Nežemiškas gyvenimas ir kur juos rasti

Mes tikrai pateksime per šį tūkstantmetį.

Kažkada aplink paprastą žvaigždę kosmose dreifavo vienišas uola. Kažkas nusprendė ją pasėti su save replikuojančia molekule ir kurį laiką pasiimti atostogas ir vėliau grįžti į šią neįdomią silpną vietą. Nors jie niekada negrįžo, bet man įdomu, kaip jie reaguos į tai, kai pasveikins daugiau nei 850000 įvairių rūšių savarankiškų subjektų, kurių kiekvienas turi kažką savito ir išskirtinio.

Kažkada turėjau omenyje maždaug 4,6 milijardo metų. Kiek aš norėčiau patikėti, kad ši istorija yra tiesa ir kad „jie“ kažkada grįš, tiesa tikriausiai yra kitokia.

Jei kas nors manęs paklaustų: „Kas tau yra du nepaprastiausi ir protu nesuvokiami dalykai?“, Mano atsakymas, be jokios abejonės, būtų šios visatos platybė ir gyvenimo Žemėje įvairovė. Nesuskaičiuojamos daugybė naktų, žvelgiančių į dangų, ir nesuskaičiuojamos daugybės dienų stebinčios gamtą, dar nėra įtikinamų atsakymų.

Kas mes esam? Kur viskas prasidėjo?

Remiantis dabartiniu supratimu, mūsų visata yra maždaug 13,8 milijardo metų. Tai labai sena ekosistema, pripildyta istorinių akimirkų, tačiau, svarbiausia, per visą savo egzistavimą yra vienas puikus įvykis, kuris išskiria ir stebina mokslininkus iki šiol, gyvybės kilme.

Beveik taip, tarsi Visata sukurtų gyvenimą, kad galėtų save apibrėžti.

Šiandien noriu užduoti neišvengiamą klausimą,

„Ar mes tikrai vieni?“

Aš ne tik klausiu, bet ir pateiksiu galutinį atsakymą iki šio straipsnio pabaigos.

Norėdami tai išspręsti, pirmiausia turime suprasti, kaip susiklostė gyvenimas ir kas jį klestėjo, kaip mes jį žinome šiandien. Jei žinosime „ką“ dalį, žinosime, kur jos ieškoti.

Tiesą sakant, mes ieškome žingsnio į priekį. Mes turime Žemę, visą planetą, pilną gyvų dalykų, parodančių mums sąlygas, būtinas, kad gyvenimas klestėtų. Vienas įspūdingas faktas apie mūsų planetą yra tas, kad gyvenimas yra visur, kur tik pažvelgiame. Giliausi vandenynų pakrantės, kur net saulės spinduliai negali prasiskverbti, verdantys natūralūs geizeriai ir teritorijos aplink aktyvius ugnikalnius, užšaldantys poliariniai regionai: visur yra gyvenimas.

Idėja yra paprasta: „Jei tai nutiko kartą, tuo labiau tikėtina, kad ji pasikartos. Juk visata mėgsta periodiškumą. “

Dabar eikime į tarpžvaigždinę lobių paiešką, kad surastume vietą kitur, kurią kada nors galėtume pavadinti namais. Galiausiai gyvenimą galime rasti mikrobų pavidalu, tačiau rasti protingą gyvenimą yra tikras dalykas. Apribokime savo paieškos vietą, kur galėtume išgyventi taip, kaip mes darome čia. Tokioje vietoje greičiausiai būtų toks gyvenimas, kokį mes tikrai žinome, egzistuojanti anglies pagrindu. Mes taip pat apsiribojame Paukščių Tako galaktika.

Kurį laiką apmąstęs, pateikiu būtinų filtrų, kuriuos sugalvojau susiaurinti mūsų paiešką, sąrašą.

✔ 1 filtras: žvaigždė ir uolėta planeta

Deganti žvaigždė (vaizdo šaltinis: tenoras)

Saulė yra pagrindinis energijos šaltinis daugumai gyvybių Žemėje, tiesiogiai ar netiesiogiai. Kai kurios gyvybės formos gali išlikti nepriklausomai nuo žvaigždės egzistavimo, tačiau didesniu ir sudėtingesniu mastu mums tikrai reikia žvaigždės energijos. Dar visai neseniai mokslininkai nebuvo labai tikri, ar mūsų Saulės sistema yra „ta“, ar viena iš daugelio ten esančių. Neseniai įvykdytos Keplerio misijos metu šios abejonės atslūgo. Dabar galime užtikrintai teigti, kad beveik kiekviena kita žvaigždė, esanti aplink, turi planetų sistemą, o tai reiškia, kad mūsų galaktikoje yra daugiau planetų nei žvaigždžių. Apsiribokime tik planetomis, skriejančiomis aplink Saulės žvaigždes, nes tikrai žinome, kad tokia žvaigždė gali sudaryti sąlygas gyvybei egzistuoti.

Čia yra paprasta intuicija. Jei kur nors kitur egzistuotų žvaigždė, beveik panašaus dydžio ir amžiaus kaip Saulė, ar ji taip pat turėtų panašią planetų sistemą aplink ją? Kokia tikimybė, kad tokia sistema taip pat turės į Žemę panašią planetą ir kad ten gyvenimas būtų evoliucionavęs panašiai kaip čia?

Pagrindinės tokio potencialaus saulės dvynio savybės yra šios:

  • Tai turėtų būti G tipo pagrindinės sekos žvaigždė, ty žvaigždė (iš esmės panaši į saulę), kurios dydis yra panašus į Saulės ir lydi vandenilį su heliu, ir ji tai darys maždaug 10 milijardų metų, kol baigsis. degalų, o po to išsiplės į raudoną milžiną, kad galiausiai išmestų jo išorinius sluoksnius ir taptų balta nykštukė.
  • Jo paviršiaus temperatūra turėtų būti apie 5700 K, o amžius - apie 4,6 milijardo metų, suteikiant pakankamai laiko protingam gyvenimui (kaip mes jį žinome) vystytis.
  • Jo metališkumas turėtų būti panašus į Saulės. Tai yra įvairių žvaigždės elementų, kurie yra sunkesni už vandenilį ar helį, matas. Tai daro įdomią savybę tuo, kad ji gali netiesiogiai nurodyti, ar ir kokias egzoplanetas gali turėti žvaigždžių sistema. Žvaigždės, turinčios didesnį metališkumą, gali turėti dujų milžinus ir aplink jas sukasi uolingos planetos. Mes galime įvertinti, kad žvaigždė, kurios metališkumas yra panašus į Saulės, gali aplink ją turėti panašių planetų.

Filtruodami iš dabartinių stebimų žvaigždžių duomenų, turime daug gerų kandidatų, esančių šalia saulės dvynių. Greitai su jais susisieksime, bet dabar pažiūrėkime į kitus apsvarstytus kriterijus.

✔ 2 filtras: skystas vanduo

Skystų vandens lašelių (vaizdo šaltinis: „Reddit“)

Vieną puikią dieną du vandenilio atomai prisijungė prie deguonies atomo ir taip buvo sukurtas gyvybės eliksyras. Vanduo yra esminis dalykas mūsų rūšies išlikimui. Paprastas žmogus be jo nepraleis daugiau nei savaitę.

Atstumas nuo žvaigždės, kurioje tinkama skysto vandens temperatūra, dažnai vadinamas Goldilocks zona. Idealiu atveju paviršiaus temperatūra turi būti nuo -15 iki maždaug 70 laipsnių Celsijaus. Mūsų dėmesys yra sutelktas į planetas, rastas šioje jų tėvų žvaigždės zonoje. Remdamiesi Keplerio duomenimis, astronomai apskaičiavo, kad Goldilocko zonoje gali būti net 11 milijardų Žemės dydžio planetų, skriejančių aplink savo motinines žvaigždes!

✔ 3 filtras: atmosferos kompozicija

Šiauriniai žibintai susidaro, kai įkrautos dalelės sąveikauja su mūsų atmosfera.

Mums reikalingas deguonis medžiagų apykaitai ir ozono sluoksnis, kad apsaugotume gyvybę nuo kenksmingų saulės spindulių. Spaudimas ir sudėtis turi būti teisingi, kad padėtų mums išgyventi ir klestėti. Mums taip pat reikia šiltnamio efekto, be kurio Žemė būtų buvusi daug vėsesnė. Nors sunkesnėmis sąlygomis gali egzistuoti kelios gyvenimo formos, apsiribokime šia paieška.

Jei jums įdomu, kaip mes galime suprasti egzoplanetos atmosferą, esančią per keletą šviesmečių, turime paprastą, tačiau veiksmingą metodą. Stebėdami žvaigždės, kuri taip pat praeina pro egzoplanetos atmosferą, šviesos spektrą, galime tiksliai nustatyti joje esančius elementus. Atomai ir molekulės paprastai sugeria tam tikrus šviesos bangos ilgius (tai būdinga elementui, taigi jis labiau primena to elemento pirštų atspaudus). Mūsų spektriniuose stebėjimuose šių šviesos bangų ilgio nebus, tai rodo jų buvimą egzoplanetos atmosferoje.

✔ 4 filtras: magnetinis laukas

Žemės magnetinis laukas, apsaugantis mus nuo saulės vėjo (Vaizdo šaltinis: NASA)

Magnetinio lauko buvimas turi tvirtą koreliaciją su daugeliu dalykų. Pavyzdžiui, apsvarstykite mūsų potencialius antruosius namus „Mars“. Jo atmosfera yra daug plonesnė (apie 100 kartų) nei Žemės. Nors jis yra Goldilocks zonoje, jo paviršiuje beveik nėra skysto vandens. Nenuostabu, kad ir gyvenimo pėdsakų nėra. Kita vertus, žemė klesti gyvenimu. Vienas aiškus skirtumas yra tai, kad Marse nėra stipraus magnetinio lauko.

Remiantis mūsų dabartiniu supratimu, planetos magnetinis laukas ne tik padeda tam tikru mastu išlaikyti atmosferą, bet ir apsaugo mus nuo saulės vėjų ir kitų daug energijos turinčių dalelių, nukreipdamas jas tolyn.

✔ 5 filtras: atstumas nuo galaktikos centro

Jei manėte, kad pakaktų būti žvaigždės „Goldilocks“ zonoje, klystate. Žvaigždžių sistema taip pat turi būti vadinamojoje „galaktikos gyvenamojoje zonoje“. Tai yra galaktikos sritys, kuriose didžiausia tikimybė patirti gyvybę. Idealiu atveju, tai yra patogiu atstumu nuo galaktikos centro, o ne šalia jokių supernovų ar kitų žiaurių žvaigždžių įvykių, kurie gali kelti išnykimo grėsmę. Žemė yra vienoje tokioje vietoje su palyginti ramia kosmine kaimynyste.

Tai yra galaktikos pritaikoma Paukščių Tako zona, kaip numatė Lineweaver et al (2004).

✔ 6 filtras: kiti įvairūs veiksniai

Yra keletas kitų veiksnių, kurie gali turėti tam tikrą įtaką gyvenimo raidai. Žemė yra vienintelė žinoma planeta, kurioje gyvena gyvybė, bet tai ne tai. Žemė taip pat vienintelė turi plokštelinę tektoniką (buvo keletas stebėjimų, rodančių panašų aktyvumą Jupiterio mėnulyje, Europoje). Jie padeda palaikyti stabilią temperatūrą planetoje. Tai rodo, kad plokštelinė tektonika gali būti būtina gyvybiškai, tačiau mokslininkai tvirtina, kad tai nebūtinai yra būtina.

Kitas aspektas yra vadinamųjų „gerųjų Jupiterių“ buvimas sistemoje. Dujų milžinai, tokie kaip Jupiteris, kurie skrieja toliau nuo savo pagrindinės žvaigždės, iš tikrųjų gali vaidinti svarbų vaidmenį nukreipiant masinius asteroidus nuo susidūrimo kelio į vidines uolėtas planetas. Tai galėtų padėti užkirsti kelią masiniam išnykimui, suteikiant pakankamai laiko protingam gyvenimui vystytis.

Nors gyvenimo Žemėje kilmė yra daugelio orkestruotų įvykių, kurie yra per daug geri, kad būtų tik sutapimas, rezultatas, tai, kas verčia mane galvoti, kad tai nėra unikalu, yra vienareikšmiškai neišmatuojamas šios visatos dydis. Žvaigždžių sistemos ir planetos, tenkinančios visus aukščiau išvardytus kriterijus, turi labai gerą šansą vystytis nežemiškam gyvenimui. Turint omenyje didžiulį skaičių, pavyzdžiui, 11 milijardų į Žemę panašių planetų, atrodo įtikėtina, kad kai kurios iš jų turi protingą gyvenimą, tačiau kažkas keistai netinka.

Tiesiog yra per daug galimybių nebūti vieni. Nedidelis kelių milijonų metų startas kitur turėjo užauginti technologiškai pažangią civilizaciją, kuri jau galėjo ištirti mūsų galaktiką. ir vis tiek, kur tik pažvelgtume į kosmosą, beveik nėra bio parašų ar techno parašų, tiesiog gili tyla, tamsos tuštuma. Bet kokie kiti teiginiai beveik visada atmetami kaip klaidingi pavojaus signalai. Iš esmės tai yra „Fermi“ paradoksas. Tik kur visi?

Prieš pradėdami judėti, pirmiausia įvertinkime, koks turėtų būti bendras gyvenimas statistiškai. Tai galima sužinoti naudojant garsiąją Drake'io lygtį:

Šaltinis: Vikipedija

Neturime tikslių šių parametrų verčių, tačiau du priešingi vertinimai mums sako, kad visi esame vieni arba mūsų galaktikoje yra daugiau nei 15 600 000 civilizacijų. Tai yra visur arba niekur. Tarp šalių nėra.

Arčiau tiesos nei bet kada anksčiau, laikas tyrinėti visatą naudojantis turimais duomenimis (šio straipsnio rašymo metu).

Grįždami į diskusiją apie į Saulę panašias žvaigždes, mes iki šiol nustatėme šešiolika kandidatų, kurie yra šalia dvynių, iš kurių penki patvirtino egzoplanetas, skriejančius aplink juos. Tačiau nedėkite aukštų vilčių. Visata visada turi kažką savo rankovėje, kad sugriautų mūsų lūkesčius.

Viena iš tų žvaigždžių HD 164595 turi planetą (pavadintą HD 164595b), kuri yra bent 16 kartų masyvesnė nei Žemė, kuri aplink ją skrieja kas 40 dienų. Manoma, kad jis panašus į Neptūną ir greičiausiai negali išlaikyti gyvybės, tačiau įdomiai 2015 m. Gegužės mėn. Astronomai aptiko savitą radijo signalą, sklindantį iš šios krypties. Kai kurie džiaugėsi, kad tai gali būti svetimos kilmės, tačiau neturėdami daugiau įrodymų ir pastabų tokį teiginį atmetė.

Buvo nustatyta, kad kita žvaigždė pavadinimu HD 98649 turi planetą, kuri aplink ją skrieja keistai ekscentrine orbita. Tai gali būti vargu ar namai visam gyvenimui, tačiau didesnė viltis yra maždaug per 2700 šviesmečių. Čia slypi YBP 1194, vienas geriausių iki šiol atrastų saulės dvynių. Tačiau ši žvaigždė yra didesnio žvaigždžių spiečiaus dalis, skirtingai nei Saulė, tačiau aplink ją yra egzoplanetos, rodančios, kad jos gali būti paplitusios net tarp žvaigždžių grupių. Manoma, kad šis konkretusis šimtai kartų didesnis už Žemę ir skrieja stebėtinai arti žvaigždės. Tai verčia abejoti šios sistemos tinkamumu, net jei žvaigždės Goldilockso zonoje egzistavo ir kitų neatrastų planetų.

Dar vieno saulės dvynių HIP 11915 planetinė sistema yra kur kas įdomesnė. Mes patvirtinome, kad Jupiterio dydžio dujų milžinas skrieja aplink šią žvaigždę, o dar įdomiau, kad beveik toks pat atstumas kaip Jupiteris yra iki mūsų Saulės. Tai rodo vidinių uolėtų planetų, iš kurių viena gali būti panaši į Žemę, buvimą sistemoje. Mokslininkai prognozuoja, kad tai gali būti „Solar System 2.0“. Norint patvirtinti tą patį, reikia atlikti daugiau pastabų.

Išsaugodami geriausius paskutinius, turime žvaigždę Kepler-452, esančią maždaug 1402 šviesmečių atstumu nuo mūsų. Jis turi patvirtintą egzoplanetos orbitą, kurios laikotarpis yra 384.843 dienos, gana artimas skaičiui, su kuriuo mes esame labai pažįstami. Ši planeta taip pat atsidūrė savo žvaigždės Goldilocks zonoje, o jos paviršiaus temperatūra yra panaši kaip Žemės!

Kai pagalvojote, kad dėlionės gabaliukai tinka sklandžiai, kyla problemų dėl jos pagrindinės žvaigždės. Ji yra daug senesnė nei Saulė (beveik 1,5 milijardo metų), taigi ši sistema labiau primena būsimą mūsų versiją. Bet kokiu atveju, jei gyvybė ten vystytųsi taip, kaip ji vystėsi Žemėje, jų civilizacija būtų milijonai metų priekyje mūsų, ir tokios bus sąlygos ten. Neturime tam aiškių įrodymų, bet tai tikrai verta padaryti. SETI instituto („Extraterrestrial Intelligence“) mokslininkai jau pradėjo nuskaityti šią sritį dėl galimų svetimų signalų. Gali būti tik laiko klausimas, kol mes ką nors surasime.

Vaizdo šaltinis: NASA

„Kepler“ misija atliko stulbinantį darbą atradusi „Kepler-452b“, o dabar TESS misija vykdoma vieninteliu tikslu - nustatyti daugiau egzoplanetų. Vargu ar net ištyrėme ledkalnio viršūnę. Ateinančiais metais ateis vis daugiau duomenų apie planuojamas naujas misijas ir einame teisingu keliu ieškodami. Net susiaurinus keletą veiksnių ir įvedus kelis griežtus apribojimus, mums vis dar liko tiek daug vietų tyrinėti ir ieškoti gyvenimo.

Visi šie stebėjimai atlikti Paukščių Tako galaktikoje ir tik per pastaruosius 50 metų mes padarėme keletą vilčių teikiančių atradimų. Manoma, kad mūsų visatoje yra daugiau nei 200 milijardų galaktikų. Net jei manytume, kad gyvybė egzistuoja tik vienoje planetoje kiekvienoje spiralinėje galaktikoje, nežemiškų civilizacijų skaičius turėtų būti didelis.

Užuot ieškęs idealių vietų, kur gali egzistuoti gyvenimas, paprastesnis būdas būtų ieškoti signalų iš gilios kosmoso. Teorija yra ta, kad bet koks intelektualus gyvenimas greičiausiai siųstų transliacijas į kosmosą taip, kaip mes. Radijo signalo, vaizduojančio tyčinį ar užkoduotą perdavimą, aptikimas yra garantuotas intelekto įrodymas. Tokių signalų klausėme labai ilgai.

Anksčiau buvo keletas programų, tokių kaip „Project Ozma“, „Projects Sentinel“, „META“, „BETA“ ir „Project Phoenix“, visų jų pagrindinis tikslas buvo aptikti nežemiškus signalus. Kaip jau galėjote atspėti, iki šiol nė vienam iš jų nepasisekė.

Tai nėra atsitiktinė paieška ir yra keletas patarimų, į kuriuos reikia atkreipti dėmesį. Vienas iš jų yra vandens skylių radijo dažnis, kuriame mokslininkai paprastai ieško ryšio požymių. Šis ypatingas dažnis atitinka hidroksilo jonų ir vandenilio, dviejų gausiausių junginių, esančių visatoje, spektrinę liniją. Tai daro jį „tyliu kanalu“, ty be jokio triukšmo (kurį jie sugeria), todėl jis idealiai tinka nežemiškam ryšiui.

Mokslininkai taip pat ieškojo įvairių teorinių svetimų megastruktūrų, tokių kaip „Dyson“ sfera, „spiečius“ ar „žiedas“, kosminio veidrodžio, „Hiperteleleskopas“, „Shkadov Thruster“ ir kt. išsivysčiusios civilizacijos. (2 tipas pagal Kardaševo skalę, bendra priemonė, naudojama įvertinti civilizacijos technologinę pažangą)

Kokius signalus radome iki šiol?

Oho! signalas, vaizduojamas kaip „6EQUJ5“. Originalų atspaudą su Ehmano ranka šauktu saugo „Ohio History Connection“

Dažniausiai erdvė yra be galo tyli ir net tas kelias akimirkas, kai kažkas aptinkama, greičiausiai tai yra klaidingas aliarmas. Nepaisant to, mes radome tikrai paslaptingų, tokių kaip Wow! Signalas, kurį kai kurie mokslininkai mano dabar, buvo tik iš artimos kometos.

2003 m. Atrastas radijo šaltinis SHGb02 + 14a atrodo nenatūraliau. Jis yra vandens duobės srityje ir keletą kartų buvo stebimas panašiu dažnio dreifu. Ypatinga tai, kad kryptis, iš kurios ji eina, neturi žvaigždžių regione! Iki šiol nėra aiškaus jo kilmės paaiškinimo.

Šiuo metu veikia kelios programos ir toliau ieškosime įdomesnių signalų. Taip pat yra surašytas protokolas, vadinamas „Post Detection Policy“, kuriame išdėstytos universalios gairės, ką daryti po galimo atradimo.

Bendra intuicija laikyti nežinomą signalą svetimos kilmės yra tokia:

  • Tai neturėtų atrodyti natūraliai. Turėtų būti akivaizdžių ženklų, tokių kaip siauras pralaidumas, moduliacija, kodavimas, keli dažniai ir kt.
  • Tai neturėtų būti vienkartinė anomalija (kuri paprastai rodo, kad tai tik tam tikri trukdžiai ar klaidingas aliarmas). Turėtume sugebėti tai pastebėti vėl ir vėl iš tos pačios padėties danguje.
  • Jis turėtų būti kilęs iš konkretaus taško ir tik iš to taško. Jei toks signalas gaunamas iš visų pusių, labiau tikėtina, kad jis yra natūralios kilmės, nors mes galbūt nežinojome, kas jį galėjo sukelti. (pvz., greitas radijo ryšys (FRB))

Jei esate astronomas mėgėjas ir randate ką nors, kas atitinka šiuos kriterijus, galite būti su kažkuo svetimu. „Breakthrough Listen“ - tai neseniai iniciatyva, pradėta klausyti mūsų kaimynių žvaigždžių. Šios programos metu surinkti astronominiai duomenys yra prieinami visuomenei. Galite prieiti prie jo ir atlikti savo tyrimus!

Įrodymų trūkumas gali mus pagundyti daryti išankstines išvadas, tačiau mes ką tik pradėjome paiešką ir tikiu, kad mūsų kosminė kaimynystė yra pilna paslapčių, laukiančių, kol jas atrasime.

Žinokite tai, kitą kartą pažvelgę ​​į naktinį dangų. Labiau tikėtina, kad šalia kažkokio mirgančio taško yra vieta, kuriai kažkas skambina į namus, ir galbūt, galbūt, kad kažkas spokso tiesiai į mus ir mąsto apie tą patį klausimą, kurį turime: „Ar mes visi tikrai vieniši?“

Manau, maždaug per artimiausius 1000 metų mus suras arba suras mūsų kosminiai kompanionai. Ir tas momentas bus pats reikšmingiausias per visą žmonijos egzistavimą. Štai maža žinutė, kurią noriu palikti ateiviams, skaitantiems šį straipsnį ateityje (na, gana ambicingi esu):

"Labas! Nežinote, ar galite tai suprasti, bet ačiū už visus įkvėpimus. Ilgai, kol nežinojome apie jus, jūs įkvėpėte smalsių protų ir tyrinėtojų, tokių kaip aš, kartas svajoti apie egzistavimą už dangaus ribų ... “

Štai štai mano atsakymas į šį klausimą. Ne, mes ne vieni, niekada nebuvome ir niekada nebūsime. Blogiausiu atveju, net jei mano mintys pasirodys klaidingos, mes vis tiek jas surasime.

Kažkur žemyn, mes būtume tapę ateiviais, kurių visą laiką ieškojome.

Aukščiau pateiktame paveikslėlyje parodytas menininko įvykių srautas per 13 milijardų metų trunkančią Visatos istoriją nuo Didžiojo sprogimo viršutinėje dešinėje prieš laikrodžio rodyklę iki gyvybės formavimo Žemėje dešinėje. (Vaizdo kreditai: „Indiana University Bloomington“)