פרדוקס הפרמי לאחר גל גילויים של כוכבי לכת
תוכן
בגלקסיה RX J1131-1231, צוות אסטרופיזיקאים מאוניברסיטת אוקלהומה גילה את הקבוצה הידועה הראשונה של כוכבי לכת מחוץ לשביל החלב. לעצמים ש"מעקבים אחריהם" טכניקת המיקרו-עדשות הכבידה יש מסות שונות - מירח ועד דמוי צדק. האם הגילוי הזה הופך את פרדוקס הפרמי לפרדוקסלי יותר?
יש בערך אותו מספר של כוכבים בגלקסיה שלנו (100-400 מיליארד), בערך אותו מספר של גלקסיות ביקום הנראה - כך שיש גלקסיה שלמה לכל כוכב בשביל החלב העצום שלנו. באופן כללי, במשך 10 שנים22 ל- 1024 כוכבים. למדענים אין הסכמה לגבי כמה כוכבים דומים לשמש שלנו (כלומר דומים בגודל, בטמפרטורה, בהירות) - ההערכות נעות בין 5% ל-20%. לוקח את הערך הראשון ובחירה במספר הכוכבים הקטן ביותר (1022), נקבל 500 טריליון או מיליארד מיליארד כוכבים כמו השמש.
לפי מחקרים והערכות של PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences), לפחות 1% מהכוכבים ביקום סובבים סביב כוכב לכת המסוגל לתמוך בחיים - אז אנחנו מדברים על מספר של 100 מיליארד מיליארד כוכבי לכת עם תכונות דומות לכדור הארץ. אם נניח שאחרי מיליארדי שנות קיום, רק 1% מכוכבי הלכת של כדור הארץ יפתחו חיים, ול-1% מהם יהיו חיים אבולוציוניים בצורה אינטליגנטית, זה אומר שיש כוכב ביליארד אחד עם תרבויות אינטליגנטיות ביקום הגלוי.
אם נדבר רק על הגלקסיה שלנו ונחזור על החישובים, בהנחה שהמספר המדויק של כוכבים בשביל החלב (100 מיליארד), נסיק שכנראה יש לפחות מיליארד כוכבי לכת דמויי כדור הארץ בגלקסיה שלנו. ו-100 XNUMX. תרבויות אינטליגנטיות!
כמה אסטרופיזיקאים הציבו את הסיכוי שהאנושות תהפוך למין המתקדם טכנולוגית הראשון ב-1 ל-10.22כלומר, זה נשאר חסר משמעות. מצד שני, היקום קיים כ-13,8 מיליארד שנים. גם אם ציוויליזציות לא צצו במיליארדי השנים הראשונות, עדיין היה הרבה זמן לפני שהן צמחו. אגב, אם לאחר החיסול הסופי בשביל החלב היו "רק" אלף תרבויות והן היו קיימות בערך באותו זמן כמו שלנו (עד כה כ-10 XNUMX שנים), אז סביר להניח שהן כבר נעלמו, למות או לאסוף אחרים שאינם נגישים להתפתחות הרמה שלנו, עליהן נדון בהמשך.
שימו לב שאפילו תרבויות קיימות "במקביל" מתקשרות בקושי. ולו רק מהסיבה שאם היו רק 10 אלף שנות אור, ייקח להם 20 אלף שנות אור לשאול שאלה ואז לענות עליה. שנים. בהסתכלות על ההיסטוריה של כדור הארץ, לא ניתן לשלול שבתקופה כזו ציוויליזציה יכולה להתעורר ולהיעלם מעל פני השטח ...
משוואה רק מאלמונים
בניסיון להעריך אם תרבות חייזרית באמת יכולה להתקיים, פרנק דרייק בשנות ה-60 הוא הציע את המשוואה המפורסמת - נוסחה שתפקידה לקבוע "ממנולוגית" את קיומם של גזעים תבוניים בגלקסיה שלנו. כאן אנו משתמשים במונח שנטבע לפני שנים רבות על ידי יאן תדיאוש סטניסלבסקי, סאטיריקן ומחבר "הרצאות" ברדיו ובטלוויזיה על "מנולוגיה יישומית", משום שהמילה הזו נראית מתאימה לשיקולים אלה.
על פי משוואת דרייק – N, מספר הציביליזציות מחוץ לכדור הארץ שאיתן האנושות יכולה לתקשר, הוא תוצר של:
R* הוא קצב היווצרות הכוכבים בגלקסיה שלנו;
fp הוא אחוז הכוכבים עם כוכבי לכת;
ne הוא המספר הממוצע של כוכבי לכת באזור המגורים של כוכב, כלומר, אלה שעליהם יכולים להתעורר חיים;
fl הוא אחוז כוכבי הלכת באזור המגורים שעליו יתעוררו חיים;
fi הוא אחוז כוכבי הלכת המיושבים בהם החיים יפתחו אינטליגנציה (כלומר, ליצור ציוויליזציה);
fc - אחוז הציוויליזציות שרוצות לתקשר עם האנושות;
L הוא משך החיים הממוצע של תרבויות כאלה.
כפי שאתה יכול לראות, המשוואה מורכבת כמעט מכל הלא ידועים. אחרי הכל, אנחנו לא יודעים לא את משך הקיום הממוצע של ציוויליזציה, ולא את אחוז האנשים שרוצים ליצור איתנו קשר. החלפת תוצאות מסוימות במשוואת "פחות או יותר", מסתבר שייתכן שיש מאות, אם לא אלפי, תרבויות כאלה בגלקסיה שלנו.
משוואת דרייק והמחבר שלה
אדמה נדירה וחייזרים מרושעים
אפילו בהחלפת ערכים שמרניים במרכיבים של משוואת דרייק, אנו מקבלים אלפי תרבויות דומות לשלנו או אינטליגנטיות יותר. אבל אם כן, למה הם לא פונים אלינו? זה מה שנקרא הפרדוקס של פרמיגו. יש לו הרבה "פתרונות" והסברים, אבל במצב הטכנולוגיה הנוכחי - ועוד יותר לפני חצי מאה - כולם כמו ניחושים וירי עיוור.
פרדוקס זה, למשל, מוסבר לעתים קרובות השערת אדמה נדירהשהכוכב שלנו הוא ייחודי מכל בחינה. לחץ, טמפרטורה, מרחק מהשמש, הטיה צירית או שדה מגנטי מגן קרינה נבחרים כך שהחיים יוכלו להתפתח ולהתפתח זמן רב ככל האפשר.
כמובן, אנו מגלים יותר ויותר כוכבי לכת אקסוספרה שעשויים להיות מועמדים לכוכבי לכת ראויים למגורים. לאחרונה, הם נמצאו ליד הכוכב הקרוב אלינו - פרוקסימה קנטאורי. אולי, עם זאת, למרות קווי הדמיון, "כדורי כדור הארץ השניים" המצויים סביב שמשות זרות אינם "בדיוק זהים" לכוכב הלכת שלנו, ורק בהתאמה כזו יכולה להיווצר ציוויליזציה טכנולוגית גאה? אולי. עם זאת, אנו יודעים, אפילו בהסתכלות על כדור הארץ, שהחיים משגשגים בתנאים מאוד "לא הולמים".
כמובן, יש הבדל בין ניהול ובניית האינטרנט לבין שליחת טסלה למאדים. ניתן לפתור את בעיית הייחודיות אם נוכל למצוא איפשהו בחלל כוכב לכת בדיוק כמו כדור הארץ, אך נטול ציוויליזציה טכנולוגית.
כאשר מסבירים את פרדוקס הפרמי, לפעמים מדברים על מה שנקרא חייזרים רעים. זה מובן בדרכים שונות. אז החייזרים ההיפותטיים הללו יכולים "לכעוס" על כך שמישהו רוצה להטריד אותם, להתערב ולהציק – אז הם מתבודדים, לא מגיבים לדוקרנים ולא רוצים שיהיה להם שום קשר עם אף אחד. יש גם פנטזיות של חייזרים "רשעים באופן טבעי" שהורסות כל ציוויליזציה שהם פוגשים. המתקדמים מאוד מבחינה טכנולוגית בעצמם לא רוצים שתרבויות אחרות יקפצו קדימה ויהפכו לאיום עליהם.
כדאי גם לזכור שהחיים בחלל נתונים לקטסטרופות שונות המוכרות לנו מההיסטוריה של הפלנטה שלנו. אנחנו מדברים על קרחון, תגובות אלימות של הכוכב, הפצצות על ידי מטאורים, אסטרואידים או שביטים, התנגשויות עם כוכבי לכת אחרים או אפילו קרינה. גם אם אירועים כאלה לא יעקרו את כדור הארץ כולו, הם עלולים להיות הסוף של הציוויליזציה.
כמו כן, חלקם אינם שוללים שאנו אחת התרבויות הראשונות ביקום - אם לא הראשונה - ושעדיין לא התפתחנו מספיק כדי שנוכל ליצור קשר עם תרבויות פחות מתקדמות שצמחו מאוחר יותר. אם זה היה כך, אז הבעיה של חיפוש אחר יצורים תבוניים במרחב מחוץ לכדור הארץ עדיין הייתה בלתי פתירה. יתרה מכך, ציוויליזציה "צעירה" היפותטית לא יכולה להיות צעירה מאיתנו בכמה עשורים בלבד כדי שתוכל ליצור איתה קשר מרחוק.
החלון גם לא גדול מדי מלפנים. הטכנולוגיה והידע של ציוויליזציה בת המילניום אולי היו בלתי מובנים עבורנו כמו היום לאדם ממסעי הצלב. ציוויליזציות מתקדמות הרבה יותר יהיו כמו העולם שלנו לנמלים מגבעת נמלים בצד הדרך.
ספקולטיבי מה שנקרא סולם קרדשאבושתפקידו להכשיר את הרמות ההיפותטיות של הציוויליזציה לפי כמות האנרגיה שהם צורכים. לדבריה, אנחנו אפילו לא ציוויליזציה עדיין. סוג I, כלומר, אחד ששולט ביכולת להשתמש במשאבי האנרגיה של הפלנטה שלו. תַרְבּוּת סוג II מסוגל להשתמש בכל האנרגיה המקיפה את הכוכב, למשל, באמצעות מבנה שנקרא "כדור דייסון". תַרְבּוּת סוג III לפי הנחות אלו, הוא לוכד את כל האנרגיה של הגלקסיה. זכור, עם זאת, שהמושג הזה נוצר כחלק מציוויליזציה ברמה I לא גמורה, שעד לאחרונה הוצגה בטעות כציוויליזציה מסוג II כדי לבנות כדור דייסון סביב הכוכב שלה (חריגות לאור הכוכבים). KIK 8462852).
אם הייתה ציוויליזציה מסוג II, ואף יותר מכך III, בהחלט היינו רואים אותה ויוצרים איתנו קשר - חלקנו חושבים כך, עוד בטענה שמאחר שאיננו רואים או לומדים להכיר חייזרים מתקדמים שכאלה, הם פשוט לא קיימים.. אולם אסכולה אחרת של הסבר לפרדוקס הפרמי אומרת שתרבויות ברמות הללו אינן נראות ואינן ניתנות לזיהוי עבורנו – שלא לדבר על כך שהן, לפי השערת גן החיות בחלל, אינן שמות לב ליצורים כה לא מפותחים.
אחרי בדיקה או לפני?
בנוסף להיגיון לגבי תרבויות מפותחות, פרדוקס הפרמי מוסבר לפעמים על ידי המושגים מסננים אבולוציוניים בהתפתחות הציוויליזציה. לדבריהם, יש שלב בתהליך האבולוציה שנראה בלתי אפשרי או מאוד לא סביר לכל החיים. זה נקרא פילטר מעולה, שהיא פריצת הדרך הגדולה ביותר בהיסטוריה של החיים על הפלנטה.
בכל הנוגע לניסיון האנושי שלנו, אנחנו לא יודעים בדיוק אם אנחנו מאחורי, לפני או באמצע סינון גדול. אם הצלחנו להתגבר על המסנן הזה, ייתכן שהוא היה מחסום בלתי עביר עבור רוב צורות החיים במרחב הידוע, ואנחנו ייחודיים. סינון יכול להתרחש כבר מההתחלה, למשל, במהלך הפיכת תא פרוקריוטי לתא איקריוטי מורכב. אם זה היה כך, החיים בחלל יכולים להיות אפילו די רגילים, אבל בצורה של תאים ללא גרעינים. אולי אנחנו רק הראשונים לעבור את המסנן הגדול? זה מחזיר אותנו לבעיה שכבר הוזכרה, כלומר הקושי לתקשר מרחוק.
יש גם אפשרות שפריצת דרך בפיתוח עוד לפנינו. לא הייתה אז שום שאלה של הצלחה.
כל אלה הם שיקולים ספקולטיביים ביותר. כמה מדענים מציעים הסברים ארציים יותר להיעדר אותות חייזרים. אלן סטרן, מדען ראשי ב-New Horizons, אומר שניתן לפתור את הפרדוקס בפשטות. קרום קרח עבההמקיף את האוקיינוסים על גרמי שמיים אחרים. החוקר מסיק את המסקנה הזו על בסיס התגליות האחרונות במערכת השמש: אוקיינוסים של מים נוזליים שוכנים מתחת לקרום של ירחים רבים. במקרים מסוימים (אירופה, Enceladus), מים באים במגע עם אדמה סלעית ונרשמת שם פעילות הידרותרמית. זה אמור לתרום להופעת החיים.
קרום קרח עבה יכול להגן על החיים מפני תופעות עוינות בחלל החיצון. אנחנו מדברים כאן, בין היתר, על התלקחויות כוכביות חזקות, פגיעות אסטרואידים או קרינה ליד ענקית גז. מצד שני, הוא עשוי לייצג מחסום להתפתחות שקשה להתגבר עליו אפילו עבור חיים אינטליגנטיים היפותטיים. ייתכן שתרבויות מימיות כאלה אינן מכירות מקום בכלל מחוץ לקרום הקרח העבה. קשה אפילו לחלום על מעבר לגבולותיו ומהסביבה המימית - זה יהיה הרבה יותר קשה מאשר לנו, שגם עבורם החלל החיצון, פרט לאטמוספירה של כדור הארץ, אינו מקום ידידותי במיוחד.
האם אנחנו מחפשים חיים או מקום מתאים לחיות בו?
בכל מקרה, גם אנחנו בני האדמה חייבים לחשוב מה אנחנו באמת מחפשים: החיים עצמם או מקום מתאים לחיים כמו שלנו. בהנחה שאנחנו לא רוצים להילחם במלחמות חלל עם אף אחד, אלו שני דברים שונים. כוכבי לכת שהם ברי קיימא אך אין להם תרבויות מתקדמות יכולים להפוך לאזורים של קולוניזציה פוטנציאלית. ואנחנו מוצאים עוד ועוד מקומות מבטיחים כאלה. אנחנו כבר יכולים להשתמש בכלי תצפית כדי לקבוע אם כוכב לכת נמצא במה שמכונה מסלול. אזור חיים סביב כוכבבין אם הוא סלעי ובטמפרטורה המתאימה למים נוזליים. בקרוב נוכל לזהות האם באמת יש שם מים, ולקבוע את הרכב האטמוספירה.
אזור החיים סביב כוכבים בהתאם לגודלם ולדוגמאות של כוכבי לכת דמויי כדור הארץ (קואורדינטה אופקית - מרחק מהכוכב (JA); קואורדינטה אנכית - מסת כוכבים (ביחס לשמש)).
בשנה שעברה, באמצעות מכשיר ESO HARPS ומספר טלסקופים ברחבי העולם, גילו מדענים את כוכב הלכת האקסו-פלנט LHS 1140b כמועמד המוכר ביותר לחיים. הוא מקיף את הגמד האדום LHS 1140, במרחק של 18 שנות אור מכדור הארץ. אסטרונומים מעריכים שכוכב הלכת בן חמישה מיליארד שנים לפחות. הם הגיעו למסקנה שיש לו קוטר של כמעט 1,4 1140. ק"מ - שהוא פי XNUMX מגודל כדור הארץ. מחקרים על המסה והצפיפות של LHS XNUMX b הגיעו למסקנה שזה כנראה סלע עם ליבת ברזל צפופה. נשמע מוכר?
קצת קודם לכן התפרסמה מערכת של שבעה כוכבי לכת דמויי כדור הארץ סביב כוכב. TRAPPIST-1. הם מסומנים "b" עד "h" לפי סדר המרחק מהכוכב המארח. הניתוחים שנערכו על ידי מדענים ופורסמו בגיליון ינואר של Nature Astronomy מצביעים על כך שבשל טמפרטורות פני שטח מתונות, חימום גאות ושפל מתון ושטף קרינה נמוך מספיק שאינו מוביל לאפקט חממה, המועמדים הטובים ביותר לכוכבי לכת ראויים למגורים הם " e "אובייקטים ו"ה". ייתכן שהראשון מכסה את כל אוקיינוס המים.
כוכבי לכת של מערכת TRAPPIST-1
לפיכך, גילוי התנאים המתאימים לחיים נראה כבר בהישג ידנו. זיהוי מרחוק של החיים עצמם, שעדיין פשוט יחסית ואינו פולט גלים אלקטרומגנטיים, הוא סיפור אחר לגמרי. עם זאת, מדענים מאוניברסיטת וושינגטון הציעו שיטה חדשה המשלימה את החיפוש שהוצע במשך זמן רב אחר מספרים גדולים. חמצן באטמוספירה של כוכב הלכת. הדבר הטוב ברעיון החמצן הוא שקשה לייצר כמויות גדולות של חמצן ללא חיים, אבל לא ידוע אם כל החיים מייצרים חמצן.
"הביוכימיה של ייצור חמצן מורכבת ויכולה להיות נדירה", מסביר ג'ושוע קריסנסן-טוטון מאוניברסיטת וושינגטון בכתב העת Science Advances. בניתוח ההיסטוריה של החיים על פני כדור הארץ, ניתן היה לזהות תערובת של גזים, שנוכחותם מעידה על קיומם של חיים באותו אופן כמו חמצן. אם כבר מדברים תערובת של מתאן ופחמן דו חמצני, ללא פחמן חד חמצני. למה אין אחרון? העובדה היא שאטומי הפחמן בשתי המולקולות מייצגים דרגות שונות של חמצון. קשה מאוד להשיג רמות מתאימות של חמצון על ידי תהליכים לא ביולוגיים ללא היווצרות במקביל של פחמן חד חמצני המתווך על ידי תגובה. אם, למשל, מקור של מתאן ו-CO2 יש הרי געש באטמוספירה, הם בהכרח ילוו בפחמן חד חמצני. יתר על כן, גז זה נספג במהירות ובקלות על ידי מיקרואורגניזמים. מכיוון שהוא קיים באטמוספירה, יש לשלול את קיומם של חיים.
לשנת 2019, נאס"א מתכננת שיגור טלסקופ החלל ג'יימס וובאשר יוכל לחקור בצורה מדויקת יותר את האטמוספרות של כוכבי הלכת הללו על נוכחותם של גזים כבדים יותר כמו פחמן דו חמצני, מתאן, מים וחמצן.
כוכב הלכת הראשון התגלה בשנות ה-90. מאז, כבר אישרנו כמעט 4. כוכבי לכת חיצוניים בכ-2800 מערכות, כולל כעשרים שנראות כאפשריות למגורים. על ידי פיתוח מכשירים טובים יותר להתבוננות בעולמות אלו, נוכל לנחש ניחושים מושכלים יותר לגבי התנאים שם. ומה ייצא מזה נותר לראות.
