Парадоксът на Ферми след вълна от открития на екзопланети

В галактиката RX J1131-1231 екип от астрофизици от университета в Оклахома откри първата известна група планети извън Млечния път. Обектите, „проследени“ от техниката на гравитационното микролещиране, имат различни маси – от лунни до подобни на Юпитер. Това откритие прави ли парадокса на Ферми по-парадоксален?

Има приблизително същия брой звезди в нашата галактика (100-400 милиарда), приблизително същия брой галактики във видимата вселена - така че има цяла галактика за всяка звезда в нашия необятен Млечен път. Като цяло за 10 години²² до 10²⁴ звезди. Учените нямат консенсус за това колко звезди са подобни на нашето Слънце (т.е. сходни по размер, температура, яркост) - оценките варират от 5% до 20%. Вземане на първата стойност и избор на най-малък брой звезди (10²²), получаваме 500 трилиона или милиард милиарда звезди като Слънцето.

Според проучвания и оценки на PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences), поне 1% от звездите във Вселената се въртят около планета, способна да поддържа живот - така че говорим за броя от 100 милиарда милиарда планети с подобни свойства към Земята. Ако приемем, че след милиарди години съществуване само 1% от планетите на Земята ще развият живот, а 1% от тях ще имат еволюционен живот в интелигентна форма, това би означавало, че има една билярдна планета с интелигентни цивилизации във видимата вселена.

Ако говорим само за нашата галактика и повторим изчисленията, като приемем точния брой звезди в Млечния път (100 милиарда), стигаме до заключението, че вероятно има поне милиард земноподобни планети в нашата галактика. и 100 XNUMX. интелигентни цивилизации!

Някои астрофизици поставят шанса човечеството да стане първият технологично напреднал вид на 1 на 10.²²тоест остава незначителен. От друга страна, Вселената съществува от около 13,8 милиарда години. Дори ако цивилизациите не са се появили през първите няколко милиарда години, все още е имало много време преди да се появят. Между другото, ако след окончателното елиминиране в Млечния път е имало „само“ хиляда цивилизации и те са съществували приблизително същото време като нашата (досега около 10 XNUMX години), тогава те най-вероятно вече са изчезнали, изчезване или събиране на други, недостъпни за развитието на нашето ниво, което ще бъде обсъдено по-късно.

Имайте предвид, че дори „едновременно“ съществуващите цивилизации комуникират трудно. Дори само поради причината, че ако имаше само 10 хиляди светлинни години, ще им трябват 20 хиляди светлинни години, за да зададат въпрос и след това да му отговорят. години. Разглеждайки историята на Земята, не може да се изключи, че в такъв период от време може да възникне и изчезне цивилизация от повърхността ...

Уравнение само от неизвестни

В опит да прецени дали извънземна цивилизация наистина може да съществува, Франк Дрейк през 60-те той предлага известното уравнение - формула, чиято задача е да определи "меманологично" съществуването на интелигентни раси в нашата галактика. Тук използваме термин, въведен преди много години от Ян Тадеуш Станиславски, сатирик и автор на радио- и телевизионни „лекции“ за „приложна манология“, защото тази дума изглежда подходяща за тези съображения.

Според Уравнение на Дрейк – N, броят на извънземните цивилизации, с които човечеството може да комуникира, е продуктът на:

R_* е скоростта на звездообразуване в нашата Галактика;

f_p е процентът на звездите с планети;

n_e е средният брой планети в обитаемата зона на една звезда, т.е. тези, на които може да възникне живот;

f_l е процентът на планетите в обитаемата зона, на която ще възникне живот;

f_i е процентът на обитаемите планети, на които животът ще развие интелект (т.е. ще създаде цивилизация);

f_c - процентът на цивилизациите, които искат да общуват с човечеството;

L е средната продължителност на живота на такива цивилизации.

Както можете да видите, уравнението се състои от почти всички неизвестни. В края на краищата ние не знаем нито средната продължителност на съществуването на една цивилизация, нито процента на тези, които искат да се свържат с нас. Замествайки някои резултати в уравнението „повече или по-малко“, се оказва, че в нашата галактика може да има стотици, ако не и хиляди такива цивилизации.

Уравнението на Дрейк и неговият автор

Редкоземни и зли извънземни

Дори като заменим консервативните стойности за компонентите на уравнението на Дрейк, ние получаваме потенциално хиляди цивилизации, подобни на нашата или по-интелигентни. Но ако е така, защо не се свържат с нас? Това т.нар Парадоксът на Фермиего. Той има много "решения" и обяснения, но при сегашното състояние на технологиите - и още повече преди половин век - всички те са като предположения и стрелба на сляпо.

Този парадокс, например, често се обяснява хипотеза за редки земни елементиче нашата планета е уникална във всяко отношение. Налягането, температурата, разстоянието от Слънцето, аксиалният наклон или защитното от радиацията магнитно поле са избрани така, че животът да може да се развива и еволюира възможно най-дълго.

Разбира се, ние откриваме все повече и повече екзопланети в екосферата, които биха могли да бъдат кандидати за обитаеми планети. Съвсем наскоро те бяха открити близо до най-близката до нас звезда - Проксима Кентавър. Може би обаче, въпреки приликите, „вторите земи“, открити около извънземни слънца, не са „точно същите“ като нашата планета и само при такава адаптация може да възникне горда технологична цивилизация? Може би. Въпреки това, ние знаем, дори да гледаме Земята, че животът процъфтява при много "неподходящи" условия.

Разбира се, има разлика между управлението и изграждането на интернет и изпращането на Tesla на Марс. Проблемът с уникалността би могъл да бъде решен, ако можем да намерим някъде в космоса планета точно като Земята, но лишена от технологична цивилизация.

Когато се обяснява парадокса на Ферми, понякога се говори за т.нар лоши извънземни. Това се разбира по различни начини. Така че тези хипотетични извънземни могат да се „ядосват“, че някой иска да ги безпокои, да се намесват и да се притесняват – така се изолират, не реагират на бодли и не искат да имат нищо общо с никого. Има и фантазии за "естествено зли" извънземни, които унищожават всяка цивилизация, която срещат. Самите много технологично напреднали не искат други цивилизации да скочат напред и да се превърнат в заплаха за тях.

Също така си струва да си припомним, че животът в космоса е обект на различни катастрофи, които знаем от историята на нашата планета. Говорим за заледяване, бурни реакции на звездата, бомбардиране от метеори, астероиди или комети, сблъсъци с други планети или дори радиация. Дори ако подобни събития не стерилизират цялата планета, те могат да бъдат краят на цивилизацията.

Освен това някои не изключват, че ние сме една от първите цивилизации във Вселената – ако не и първата – и че все още не сме еволюирали достатъчно, за да можем да осъществим контакт с по-малко напреднали цивилизации, възникнали по-късно. Ако това беше така, тогава проблемът с търсенето на интелигентни същества в извънземното пространство все още би бил неразрешим. Освен това една хипотетична „млада“ цивилизация не би могла да бъде по-млада от нас само с няколко десетилетия, за да може да се свърже с нея от разстояние.

Прозорецът също не е твърде голям отпред. Технологията и знанията на една хилядолетна цивилизация може да са били толкова неразбираеми за нас, колкото днес за човек от кръстоносните походи. Цивилизациите много по-напреднали биха били като нашия свят за мравки от крайпътен мравуняк.

Спекулативни т.нар Кардашевска скалачиято задача е да квалифицира хипотетичните нива на цивилизация според количеството енергия, което консумират. Според нея ние дори още не сме цивилизация. тип I, тоест такъв, който е усвоил способността да използва енергийните ресурси на собствената си планета. цивилизация тип II може да използва цялата енергия около звездата, например, използвайки структура, наречена "сфера на Дайсън". цивилизация тип III Според тези предположения той улавя цялата енергия на галактиката. Не забравяйте обаче, че тази концепция е създадена като част от незавършена цивилизация от Tier I, която доскоро беше доста погрешно представяна като цивилизация Тип II, за да изгради сфера на Дайсън около своята звезда (аномалии на звездната светлина). KIK 8462852).

Ако имаше цивилизация от тип II и още повече III, определено щяхме да я видим и да се свържем с нас - някои от нас смятат така, като допълнително твърдят, че тъй като ние не виждаме или по друг начин не опознаваме толкова напреднали извънземни, те просто не съществуват.. Друга школа за обяснение на парадокса на Ферми обаче казва, че цивилизациите на тези нива са невидими и неузнаваеми за нас - да не говорим, че те, според хипотезата за космическия зоопарк, не обръщат внимание на такива недоразвити същества.

След тест или преди?

В допълнение към разсъжденията за високоразвитите цивилизации, парадоксът на Ферми понякога се обяснява с концепциите еволюционни филтри в развитието на цивилизацията. Според тях има етап в процеса на еволюция, който изглежда невъзможен или много малко вероятен за живота. Нарича се Страхотен филтър, което е най-големият пробив в историята на живота на планетата.

Що се отнася до нашия човешки опит, ние не знаем точно дали сме зад, напред или в средата на голяма филтрация. Ако успеем да преодолеем този филтър, той може да е бил непреодолима бариера за повечето форми на живот в познато пространство, а ние сме уникални. Филтрацията може да се случи от самото начало, например по време на трансформацията на прокариотна клетка в сложна еукариотна клетка. Ако това беше така, животът в космоса би могъл дори да бъде съвсем обикновен, но под формата на клетки без ядра. Може би ние просто сме първите, преминали през Големия филтър? Това ни връща към вече споменатия проблем, а именно трудността при общуване от разстояние.

Има и вариант, че все още ни предстои пробив в развитието. Тогава не можеше да става дума за успех.

Всичко това са силно спекулативни съображения. Някои учени предлагат по-светски обяснения за липсата на извънземни сигнали. Алън Стърн, главен учен в New Horizons, казва, че парадоксът може да бъде разрешен просто. дебела ледена коракоято заобикаля океаните на други небесни тела. Изследователят прави това заключение въз основа на скорошни открития в Слънчевата система: океаните от течна вода лежат под земната кора на много луни. В някои случаи (Европа, Енцелад) водата влиза в контакт със скалиста почва и там се регистрира хидротермална активност. Това трябва да допринесе за възникването на живот.

Дебелата ледена кора може да предпази живота от враждебни явления в космоса. Тук говорим, наред с други неща, за силни звездни изригвания, удари от астероиди или радиация в близост до газов гигант. От друга страна, това може да представлява бариера пред развитието, която е трудно да се преодолее дори за хипотетичен интелигентен живот. Такива водни цивилизации може да не познават никакво пространство извън дебелата ледена кора. Трудно е дори да си мечтаем да надхвърлим нейните граници и водната среда – би било много по-трудно, отколкото за нас, за които космическото пространство, освен земната атмосфера, също не е особено приветливо място.

Търсим ли живот или подходящо място за живеене?

Във всеки случай ние, земляните, трябва да помислим и за това, което наистина търсим: самия живот или място, подходящо за живот като нашия. Ако приемем, че не искаме да водим космически войни с никого, това са две различни неща. Планетите, които са жизнеспособни, но нямат напреднали цивилизации, могат да се превърнат в области на потенциална колонизация. И намираме все повече такива обещаващи места. Вече можем да използваме инструменти за наблюдение, за да определим дали дадена планета е в това, което е известно като орбита. зона на живот около звезданезависимо дали е скалист и с температура, подходяща за течна вода. Скоро ще можем да открием дали там наистина има вода и да определим състава на атмосферата.

Жизнената зона около звездите в зависимост от техния размер и примери за подобни на Земята екзопланети (хоризонтална координата - разстояние от звездата (JA); вертикална координата - звездна маса (спрямо слънцето)).

Миналата година, използвайки инструмента ESO HARPS и редица телескопи по света, учените откриха екзопланетата LHS 1140b като най-известния кандидат за живот. Той обикаля около червеното джудже LHS 1140, на 18 светлинни години от Земята. Астрономите смятат, че възрастта на планетата е най-малко пет милиарда години. Те заключиха, че има диаметър почти 1,4 1140. km - което е XNUMX пъти размера на Земята. Изследванията на масата и плътността на LHS XNUMX b стигнаха до извода, че това вероятно е скала с плътно желязно ядро. Звучи ми познато?

Малко по-рано стана известна система от седем подобни на Земята планети около звезда. TRAPPIST-1. Те са означени с "b" до "h" по реда на разстоянието от звездата домакин. Анализите, извършени от учени и публикувани в януарския брой на Nature Astronomy, предполагат, че поради умерените повърхностни температури, умереното нагряване при приливи и отливи и достатъчно нисък радиационен поток, който не води до парников ефект, най-добрите кандидати за обитаеми планети са " e ” обекти и „e”. Възможно е първият да покрива целия воден океан.

Планети от системата TRAPPIST-1

По този начин откриването на условията, благоприятстващи живота, изглежда вече в нашия обсег. Дистанционното откриване на самия живот, което все още е сравнително просто и не излъчва електромагнитни вълни, е съвсем различна история. Учени от Вашингтонския университет обаче предложиха нов метод, който допълва отдавна предлаганото търсене на големи числа. кислород в атмосферата на планетата. Хубавото на идеята за кислорода е, че е трудно да се произвеждат големи количества кислород без живот, но не е известно дали целият живот произвежда кислород.

„Биохимията на производството на кислород е сложна и може да бъде рядка“, обяснява Джошуа Крисансен-Тотън от Вашингтонския университет в списанието Science Advances. Анализирайки историята на живота на Земята, беше възможно да се идентифицира смес от газове, чието присъствие показва съществуването на живот по същия начин като кислорода. Говорейки за смес от метан и въглероден диоксид, без въглероден окис. Защо не последен? Факт е, че въглеродните атоми в двете молекули представляват различни степени на окисление. Много е трудно да се получат подходящи нива на окисление чрез небиологични процеси без съпътстващото образуване на медииран от реакцията въглероден оксид. Ако, например, източник на метан и CO₂ има вулкани в атмосферата, те неизбежно ще бъдат придружени от въглероден окис. Освен това този газ бързо и лесно се абсорбира от микроорганизмите. Тъй като присъства в атмосферата, съществуването на живот по-скоро трябва да бъде изключено.

За 2019 г. НАСА планира да стартира Космически телескоп Джеймс Уебкоито ще могат да изследват по-точно атмосферите на тези планети за наличието на по-тежки газове като въглероден диоксид, метан, вода и кислород.

Първата екзопланета е открита през 90-те години. Оттогава вече сме потвърдили почти 4. екзопланети в около 2800 системи, включително около двадесет, които изглеждат потенциално обитаеми. Чрез разработването на по-добри инструменти за наблюдение на тези светове, ние ще можем да правим по-информирани предположения за условията там. А какво ще излезе от това предстои да видим.