Paradoks Fermi selepas gelombang penemuan exoplanet

Di galaksi RX J1131-1231, sepasukan ahli astrofizik dari Universiti Oklahoma telah menemui kumpulan planet pertama yang diketahui di luar Bima Sakti. Objek "dijejaki" oleh teknik kanta mikro graviti mempunyai jisim yang berbeza - dari bulan hingga seperti Musytari. Adakah penemuan ini menjadikan paradoks Fermi lebih paradoks?

Terdapat kira-kira bilangan bintang yang sama di galaksi kita (100-400 bilion), kira-kira bilangan galaksi yang sama di alam semesta yang boleh dilihat - jadi terdapat keseluruhan galaksi untuk setiap bintang di Bima Sakti kita yang luas. Secara umum, selama 10 tahun²² kepada 10²⁴ bintang. Para saintis tidak mempunyai konsensus tentang bilangan bintang yang serupa dengan Matahari kita (iaitu saiz, suhu, kecerahan yang serupa) - anggaran berkisar antara 5% hingga 20%. Mengambil nilai pertama dan memilih bilangan bintang yang paling sedikit (10²²), kita mendapat 500 trilion atau satu bilion bilion bintang seperti Matahari.

Menurut kajian dan anggaran PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences), sekurang-kurangnya 1% daripada bintang di alam semesta berputar mengelilingi planet yang mampu menyokong kehidupan - jadi kita bercakap tentang bilangan 100 bilion bilion planet dengan sifat yang serupa. ke Bumi. Jika kita mengandaikan bahawa selepas berbilion tahun kewujudan, hanya 1% daripada planet Bumi akan membangunkan kehidupan, dan 1% daripada mereka akan mempunyai kehidupan evolusi dalam bentuk pintar, ini bermakna terdapat satu planet biliard dengan tamadun pintar di alam semesta yang boleh dilihat.

Jika kita hanya bercakap tentang galaksi kita dan mengulangi pengiraan, dengan mengandaikan bilangan tepat bintang di Bima Sakti (100 bilion), kita membuat kesimpulan bahawa mungkin terdapat sekurang-kurangnya satu bilion planet seperti bumi di galaksi kita. dan 100 XNUMX. tamadun pintar!

Sesetengah ahli astrofizik meletakkan peluang manusia menjadi spesies pertama dari segi teknologi maju pada 1 dalam 10.²²iaitu ia tetap tidak ketara. Sebaliknya, alam semesta telah wujud selama kira-kira 13,8 bilion tahun. Walaupun tamadun tidak muncul dalam beberapa bilion tahun pertama, masih ada masa yang lama sebelum ia muncul. Ngomong-ngomong, jika selepas penyingkiran terakhir di Bima Sakti terdapat "hanya" seribu tamadun dan mereka akan wujud selama kira-kira masa yang sama seperti kita (setakat ini kira-kira 10 XNUMX tahun), maka kemungkinan besar mereka telah hilang, mati atau mengumpulkan orang lain yang tidak dapat diakses oleh pembangunan tahap kami, yang akan dibincangkan kemudian.

Perhatikan bahawa walaupun "secara serentak" tamadun sedia ada berkomunikasi dengan kesukaran. Jika hanya dengan alasan bahawa jika hanya ada 10 ribu tahun cahaya, ia akan mengambil masa 20 ribu tahun cahaya untuk bertanya dan kemudian menjawabnya. tahun. Melihat kepada sejarah Bumi, tidak dapat dinafikan bahawa dalam jangka masa sebegini boleh timbul dan lenyapnya tamadun dari permukaan ...

Persamaan hanya daripada yang tidak diketahui

Dalam cuba menilai sama ada tamadun asing sebenarnya boleh wujud, Frank Drake pada tahun 60-an dia mencadangkan persamaan yang terkenal - formula yang tugasnya adalah "secara memanologi" menentukan kewujudan kaum pintar di galaksi kita. Di sini kami menggunakan istilah yang dicipta bertahun-tahun yang lalu oleh Jan Tadeusz Stanisławski, seorang satira dan pengarang "kuliah" radio dan televisyen mengenai "manologi gunaan", kerana perkataan itu nampaknya sesuai untuk pertimbangan ini.

Menurut Persamaan Drake – N, bilangan tamadun luar angkasa yang boleh berkomunikasi dengan manusia, adalah hasil daripada:

R_* ialah kadar pembentukan bintang di Galaxy kita;

f_p ialah peratusan bintang dengan planet;

n_e ialah bilangan purata planet dalam zon boleh didiami bagi sebuah bintang, iaitu, planet yang boleh dihuni oleh kehidupan;

f_l ialah peratusan planet dalam zon boleh didiami di mana kehidupan akan timbul;

f_i ialah peratusan planet yang didiami di mana kehidupan akan mengembangkan kecerdasan (iaitu, mencipta tamadun);

f_c - peratusan tamadun yang ingin berkomunikasi dengan manusia;

L ialah jangka hayat purata tamadun tersebut.

Seperti yang anda lihat, persamaan itu terdiri daripada hampir semua yang tidak diketahui. Lagipun, kita tidak tahu sama ada purata tempoh kewujudan sesebuah tamadun, atau peratusan mereka yang ingin menghubungi kita. Menggantikan beberapa hasil ke dalam persamaan "lebih kurang", ternyata mungkin terdapat ratusan, jika tidak beribu-ribu, tamadun sedemikian di galaksi kita.

Persamaan Drake dan pengarangnya

Nadir bumi dan makhluk asing yang jahat

Walaupun menggantikan nilai konservatif untuk komponen persamaan Drake, kita berpotensi mendapat beribu-ribu tamadun yang serupa dengan tamadun kita atau lebih pintar. Tetapi jika ya, mengapa mereka tidak menghubungi kami? Ini kononnya Paradoks Fermi. Dia mempunyai banyak "penyelesaian" dan penjelasan, tetapi dengan keadaan teknologi semasa - dan lebih-lebih lagi setengah abad yang lalu - semuanya seperti tekaan dan menembak buta.

Paradoks ini, misalnya, sering dijelaskan hipotesis nadir bumibahawa planet kita adalah unik dalam segala hal. Tekanan, suhu, jarak dari Matahari, kecondongan paksi, atau medan magnet pelindung sinaran dipilih supaya kehidupan boleh berkembang dan berkembang selama mungkin.

Sudah tentu, kami menemui lebih banyak eksoplanet dalam ekosfera yang boleh menjadi calon planet yang boleh dihuni. Baru-baru ini, mereka ditemui berhampiran bintang terdekat dengan kami - Proxima Centauri. Mungkin, walau bagaimanapun, walaupun terdapat persamaan, "Bumi kedua" yang terdapat di sekeliling matahari asing tidak "betul-betul sama" dengan planet kita, dan hanya dalam penyesuaian sedemikian boleh timbul tamadun teknologi yang membanggakan? Mungkin. Walau bagaimanapun, kita tahu, walaupun melihat Bumi, bahawa kehidupan hidup subur di bawah keadaan yang sangat "tidak sesuai".

Sudah tentu, terdapat perbezaan antara mengurus dan membina Internet dan menghantar Tesla ke Marikh. Masalah keunikan boleh diselesaikan jika kita dapat mencari di suatu tempat di angkasa sebuah planet persis seperti Bumi, tetapi tidak mempunyai tamadun teknologi.

Apabila menerangkan paradoks Fermi, seseorang kadang-kadang bercakap tentang apa yang dipanggil makhluk asing yang jahat. Ini difahami dengan cara yang berbeza. Jadi makhluk asing hipotesis ini boleh menjadi "marah" bahawa seseorang ingin mengganggu mereka, campur tangan dan mengganggu - jadi mereka mengasingkan diri, tidak bertindak balas terhadap barbs dan tidak mahu mempunyai apa-apa kaitan dengan sesiapa. Terdapat juga fantasi makhluk asing "secara semula jadi jahat" yang memusnahkan setiap tamadun yang mereka hadapi. Golongan yang sangat maju dari segi teknologi sendiri tidak mahu tamadun lain melompat ke hadapan dan menjadi ancaman kepada mereka.

Perlu diingat juga bahawa kehidupan di angkasa adalah tertakluk kepada pelbagai malapetaka yang kita ketahui dari sejarah planet kita. Kita bercakap tentang glasiasi, tindak balas ganas bintang, pengeboman oleh meteor, asteroid atau komet, perlanggaran dengan planet lain atau radiasi. Walaupun peristiwa sedemikian tidak mensterilkan seluruh planet, ia boleh menjadi pengakhiran tamadun.

Juga, ada yang tidak mengecualikan bahawa kita adalah salah satu tamadun pertama di alam semesta - jika bukan yang pertama - dan bahawa kita belum cukup berkembang untuk dapat membuat hubungan dengan tamadun kurang maju yang timbul kemudian. Jika ini berlaku, maka masalah mencari makhluk pintar di angkasa luar angkasa masih tidak dapat diselesaikan. Lebih-lebih lagi, tamadun "muda" hipotesis tidak boleh lebih muda daripada kita hanya dalam beberapa dekad untuk dapat menghubunginya dari jauh.

Tingkap juga tidak terlalu besar di hadapan. Teknologi dan pengetahuan tentang tamadun lama milenium mungkin tidak dapat difahami oleh kita seperti hari ini kepada seorang lelaki dari Perang Salib. Tamadun yang jauh lebih maju akan menjadi seperti dunia kita kepada semut dari sarang semut di tepi jalan.

Spekulatif kononnya Skala Kardashevoyang tugasnya adalah untuk melayakkan tahap hipotesis tamadun mengikut jumlah tenaga yang mereka makan. Menurutnya, kita belum lagi bertamadun. jenis I, iaitu yang telah menguasai kebolehan menggunakan sumber tenaga planetnya sendiri. Tamadun jenis II boleh menggunakan semua tenaga yang mengelilingi bintang, contohnya, menggunakan struktur yang dipanggil "sfera Dyson". Tamadun jenis III Mengikut andaian ini, ia menangkap semua tenaga galaksi. Walau bagaimanapun, ingat bahawa konsep ini dicipta sebagai sebahagian daripada tamadun Tahap I yang belum selesai, yang sehingga baru-baru ini agak tersilap digambarkan sebagai tamadun Jenis II untuk membina sfera Dyson di sekeliling bintangnya (anomali cahaya bintang). KIK 8462852).

Sekiranya terdapat tamadun jenis II, dan lebih-lebih lagi III, kita pasti akan melihatnya dan berhubung dengan kita - sesetengah daripada kita berpendapat demikian, seterusnya berhujah bahawa kerana kita tidak melihat atau sebaliknya mengenali makhluk asing yang maju itu, mereka langsung tidak wujud. . Satu lagi sekolah penjelasan untuk paradoks Fermi, bagaimanapun, mengatakan bahawa tamadun pada tahap ini tidak dapat dilihat dan tidak dapat dikenali oleh kita - apatah lagi bahawa mereka, menurut hipotesis zoo angkasa, tidak memberi perhatian kepada makhluk yang kurang maju itu.

Selepas ujian atau sebelum?

Sebagai tambahan kepada penaakulan tentang tamadun yang sangat maju, paradoks Fermi kadang-kadang dijelaskan oleh konsep penapis evolusi dalam pembangunan tamadun. Menurut mereka, terdapat satu peringkat dalam proses evolusi yang kelihatan mustahil atau sangat tidak mungkin untuk kehidupan. Ia dikenali sebagai Penapis yang hebat, yang merupakan kejayaan terbesar dalam sejarah kehidupan di planet ini.

Setakat pengalaman manusia kita, kita tidak tahu sama ada kita berada di belakang, di hadapan, atau di tengah-tengah penapisan yang hebat. Jika kami berjaya mengatasi penapis ini, ia mungkin menjadi penghalang yang tidak dapat diatasi untuk kebanyakan bentuk hidupan di ruang yang diketahui, dan kami adalah unik. Penapisan boleh berlaku dari awal lagi, contohnya, semasa transformasi sel prokariotik kepada sel eukariotik yang kompleks. Jika demikian, kehidupan di angkasa mungkin agak biasa, tetapi dalam bentuk sel tanpa nukleus. Mungkin kita hanya orang pertama yang melalui Penapis Hebat? Ini membawa kita kembali kepada masalah yang telah disebutkan, iaitu kesukaran untuk berkomunikasi dari jauh.

Terdapat juga pilihan bahawa kejayaan dalam pembangunan masih di hadapan kita. Tidak ada persoalan tentang kejayaan ketika itu.

Ini semua adalah pertimbangan yang sangat spekulatif. Sesetengah saintis menawarkan penjelasan yang lebih biasa untuk kekurangan isyarat asing. Alan Stern, ketua saintis di New Horizons, berkata paradoks itu boleh diselesaikan dengan mudah. kerak ais tebalyang mengelilingi lautan pada benda angkasa yang lain. Penyelidik membuat kesimpulan ini berdasarkan penemuan terbaru dalam sistem suria: lautan air cair terletak di bawah kerak banyak bulan. Dalam sesetengah kes (Eropah, Enceladus), air bersentuhan dengan tanah berbatu dan aktiviti hidroterma direkodkan di sana. Ini sepatutnya menyumbang kepada kemunculan kehidupan.

Kerak ais yang tebal boleh melindungi hidupan daripada fenomena bermusuhan di angkasa lepas. Kita bercakap di sini, antara lain, dengan suar bintang yang kuat, kesan asteroid atau sinaran berhampiran gergasi gas. Sebaliknya, ia mungkin mewakili halangan kepada pembangunan yang sukar diatasi walaupun untuk kehidupan pintar hipotesis. Tamadun akuatik sebegini mungkin tidak mengetahui sebarang ruang sama sekali di luar kerak ais yang tebal. Sukar untuk bermimpi untuk melampaui hadnya dan persekitaran akuatik - ia akan menjadi lebih sukar daripada kita, yang baginya angkasa lepas, kecuali atmosfera bumi, juga bukan tempat yang sangat mesra.

Adakah kita sedang mencari kehidupan atau tempat yang sesuai untuk didiami?

Walau apa pun, kita rakyat bumi juga mesti memikirkan apa yang kita cari sebenarnya: kehidupan itu sendiri atau tempat yang sesuai untuk kehidupan seperti kita. Dengan mengandaikan kita tidak mahu berperang dengan sesiapa pun, itu adalah dua perkara yang berbeza. Planet yang berdaya maju tetapi tidak mempunyai tamadun maju boleh menjadi kawasan yang berpotensi untuk dijajah. Dan kami mendapati lebih banyak lagi tempat yang menjanjikan seperti itu. Kita sudah boleh menggunakan alat pemerhatian untuk menentukan sama ada planet berada dalam apa yang dikenali sebagai orbit. zon kehidupan di sekeliling bintangsama ada berbatu dan pada suhu yang sesuai untuk air cecair. Tidak lama lagi kita akan dapat mengesan sama ada benar-benar terdapat air di sana, dan menentukan komposisi atmosfera.

Zon kehidupan di sekeliling bintang bergantung kepada saiz dan contoh eksoplanet seperti Bumi (koordinat mendatar - jarak dari bintang (JA); koordinat menegak - jisim bintang (berbanding dengan matahari)).

Tahun lepas, menggunakan instrumen ESO HARPS dan beberapa teleskop di seluruh dunia, saintis menemui exoplanet LHS 1140b sebagai calon paling terkenal untuk kehidupan. Ia mengorbit kerdil merah LHS 1140, 18 tahun cahaya dari Bumi. Ahli astronomi menganggarkan bahawa planet ini berusia sekurang-kurangnya lima bilion tahun. Mereka membuat kesimpulan bahawa ia mempunyai diameter hampir 1,4 1140. km - iaitu XNUMX kali ganda saiz Bumi. Kajian jisim dan ketumpatan LHS XNUMX b telah membuat kesimpulan bahawa ia berkemungkinan batu dengan teras besi yang padat. Kedengaran biasa?

Sedikit lebih awal, sistem tujuh planet seperti Bumi mengelilingi bintang menjadi terkenal. PERANGKAP-1. Mereka dilabelkan "b" melalui "h" mengikut urutan jarak dari bintang hos. Analisis yang dijalankan oleh saintis dan diterbitkan dalam edisi Januari Astronomi Alam mencadangkan bahawa disebabkan oleh suhu permukaan yang sederhana, pemanasan pasang surut yang sederhana, dan fluks sinaran yang cukup rendah yang tidak membawa kepada kesan rumah hijau, calon terbaik untuk planet yang boleh dihuni ialah " e ” objek dan “e”. Ada kemungkinan bahawa yang pertama meliputi seluruh lautan air.

Planet sistem TRAPPIST-1

Oleh itu, menemui keadaan yang kondusif untuk kehidupan nampaknya sudah berada dalam jangkauan kita. Pengesanan jauh kehidupan itu sendiri, yang masih agak mudah dan tidak memancarkan gelombang elektromagnet, adalah cerita yang sama sekali berbeza. Walau bagaimanapun, saintis di Universiti Washington telah mencadangkan kaedah baharu yang melengkapkan carian yang telah lama dicadangkan untuk bilangan besar. oksigen dalam atmosfera planet. Perkara yang baik tentang idea oksigen ialah sukar untuk menghasilkan sejumlah besar oksigen tanpa kehidupan, tetapi tidak diketahui jika semua hidupan menghasilkan oksigen.

"Biokimia pengeluaran oksigen adalah kompleks dan mungkin jarang berlaku," jelas Joshua Crissansen-Totton dari University of Washington dalam jurnal Science Advances. Menganalisis sejarah kehidupan di Bumi, adalah mungkin untuk mengenal pasti campuran gas, kehadirannya menunjukkan kewujudan kehidupan dengan cara yang sama seperti oksigen. Bercakap tentang campuran metana dan karbon dioksida, tanpa karbon monoksida. Kenapa tiada yang terakhir? Hakikatnya ialah atom karbon dalam kedua-dua molekul mewakili darjah pengoksidaan yang berbeza. Adalah sangat sukar untuk mendapatkan tahap pengoksidaan yang sesuai oleh proses bukan biologi tanpa pembentukan bersamaan karbon monoksida pengantara tindak balas. Jika, sebagai contoh, sumber metana dan CO₂ terdapat gunung berapi di atmosfera, mereka pasti akan disertai oleh karbon monoksida. Selain itu, gas ini cepat dan mudah diserap oleh mikroorganisma. Oleh kerana ia terdapat di atmosfera, kewujudan kehidupan lebih baik diketepikan.

Untuk 2019, NASA merancang untuk melancarkan Teleskop Angkasa James Webbyang akan dapat mengkaji dengan lebih tepat atmosfera planet-planet ini untuk kehadiran gas yang lebih berat seperti karbon dioksida, metana, air dan oksigen.

Eksoplanet pertama ditemui pada tahun 90-an. Sejak itu, kami telah mengesahkan hampir 4. exoplanet dalam kira-kira 2800 sistem, termasuk kira-kira dua puluh yang kelihatan berpotensi untuk didiami. Dengan membangunkan instrumen yang lebih baik untuk memerhati dunia ini, kita akan dapat membuat tekaan yang lebih termaklum tentang keadaan di sana. Dan apa yang akan datang daripadanya masih perlu dilihat.