Fermiho paradox po vlně objevů exoplanet

V galaxii RX J1131-1231 objevil tým astrofyziků z University of Oklahoma první známou skupinu planet mimo Mléčnou dráhu. Objekty „sledované“ technikou gravitační mikročočky mají různé hmotnosti – od lunárních až po Jupiterové. Dělá tento objev Fermiho paradox paradoxnějším?

V naší galaxii je přibližně stejný počet hvězd (100–400 miliard), přibližně stejný počet galaxií ve viditelném vesmíru – na každou hvězdu v naší rozsáhlé Mléčné dráze tedy připadá celá galaxie. Obecně na 10 let²² na 10²⁴ hvězdy. Vědci nemají jednotný názor na to, kolik hvězd je podobných našemu Slunci (tj. mají podobnou velikost, teplotu, jas) – odhady se pohybují od 5 % do 20 %. Vezměte první hodnotu a vyberte nejmenší počet hvězdiček (10²²), získáme 500 bilionů nebo miliardu miliard hvězd, jako je Slunce.

Podle studií a odhadů PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences) se minimálně 1 % hvězd ve vesmíru točí kolem planety schopné podporovat život – mluvíme tedy o počtu 100 miliard miliard planet s podobnými vlastnostmi. k zemi. Pokud předpokládáme, že po miliardách let existence se pouze na 1 % planet Země vyvine život a 1 % z nich bude mít evoluční život v inteligentní formě, znamenalo by to, že existuje jedna kulečníková planeta s inteligentními civilizacemi ve viditelném vesmíru.

Budeme-li mluvit pouze o naší galaxii a zopakovat výpočty, za předpokladu přesného počtu hvězd v Mléčné dráze (100 miliard), dojdeme k závěru, že v naší galaxii je pravděpodobně nejméně miliarda planet podobných Zemi. a 100 XNUMX. inteligentní civilizace!

Někteří astrofyzici dávají šanci, že se lidstvo stane prvním technologicky vyspělým druhem, na 1 ku 10.²²to znamená, že zůstává bezvýznamný. Na druhou stranu vesmír existuje asi 13,8 miliardy let. I když civilizace nevznikly během prvních několika miliard let, zbývala ještě dlouhá doba, než se objevily. Mimochodem, pokud by po definitivní eliminaci v Mléčné dráze existovalo „jen“ tisíc civilizací a existovaly by přibližně stejnou dobu jako naše (zatím asi 10 XNUMX let), pak s největší pravděpodobností již zanikly, vymírání nebo shromažďování jiných nepřístupných pro náš vývoj na úrovni, o čemž bude řeč později.

Všimněte si, že i „současně“ existující civilizace komunikují s obtížemi. Už jen z toho důvodu, že kdyby tam bylo jen 10 tisíc světelných let, trvalo by jim 20 tisíc světelných let, než položili otázku a pak na ni odpověděli. let. Při pohledu na historii Země nelze vyloučit, že v takovém časovém období může civilizace vzniknout a zaniknout z povrchu ...

Rovnice pouze z neznámých

Ve snaze posoudit, zda by mimozemská civilizace mohla skutečně existovat, Frank Drake v 60. letech navrhl slavnou rovnici - vzorec, jehož úkolem je "memanologicky" určit existenci inteligentních ras v naší galaxii. Zde používáme termín, který před mnoha lety vytvořil Jan Tadeusz Stanisławski, satirik a autor rozhlasových a televizních „přednášek“ o „aplikované manologii“, protože toto slovo se pro tyto úvahy zdá vhodné.

podle Drakeova rovnice – N, počet mimozemských civilizací, se kterými může lidstvo komunikovat, je výsledkem:

R_* je rychlost tvorby hvězd v naší Galaxii;

f_p je procento hvězd s planetami;

n_e je průměrný počet planet v obyvatelné zóně hvězdy, tedy těch, na kterých může vzniknout život;

f_l je procento planet v obyvatelné zóně, na kterých vznikne život;

f_i je procento obydlených planet, na kterých život vyvine inteligenci (tj. vytvoří civilizaci);

f_c - procento civilizací, které chtějí komunikovat s lidstvem;

L je průměrná délka života takových civilizací.

Jak vidíte, rovnice se skládá téměř ze všech neznámých. Koneckonců neznáme ani průměrnou dobu existence civilizace, ani procento těch, kteří nás chtějí kontaktovat. Dosazením některých výsledků do rovnice „víceméně“ se ukazuje, že takových civilizací mohou být v naší galaxii stovky, ne-li tisíce.

Drakeova rovnice a její autor

Vzácné země a zlí mimozemšťané

I když komponenty Drakeovy rovnice nahradíme konzervativními hodnotami, získáme potenciálně tisíce civilizací podobných té naší nebo inteligentnější. Ale pokud ano, proč nás nekontaktují? Tato tzv Fermiegoův paradox. Má mnoho „řešení“ a vysvětlení, ale při současném stavu techniky – a ještě více před půlstoletím – jsou všechna jako dohady a střelba naslepo.

Tento paradox se například často vysvětluje hypotéza vzácných zeminže naše planeta je ve všech směrech jedinečná. Tlak, teplota, vzdálenost od Slunce, axiální sklon nebo radiační stínící magnetické pole se volí tak, aby se život mohl vyvíjet a vyvíjet co nejdéle.

V ekosféře samozřejmě objevujeme stále více exoplanet, které by mohly být kandidáty na obyvatelné planety. Nedávno byly nalezeny poblíž nejbližší hvězdy k nám - Proximy Centauri. Možná však i přes podobnosti „druhé Země“ nalezené kolem cizích sluncí nejsou „úplně stejné“ jako naše planeta a jen v takovém přizpůsobení může vzniknout hrdá technologická civilizace? Možná. Víme však i při pohledu na Zemi, že životu se daří za velmi „nevhodných“ podmínek.

Samozřejmě je rozdíl spravovat a budovat internet a poslat Teslu na Mars. Problém jedinečnosti by se dal vyřešit, kdybychom někde ve vesmíru našli planetu přesně podobnou Zemi, ale bez technologické civilizace.

Při vysvětlování Fermiho paradoxu se někdy mluví o tzv špatní mimozemšťané. To je chápáno různými způsoby. Tito hypotetičtí mimozemšťané tedy mohou být „zlobení“, že je chce někdo obtěžovat, zasahovat a obtěžovat – takže se izolují, nereagují na ostny a nechtějí mít s nikým nic společného. Existují také fantazie o „přirozeně zlých“ mimozemšťanech, kteří ničí každou civilizaci, na kterou narazí. Sami technologicky vyspělí nechtějí, aby jiné civilizace předskakovaly a staly se pro ně hrozbou.

Za připomenutí také stojí, že život ve vesmíru podléhá různým katastrofám, které známe z historie naší planety. Hovoříme o zalednění, prudkých reakcích hvězdy, bombardování meteory, asteroidy či kometami, srážkách s jinými planetami nebo dokonce o radiaci. I když takové události nesterilizují celou planetu, mohly by znamenat konec civilizace.

Někteří také nevylučují, že jsme jednou z prvních civilizací ve vesmíru – ne-li první – a že jsme se ještě nevyvinuli natolik, abychom byli schopni navázat kontakt s méně vyspělými civilizacemi, které vznikly později. Pokud by tomu tak bylo, pak by problém hledání inteligentních bytostí v mimozemském prostoru byl stále neřešitelný. Navíc hypotetická „mladá“ civilizace nemůže být mladší než my jen o několik desetiletí, aby se s ní mohla na dálku spojit.

Okno vepředu také není příliš velké. Technologie a znalosti tisícileté civilizace pro nás mohly být stejně nepochopitelné, jako jsou dnes pro člověka z křížových výprav. Daleko vyspělejší civilizace by byly jako náš svět pro mravence v mraveništi u silnice.

Spekulativní tzv Kardaševova stupnicejejichž úkolem je kvalifikovat hypotetické úrovně civilizace podle množství energie, kterou spotřebují. Podle ní ještě ani nejsme civilizace. typ I, tedy takovou, která si osvojila schopnost využívat energetické zdroje vlastní planety. Civilizace typ II schopen využít veškerou energii obklopující hvězdu, například pomocí struktury zvané „Dysonova koule“. Civilizace typ III Podle těchto předpokladů zachycuje veškerou energii galaxie. Pamatujte však, že tento koncept byl vytvořen jako součást nedokončené civilizace Tier I, která byla donedávna poněkud mylně vykreslována jako civilizace typu II, aby kolem své hvězdy postavila Dysonovu kouli (anomálie hvězdného světla). KIK 8462852).

Pokud by existovala civilizace typu II, a ještě více III., určitě bychom ji viděli a navázali s námi kontakt – někteří z nás si to myslí a dále tvrdí, že jelikož nevidíme ani jinak nepoznáváme tak pokročilé mimozemšťany, prostě neexistují.. Jiná škola vysvětlení Fermiho paradoxu ale říká, že civilizace na těchto úrovních jsou pro nás neviditelné a nerozpoznatelné – nemluvě o tom, že podle hypotézy vesmírné zoo nevěnují pozornost takto nevyvinutým tvorům.

Po testování nebo předtím?

Kromě úvah o vysoce rozvinutých civilizacích je Fermiho paradox někdy vysvětlován koncepty evoluční filtry ve vývoji civilizace. Podle nich existuje v procesu evoluce fáze, která se zdá pro život nemožná nebo velmi nepravděpodobná. To se nazývá Skvělý filtr, což je největší průlom v historii života na planetě.

Pokud jde o naši lidskou zkušenost, nevíme přesně, zda jsme pozadu, vepředu nebo uprostřed velké filtrace. Pokud se nám podařilo tento filtr překonat, mohla to být pro většinu forem života ve známém prostoru nepřekonatelná bariéra a my jsme jedineční. K filtraci může dojít od samého počátku, např. při přeměně prokaryotické buňky na komplexní eukaryotickou buňku. Pokud by tomu tak bylo, život ve vesmíru by mohl být dokonce docela obyčejný, ale ve formě buněk bez jader. Možná jsme jen první, kdo prošel Velkým filtrem? Tím se vracíme k již zmíněnému problému, a to k obtížnosti komunikace na dálku.

Existuje také varianta, že průlom ve vývoji je stále před námi. O nějakém úspěchu tehdy nemohla být řeč.

To vše jsou vysoce spekulativní úvahy. Někteří vědci nabízejí světštější vysvětlení nedostatku mimozemských signálů. Alan Stern, hlavní vědec z New Horizons, říká, že tento paradox lze jednoduše vyřešit. tlustá ledová krustakterá obklopuje oceány na jiných nebeských tělesech. Tento závěr badatel vyvozuje na základě nedávných objevů ve sluneční soustavě: oceány kapalné vody leží pod kůrou mnoha měsíců. V některých případech (Evropa, Enceladus) přichází voda do kontaktu s kamenitou půdou a je zde zaznamenána hydrotermální aktivita. To by mělo přispět ke vzniku života.

Silná ledová kůra může chránit život před nepřátelskými jevy ve vesmíru. Hovoříme zde mimo jiné o silných hvězdných erupcích, dopadech asteroidů nebo radiaci v blízkosti plynného obra. Na druhou stranu může představovat bariéru rozvoje, kterou je těžké překonat i pro hypotetický inteligentní život. Takové vodní civilizace nemusí znát vůbec žádný prostor mimo silnou ledovou kůru. O překračování jeho mezí a vodního prostředí je těžké byť jen snít – bylo by to mnohem těžší než pro nás, pro které vesmír kromě zemské atmosféry také není příliš přívětivým místem.

Hledáme život nebo vhodné místo k životu?

Každopádně i my pozemšťané se musíme zamyslet nad tím, co vlastně hledáme: život sám nebo místo vhodné pro život, jako je ten náš. Za předpokladu, že s nikým nechceme vést vesmírné války, jsou to dvě různé věci. Planety, které jsou životaschopné, ale nemají pokročilé civilizace, se mohou stát oblastmi potenciální kolonizace. A takových perspektivních míst nacházíme stále více. Můžeme již použít pozorovací nástroje k určení, zda se planeta nachází na takzvané oběžné dráze. životní zóna kolem hvězdyzda je kamenitá a při teplotě vhodné pro kapalnou vodu. Brzy budeme schopni zjistit, zda tam skutečně je voda, a určit složení atmosféry.

Životní zóna kolem hvězd v závislosti na jejich velikosti a příklady exoplanet podobných Zemi (horizontální souřadnice - vzdálenost od hvězdy (JA); vertikální souřadnice - hmotnost hvězdy (vzhledem ke Slunci)).

Loni vědci pomocí přístroje ESO HARPS a řady dalekohledů po celém světě objevili exoplanetu LHS 1140b jako nejznámějšího kandidáta na život. Obíhá kolem červeného trpaslíka LHS 1140, 18 světelných let od Země. Astronomové odhadují, že planeta je stará nejméně pět miliard let. Došli k závěru, že má průměr téměř 1,4 1140. km – což je XNUMXkrát větší než Země. Studie hmotnosti a hustoty LHS XNUMX b dospěly k závěru, že se pravděpodobně jedná o horninu s hustým železným jádrem. Zní to povědomě?

O něco dříve se proslavil systém sedmi planet podobných Zemi kolem hvězdy. TRAPPIST-1. Jsou označeny "b" až "h" v pořadí vzdálenosti od hostitelské hvězdy. Analýzy provedené vědci a zveřejněné v lednovém čísle časopisu Nature Astronomy naznačují, že díky mírným povrchovým teplotám, mírnému přílivovému ohřevu a dostatečně nízkému toku záření, které nevede ke skleníkovému efektu, jsou nejlepšími kandidáty na obyvatelné planety „např. "předměty" a "e". Je možné, že první pokrývá celý vodní oceán.

Planety systému TRAPPIST-1

Objevování podmínek vedoucích k životu se nám zdá již na dosah. Dálková detekce samotného života, která je zatím poměrně jednoduchá a nevyzařuje elektromagnetické vlny, je úplně jiný příběh. Vědci z Washingtonské univerzity však navrhli novou metodu, která doplňuje dlouho navrhované hledání velkých čísel. kyslíku v atmosféře planety. Dobrá věc na myšlence kyslíku je, že je těžké produkovat velké množství kyslíku bez života, ale není známo, zda veškerý život produkuje kyslík.

„Biochemie produkce kyslíku je složitá a může být vzácná,“ vysvětluje Joshua Crissansen-Totton z Washingtonské univerzity v časopise Science Advances. Analýzou historie života na Zemi bylo možné identifikovat směs plynů, jejichž přítomnost naznačuje existenci života stejným způsobem jako kyslík. Když už mluvíme o směs metanu a oxidu uhličitého, bez oxidu uhelnatého. Proč ne poslední? Faktem je, že atomy uhlíku v obou molekulách představují různé stupně oxidace. Je velmi obtížné dosáhnout vhodných úrovní oxidace nebiologickými procesy bez současného vytváření reakcí zprostředkovaného oxidu uhelnatého. Pokud je např. zdroj metanu a CO₂ v atmosféře jsou sopky, budou nevyhnutelně doprovázeny oxidem uhelnatým. Navíc je tento plyn rychle a snadno absorbován mikroorganismy. Protože je přítomen v atmosféře, měla by být existence života spíše vyloučena.

Na rok 2019 plánuje NASA spuštění Vesmírný dalekohled Jamese Webbakterá bude schopna přesněji studovat atmosféry těchto planet na přítomnost těžších plynů, jako je oxid uhličitý, metan, voda a kyslík.

První exoplaneta byla objevena v 90. letech. Od té doby jsme již potvrdili téměř 4. exoplanety v asi 2800 systémech, včetně asi dvaceti, které se zdají být potenciálně obyvatelné. Vyvinutím lepších přístrojů k pozorování těchto světů budeme schopni dělat informovanější odhady o tamních podmínkách. A co z toho vzejde, se teprve uvidí.