Paradoxul Fermi după un val de descoperiri de exoplanete

În galaxia RX J1131-1231, o echipă de astrofizicieni de la Universitatea din Oklahoma a descoperit primul grup cunoscut de planete din afara Căii Lactee. Obiectele „urmărite” prin tehnica de microlensare gravitațională au mase diferite – de la lunar la cel al lui Jupiter. Face această descoperire paradoxul Fermi mai paradoxal?

Există aproximativ același număr de stele în galaxia noastră (100-400 de miliarde), aproximativ același număr de galaxii în universul vizibil - deci există o întreagă galaxie pentru fiecare stea din vasta noastră Cale Lactee. În general, timp de 10 ani²² la 10²⁴ stele. Oamenii de știință nu au un consens cu privire la câte stele sunt similare cu Soarele nostru (adică asemănătoare ca mărime, temperatură, luminozitate) - estimările variază de la 5% la 20%. Luând prima valoare și alegând cel mai mic număr de stele (10²²), obținem 500 de trilioane sau un miliard de miliarde de stele precum Soarele.

Potrivit studiilor și estimărilor PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences), cel puțin 1% dintre stelele din univers se învârt în jurul unei planete capabile să susțină viață – deci vorbim despre numărul de 100 de miliarde de miliarde de planete cu proprietăți similare. la pământ. Dacă presupunem că, după miliarde de ani de existență, doar 1% din planetele Pământului vor dezvolta viață, iar 1% dintre ele vor avea viață evolutivă într-o formă inteligentă, aceasta ar însemna că există o planetă de biliard cu civilizaţii inteligente în universul vizibil.

Dacă vorbim doar despre galaxia noastră și repetăm ​​calculele, presupunând numărul exact de stele din Calea Lactee (100 de miliarde), ajungem la concluzia că probabil există cel puțin un miliard de planete asemănătoare Pământului în Galaxia noastră. și 100 XNUMX. civilizații inteligente!

Unii astrofizicieni pun șansele ca omenirea să devină prima specie avansată tehnologic la 1 din 10.²²adică rămâne nesemnificativ. Pe de altă parte, universul există de aproximativ 13,8 miliarde de ani. Chiar dacă civilizațiile nu au apărut în primele câteva miliarde de ani, a mai fost mult timp înainte ca acestea să apară. Apropo, dacă după eliminarea finală în Calea Lactee au existat „doar” o mie de civilizații și ar fi existat cam în același timp cu a noastră (până acum aproximativ 10 XNUMX ani), atunci cel mai probabil au dispărut deja, stingerea sau adunarea altora inaccesibile la nivelul nostru de dezvoltare, despre care vom discuta mai târziu.

Rețineți că chiar și civilizațiile existente „simultan” comunică cu dificultate. Numai pentru motivul că, dacă ar fi doar 10 mii de ani lumină, le-ar lua 20 de mii de ani lumină pentru a pune o întrebare și apoi a răspunde. ani. Privind istoria Pământului, nu se poate exclude că într-o asemenea perioadă de timp o civilizație poate apărea și dispărea de la suprafață...

Ecuație numai din necunoscute

În încercarea de a evalua dacă o civilizație extraterestră ar putea exista cu adevărat, Frank Drake în anii '60 a propus celebra ecuație – o formulă a cărei sarcină este să determine „memanologic” existența raselor inteligente în galaxia noastră. Aici folosim un termen inventat cu mulți ani în urmă de Jan Tadeusz Stanisławski, un satiric și autor de „prelegeri” radio și televiziune despre „manologie aplicată”, pentru că acel cuvânt pare potrivit pentru aceste considerații.

În conformitate cu Ecuația lui Drake – N, numărul de civilizații extraterestre cu care umanitatea poate comunica, este produsul:

R_* este rata de formare a stelelor în galaxia noastră;

f_p este procentul de stele cu planete;

n_e este numărul mediu de planete din zona locuibilă a unei stele, adică cele pe care poate apărea viața;

f_l este procentul de planete din zona locuibilă pe care va apărea viața;

f_i este procentul de planete locuite pe care viața va dezvolta inteligența (adică va crea o civilizație);

f_c - procentul civilizațiilor care doresc să comunice cu umanitatea;

L este durata medie de viață a unor astfel de civilizații.

După cum puteți vedea, ecuația constă din aproape toate necunoscutele. Până la urmă, nu știm nici durata medie a existenței unei civilizații, nici procentul celor care doresc să ne contacteze. Înlocuind unele rezultate în ecuația „mai mult sau mai puțin”, se dovedește că pot exista sute, dacă nu mii, de astfel de civilizații în galaxia noastră.

Ecuația Drake și autorul acesteia

Pământ rar și extratereștri răi

Chiar și înlocuind valorile conservatoare pentru componentele ecuației Drake, obținem potențial mii de civilizații similare cu a noastră sau mai inteligente. Dar dacă da, de ce nu ne contactează? Acest așa-zis Paradoxul lui Fermiego. Are multe „soluții” și explicații, dar odată cu stadiul actual al tehnologiei – și cu atât mai mult cu o jumătate de secol în urmă – toate sunt ca niște presupuneri și împușcare oarbă.

Acest paradox, de exemplu, este adesea explicat ipoteza pământurilor rarecă planeta noastră este unică din toate punctele de vedere. Presiunea, temperatura, distanța față de Soare, înclinarea axială sau câmpul magnetic de protecție împotriva radiațiilor sunt alese astfel încât viața să se poată dezvolta și evolua cât mai mult timp posibil.

Desigur, descoperim din ce în ce mai multe exoplanete în ecosferă care ar putea fi candidate pentru planete locuibile. Mai recent, au fost găsite lângă cea mai apropiată stea de noi - Proxima Centauri. Poate, totuși, în ciuda asemănărilor, „al doilea Pământ” găsit în jurul sorilor extraterestre nu sunt „exact la fel” cu planeta noastră și doar într-o astfel de adaptare poate apărea o civilizație tehnologică mândră? Poate. Cu toate acestea, știm, chiar și privind Pământul, că viața prosperă în condiții foarte „nepotrivite”.

Desigur, există o diferență între gestionarea și construirea internetului și trimiterea Tesla pe Marte. Problema unicității ar putea fi rezolvată dacă am putea găsi undeva în spațiu o planetă exact ca Pământul, dar lipsită de civilizație tehnologică.

Când explicăm paradoxul Fermi, se vorbește uneori despre așa-numitul extraterestrii rai. Acest lucru este înțeles în moduri diferite. Așa că acești extratereștri ipotetici pot fi „furios” că cineva dorește să-i deranjeze, să intervină și să deranjeze – așa că se izolează, nu răspund la barbi și nu vor să aibă nimic de-a face cu nimeni. Există, de asemenea, fantezii ale extratereștrilor „răi în mod natural” care distrug fiecare civilizație pe care o întâlnesc. Cei foarte avansați din punct de vedere tehnologic înșiși nu doresc ca alte civilizații să sară înainte și să devină o amenințare pentru ei.

De asemenea, merită să ne amintim că viața în spațiu este supusă diferitelor catastrofe pe care le cunoaștem din istoria planetei noastre. Vorbim de glaciare, reacții violente ale stelei, bombardament de meteoriți, asteroizi sau comete, ciocniri cu alte planete sau chiar radiații. Chiar dacă astfel de evenimente nu sterilizează întreaga planetă, ele ar putea fi sfârșitul civilizației.

De asemenea, unii nu exclud că suntem una dintre primele civilizații din univers – dacă nu prima – și că încă nu am evoluat suficient pentru a putea lua contact cu civilizații mai puțin avansate care au apărut ulterior. Dacă ar fi așa, atunci problema găsirii ființelor inteligente în spațiul extraterestre ar fi încă insolubilă. Mai mult, o ipotetică civilizație „tânără” nu ar putea fi mai tânără decât noi cu doar câteva decenii pentru a o putea contacta de la distanță.

De asemenea, fereastra nu este prea mare în față. Tehnologia și cunoștințele unei civilizații vechi de un mileniu ar fi putut fi la fel de de neînțeles pentru noi precum sunt astăzi pentru un om din cruciade. Civilizații mult mai avansate ar fi ca lumea noastră cu furnicile într-un furnicar de pe marginea drumului.

Așa-zis speculativ scara Kardashevoa căror sarcină este să califice nivelurile ipotetice ale civilizaţiei în funcţie de cantitatea de energie pe care o consumă. Potrivit ei, nu suntem încă o civilizație. tipul I, adică unul care a stăpânit capacitatea de a folosi resursele energetice ale propriei planete. Civilizaţie tipul II capabil să folosească toată energia din jurul stelei, de exemplu, folosind o structură numită „sferă Dyson”. Civilizaţie tipul III Conform acestor ipoteze, captează toată energia galaxiei. Amintiți-vă, totuși, că acest concept a fost creat ca parte a unei civilizații neterminate de Nivelul I, care până de curând a fost descrisă în mod eronat ca o civilizație de tip II pentru a construi o sferă Dyson în jurul stelei sale (anomalii ale luminii stelelor). KIK 8462852).

Dacă ar exista o civilizație de tip II, și cu atât mai mult III, cu siguranță am vedea-o și am lua contact cu noi - unii dintre noi cred că da, argumentând în continuare că, din moment ce nu vedem sau nu ajungem să cunoaștem astfel de extratereștri avansați, ei pur si simplu nu exista.. O altă școală de explicație a paradoxului Fermi spune însă că civilizațiile de la aceste niveluri sunt invizibile și de nerecunoscut pentru noi - ca să nu mai vorbim că ele, conform ipotezei grădinii zoologice spațiale, nu acordă atenție unor astfel de creaturi subdezvoltate.

După testare sau înainte?

Pe lângă raționamentul despre civilizațiile foarte dezvoltate, paradoxul Fermi este explicat uneori prin concepte filtre evolutive în dezvoltarea civilizaţiei. Potrivit acestora, există o etapă în procesul de evoluție care pare imposibilă sau foarte puțin probabilă pentru viață. Se numeste Filtru excelent, care este cea mai mare descoperire din istoria vieții de pe planetă.

În ceea ce privește experiența noastră umană, nu știm exact dacă suntem în urmă, în față sau în mijlocul unei mari filtrări. Dacă am reușit să depășim acest filtru, ar fi putut fi o barieră de netrecut pentru majoritatea formelor de viață din spațiul cunoscut și suntem unici. Filtrarea poate avea loc de la bun început, de exemplu, în timpul transformării unei celule procariote într-o celulă eucariotă complexă. Dacă ar fi așa, viața în spațiu ar putea fi chiar destul de obișnuită, dar sub formă de celule fără nuclee. Poate că suntem primii care trec prin Marele Filtru? Acest lucru ne readuce la problema deja menționată și anume dificultatea de a comunica la distanță.

Există, de asemenea, o opțiune că un progres în dezvoltare este încă în fața noastră. Atunci nu se punea problema vreunui succes.

Toate acestea sunt considerații extrem de speculative. Unii oameni de știință oferă explicații mai banale pentru lipsa semnalelor extraterestre. Alan Stern, om de știință șef la New Horizons, spune că paradoxul poate fi rezolvat simplu. crustă groasă de gheațăcare înconjoară oceanele pe alte corpuri cereşti. Cercetătorul trage această concluzie pe baza descoperirilor recente din sistemul solar: oceanele de apă lichidă se află sub crustele multor luni. În unele cazuri (Europa, Enceladus), apa intră în contact cu solul stâncos și acolo se înregistrează activitate hidrotermală. Acest lucru ar trebui să contribuie la apariția vieții.

O crustă groasă de gheață poate proteja viața de fenomenele ostile din spațiul cosmic. Vorbim aici, printre altele, cu erupții stelare puternice, impacturi de asteroizi sau radiații în apropierea unui gigant gazos. Pe de altă parte, poate reprezenta o barieră în calea dezvoltării, care este greu de depășit chiar și pentru o viață inteligentă ipotetică. Este posibil ca astfel de civilizații acvatice să nu cunoască deloc spațiu dincolo de scoarța groasă de gheață. Este greu să visezi chiar să depășești limitele sale și mediul acvatic - ar fi mult mai dificil decât pentru noi, pentru care spațiul cosmic, cu excepția atmosferei pământului, nu este nici un loc prea prietenos.

Căutăm o viață sau un loc potrivit pentru a trăi?

În orice caz, noi pământenii trebuie să ne gândim și la ceea ce căutăm cu adevărat: viața însăși sau un loc potrivit pentru viață ca a noastră. Presupunând că nu vrem să luptăm războaie spațiale cu nimeni, acestea sunt două lucruri diferite. Planetele care sunt viabile, dar nu au civilizații avansate pot deveni zone de potențială colonizare. Și găsim din ce în ce mai multe astfel de locuri promițătoare. Putem folosi deja instrumente de observare pentru a determina dacă o planetă se află pe ceea ce este cunoscut sub numele de orbită. zona de viață în jurul unei stelefie că este stâncos şi la o temperatură potrivită pentru apa lichidă. În curând vom putea detecta dacă există într-adevăr apă acolo și vom putea determina compoziția atmosferei.

Zona de viață din jurul stelelor în funcție de dimensiunea lor și de exemple de exoplanete asemănătoare Pământului (coordonată orizontală - distanța de la stea (JA); coordonată verticală - masa stelelor (în raport cu Soarele)).

Anul trecut, folosind instrumentul ESO HARPS și o serie de telescoape din întreaga lume, oamenii de știință au descoperit exoplaneta LHS 1140b drept cel mai cunoscut candidat pentru viață. Orbitează pitica roșie LHS 1140, la 18 de ani lumină de Pământ. Astronomii estimează că planeta are cel puțin cinci miliarde de ani. Au ajuns la concluzia că are un diametru de aproape 1,4 1140. km - care este de XNUMX de ori dimensiunea Pământului. Studiile privind masa și densitatea LHS XNUMX b au concluzionat că este probabil o rocă cu un miez dens de fier. Sună cunoscut?

Puțin mai devreme, un sistem de șapte planete asemănătoare Pământului în jurul unei stele a devenit faimos. TRAPIST-1. Ele sunt etichetate de la „b” la „h” în ordinea distanței față de steaua gazdă. Analizele efectuate de oameni de știință și publicate în numărul din ianuarie a revistei Nature Astronomy sugerează că, din cauza temperaturilor moderate de suprafață, a încălzirii moderate a mareelor ​​și a unui flux de radiații suficient de scăzut, care nu duce la un efect de seră, cei mai buni candidați pentru planete locuibile sunt „e ” obiecte și „e”. Este posibil ca primul să acopere întregul ocean de apă.

Planetele sistemului TRAPPIST-1

Astfel, descoperirea condițiilor propice vieții pare deja la îndemâna noastră. Detectarea de la distanță a vieții în sine, care este încă relativ simplă și nu emite unde electromagnetice, este o cu totul altă poveste. Cu toate acestea, oamenii de știință de la Universitatea din Washington au propus o nouă metodă care completează căutarea propusă de mult timp pentru numere mari. oxigenul din atmosfera planetei. Lucrul bun despre ideea de oxigen este că este greu să produci cantități mari de oxigen fără viață, dar nu se știe dacă toată viața produce oxigen.

„Biochimia producției de oxigen este complexă și poate fi rară”, explică Joshua Crissansen-Totton de la Universitatea din Washington în revista Science Advances. Analizând istoria vieții pe Pământ, s-a putut identifica un amestec de gaze, a cărui prezență indică existența vieții în același mod ca și oxigenul. Vorbind despre amestec de metan și dioxid de carbon, fără monoxid de carbon. De ce nu ultimul? Faptul este că atomii de carbon din ambele molecule reprezintă grade diferite de oxidare. Este foarte dificil să se obțină niveluri adecvate de oxidare prin procese non-biologice fără formarea concomitentă de monoxid de carbon mediat de reacție. Dacă, de exemplu, o sursă de metan și CO₂ sunt vulcani în atmosferă, vor fi inevitabil însoțiți de monoxid de carbon. Mai mult, acest gaz este rapid și ușor absorbit de microorganisme. Deoarece este prezent în atmosferă, existența vieții ar trebui mai degrabă exclusă.

Pentru 2019, NASA plănuiește să se lanseze Telescopul spațial James Webbcare va putea studia mai precis atmosferele acestor planete pentru prezența gazelor mai grele precum dioxidul de carbon, metanul, apa și oxigenul.

Prima exoplaneta a fost descoperita in anii '90. De atunci, am confirmat deja aproape 4. exoplanete în aproximativ 2800 de sisteme, inclusiv aproximativ douăzeci care par a fi potențial locuibile. Prin dezvoltarea unor instrumente mai bune pentru a observa aceste lumi, vom putea face ipoteze mai informate despre condițiile de acolo. Și ce va urma rămâne de văzut.