Fermi þversögnin eftir bylgju uppgötvana fjarreikistjörnur

Í vetrarbrautinni RX J1131-1231 hefur hópur stjarneðlisfræðinga frá háskólanum í Oklahoma uppgötvað fyrsta þekkta hóp reikistjarna utan Vetrarbrautarinnar. Hlutirnir sem „fylgst er með“ með þyngdarmikrlinsutækninni hafa mismunandi massa - allt frá tungli til Júpíterslíks. Gerir þessi uppgötvun Fermi þversögnina þversagnakenndari?

Það eru um það bil jafnmargar stjörnur í vetrarbrautinni okkar (100-400 milljarðar), um það bil jafnmargar vetrarbrautir í sýnilega alheiminum - þannig að það er heil vetrarbraut fyrir hverja stjörnu í víðáttumiklu Vetrarbrautinni okkar. Almennt í 10 ár²² í 10²⁴ stjörnur. Vísindamenn eru ekki sammála um hversu margar stjörnur eru svipaðar sólinni okkar (þ.e. svipaðar að stærð, hitastigi, birtustigi) - áætlanir eru á bilinu 5% til 20%. Að taka fyrsta gildið og velja minnsta fjölda stjarna (10²²), fáum við 500 billjónir eða milljarð milljarða stjarna eins og sólina.

Samkvæmt PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences) rannsóknum og áætlunum, snúast að minnsta kosti 1% stjarna í alheiminum um plánetu sem getur framfleytt líf - þannig að við erum að tala um fjölda 100 milljarða milljarða reikistjarna með svipaða eiginleika til jarðar. Ef við gerum ráð fyrir að eftir milljarða ára tilveru muni aðeins 1% af plánetum jarðar þróa líf og 1% þeirra muni hafa þróunarlíf á vitsmunalegri mynd, myndi það þýða að það er ein billjarð pláneta með greindar siðmenningar í hinum sýnilega alheimi.

Ef við tölum aðeins um vetrarbrautina okkar og endurtökum útreikningana, miðað við nákvæman fjölda stjarna í Vetrarbrautinni (100 milljarðar), komumst við að þeirri niðurstöðu að líklega sé að minnsta kosti milljarður jarðarlíkra reikistjarna í vetrarbrautinni okkar. og 100 XNUMX. greindar siðmenningar!

Sumir stjarneðlisfræðingar telja líkurnar á því að mannkynið verði fyrsta tæknilega háþróaða tegundin við 1 af hverjum 10.²²það er, það er óverulegt. Aftur á móti hefur alheimurinn verið til í um 13,8 milljarða ára. Jafnvel þótt siðmenningar hafi ekki orðið til á fyrstu milljörðum ára, þá var enn langur tími þar til þær gerðu það. Við the vegur, ef eftir endanlegt brotthvarf í Vetrarbrautinni væru „aðeins“ þúsund siðmenningar og þær hefðu verið til í um það bil sama tíma og okkar (hingað til um 10 XNUMX ár), þá hafa þær líklegast þegar horfið, að deyja út eða safna saman öðrum sem eru óaðgengilegir fyrir stigþroska okkar, sem verður fjallað um síðar.

Athugaðu að jafnvel „samtímis“ núverandi siðmenningar eiga erfitt með samskipti. Þó ekki væri nema af þeirri ástæðu að ef það væru bara 10 þúsund ljósár þá myndi það taka þá 20 þúsund ljósár að spyrja spurninga og svara henni svo. ár. Þegar horft er á sögu jarðar er ekki hægt að útiloka að á slíkum tíma geti siðmenning risið og horfið af yfirborðinu ...

Jafna aðeins frá óþekktum

Þegar reynt var að meta hvort framandi siðmenning gæti raunverulega verið til, Frank Drake á sjöunda áratugnum lagði hann til hina frægu jöfnu - formúlu sem hefur það hlutverk að "memanfræðilega" ákvarða tilvist greindra kynþátta í vetrarbrautinni okkar. Hér notum við hugtak sem Jan Tadeusz Stanisławski, háðsádeiluhöfundur, höfundur útvarps- og sjónvarpsfyrirlestra um „beitt mannfræði“ skapaði fyrir mörgum árum, því það orð virðist viðeigandi fyrir þessar hugleiðingar.

Samkvæmt Drake jafna – N, fjöldi geimvera siðmenningar sem mannkynið getur átt samskipti við, er afrakstur:

R_* er hraði stjörnumyndunar í vetrarbrautinni okkar;

f_p er hlutfall stjarna með plánetum;

n_e er meðalfjöldi reikistjarna á byggilegu svæði stjörnu, þ.e.a.s. þeirra sem líf getur myndast á;

f_l er hlutfall reikistjarna á lífsvæðinu þar sem líf mun myndast;

f_i er hlutfall byggðra pláneta þar sem líf mun þróa greind (þ.e. skapa siðmenningu);

f_c - hlutfall siðmenningar sem vilja eiga samskipti við mannkynið;

L er meðallíftími slíkra siðmenningar.

Eins og þú sérð samanstendur jöfnan af næstum öllum óþekktum hlutum. Þegar öllu er á botninn hvolft vitum við hvorki meðallengd tilvistar siðmenningar né hlutfall þeirra sem vilja hafa samband við okkur. Þegar einhverjum niðurstöðum er skipt út í „meira eða minna“ jöfnuna kemur í ljós að það geta verið hundruðir, ef ekki þúsundir, slíkra siðmenningar í vetrarbrautinni okkar.

Drake jöfnu og höfundur hennar

Sjaldgæf jörð og vondar geimverur

Jafnvel með því að setja íhaldssöm gildi í staðinn fyrir hluti Drake jöfnunnar, fáum við hugsanlega þúsundir siðmenningar svipaðar okkar eða gáfulegri. En ef svo er, hvers vegna hafa þeir ekki samband við okkur? Þetta svokallaða Þversögn Fermiego. Hann hefur margar "lausnir" og skýringar, en með núverandi stöðu tækninnar - og jafnvel meira fyrir hálfri öld - eru þær allar eins og getgátur og blind skot.

Þessi þversögn er til dæmis oft útskýrð tilgátu um sjaldgæfa jörðað plánetan okkar er einstök á allan hátt. Þrýstingur, hitastig, fjarlægð frá sólu, áshalli eða geislunarvörn segulsviðs eru valin þannig að líf geti þróast og þróast eins lengi og mögulegt er.

Auðvitað erum við að uppgötva fleiri og fleiri fjarreikistjörnur í visthvolfinu sem gætu verið kandídatar fyrir lífvænlegar plánetur. Nýlega fundust þeir nálægt næstu stjörnu við okkur - Proxima Centauri. Kannski, þrátt fyrir líkindin, eru „önnur jörðirnar“ sem finnast í kringum framandi sólir ekki „nákvæmlega þær sömu“ og plánetan okkar og aðeins í slíkri aðlögun getur stolt tæknimenning orðið til? Kannski. Hins vegar vitum við, jafnvel þegar við skoðum jörðina, að líf þrífst við mjög „óviðeigandi“ aðstæður.

Auðvitað er munur á því að stjórna og byggja internetið og að senda Tesla til Mars. Vandamálið um sérstöðu væri hægt að leysa ef við gætum fundið einhvers staðar í geimnum plánetu nákvæmlega eins og jörðina, en laus við tæknimenningu.

Þegar Fermi þversögnin er útskýrð er stundum talað um hina svokölluðu vondar geimverur. Þetta er skilið á mismunandi vegu. Þannig að þessar tilgátu geimverur geta verið "reiðar" yfir því að einhver vilji trufla þær, grípa inn í og ​​trufla - þannig að þær einangra sig, bregðast ekki við gadda og vilja ekki hafa neitt með neinn að gera. Það eru líka fantasíur um "náttúrulega vondar" geimverur sem eyðileggja hverja siðmenningu sem þeir lenda í. Þeir sem eru mjög tæknivæddir vilja ekki að aðrar siðmenningar stökkvi á undan og verði þeim ógn.

Það er líka vert að muna að líf í geimnum er háð ýmsum hörmungum sem við þekkjum úr sögu plánetunnar okkar. Við erum að tala um jökulhlaup, kröftug viðbrögð stjörnunnar, loftsteina, smástirni eða halastjörnur, árekstra við aðrar plánetur eða jafnvel geislun. Jafnvel þótt slíkir atburðir sæfðu ekki alla plánetuna, gætu þeir verið endalok siðmenningarinnar.

Einnig útiloka sumir ekki að við séum ein af fyrstu siðmenningum alheimsins - ef ekki sú fyrsta - og að við höfum ekki enn þróast nógu mikið til að geta haft samband við minna þróaðar siðmenningar sem urðu til síðar. Ef þetta væri svo, þá væri vandamálið við að leita að vitsmunaverum í geimnum óleysanlegt. Þar að auki gæti ímynduð „ung“ siðmenning ekki verið yngri en við um aðeins nokkra áratugi til að geta haft samband við hana í fjarska.

Glugginn er heldur ekki of stór að framan. Tækni og þekking þúsund ára gamallar siðmenningar gæti hafa verið okkur eins óskiljanleg og hún er í dag fyrir mann frá krossferðunum. Miklu þróaðri siðmenningar væru eins og heimurinn okkar fyrir maura í mauraþúfu við veginn.

Spákaupmennska svokallaða Kardashevo mælikvarðisem hefur það hlutverk að dæma hin tilgátu stig siðmenningar í samræmi við magn orku sem þau neyta. Samkvæmt henni erum við ekki einu sinni siðmenning ennþá. tegund I, það er, einn sem hefur náð tökum á hæfileikanum til að nýta orkuauðlindir eigin plánetu. Siðmenning tegund II geta notað alla orkuna í kringum stjörnuna, til dæmis með því að nota byggingu sem kallast "Dyson kúla". Siðmenning gerð III Samkvæmt þessum forsendum fangar hún alla orku vetrarbrautarinnar. Mundu samt að þetta hugtak var búið til sem hluti af ófullgerðri Tier I siðmenningu, sem þar til nýlega var frekar ranglega lýst sem tegund II siðmenningu til að byggja Dyson kúlu utan um stjörnuna sína (frávik stjörnuljósa). KIK 8462852).

Ef það væri til siðmenning af tegund II, og enn frekar III, myndum við örugglega sjá hana og hafa samband við okkur - sum okkar halda það og halda því ennfremur fram að þar sem við sjáum ekki eða kynnumst á annan hátt slíkar háþróaðar geimverur, er einfaldlega ekki til.. Annar skóli skýringa á Fermi þversögninni segir hins vegar að siðmenningar á þessum stigum séu okkur ósýnilegar og óþekkjanlegar - svo ekki sé minnst á að þær, samkvæmt tilgátunni um dýragarðinn í geimnum, gefi ekki gaum að slíkum vanþróuðum skepnum.

Eftir próf eða áður?

Auk þess að rökræða um háþróaða siðmenningar er Fermi þversögnin stundum útskýrð með hugtökum þróunarsíur í þróun siðmenningar. Samkvæmt þeim er áfangi í þróunarferlinu sem virðist ómögulegt eða mjög ólíklegt fyrir líf. Það er kallað Frábær sía, sem er mesta bylting í sögu lífs á jörðinni.

Hvað mannlega reynslu okkar varðar þá vitum við ekki nákvæmlega hvort við erum á eftir, á undan eða í miðri mikilli síun. Ef okkur tækist að yfirstíga þessa síu gæti hún hafa verið óyfirstíganleg hindrun fyrir flestar lífsform í þekktu rými og við erum einstök. Síun getur átt sér stað alveg frá upphafi, til dæmis við umbreytingu dreifkjörnungafrumu í flókna heilkjörnungafrumu. Ef svo væri gæti líf í geimnum jafnvel verið ósköp venjulegt, en í formi frumna án kjarna. Kannski erum við bara fyrst til að fara í gegnum Great Filter? Þetta leiðir okkur aftur að vandamálinu sem áður hefur verið nefnt, nefnilega erfiðleikana við að eiga samskipti í fjarlægð.

Það er líka möguleiki að bylting í þróun sé enn á undan okkur. Þá var ekki um neinn árangur að ræða.

Þetta eru allt mjög vangaveltur. Sumir vísindamenn bjóða upp á hversdagslegri skýringar á skorti á framandi merkjum. Alan Stern, yfirvísindamaður hjá New Horizons, segir að hægt sé að leysa þversögnina á einfaldan hátt. þykk ísskorpusem umlykur höfin á öðrum himintunglum. Rannsakandi dregur þessa ályktun á grundvelli nýlegra uppgötvana í sólkerfinu: höf af fljótandi vatni liggja undir skorpum margra tungla. Í sumum tilfellum (Evrópa, Enceladus) kemst vatn í snertingu við grýttan jarðveg og þar er vatnshitavirkni skráð. Þetta ætti að stuðla að tilkomu lífsins.

Þykk ísskorpa getur verndað líf fyrir fjandsamlegum fyrirbærum í geimnum. Hér er meðal annars verið að tala um sterk stjörnublys, smástirnaárekstur eða geislun nálægt gasrisa. Á hinn bóginn getur það verið hindrun í vegi fyrir þróun sem erfitt er að yfirstíga jafnvel fyrir ímyndað vitsmunalíf. Slíkar vatnamenningar þekkja kannski ekkert pláss fyrir utan þykka ísskorpuna. Það er erfitt að jafnvel láta sig dreyma um að fara út fyrir takmörk þess og vatnaumhverfið - það væri mun erfiðara en fyrir okkur, sem geimurinn, fyrir utan lofthjúp jarðar, er heldur ekki sérlega vinalegur staður.

Erum við að leita að lífi eða hentugum stað til að búa á?

Hvað sem því líður verðum við jarðarbúar líka að hugsa um það sem við erum í raun og veru að leita að: lífið sjálft eða staður sem hentar lífi eins og okkar. Að því gefnu að við viljum ekki berjast við geimstríð við neinn, þá eru þetta tveir ólíkir hlutir. Reikistjörnur sem eru lífvænlegar en hafa ekki háþróaða siðmenningar geta orðið svæði þar sem hugsanleg landnám getur orðið. Og við finnum fleiri og fleiri slíka efnilega staði. Við getum nú þegar notað athugunartæki til að ákvarða hvort reikistjarna sé á því sem kallast sporbraut. lífssvæði í kringum stjörnuhvort það sé grýtt og við hitastig sem hentar fljótandi vatni. Bráðum munum við geta greint hvort það sé raunverulega vatn þarna og ákvarða samsetningu lofthjúpsins.

Lífsbeltið í kringum stjörnur fer eftir stærð þeirra og dæmum um fjarreikistjörnur sem líkjast jörðinni (lárétt hnit - fjarlægð frá stjörnunni (JA); lóðrétt hnit - stjörnumassi (miðað við sól)).

Á síðasta ári, með því að nota ESO HARPS tækið og fjölda sjónauka um allan heim, fundu vísindamenn fjarreikistjörnuna LHS 1140b sem þekktasta frambjóðanda lífsins. Hann er á braut um rauða dverginn LHS 1140, í 18 ljósára fjarlægð frá jörðinni. Stjörnufræðingar áætla að plánetan sé að minnsta kosti fimm milljarða ára gömul. Þeir komust að þeirri niðurstöðu að það væri tæplega 1,4 1140 í þvermál. km - sem er XNUMX sinnum stærri en jörðin. Rannsóknir á massa og þéttleika LHS XNUMX b hafa komist að þeirri niðurstöðu að líklega sé þetta berg með þéttum járnkjarna. Hljómar kunnuglega?

Nokkru fyrr varð kerfi sjö pláneta sem líkjast jörðinni í kringum stjörnu frægt. TRAPPIST-1. Þau eru merkt „b“ til „h“ í röð eftir fjarlægð frá hýsilstjörnunni. Greiningarnar sem gerðar voru af vísindamönnum og birtar í janúarhefti Nature Astronomy benda til þess að vegna hóflegs yfirborðshita, hóflegrar sjávarfallahitunar og nægjanlega lágs geislunarflæðis sem leiðir ekki til gróðurhúsaáhrifa, séu bestu möguleikarnir fyrir byggilegar plánetur "e. "hlutir og "e". Hugsanlegt er að sá fyrsti nái yfir allt vatnshafið.

Reikistjörnur TRAPPIST-1 kerfisins

Þannig að uppgötva lífsskilyrðin virðist nú þegar innan seilingar okkar. Fjargreining á sjálfu lífi, sem er enn tiltölulega einföld og gefur ekki frá sér rafsegulbylgjur, er allt önnur saga. Hins vegar hafa vísindamenn við háskólann í Washington lagt til nýja aðferð sem bætir við löngu fyrirhugaða leit að miklum fjölda. súrefni í lofthjúpi plánetunnar. Það góða við súrefnishugmyndina er að það er erfitt að framleiða mikið magn af súrefni án lífs, en ekki er vitað hvort allt líf framleiðir súrefni.

„Lífefnafræði súrefnisframleiðslu er flókin og getur verið sjaldgæf,“ útskýrir Joshua Crissansen-Totton við háskólann í Washington í tímaritinu Science Advances. Með því að greina sögu lífs á jörðinni var hægt að bera kennsl á blöndu af lofttegundum, sem gefur til kynna tilvist lífs á sama hátt og súrefni. Talandi um blanda af metani og koltvísýringi, án kolmónoxíðs. Af hverju ekki síðasti? Staðreyndin er sú að kolefnisatómin í báðum sameindunum tákna mismunandi oxunarstig. Það er mjög erfitt að fá viðeigandi oxunarstig með ólíffræðilegum ferlum án samhliða myndunar kolmónoxíðs sem tengist viðbrögðum. Ef td uppspretta metans og CO₂ það eru eldfjöll í andrúmsloftinu, þeim mun óhjákvæmilega fylgja kolmónoxíð. Þar að auki frásogast þetta gas fljótt og auðveldlega af örverum. Þar sem það er til staðar í andrúmsloftinu ætti frekar að útiloka tilvist líf.

Fyrir árið 2019 ætlar NASA að fara á loft James Webb geimsjónaukisem mun geta rannsakað andrúmsloft þessara reikistjarna með nákvæmari hætti fyrir tilvist þyngri lofttegunda eins og koltvísýrings, metans, vatns og súrefnis.

Fyrsta fjarreikistjörnuna fannst á tíunda áratugnum. Síðan þá höfum við nú þegar staðfest næstum 90. fjarreikistjörnur í um 4 kerfum, þar á meðal um tuttugu sem virðast hugsanlega vera búsettar. Með því að þróa betri tæki til að fylgjast með þessum heima, munum við geta gert upplýstari getgátur um aðstæður þar. Og hvað kemur út úr því á eftir að koma í ljós.