Парадокс Фермі пасля хвалі экзапланетных адкрыццяў

У галактыцы RX J1131-1231 група астрафізікаў з Універсітэта Аклахомы выявіла першую вядомую нам групу планет за межамі Млечнага Шляху. Аб'екты, «якія адсочваюцца» з дапамогай тэхнікі гравітацыйнага мікралінзіравання, маюць розную масу - ад месяцовай да юпітэрыяпадобнай. Ці робіць гэта адкрыццё парадокс Фермі больш парадаксальным?

У нашай галактыцы прыкладна столькі ж зорак (100-400 мільярдаў), прыкладна столькі ж галактык у бачным Сусвеце - так што на кожную зорку ў нашым велізарным Млечным Шляху прыходзіцца цэлая галактыка. Увогуле, ужо 10 гадоў²² да 10²⁴ зоркі. У навукоўцаў няма адзінага меркавання аб тым, колькі зорак падобныя на наша Сонца (г.зн. падобныя па памеры, тэмпературы, яркасці) – адзнакі вагаюцца ад 5% да 20%. Прымаючы першае значэнне і выбіраючы найменшую колькасць зорак (10²²), мы атрымліваем 500 трыльёнаў ці мільярд мільярдаў зорак, падобных Сонца.

Згодна з даследаваннямі і ацэнкамі PNAS («Весткі Нацыянальнай акадэміі навук»), не менш за 1% зорак у Сусвеце круціцца вакол планеты, здольнай падтрымліваць жыццё – так што гаворка ідзе аб колькасці 100 мільярдаў мільярдаў планет з уласцівасцямі, падобнымі Зямлі. Калі выказаць здагадку, што праз мільярды гадоў існавання толькі 1% ​​зямных планет разаўе жыццё, і 1% з іх будзе мець эвалюцыйнае жыццё ў разумнай форме, гэта будзе азначаць, што існуе адна більярдавая планета з разумнымі цывілізацыямі ў бачным сусвеце.

Калі мы будзем казаць толькі аб нашай галактыцы і паўторым разлікі, мяркуючы дакладную колькасць зорак у Млечным Шляху (100 мільярдаў), мы прыйдзем да высновы, што ў нашай Галактыцы, верагодна, існуе не меней мільярда планет, падобных зямлі. і 100 XNUMX. разумныя цывілізацыі!

Некаторыя астрафізікі ацэньваюць верагоднасць таго, што чалавецтва стане першым тэхналагічна развітым выглядам, у 1 да 10.²²гэта значыць ён застаецца нязначным. З іншага боку, Сусвет існуе каля 13,8, 10 мільярдаў гадоў. Нават калі цывілізацыі не ўзніклі ў першыя некалькі мільярдаў гадоў, да іх з'яўлення заставалася яшчэ шмат часу. Дарэчы, калі б пасля канчатковай ліквідацыі ў Млечным Шляху была "ўсяго" тысяча цывілізацый і яны праіснавалі б прыкладна столькі ж, колькі наша (пакуль каля XNUMX XNUMX гадоў), то яны, хутчэй за ўсё, ужо зніклі, выміраючы ці збіраючыся іншыя недаступныя нашаму ўзроўню развіцця, пра якія крыху пазней.

Заўважым, што нават "адначасова" існуючыя цывілізацыі з цяжкасцю маюць зносіны. Хаця б па той прычыне, што калі б іх было ўсяго 10 тыс. светлавых гадоў, ім спатрэбілася б 20 XNUMX, каб задаць пытанне, а затым адказаць на яго. гады. Гледзячы на ​​гісторыю Зямлі, нельга выключаць, што ў такія тэрміны цывілізацыя можа зарадзіцца і знікнуць з паверхні…

Раўнанне толькі з невядомых

Спрабуючы ацаніць, ці можа насамрэч існаваць іншапланетная цывілізацыя, Фрэнк Дрэйк у 60-х ён прапанаваў знакамітае раўнанне - формулу, задача якой - "меманалагічна" вызначыць існаванне разумных рас у нашай галактыцы. Тут мы выкарыстоўваем тэрмін, уведзены шмат гадоў таму Янам Тадэвушам Станіслаўскім, сатырыкам, аўтарам радыё- і тэлевізійных "лекцый" па "прыкладной маналогіі", таму што гэтае слова здаецца прыдатным для гэтых меркаванняў.

Па словах Раўнанне Дрэйка - N, колькасць пазаземных цывілізацый, з якімі чалавецтва можа мець зносіны, з'яўляецца творам:

R_* - хуткасць зоркаўтварэння ў нашай Галактыцы;

f_p - працэнт зорак з планетамі;

n_e – сярэдні лік планет у заселенай зоне зоркі, г. зн. тых, на якіх можа ўзнікнуць жыццё;

f_l - працэнт планет у заселенай зоне, на якіх узнікне жыццё;

f_i - працэнт заселеных планет, на якіх жыццё разаўе розум (г.зн. створыць цывілізацыю);

f_c - працэнт цывілізацый, якія захочуць мець зносіны з чалавецтвам;

L - сярэдні час жыцця такіх цывілізацый.

Як бачыце, раўнанне складаецца амаль з усіх невядомых. Бо мы не ведаем ні сярэдняй працягласці існавання цывілізацыі, ні працэнта тых, хто захоча з намі звязацца. Падстаўляючы некаторыя вынікі ў раўнанне "больш-менш", атрымліваецца, што ў нашай галактыцы могуць быць сотні, а то і тысячы такіх цывілізацый.

Раўнанне Дрэйка і яго аўтар

Рэдкая зямля і злыя прышэльцы

Нават падстаўляючы кансерватыўныя значэнні пад кампаненты раўнання Дрэйка, мы атрымліваем патэнцыйна тысячы цывілізацый, падобных на нашу ці больш разумных. Але калі так, дык чаму яны не звязваюцца з намі? Гэта так званы Парадокс Фермі. У яго шмат "рашэнняў" і тлумачэнняў, але пры цяперашнім стане тэхнікі - а ўжо тым больш паўстагоддзя таму - усе яны як здагадкі і стральба ўсляпую.

Гэты парадокс, напрыклад, часта тлумачыцца гіпотэза рэдказямельных элементаўшто наша планета ўнікальная ва ўсіх адносінах. Ціск, тэмпература, адлегласць ад Сонца, нахіл восі ці якое абараняе ад выпраменьвання магнітнае поле выбіраюцца так, каб жыццё магло развівацца і эвалюцыянаваць як мага даўжэй.

Вядома, мы выяўляем у экасферы ўсё больш і больш экзапланет, якія могуць быць кандыдатамі на заселеныя планеты. Зусім нядаўна іх знайшлі каля бліжэйшай да нас зоркі - Проксімы Цэнтаўра. Можа быць, аднак, нягледзячы на ​​падабенства, "другія Землі", выяўленыя вакол чужых сонцаў, не з'яўляюцца "сапраўды такімі ж" як наша планета, і толькі ў такой прынадзе можа паўстаць ганарлівая тэхналагічная цывілізацыя? Магчыма. Аднак мы ведаем, нават гледзячы на ​​Зямлю, што жыццё выдатна сябе адчувае і ў вельмі "неадпаведных" умовах.

Вядома, ёсць розніца паміж кіраваннем і пабудовай Інтэрнэту і адпраўкай Теслы на Марс. Праблема ўнікальнасці магла б быць вырашана, калі б мы маглі знайсці дзе-небудзь у космасе планету, у дакладнасці падобную на Зямлю, але пазбаўленую тэхналагічнай цывілізацыі.

Пры тлумачэнні парадоксу Фермі часам кажуць аб так званым дрэнныя іншапланецяне. Гэта разумеецца па-рознаму. Так што гэтыя гіпатэтычныя іншапланецяне могуць "злавацца" на тое, што хтосьці хоча іх патурбаваць, умешвацца і турбаваць - таму яны ізалююць сябе, не рэагуюць на калючкі і не хочуць ні з кім мець нічога агульнага. Ёсць таксама фантазіі аб "злых па сваёй прыродзе" іншапланецянах, якія знішчаюць кожную цывілізацыю, з якой сутыкаюцца. Самі вельмі тэхналагічна прасунутыя не жадаюць, каб іншыя цывілізацыі зрабілі скачок наперад і сталі ўяўляць для іх пагрозу.

Таксама варта памятаць, што жыццё ў космасе схільна да розных катастроф, якія мы ведаем з гісторыі нашай планеты. Гаворка ідзе аб зледзяненні, бурных рэакцыях зоркі, бамбардзіроўцы метэорамі, астэроідамі або каметамі, сутыкненнях з іншымі планетамі ці нават радыяцыі. Нават калі такія падзеі не стэрылізуюць усю планету, яны могуць стаць канцом цывілізацыі.

Таксама некаторыя не выключаюць, што мы з'яўляемся адной з першых цывілізацый у сусвеце - калі не першай - і што мы яшчэ недастаткова развіліся, каб быць у стане ўступіць у кантакт з менш развітымі цывілізацыямі, якія ўзніклі пазней. Калі б гэта было так, то праблема пошуку разумных істот у пазаземнай прасторы была б пакуль невырашальнай. Тым больш, што гіпатэтычная «маладая» цывілізацыя не магла быць маладзейшая за нас усяго на некалькі дзясяткаў гадоў, каб мець магчымасць кантактаваць з ёй выдалена.

Акно таксама не занадта вялікае спераду. Тэхналогіі і веды цывілізацыі тысячагадовай даўніны маглі быць для нас гэтак жа незразумелымі, як у нашы дні для чалавека з крыжовых паходаў. Цывілізацыі значна больш развітыя былі падобныя на наш свет мурашкам з прыдарожнага мурашніка.

Спекулятыўная так званая Шкала Кардашавачыя задача складаецца ў тым, каб кваліфікаваць гіпатэтычныя ўзроўні цывілізацыі ў адпаведнасці з колькасцю спажыванай імі энергіі. Па ёй мы яшчэ нават не цывілізацыя тып I, гэта значыць той, які асвоіў здольнасць выкарыстоўваць энергетычныя рэсурсы ўласнай планеты. Цывілізацыя тып II умее выкарыстоўваць усю энергію, якая атачае зорку, напрыклад, з дапамогай структуры пад назовам «сфера Дайсона». Цывілізацыя тып III Згодна з гэтым здагадкам, ён захоплівае ўсю энергію галактыкі. Падушыце, аднак, што гэтая канцэпцыя была створана як частка незавершанай цывілізацыі I узроўня, якая да нядаўняга часу даволі памылкова ўяўлялася як цывілізацыя, якая імкнецца да пасоўвання Тыпа II па будаўніцтве сферы Дайсона вакол сваёй зоркі (анамаліі зорнага святла). КІК 8462852).

Калі б існавала цывілізацыя тыпу II, а тым больш III, мы б яе абавязкова ўбачылі і ўступілі з намі ў кантакт - так думаюць некаторыя з нас, далей разважаючы, што раз мы не бачым ці іншым чынам пазнаёміліся з такімі прасунутыя прышэльцы, іх проста няма . Іншая школа тлумачэння парадоксу Фермі, аднак, кажа, што цывілізацыі на гэтых узроўнях нябачныя і непазнавальныя для нас - не кажучы ўжо пра тое, што яны, паводле гіпотэзы касмічнага заапарка, не звяртаюць увагі на такіх недаразвітых істот.

Пасля выпрабаванняў ці яшчэ да?

Апроч разваг аб высокаразвітых цывілізацыях, парадокс Фермі часам тлумачаць канцэпцыямі. эвалюцыйныя фільтры ў развіцці цывілізацыі. На іх думку, у працэсе эвалюцыі існуе этап, які здаецца немагчымым ці вельмі малаверагодным для жыцця. Гэта называецца Вялікі фільтр, Што з'яўляецца найвялікшым прарывам у гісторыі жыцця на планеце.

Што да нашага чалавечага досведу, мы сапраўды не ведаем, ці знаходзімся мы ззаду, наперадзе ці ў сярэдзіне вялікай фільтрацыі. Калі нам атрымалася пераадолець гэты фільтр, магчыма, гэта быў непераадольны бар'ер для большасці формаў жыцця ў вядомым космасе, і мы ўнікальныя. Фільтраванне можа адбывацца з самага пачатку, напрыклад, пры трансфармацыі прокариотической клеткі ў складаную эукарыятычнай клетку. Калі б гэта было так, жыццё ў космасе магло б быць нават цалкам звычайным, але ў выглядзе клетак без ядраў. Можа, мы проста першыя, хто прайшоў праз Вялікі фільтр? Гэта вяртае нас да ўжо згаданай праблемы, а менавіта да цяжкасці зносін на адлегласці.

Таксама ёсць варыянт, што прарыў у развіцці нас яшчэ чакае наперадзе. Ні пра які поспех тады не магло быць і гаворкі.

Усё гэта вельмі спекулятыўныя меркаванні. Некаторыя навукоўцы прапануюць больш прыземленыя тлумачэнні адсутнасці сігналаў прышэльцаў. Алан Стэрн, галоўны навуковы супрацоўнік New Horizons, кажа, што парадокс можа быць вырашана проста. тоўстая ледзяная скарынкаякі атачае акіяны на іншых нябесных целах. Такую выснову даследчык робіць на падставе нядаўніх адкрыццяў у Сонечнай сістэме: акіяны вадкай вады ляжаць пад скарынкамі многіх месяцаў. У некаторых выпадках (Еўропа, Энцэлад) вада датыкаецца з камяністым грунтам і там фіксуецца гидротермальная дзейнасць. Гэта павінна садзейнічаць узнікненню жыцця.

Тоўстая ледзяная скарынка можа абараніць жыццё ад варожых з'яў у касмічнай прасторы. Мы гаворым тут, сярод іншага з моцнымі зорнымі ўспышкамі, ударамі астэроідаў або выпраменьваннем паблізу газавага гіганта. З іншага боку, ён можа ўяўляць сабой бар'ер для развіцця, які цяжка пераадолець нават для гіпатэтычнага разумнага жыцця. Такія водныя цывілізацыі могуць увогуле не ведаць ніякай прасторы за межамі тоўстай ледзяной скарынкі. Аб тым, каб выйсці за яе межы і воднае асяроддзе, цяжка нават марыць - гэта было б значна складаней, чым нам, для якіх касмічная прастора, акрамя зямной атмасферы, таксама не вельмі прыязнае месца.

Мы шукаем жыццё або прыдатнае месца для жыцця?

У любым выпадку, мы, зямляне, павінны таксама падумаць аб тым, што мы сапраўды шукаем: жыццё як такое ці месца, прыдатнае для жыцця, падобнае нашаму. Калі меркаваць, што мы не хочам ні з кім весці касмічныя войны, гэта дзве розныя рэчы. Планеты, якія жыццяздольныя, але не маюць развітых цывілізацый, могуць стаць вобласцю патэнцыйнай каланізацыі. І такіх перспектыўных мясцін мы знаходзім усё больш і больш. Мы ўжо можам выкарыстоўваць інструменты назірання, каб вызначыць, ці круціцца планета па так званай арбіце. зона жыцця вакол зоркікамяністая Ці яна і пры тэмпературы, прыдатнай для вадкай вады. Неўзабаве мы зможам выявіць, ці сапраўды тамака ёсць вада, і вызначыць склад атмасферы.

Зона жыцця вакол зорак у залежнасці ад іх памераў і прыклады землепадобных экзапланет (гарызантальная каардыната - адлегласць ад зоркі (JA); вертыкальная каардыната - маса зоркі (адносна сонечнай)).

У мінулым годзе, выкарыстоўваючы прыбор ESO HARPS і шэраг тэлескопаў па ўсім свеце, навукоўцы выявілі экзапланету LHS 1140b як найбольш вядомага кандыдата на існаванне жыцця. Ён круціцца вакол чырвонага карліка LHS 1140 у сарака светлавых гадах ад Зямлі. Паводле ацэнак астраномаў, планеце не менш за пяць мільярдаў гадоў. Яны дашлі да высновы, што ён мае дыяметр амаль 18 1,4. км - што ў 1140 разы больш Зямлі. Даследаванні масы і шчыльнасці LHS XNUMX b прывялі да высновы, што гэта, верагодна, парода са шчыльным жалезным ядром. Гучыць знаёма?

Крыху раней праславілася сістэма з сямі землепадобны планет вакол зоркі. ТРАПІСТ-1. Яны пазначаны літарамі ад "b" да "h" у парадку выдалення ад зоркі-гаспадара. Аналізы, праведзеныя навукоўцамі і апублікаваныя ў студзеньскім нумары "Nature Astronomy", сведчаць аб тым, што з-за ўмеранай тэмпературы паверхні, умеранага прыліўнога нагрэву і дастаткова нізкага патоку радыяцыі, які не прыводзіць да парніковага эфекту, лепшымі кандыдатамі на прыдатныя для жыцця планеты з'яўляюцца " д” аб'екты і “е”. Не выключана, што першы ахапляе ўвесь водны акіян.

Планеты сістэмы TRAPPIST-1

Такім чынам, выяўленне ўмоў, якія спрыяюць жыццю, здаецца, ужо ў межах нашай дасяжнасці. Дыстанцыйнае выяўленне самога жыцця, якая пакуль адносна простая і не выпраменьвае электрамагнітныя хвалі, - гэта зусім іншая гісторыя. Аднак навукоўцы з Універсітэта штата Вашынгтон прапанавалі новы метад, які дапаўняе даўно прапанаваны пошук вялікіх колькасцяў. кісларод у атмасферы планеты. Ідэя з кіслародам добрая тым, што цяжка вырабляць вялікую колькасць кіслароду без жыцця, але невядома, ці вырабляе ўсё жыццё кісларод.

«Біяхімія вытворчасці кіслароду складаная і можа быць рэдкай», – тлумачыць Джошуа Крысансэн-Тотан з Вашынгтонскага ўніверсітэта ў часопісе Science Advances. Аналізуючы гісторыю жыцця на Зямлі, удалося выявіць сумесь газаў, прысутнасць якіх паказвае на існаванне жыцця гэтак жа, як і кіслароду. Гаворачы аб сумесь метану і вуглякіслага газу, без угарнага газу. Чаму без апошняга? Справа ў тым, што атамы вугляроду ў абедзвюх малекулах уяўляюць розныя ступені акіслення. Вельмі цяжка атрымаць адпаведныя ўзроўні акіслення з дапамогай небіялагічных працэсаў без спадарожнай адукацыі апасродкаванага рэакцыяй монооксида вугляроду. Калі, напрыклад, крыніца метану і CO₂ ёсць вулканы ў атмасферы, яны непазбежна будуць суправаджацца ўгарным газам. Больш за тое, гэты газ хутка і лёгка паглынаецца мікраарганізмамі. Паколькі ён прысутнічае ў атмасферы, хутчэй трэба выключыць існаванне жыцця.

На 2019 год НАСА плануе запусціць Касмічны тэлескоп Джэймса Уэбаякія змогуць больш дакладна вывучыць атмасферы гэтых планет на наяўнасць цяжэйшых газаў, такіх як вуглякіслы газ, метан, вада і кісларод.

Першая экзапланета была знойдзена ў 90-х гадах. З тых часоў мы ўжо пацвердзілі амаль 4. экзапланеты прыкладна ў 2800 сістэмах, у тым ліку каля дваццаці, якія здаюцца патэнцыйна заселенымі. Распрацаваўшы больш дасканалыя інструменты для назірання за гэтымі светамі, мы зможам рабіць больш усвядомленыя здагадкі аб умовах там. І што з гэтага атрымаецца, яшчэ трэба ўбачыць.