O paradoxo de Fermi despois dunha onda de descubrimentos de exoplanetas

Na galaxia RX J1131-1231, un equipo de astrofísicos da Universidade de Oklahoma descubriu o primeiro grupo coñecido de planetas fóra da Vía Láctea. Os obxectos "seguidos" pola técnica de microlenses gravitacionais teñen masas diferentes, desde a lunar ata a de Xúpiter. Este descubrimento fai máis paradoxal o paradoxo de Fermi?

Hai aproximadamente o mesmo número de estrelas na nosa galaxia (100-400 millóns), aproximadamente o mesmo número de galaxias no universo visible, polo que hai unha galaxia enteira por cada estrela da nosa vasta Vía Láctea. En xeral, durante 10 anos²² a 10²⁴ estrelas. Os científicos non teñen consenso sobre cantas estrelas son similares ao noso Sol (é dicir, semellantes en tamaño, temperatura e brillo) - as estimacións oscilan entre o 5% e o 20%. Tomando o primeiro valor e escollendo o menor número de estrelas (10²²), obtemos 500 billóns ou mil millóns de estrelas como o Sol.

Segundo estudos e estimacións da PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences), polo menos o 1% das estrelas do universo xiran arredor dun planeta capaz de albergar vida, polo que estamos a falar do número de 100 millóns de planetas con propiedades similares. á Terra. Se asumimos que despois de miles de millóns de anos de existencia só o 1% dos planetas da Terra desenvolverán vida, e o 1% deles terán vida evolutiva de forma intelixente, isto significaría que hai vida. un planeta billar con civilizacións intelixentes no universo visible.

Se só falamos da nosa galaxia e repetimos os cálculos, asumindo o número exacto de estrelas da Vía Láctea (100 millóns), chegaremos á conclusión de que probablemente hai polo menos mil millóns de planetas semellantes á Terra na nosa Galaxia. e 100 XNUMX. civilizacións intelixentes!

Algúns astrofísicos consideran que a probabilidade de que a humanidade se converta na primeira especie tecnoloxicamente avanzada é de 1 de cada 10.²²é dicir, segue sendo insignificante. Por outra banda, o universo leva uns 13,8 millóns de anos. Aínda que as civilizacións non xurdiron nos primeiros mil millóns de anos, aínda pasou moito tempo antes de que aparecesen. Por certo, se despois da eliminación final na Vía Láctea houbese "só" mil civilizacións e existisen durante aproximadamente o mesmo tempo que a nosa (ata agora uns 10 XNUMX anos), entón probablemente xa desapareceran, extinguindo ou reunindo outros inaccesibles para o noso nivel de desenvolvemento, que se comentará máis adiante.

Teña en conta que incluso as civilizacións existentes "simultáneamente" se comunican con dificultade. Aínda que só fose polo motivo de que se só houbese 10 mil anos luz, tardarían 20 mil anos luz en facer unha pregunta e despois contestala. anos. Mirando a historia da Terra, non se pode descartar que en tal período de tempo unha civilización poida xurdir e desaparecer da superficie...

Ecuación só a partir de incógnitas

Ao tentar avaliar se unha civilización alieníxena podería existir realmente, Frank Drake nos anos 60 propuxo a famosa ecuación, unha fórmula cuxa tarefa é determinar "memanoloxicamente" a existencia de razas intelixentes na nosa galaxia. Empregamos aquí un termo acuñado hai moitos anos por Jan Tadeusz Stanisławski, satírico, autor de “conferencias” radiofónicas e televisivas sobre “manoloxía aplicada”, porque esa palabra parece axeitada para estas consideracións.

Conforme Ecuación de Drake – N, o número de civilizacións extraterrestres coas que a humanidade pode comunicarse, é o produto de:

R_* é a taxa de formación de estrelas na nosa Galaxia;

f_p é a porcentaxe de estrelas con planetas;

n_e é o número medio de planetas na zona habitable dunha estrela, é dicir, aqueles nos que pode xurdir a vida;

f_l é a porcentaxe de planetas na zona habitable na que xurdirá a vida;

f_i é a porcentaxe de planetas habitados nos que a vida desenvolverá a intelixencia (é dicir, creará unha civilización);

f_c - a porcentaxe de civilizacións que queren comunicarse coa humanidade;

L é a vida media de tales civilizacións.

Como podes ver, a ecuación consta de case todas as incógnitas. Despois de todo, non sabemos nin a duración media da existencia dunha civilización, nin a porcentaxe dos que queren contactar connosco. Substituíndo algúns resultados na ecuación "máis ou menos", resulta que pode haber centos, se non miles, de tales civilizacións na nosa galaxia.

Ecuación de Drake e o seu autor

Terras raras e aliens malvados

Aínda substituíndo valores conservadores polos compoñentes da ecuación de Drake, temos potencialmente miles de civilizacións similares á nosa ou máis intelixentes. Pero se é así, por que non se contactan connosco? Este chamado O paradoxo de Fermiego. Ten moitas "solucións" e explicacións, pero co estado actual da tecnoloxía -e máis aínda hai medio século-, todas son como adiviñas e tiros a cego.

Este paradoxo, por exemplo, explícase a miúdo hipótese das terras rarasque o noso planeta é único en todos os sentidos. Escóllense a presión, a temperatura, a distancia ao Sol, a inclinación axial ou o campo magnético que protexe a radiación para que a vida poida desenvolverse e evolucionar durante o maior tempo posible.

Por suposto, cada vez estamos descubrindo máis exoplanetas na ecosfera que poderían ser candidatos a planetas habitables. Máis recentemente, atopáronse preto da estrela máis próxima a nós: Próxima Centauri. Quizais, con todo, a pesar das semellanzas, as "segundas Terras" que se atopan ao redor de soles alieníxenas non sexan "exactamente as mesmas" que o noso planeta, e só con tal adaptación pode xurdir unha civilización tecnolóxica orgullosa? Pode ser. Porén, sabemos, aínda mirando a Terra, que a vida prospera en condicións moi "inapropiadas".

Por suposto, hai unha diferenza entre xestionar e construír Internet e enviar Tesla a Marte. O problema da singularidade podería resolverse se puidésemos atopar nalgún lugar do espazo un planeta exactamente igual á Terra, pero carente de civilización tecnolóxica.

Cando se explica o paradoxo de Fermi fálase ás veces do chamado malos alieníxenas. Isto enténdese de diferentes xeitos. Entón, estes hipotéticos alieníxenas poden estar "enfadados" porque alguén quere molestalos, intervir e molestar, polo que se illan, non responden ás púas e non queren ter nada que ver con ninguén. Tamén hai fantasías de extraterrestres "naturalmente malvados" que destrúen todas as civilizacións que atopan. Os propios moi avanzados tecnoloxicamente non queren que outras civilizacións saian adiante e se convertan nunha ameaza para eles.

Tamén cabe lembrar que a vida no espazo está sometida a diversas catástrofes que coñecemos pola historia do noso planeta. Falamos de glaciacións, reaccións violentas da estrela, bombardeos de meteoros, asteroides ou cometas, colisións con outros planetas ou mesmo radiacións. Aínda que tales eventos non esterilicen o planeta enteiro, poderían ser o fin da civilización.

Ademais, algúns non exclúen que sexamos unha das primeiras civilizacións do universo -se non a primeira- e que aínda non evolucionamos o suficiente como para poder entrar en contacto con civilizacións menos avanzadas que xurdiron despois. Se isto fose así, entón o problema de buscar seres intelixentes no espazo extraterrestre aínda sería insoluble. Ademais, unha hipotética civilización "xoven" non podería ser máis nova ca nós só unhas poucas décadas para poder contactar con ela de xeito remoto.

A fiestra tampouco é demasiado grande diante. A tecnoloxía e o coñecemento dunha civilización milenaria poderían ser tan incomprensibles para nós como hoxe en día para un home das cruzadas. As civilizacións moito máis avanzadas serían como o noso mundo ás formigas dun formigueiro á beira da estrada.

Especulativo chamado Escala Kardashevocuxa tarefa é cualificar os hipotéticos niveis de civilización segundo a cantidade de enerxía que consomen. Segundo ela, aínda non somos unha civilización. tipo I, é dicir, aquel que dominou a capacidade de utilizar os recursos enerxéticos do seu propio planeta. Civilización tipo II capaz de utilizar toda a enerxía que rodea a estrela, por exemplo, usando unha estrutura chamada "esfera de Dyson". Civilización tipo III Segundo estas suposicións, capta toda a enerxía da galaxia. Lembre, porén, que este concepto foi creado como parte dunha civilización de Nivel I inacabada, que ata hai pouco foi retratada erróneamente como unha civilización de Tipo II para construír unha esfera de Dyson arredor da súa estrela (anomalías da luz estelar). KIK 8462852).

Se houbese unha civilización de tipo II, e aínda máis III, definitivamente veriamos e contactaríamos connosco; algúns de nós pensamos que si, argumentando ademais que, dado que non vemos nin coñecemos alieníxenas tan avanzados, simplemente non existen.. Outra escola de explicación para o paradoxo de Fermi, con todo, di que as civilizacións destes niveis son invisibles e irrecoñecibles para nós, sen esquecer que, segundo a hipótese do zoo espacial, non lles prestan atención a criaturas tan subdesenvolvidas.

Despois da proba ou antes?

Ademais de razoar sobre civilizacións moi desenvolvidas, o paradoxo de Fermi explícase ás veces polos conceptos filtros evolutivos no desenvolvemento da civilización. Segundo eles, hai unha etapa no proceso de evolución que parece imposible ou moi improbable para a vida. Chámase Gran filtro, que é o maior avance na historia da vida no planeta.

Polo que respecta á nosa experiencia humana, non sabemos exactamente se estamos atrás, por diante ou no medio dunha gran filtración. Se conseguimos superar este filtro, quizais fose unha barreira infranqueable para a maioría das formas de vida do espazo coñecido, e somos únicos. A filtración pode ocorrer desde o principio, por exemplo, durante a transformación dunha célula procariota nunha célula eucariota complexa. Se isto fose así, a vida no espazo podería ser incluso bastante común, pero en forma de células sen núcleo. Quizais só sexamos os primeiros en pasar polo Gran Filtro? Isto devólvenos ao problema xa mencionado, é dicir, a dificultade de comunicarse a distancia.

Tamén hai unha opción de que un avance no desenvolvemento aínda está por diante de nós. Daquela non había dúbida de éxito.

Todas estas son consideracións altamente especulativas. Algúns científicos ofrecen explicacións máis mundanas para a falta de sinais alieníxenas. Alan Stern, científico xefe de New Horizons, di que o paradoxo pódese resolver de forma sinxela. codia espesa de xeoque rodea os océanos sobre outros corpos celestes. O investigador saca esta conclusión a partir dos descubrimentos recentes no sistema solar: os océanos de auga líquida atópanse baixo a codia de moitas lúas. Nalgúns casos (Europa, Encélado), a auga entra en contacto co solo rochoso e alí rexístrase actividade hidrotermal. Isto debería contribuír á aparición da vida.

Unha espesa cortiza de xeo pode protexer a vida de fenómenos hostís no espazo exterior. Estamos a falar aquí, entre outras cousas, de fortes erupcións estelares, impactos de asteroides ou radiacións preto dun xigante gaseoso. Por outra banda, pode representar unha barreira para o desenvolvemento que é difícil de superar incluso para unha hipotética vida intelixente. Tales civilizacións acuáticas poden non coñecer ningún espazo máis aló da espesa cortiza de xeo. É difícil incluso soñar con ir máis alá dos seus límites e do medio acuático -sería moito máis difícil que para nós, para quen o espazo exterior, agás a atmosfera terrestre, tampouco é un lugar moi amigable.

Buscamos unha vida ou un lugar axeitado para vivir?

En todo caso, os terrícolas tamén debemos pensar no que realmente buscamos: a vida mesma ou un lugar apto para vivir como o noso. Asumindo que non queremos loitar en guerras espaciais con ninguén, son dúas cousas diferentes. Os planetas que son viables pero non teñen civilizacións avanzadas poden converterse en áreas de potencial colonización. E cada vez atopamos máis lugares tan prometedores. Xa podemos utilizar ferramentas de observación para determinar se un planeta está no que se coñece como órbita. zona de vida arredor dunha estrelase é rochoso e a unha temperatura adecuada para auga líquida. En breve poderemos detectar se realmente hai auga alí, e determinar a composición da atmosfera.

A zona de vida ao redor das estrelas dependendo do seu tamaño e exemplos de exoplanetas parecidos á Terra (coordenada horizontal - distancia da estrela (JA); coordenada vertical - masa estrela (relativa ao sol)).

O ano pasado, utilizando o instrumento ESO HARPS e varios telescopios de todo o mundo, os científicos descubriron o exoplaneta LHS 1140b como o candidato máis coñecido para a vida. Xira arredor da anana vermella LHS 1140, a 18 anos luz da Terra. Os astrónomos estiman que o planeta ten polo menos cinco mil millóns de anos. Concluíron que ten un diámetro de case 1,4 1140. km - que é XNUMX veces o tamaño da Terra. Os estudos sobre a masa e a densidade de LHS XNUMX b concluíron que é probable que se trate dunha rocha cun núcleo de ferro denso. Soa familiar?

Un pouco antes, fíxose famoso un sistema de sete planetas semellantes á Terra arredor dunha estrela. TRAPISTA-1. Están etiquetados de "b" a "h" en orde de distancia á estrela anfitriona. As análises realizadas polos científicos e publicadas no número de xaneiro de Nature Astronomy suxiren que debido ás temperaturas superficiales moderadas, ao quecemento moderado das mareas e ao fluxo de radiación suficientemente baixo que non provoca un efecto invernadoiro, os mellores candidatos para planetas habitables son "e" obxectos e “e”. É posible que o primeiro cubra todo o océano de auga.

Planetas do sistema TRAPPIST-1

Así, descubrir as condicións propicias para a vida parece xa ao noso alcance. A detección remota da propia vida, que aínda é relativamente sinxela e non emite ondas electromagnéticas, é unha historia completamente diferente. Non obstante, os científicos da Universidade de Washington propuxeron un novo método que complementa a longa procura de grandes números que se propón. osíxeno na atmosfera do planeta. O bo da idea do osíxeno é que é difícil producir grandes cantidades de osíxeno sen vida, pero non se sabe se toda a vida produce osíxeno.

"A bioquímica da produción de osíxeno é complexa e pode ser rara", explica Joshua Crissansen-Totton da Universidade de Washington na revista Science Advances. Analizando a historia da vida na Terra, foi posible identificar unha mestura de gases, cuxa presenza indica a existencia de vida do mesmo xeito que o osíxeno. Falando de mestura de metano e dióxido de carbono, sen monóxido de carbono. Por que non o último? O feito é que os átomos de carbono de ambas moléculas representan diferentes graos de oxidación. É moi difícil obter niveis adecuados de oxidación por procesos non biolóxicos sen a formación concomitante de monóxido de carbono mediado pola reacción. Se, por exemplo, unha fonte de metano e CO₂ hai volcáns na atmosfera, inevitablemente irán acompañados de monóxido de carbono. Ademais, este gas é rapidamente e facilmente absorbido polos microorganismos. Dado que está presente na atmosfera, a existencia de vida debería ser descartada.

Para 2019, a NASA planea lanzar Telescopio espacial James Webbque poderá estudar con maior precisión as atmosferas destes planetas para detectar a presenza de gases máis pesados ​​como dióxido de carbono, metano, auga e osíxeno.

O primeiro exoplaneta foi descuberto nos anos 90. Desde entón, xa confirmamos case 4. exoplanetas en uns 2800 sistemas, incluíndo uns vinte que parecen ser potencialmente habitables. Ao desenvolver mellores instrumentos para observar estes mundos, poderemos facer conxecturas máis informadas sobre as condicións alí. E que virá diso está por ver.