorwerpe wat deur die gravitasie-mikrolensingstegniek “gespoor” word, het verskillende massas – van maan- tot Jupiteragtig. Maak hierdie ontdekking die Fermi-paradoks meer paradoksaal?

Daar is omtrent dieselfde aantal sterre in ons sterrestelsel (100-400 miljard), omtrent dieselfde aantal sterrestelsels in die sigbare heelal – so daar is 'n hele sterrestelsel vir elke ster in ons uitgestrekte Melkweg. Oor die algemeen, vir 10 jaar²² tot 10²⁴ sterre. Wetenskaplikes het geen konsensus oor hoeveel sterre soortgelyk is aan ons Son nie (d.w.s. soortgelyk in grootte, temperatuur, helderheid) - skattings wissel van 5% tot 20%. Neem die eerste waarde en kies die minste aantal sterre (10²²), kry ons 500 triljoen of 'n miljard miljard sterre soos die Son.

Volgens PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences) studies en skattings wentel ten minste 1% van die sterre in die heelal om 'n planeet wat in staat is om lewe te ondersteun - dus praat ons van die aantal 100 biljoen biljoen planete met soortgelyke eienskappe aarde toe. As ons aanvaar dat slegs 1% van die Aarde se planete na miljarde jare se bestaan ​​lewe sal ontwikkel, en 1% van hulle sal evolusionêre lewe in 'n intelligente vorm hê, sou dit beteken dat daar een biljartplaneet met intelligente beskawings in die sigbare heelal.

As ons net oor ons sterrestelsel praat en die berekeninge herhaal, met die aanname van die presiese aantal sterre in die Melkweg (100 miljard), kom ons tot die gevolgtrekking dat daar waarskynlik minstens 'n miljard aardagtige planete in ons sterrestelsel is. en 100 XNUMX. intelligente beskawings!

Sommige astrofisici stel die kans dat die mensdom die eerste tegnologies gevorderde spesie word op 1 uit 10.²²dit wil sê, dit bly onbeduidend. Aan die ander kant bestaan ​​die heelal vir ongeveer 13,8 miljard jaar. Selfs al het beskawings nie in die eerste paar miljard jaar ontstaan ​​nie, was daar nog 'n lang tyd voor hulle het. Terloops, as daar na die finale uitskakeling in die Melkweg "net" 'n duisend beskawings was en hulle sou bestaan ​​het vir ongeveer dieselfde tyd as ons s'n (tot dusver ongeveer 10 XNUMX jaar), dan het hulle heel waarskynlik reeds verdwyn, uitsterf of ander bymekaarmaak wat ontoeganklik is vir ons vlakontwikkeling, wat later bespreek sal word.

Let daarop dat selfs bestaande beskawings "gelyktydig" met moeite kommunikeer. Al was dit net om die rede dat as daar net 10 duisend ligjare was, dit hulle 20 duisend ligjare sou neem om 'n vraag te vra en dit dan te beantwoord. jare. As ons na die geskiedenis van die aarde kyk, kan dit nie uitgesluit word dat in so 'n tydperk 'n beskawing kan ontstaan ​​en van die oppervlak verdwyn nie ...

Vergelyking slegs van onbekendes

In 'n poging om te bepaal of 'n uitheemse beskawing werklik kan bestaan, Frank Drake in die 60's het hy die beroemde vergelyking voorgestel - 'n formule wie se taak is om "memanologies" die bestaan ​​van intelligente rasse in ons sterrestelsel te bepaal. Hier gebruik ons ​​'n term wat baie jare gelede geskep is deur Jan Tadeusz Stanisławski, 'n satirikus en skrywer van radio- en televisie-"lesings" oor "toegepaste manologie", want daardie woord lyk gepas vir hierdie oorwegings.

Volgens Drake se vergelyking – N, die aantal buiteaardse beskawings waarmee die mensdom kan kommunikeer, is die produk van:

R_* is die tempo van stervorming in ons Melkweg;

f_p is die persentasie sterre met planete;

n_e is die gemiddelde aantal planete in die bewoonbare sone van 'n ster, dit wil sê dié waarop lewe kan ontstaan;

f_l is die persentasie planete in die bewoonbare sone waarop lewe sal ontstaan;

f_i is die persentasie bewoonde planete waarop lewe intelligensie sal ontwikkel (m.a.w. 'n beskawing skep);

f_c - die persentasie beskawings wat met die mensdom wil kommunikeer;

L is die gemiddelde leeftyd van sulke beskawings.

Soos jy kan sien, bestaan ​​die vergelyking uit byna alle onbekendes. Ons weet immers nie die gemiddelde duur van die bestaan ​​van 'n beskawing, of die persentasie van diegene wat ons wil kontak nie. Deur sommige resultate in die "min of meer" vergelyking te vervang, blyk dit dat daar honderde, indien nie duisende nie, sulke beskawings in ons sterrestelsel kan wees.

Drake-vergelyking en die skrywer daarvan

Skaars aarde en bose vreemdelinge

Selfs as ons konserwatiewe waardes vervang met die komponente van die Drake-vergelyking, kry ons potensieel duisende beskawings soortgelyk aan ons s'n of meer intelligent. Maar indien wel, hoekom kontak hulle ons nie? Hierdie sg Die paradoks van Fermiego. Hy het baie “oplossings” en verduidelikings, maar met die huidige stand van tegnologie – en nog meer so ’n halfeeu gelede – is dit almal soos raaiwerk en blinde skietery.

Hierdie paradoks word byvoorbeeld dikwels verduidelik seldsame aarde hipotesedat ons planeet in elke opsig uniek is. Druk, temperatuur, afstand vanaf die Son, aksiale kanteling, of stralingskerm magnetiese veld word gekies sodat lewe so lank as moontlik kan ontwikkel en ontwikkel.

Natuurlik ontdek ons ​​meer en meer eksoplanete in die ekosfeer wat kandidate vir bewoonbare planete kan wees. Meer onlangs is hulle naby die naaste ster aan ons gevind - Proxima Centauri. Miskien is die "tweede Aarde" wat rondom uitheemse sonne gevind word egter, ten spyte van die ooreenkomste, nie "presies dieselfde" as ons planeet nie, en slegs in so 'n aanpassing kan 'n trotse tegnologiese beskawing ontstaan? Kan wees. Ons weet egter, selfs as ons na die Aarde kyk, dat lewe floreer onder baie "onvanpaste" toestande.

Natuurlik is daar 'n verskil tussen die bestuur en bou van die internet en die stuur van Tesla na Mars. Die probleem van uniekheid kan opgelos word as ons iewers in die ruimte 'n planeet presies soos die Aarde kan vind, maar sonder tegnologiese beskawing.

Wanneer die Fermi-paradoks verduidelik word, praat mens soms van die sg slegte vreemdelinge. Dit word op verskillende maniere verstaan. Hierdie hipotetiese vreemdelinge kan dus “kwaad” wees dat iemand hulle wil pla, ingryp en pla – so hulle isoleer hulself, reageer nie op weerhaak nie en wil niks met iemand te doen hê nie. Daar is ook fantasieë van "natuurlik bose" vreemdelinge wat elke beskawing wat hulle teëkom vernietig. Die baie tegnologies gevorderdes self wil nie hê dat ander beskawings vooruitspring en 'n bedreiging vir hulle word nie.

Dit is ook die moeite werd om te onthou dat lewe in die ruimte onderhewig is aan verskeie katastrofes wat ons uit die geskiedenis van ons planeet ken. Ons praat van gletsering, gewelddadige reaksies van die ster, bombardement deur meteore, asteroïdes of komete, botsings met ander planete of selfs bestraling. Selfs as sulke gebeure nie die hele planeet steriliseer nie, kan dit die einde van die beskawing wees.

Sommige sluit ook nie uit dat ons een van die eerste beskawings in die heelal is nie – indien nie die eerste nie – en dat ons nog nie genoeg ontwikkel het om kontak te kan maak met minder gevorderde beskawings wat later ontstaan ​​het nie. As dit so was, dan sou die probleem om na intelligente wesens in buiteaardse ruimte te soek steeds onoplosbaar wees. Boonop kan 'n hipotetiese "jong" beskawing nie net 'n paar dekades jonger as ons wees om dit op afstand te kan kontak nie.

Die venster is ook nie te groot voor nie. Die tegnologie en kennis van 'n millennium-oue beskawing was dalk vir ons so onverstaanbaar soos vandag vir 'n man van die Kruistogte. Veel meer gevorderde beskawings sou soos ons wêreld vir miere in 'n miershoop langs die pad wees.

Spekulatiewe sg Kardashevo skaalwie se taak dit is om die hipotetiese vlakke van beskawing te kwalifiseer volgens die hoeveelheid energie wat hulle verbruik. Volgens haar is ons nog nie eers 'n beskawing nie. tipe I, dit wil sê een wat die vermoë bemeester het om die energiebronne van sy eie planeet te gebruik. Beskawing tipe II in staat om al die energie rondom die ster te gebruik, byvoorbeeld deur 'n struktuur genaamd 'n "Dyson-sfeer" te gebruik. Beskawing tipe III Volgens hierdie aannames vang dit al die energie van die sterrestelsel vas. Onthou egter dat hierdie konsep geskep is as deel van 'n onvoltooide Vlak I-beskawing, wat tot onlangs taamlik verkeerdelik as 'n Tipe II-beskawing uitgebeeld is om 'n Dyson-sfeer om sy ster te bou (sterlig-anomalieë). KIK 8462852).

As daar 'n beskawing van tipe II was, en nog meer so III, sou ons dit beslis sien en kontak met ons maak - sommige van ons dink so, en voer verder aan dat aangesien ons nie sulke gevorderde vreemdelinge sien of andersins leer ken nie, hulle bestaan ​​eenvoudig nie.. ’n Ander skool van verduideliking vir die Fermi-paradoks sê egter dat beskawings op hierdie vlakke vir ons onsigbaar en onherkenbaar is – om nie te praat dat hulle volgens die ruimtedieretuinhipotese nie aandag gee aan sulke onderontwikkelde wesens nie.

Na toetsing of voor?

Benewens redenering oor hoogs ontwikkelde beskawings, word die Fermi-paradoks soms deur die konsepte verklaar evolusionêre filters in die ontwikkeling van die beskawing. Volgens hulle is daar 'n stadium in die evolusieproses wat onmoontlik of baie onwaarskynlik vir lewe lyk. Dit word genoem Goeie filter, wat die grootste deurbraak in die geskiedenis van lewe op die planeet is.

Wat ons menslike ervaring betref, weet ons nie presies of ons agter, voor of in die middel van 'n groot filtrasie is nie. As ons dit reggekry het om hierdie filter te oorkom, was dit dalk 'n onoorkomelike hindernis vir die meeste lewensvorme in bekende ruimte, en ons is uniek. Filtrering kan van die begin af plaasvind, byvoorbeeld tydens die transformasie van 'n prokariotiese sel in 'n komplekse eukariotiese sel. As dit so was, kan lewe in die ruimte selfs heel gewoon wees, maar in die vorm van selle sonder kerne. Miskien is ons net die eerste wat deur die Groot Filter gaan? Dit bring ons terug na die probleem wat reeds genoem is, naamlik die moeilikheid om op 'n afstand te kommunikeer.

Daar is ook 'n opsie dat 'n deurbraak in ontwikkeling ons nog voorlê. Van enige sukses was daar toe geen sprake nie.

Dit is alles hoogs spekulatiewe oorwegings. Sommige wetenskaplikes bied meer alledaagse verduidelikings vir die gebrek aan uitheemse seine. Alan Stern, hoofwetenskaplike by New Horizons, sê die paradoks kan eenvoudig opgelos word. dik yskorswat die oseane op ander hemelliggame omring. Die navorser maak hierdie gevolgtrekking op grond van onlangse ontdekkings in die sonnestelsel: oseane van vloeibare water lê onder die korse van baie mane. In sommige gevalle (Europa, Enceladus) kom water met klipperige grond in aanraking en hidrotermiese aktiwiteit word daar aangeteken. Dit behoort by te dra tot die ontstaan ​​van lewe.

’n Dik yskors kan lewe beskerm teen vyandige verskynsels in die buitenste ruimte. Ons praat hier onder meer met sterk sterrefakkels, asteroïde-impakte of bestraling naby 'n gasreus. Aan die ander kant kan dit 'n hindernis tot ontwikkeling verteenwoordig wat moeilik is om selfs vir hipotetiese intelligente lewe te oorkom. Sulke waterbeskawings ken dalk glad nie enige ruimte buite die dik yskors nie. Dit is moeilik om selfs te droom om verder as sy perke en die wateromgewing te gaan – dit sal baie moeiliker wees as vir ons, vir wie die buitenste ruimte, behalwe vir die aarde se atmosfeer, ook nie 'n baie vriendelike plek is nie.

Soek ons ​​'n lewe of 'n geskikte woonplek?

Ons aardbewoners moet in elk geval ook dink waarna ons werklik soek: die lewe self of 'n plek wat geskik is vir die lewe soos ons s'n. As ons aanvaar dat ons nie ruimteoorloë met iemand wil veg nie, is dit twee verskillende dinge. Planete wat lewensvatbaar is, maar nie gevorderde beskawings het nie, kan gebiede van potensiële kolonisasie word. En ons kry al hoe meer sulke belowende plekke. Ons kan reeds waarnemingsinstrumente gebruik om te bepaal of 'n planeet in wat bekend staan ​​as 'n wentelbaan is. lewensone rondom 'n sterof dit klipperig is en by 'n temperatuur geskik is vir vloeibare water. Binnekort sal ons kan opspoor of daar werklik water daar is, en die samestelling van die atmosfeer kan bepaal.

Die lewensone rondom sterre hang af van hul grootte en voorbeelde van aardagtige eksoplanete (horisontale koördinaat - afstand van die ster (JA); vertikale koördinaat - stermassa (relatief tot die son)).

Wetenskaplikes het verlede jaar met behulp van die ESO HARPS-instrument en 'n aantal teleskope regoor die wêreld die eksoplaneet LHS 1140b as die bekendste kandidaat vir lewe ontdek. Dit wentel om die rooidwerg LHS 1140, 18 ligjare van die aarde af. Sterrekundiges skat dat die planeet minstens vyf miljard jaar oud is. Hulle het tot die gevolgtrekking gekom dat dit 'n deursnee van byna 1,4 1140 het. km - wat XNUMX keer die grootte van die aarde is. Studies van die massa en digtheid van LHS XNUMX b het tot die gevolgtrekking gekom dat dit waarskynlik 'n rots met 'n digte ysterkern is. Klink bekend?

'n Bietjie vroeër het 'n stelsel van sewe aardagtige planete rondom 'n ster bekend geword. TRAPPIST-1. Hulle is gemerk "b" tot "h" in volgorde van afstand vanaf die gasheerster. Die ontledings wat deur wetenskaplikes gedoen is en in die Januarie-uitgawe van Nature Astronomy gepubliseer is, dui daarop dat as gevolg van matige oppervlaktemperature, matige getyverhitting en 'n voldoende lae stralingsvloei wat nie tot 'n kweekhuiseffek lei nie, die beste kandidate vir bewoonbare planete " e ” voorwerpe en “e”. Dit is moontlik dat die eerste die hele water oseaan dek.

Planete van die TRAPPIST-1-stelsel

Die ontdekking van lewensbevorderende toestande blyk dus reeds binne ons bereik te wees. Afgeleë opsporing van lewe self, wat nog relatief eenvoudig is en nie elektromagnetiese golwe uitstraal nie, is 'n heeltemal ander storie. Wetenskaplikes aan die Universiteit van Washington het egter met 'n nuwe metode vorendag gekom om die lank voorgestelde soektog na groot getalle aan te vul. suurstof in die planeet se atmosfeer. Die goeie ding van die suurstof-idee is dat dit moeilik is om groot hoeveelhede suurstof sonder lewe te produseer, maar dit is onbekend of alle lewe suurstof produseer.

"Die biochemie van suurstofproduksie is kompleks en kan skaars wees," verduidelik Joshua Crissansen-Totton van die Universiteit van Washington in die joernaal Science Advances. Deur die geskiedenis van lewe op aarde te ontleed, was dit moontlik om 'n mengsel van gasse te identifiseer, waarvan die teenwoordigheid die bestaan ​​van lewe op dieselfde manier as suurstof aandui. Gepraat van mengsel van metaan en koolstofdioksied, sonder koolstofmonoksied. Hoekom geen laaste een nie? Die feit is dat die koolstofatome in beide molekules verskillende grade van oksidasie verteenwoordig. Dit is baie moeilik om toepaslike vlakke van oksidasie deur nie-biologiese prosesse te verkry sonder die gepaardgaande vorming van reaksie-gemedieerde koolstofmonoksied. As, byvoorbeeld, 'n bron van metaan en CO₂ daar vulkane in die atmosfeer is, sal hulle onvermydelik met koolstofmonoksied gepaard gaan. Boonop word hierdie gas vinnig en maklik deur mikroörganismes geabsorbeer. Aangesien dit in die atmosfeer voorkom, moet die bestaan ​​van lewe eerder uitgesluit word.

Vir 2019 beplan NASA om te lanseer James Webb-ruimteteleskoopwat die atmosfeer van hierdie planete meer akkuraat sal kan bestudeer vir die teenwoordigheid van swaarder gasse soos koolstofdioksied, metaan, water en suurstof.

Die eerste eksoplaneet is in die 90's ontdek. Sedertdien het ons reeds byna 4. eksoplanete in ongeveer 2800 stelsels bevestig, insluitend ongeveer twintig wat moontlik bewoonbaar blyk te wees. Deur beter instrumente te ontwikkel om hierdie wêrelde waar te neem, sal ons meer ingeligte raaiskote kan maak oor die toestande daar. En wat daarvan gaan kom, moet nog gesien word.