Экзопланеталық ашулар толқынынан кейінгі Ферми парадоксы

RX J1131-1231 галактикасында Оклахома университетінің астрофизиктері тобы Құс жолынан тыс планеталардың алғашқы белгілі тобын ашты. Гравитациялық микролинзалау әдісімен «қадағаланатын» нысандардың массалары әртүрлі - айдан бастап Юпитерге дейін. Бұл жаңалық Ферми парадоксын парадоксалды ете ме?

Біздің галактикада шамамен бірдей жұлдыздар (100-400 миллиард), көрінетін ғаламда шамамен бірдей галактикалар бар - сондықтан біздің кең-байтақ Құс жолындағы әрбір жұлдыз үшін тұтас галактика бар. Жалпы, 10 жыл бойы²² 10 дейін²⁴ жұлдыздар. Ғалымдар біздің Күнге қанша жұлдыз ұқсас (яғни өлшемі, температурасы, жарықтығы ұқсас) туралы ортақ пікірге ие емес - бағалаулар 5% -дан 20% -ға дейін ауытқиды. Бірінші мәнді алу және жұлдыздардың ең аз санын таңдау (10²²), біз Күн сияқты 500 триллион немесе миллиард миллиард жұлдыз аламыз.

PNAS (Ұлттық ғылымдар академиясының еңбектері) зерттеулері мен бағалауларына сәйкес, ғаламдағы жұлдыздардың кем дегенде 1% өмірді қамтамасыз етуге қабілетті планетаның айналасында айналады - сондықтан біз ұқсас қасиеттері бар 100 миллиард миллиард планетаның саны туралы айтып отырмыз. Жерге. Егер миллиардтаған жылдар өмір сүргеннен кейін Жер планеталарының тек 1% -ында өмір пайда болады және олардың 1% -ында интеллектуалды түрде эволюциялық өмір болады деп болжасақ, бұл бар дегенді білдіреді. бір бильярд планетасы көрінетін ғаламдағы интеллектуалды өркениеттермен.

Егер біз тек біздің галактика туралы айтатын болсақ және Құс жолындағы жұлдыздардың нақты санын (100 миллиард) алсақ, есептеулерді қайталайтын болсақ, біздің Галактикада кем дегенде миллиард жерге ұқсас планета бар деген қорытындыға келеміз. және 100 XNUMX. интеллектуалды өркениеттер!

Кейбір астрофизиктер адамзаттың алғашқы технологиялық дамыған түрге айналу мүмкіндігін 1-нан 10 деп есептейді.²²яғни елеусіз болып қалады. Екінші жағынан, ғалам шамамен 13,8 миллиард жыл болды. Алғашқы бірнеше миллиард жыл ішінде өркениеттер пайда болмаса да, олардың пайда болуына әлі көп уақыт бар еді. Айтпақшы, егер Құс жолында түпкілікті жойылғаннан кейін «бар болғаны» мың өркениет болса және олар біздікімен бір уақытта өмір сүрсе (әзірше шамамен 10 XNUMX жыл), онда олар жойылып кеткен болуы мүмкін, өшіп қалу немесе біздің деңгейіміздің дамуы үшін қол жетімсіз басқаларды жинау, бұл туралы кейінірек талқыланады.

Тіпті «бір мезгілде» бар өркениеттер қиындықпен байланысатынына назар аударыңыз. Егер тек 10 мың жарық жылы болса, оларға сұрақ қойып, содан кейін жауап беру үшін 20 мың жарық жылы қажет болар еді. жылдар. Жер тарихына көз жүгіртсек, мұндай кезеңде өркениет пайда болып, жер бетінен жойылып кетуі мүмкін екенін жоққа шығаруға болмайды ...

Тек белгісіздерден алынған теңдеу

Бөтен өркениет шынымен өмір сүре алатынын бағалауға тырысып, Фрэнк Дрейк 60-жылдары ол атақты теңдеуді ұсынды - оның міндеті біздің галактикадағы интеллектуалды нәсілдердің болуын «меманологиялық» анықтау болып табылатын формула. Мұнда біз «қолданбалы манология» туралы радио және теледидар «дәрістерінің» авторы, сатирик Ян Тадеуш Станиславский көп жылдар бұрын ойлап тапқан терминді қолданамыз, өйткені бұл сөз осы ойларға сәйкес келеді.

Сәйкесінше Дрейктің теңдеуі – N, адамзат байланыса алатын жерден тыс өркениеттердің саны мыналардың өнімі болып табылады:

R_* біздің Галактикадағы жұлдыздардың пайда болу жылдамдығы;

f_p планеталары бар жұлдыздардың пайызы;

n_e - жұлдыздың тіршілік ету аймағындағы планеталардың, яғни өмір пайда болуы мүмкін планеталардың орташа саны;

f_l өмір пайда болатын тіршілік ету аймағындағы планеталардың пайызы;

f_i өмір интеллектін дамытатын (яғни, өркениетті құру) қоныстанған планеталардың пайызы;

f_c - адамзатпен байланысқысы келетін өркениеттердің пайызы;

L – мұндай өркениеттердің орташа өмір сүру ұзақтығы.

Көріп отырғаныңыздай, теңдеу барлық дерлік белгісіздерден тұрады. Өйткені, біз өркениеттің өмір сүруінің орташа ұзақтығын да, бізге хабарласқысы келетіндердің пайызын да білмейміз. Кейбір нәтижелерді «артық немесе аз» теңдеуіне ауыстырсақ, біздің галактикада мұндай өркениеттердің жүздеген, тіпті мыңдаған болуы мүмкін екендігі белгілі болды.

Дрейк теңдеуі және оның авторы

Сирек жер және зұлым шетелдіктер

Тіпті Дрейк теңдеуінің құрамдас бөліктерін консервативті мәндерді алмастыра отырып, біз өзімізге ұқсас немесе одан да көп интеллектуалды мыңдаған өркениеттерді аламыз. Бірақ солай болса, неге олар бізге хабарласпайды? Бұл деп аталатын Ферми парадоксы. Оның көптеген «шешімдер» мен түсініктемелері бар, бірақ технологияның қазіргі жағдайымен - және одан да жарты ғасыр бұрын - олардың барлығы болжам мен соқыр ату сияқты.

Бұл парадокс, мысалы, жиі түсіндіріледі сирек жер гипотезасыбіздің планетамыз барлық жағынан бірегей. Қысым, температура, Күннен қашықтығы, осьтік көлбеу немесе радиациядан қорғайтын магнит өрісі тіршілік мүмкіндігінше ұзақ уақыт дамып, дами алатындай етіп таңдалады.

Әрине, біз экосферада өмір сүретін планеталарға үміткер болуы мүмкін барған сайын көбірек экзопланеталарды тауып жатырмыз. Жақында олар бізге ең жақын жұлдыз - Проксима Центавридің жанынан табылды. Мүмкін, алайда, ұқсастықтарға қарамастан, бөтен күндердің айналасында табылған «екінші Жерлер» біздің планетамен «дәл бірдей» емес және тек осындай бейімделуде ғана мақтан тұтатын технологиялық өркениет пайда болуы мүмкін бе? Мүмкін. Дегенмен, біз тіпті Жерге қарап отырып, өмірдің өте «қолайсыз» жағдайларда гүлденетінін білеміз.

Әрине, интернетті басқару мен құру мен Тесланы Марсқа жіберудің айырмашылығы бар. Ғарышта Жерге ұқсас, бірақ технологиялық өркениеттен айырылған ғаламшарды таба алатын болсақ, бірегейлік мәселесін шешуге болар еді.

Ферми парадоксын түсіндіргенде, кейде деп аталатын нәрсе туралы айтады жаман шетелдіктер. Бұл әртүрлі жолдармен түсініледі. Сондықтан бұл гипотетикалық шетелдіктер біреудің оларды алаңдатқысы келетініне, араласуға және алаңдатқысы келетініне «ашулануы» мүмкін - сондықтан олар өздерін оқшаулайды, тікенектерге жауап бермейді және ешкіммен ештеңе істегісі келмейді. Сондай-ақ олар кезіккен әрбір өркениетті жойып жіберетін «табиғи зұлым» шетелдіктердің қиялдары бар. Технологиясы өте дамыған адамдар басқа өркениеттердің алға секіріп, оларға қауіп төнгенін қаламайды.

Ғарыштағы тіршілік біздің планетамыздың тарихынан белгілі әртүрлі апаттарға ұшырайтынын да есте ұстаған жөн. Біз мұз басу, жұлдыздың күшті реакциялары, метеорлардың, астероидтардың немесе кометалардың бомбалауы, басқа планеталармен соқтығысуы немесе тіпті радиация туралы айтып отырмыз. Мұндай оқиғалар бүкіл планетаны зарарсыздандырмаса да, өркениеттің соңы болуы мүмкін.

Сондай-ақ, кейбіреулер біздің ғаламдағы алғашқы өркениеттердің бірі екенімізді, егер бірінші болмаса да, және біз кейінірек пайда болған аз дамыған өркениеттермен байланыс орнату үшін әлі жеткілікті түрде дамымағанымызды жоққа шығармайды. Егер солай болса, жерүсті кеңістікте ақылды тіршілік иелерін іздеу мәселесі әлі де шешілмейтін болар еді. Оның үстіне гипотетикалық «жас» өркениет онымен қашықтан байланыса алу үшін бізден бірнеше онжылдықтарға ғана жас болуы мүмкін емес.

Терезе де алдыңғы жағында тым үлкен емес. Мыңжылдық өркениеттің технологиясы мен білімі бүгінгі крест жорықтарынан шыққан адам үшін түсініксіз болуы мүмкін. Әлдеқайда дамыған өркениеттер жол бойындағы құмырсқа илеуіндегі құмырсқаларға біздің әлем сияқты болар еді.

Спекуляциялық деп аталады Кардашево шкаласыолардың міндеті - олар тұтынатын энергия мөлшеріне сәйкес өркениеттің гипотетикалық деңгейлерін квалификациялау. Оның айтуынша, біз әлі өркениет емеспіз. I түрі, яғни өз планетасының энергетикалық ресурстарын пайдалана білуді меңгерген адам. Өркениет II түрі жұлдызды қоршап тұрған барлық энергияны пайдалана алады, мысалы, «Дайсон сферасы» деп аталатын құрылымды пайдалана отырып. Өркениет III түрі Осы болжамдарға сәйкес, ол галактиканың барлық энергиясын алады. Дегенмен, бұл тұжырымдама аяқталмаған I деңгей өркениетінің бөлігі ретінде жасалғанын есте сақтаңыз, ол соңғы уақытқа дейін өз жұлдызының айналасында Дайсон сферасын (жұлдыз жарығы аномалиялары) құруға бет алған II типті өркениет ретінде қате түрде бейнеленген. KIK 8462852).

Егер II, тіпті одан да көп III типті өркениет болса, біз оны міндетті түрде көріп, бізбен байланысқа түсер едік - кейбіреулеріміз осылай ойлайды, әрі қарай біз мұндай озық шетелдіктерді көрмегендіктен немесе басқаша білмегендіктен, олар жай жоқ.. Ферми парадоксын түсіндірудің тағы бір мектебі, алайда, бұл деңгейлердегі өркениеттердің біз үшін көрінбейтін және танылмайтынын айтады - олар ғарыштық зоопарк гипотезасына сәйкес, мұндай дамымаған тіршілік иелеріне назар аудармайтынын айтпағанда.

Тестілеуден кейін немесе бұрын?

Жоғары дамыған өркениеттер туралы пайымдаулардан басқа, Ферми парадоксы кейде ұғымдармен түсіндіріледі өркениет дамуындағы эволюциялық сүзгілер. Олардың пікірінше, эволюция процесінде өмір үшін мүмкін емес немесе өте екіталай болып көрінетін кезең бар. деп аталады Керемет сүзгі, бұл планетадағы тіршілік тарихындағы ең үлкен серпіліс.

Біздің адами тәжірибемізге келетін болсақ, біз артта қалғанымызды, алда екенімізді немесе үлкен фильтрацияның ортасында екенімізді нақты білмейміз. Егер біз бұл сүзгіні жеңе алсақ, ол белгілі кеңістіктегі тіршілік формаларының көпшілігі үшін еңсерілмейтін тосқауыл болуы мүмкін және біз бірегейміз. Фильтрация ең басынан, мысалы, прокариоттық жасушаның күрделі эукариоттық жасушаға айналуы кезінде болуы мүмкін. Егер солай болса, ғарыштағы өмір тіпті қарапайым, бірақ ядросыз жасушалар түрінде болуы мүмкін. Мүмкін біз Ұлы сүзгіден бірінші болып өткен шығармыз? Бұл бізді жоғарыда айтылған мәселеге, атап айтқанда, қашықтықта сөйлесу қиындығына қайтарады.

Дамудағы серпіліс әлі алда деген нұсқа да бар. Ол кезде қандай да бір жетістік туралы сөз болған жоқ.

Мұның бәрі өте алыпсатарлық пікірлер. Кейбір ғалымдар бөтен сигналдардың болмауына қарапайым түсініктемелер ұсынады. Алан Стерн, New Horizons-тың бас ғалымы парадоксты оңай шешуге болады дейді. қалың мұз қыртысымұхиттарды басқа аспан денелерімен қоршап тұрған. Зерттеуші мұндай қорытындыны Күн жүйесіндегі соңғы жаңалықтардың негізінде жасайды: сұйық су мұхиттары көптеген айлардың қыртысының астында жатыр. Кейбір жағдайларда (Еуропа, Энцелада) су тасты топырақпен жанасады және онда гидротермиялық белсенділік тіркеледі. Бұл өмірдің пайда болуына ықпал етуі керек.

Қалың мұз қыртысы тіршілікті ғарыш кеңістігіндегі дұшпандық құбылыстардан қорғай алады. Біз бұл жерде, басқа нәрселермен қатар, күшті жұлдыздық алаулар, астероидтардың соғуы немесе газ гигантының жанында радиация туралы айтып отырмыз. Екінші жағынан, бұл гипотетикалық интеллектуалды өмір үшін де еңсеру қиын дамуға кедергі болуы мүмкін. Мұндай су өркениеттері қалың мұз қыртысынан тыс кеңістікті мүлде білмеуі мүмкін. Оның шегінен және су ортасынан шығуды армандау қиын - бұл біз үшін әлдеқайда қиын болар еді, өйткені жер атмосферасын қоспағанда, ғарыш кеңістігі де өте мейірімді орын емес.

Біз өмір іздеп жүрміз бе, өмір сүруге қолайлы жер бе?

Қалай болғанда да, біз, жерлестер, шын мәнінде не іздейтініміз туралы ойлануымыз керек: өмірдің өзі немесе біз сияқты өмір сүруге қолайлы жер. Біз ешкіммен ғарыш соғыстарымен күрескіміз келмейді деп есептесек, бұл екі түрлі нәрсе. Өмір сүруге қабілетті, бірақ дамыған өркениеттері жоқ планеталар әлеуетті отарлау аймағына айналуы мүмкін. Ал біз мұндай келешегі зор орындарды көбірек табамыз. Біз қазірдің өзінде планетаның орбита деп аталатын жерде екенін анықтау үшін бақылау құралдарын пайдалана аламыз. жұлдыздың айналасындағы тіршілік зонасытасты ма және сұйық суға қолайлы температурада. Жақында біз ол жерде шынымен судың бар-жоғын анықтап, атмосфераның құрамын анықтай аламыз.

Жұлдыздардың айналасындағы тіршілік зонасы олардың өлшеміне және Жерге ұқсас экзопланеталардың мысалдарына байланысты (көлденең координат – жұлдыздан қашықтық (JA); тік координат – жұлдыз массасы (күнге қатысты)).

Өткен жылы ESO HARPS құралын және дүние жүзіндегі бірқатар телескоптарды пайдалана отырып, ғалымдар LHS 1140b экзопланетасын өмірге ең танымал кандидат ретінде тапты. Ол Жерден 1140 жарық жылы қашықтықта орналасқан қызыл ергежейлі LHS 18 айналасында айналады. Астрономдар планетаның жасы кемінде бес миллиард жыл деп есептейді. Олар оның диаметрі дерлік 1,4 1140 деген қорытындыға келді. км – бұл Жер көлемінен XNUMX есе үлкен. LHS XNUMX b массасы мен тығыздығын зерттеу бұл тығыз темір өзегі бар тау жынысы болуы мүмкін деген қорытындыға келді. Таныс естіледі ме?

Сәл бұрын жұлдыздың айналасында Жерге ұқсас жеті планетаның жүйесі танымал болды. TRAPPIST-1. Олар қабылдаушы жұлдыздан қашықтығына қарай «b» және «h» дейін белгіленеді. Ғалымдар жүргізген және Nature Astronomy журналының қаңтар айындағы нөмірінде жарияланған талдаулар орташа бет температурасының, қалыпты толқындардың жылынуының және парниктік әсерге әкелмейтін жеткілікті төмен радиациялық ағынның арқасында өмір сүруге жарамды планеталарға ең жақсы үміткерлер болып табылады деп болжайды. ” нысандары және “e”. Біріншісі бүкіл су мұхитын қамтуы мүмкін.

TRAPPIST-1 жүйесінің планеталары

Осылайша, өмір сүруге қолайлы жағдайларды анықтау біздің қолымыздан келетін сияқты. Әлі де салыстырмалы түрде қарапайым және электромагниттік толқындар шығармайтын өмірдің өзін қашықтықтан анықтау - бұл мүлдем басқа әңгіме. Дегенмен, Вашингтон университетінің ғалымдары көптен бері ұсынылған үлкен сандарды іздеуді толықтыратын жаңа әдісті ұсынды. планетаның атмосферасындағы оттегі. Оттегі идеясының жақсы жағы - өмірсіз оттегінің көп мөлшерін өндіру қиын, бірақ барлық тіршілік оттегіні шығаратыны белгісіз.

«Оттегі өндірісінің биохимиясы күрделі және сирек болуы мүмкін», - деп түсіндіреді Вашингтон университетінен Джошуа Криссансен-Тоттон Science Advances журналында. Жердегі тіршілік тарихын талдай отырып, газдар қоспасын анықтауға мүмкіндік туды, олардың болуы оттегі сияқты өмірдің бар екендігін көрсетеді. туралы айтатын болсақ метан мен көмірқышқыл газының қоспасы, көміртегі тотығы жоқ. Неге соңғысы жоқ? Екі молекуладағы көміртек атомдары әртүрлі тотығу дәрежесін көрсетеді. Реакция арқылы жүретін көміртек оксидінің қатар түзілуінсіз биологиялық емес процестер арқылы тиісті тотығу деңгейін алу өте қиын. Мысалы, метан мен СО көзі болса₂ атмосферада жанартаулар бар, олар сөзсіз көміртегі тотығымен бірге жүреді. Сонымен қатар, бұл газ микроорганизмдермен тез және оңай сіңеді. Ол атмосферада болғандықтан, өмірдің бар екенін жоққа шығару керек.

2019 жылы NASA ұшыруды жоспарлап отыр Джеймс Уэбб ғарыштық телескопыБұл планеталардың атмосферасын көмірқышқыл газы, метан, су және оттегі сияқты ауыр газдардың бар-жоғын дәлірек зерттей алады.

Алғашқы экзопланета 90-жылдары ашылған. Содан бері біз шамамен 4 жүйеде 2800. дерлік экзопланетаны растадық, оның ішінде өмір сүруге жарамды болып көрінетін жиырмаға жуық. Осы дүниелерді бақылауға арналған жақсырақ құралдарды әзірлеу арқылы біз ондағы жағдайлар туралы көбірек негізделген болжам жасай аламыз. Ал бұдан не шығатыны әлі алда.