Kitendawili cha Fermi baada ya wimbi la uvumbuzi wa exoplanet

Katika galaksi ya RX J1131-1231, timu ya wanajimu kutoka Chuo Kikuu cha Oklahoma imegundua kikundi cha kwanza kinachojulikana cha sayari nje ya Milky Way. Vitu "vilivyofuatiliwa" na mbinu ya mvuto wa microlensing vina misa tofauti - kutoka kwa mwezi hadi kama Jupiter. Je, ugunduzi huu unafanya kitendawili cha Fermi kuwa kitendawili zaidi?

Kuna takriban idadi sawa ya nyota katika galaksi yetu (bilioni 100-400), karibu idadi sawa ya galaksi katika ulimwengu unaoonekana - kwa hiyo kuna galaksi nzima kwa kila nyota katika Milky Way yetu kubwa. Kwa ujumla, kwa miaka 10²² hadi 10²⁴ nyota. Wanasayansi hawana makubaliano juu ya nyota ngapi zinazofanana na Jua letu (yaani sawa kwa ukubwa, joto, mwangaza) - makadirio yanaanzia 5% hadi 20%. Kuchukua thamani ya kwanza na kuchagua idadi ndogo ya nyota (10²²), tunapata trilioni 500 au nyota bilioni kama Jua.

Kulingana na tafiti na makadirio ya PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences), angalau 1% ya nyota katika ulimwengu huzunguka sayari yenye uwezo wa kuhimili uhai - kwa hivyo tunazungumza juu ya idadi ya sayari bilioni 100 zilizo na mali sawa. kwa Dunia. Ikiwa tunadhania kwamba baada ya mabilioni ya miaka ya kuwepo, ni 1% tu ya sayari za Dunia zitaendeleza maisha, na 1% yao itakuwa na maisha ya mageuzi katika fomu ya akili, hii itamaanisha kuwa kuna sayari moja ya mabilidi na ustaarabu wenye akili katika ulimwengu unaoonekana.

Ikiwa tunazungumza tu kuhusu galaksi yetu na kurudia mahesabu, tukichukua idadi kamili ya nyota katika Milky Way (bilioni 100), tunahitimisha kwamba labda kuna angalau sayari bilioni zinazofanana na dunia katika galaksi yetu. na 100 XNUMX. ustaarabu wenye akili!

Baadhi ya wanajimu waliweka nafasi ya ubinadamu kuwa spishi ya kwanza iliyoendelea kiteknolojia katika 1 kati ya 10.²²yaani inabaki kuwa ndogo. Kwa upande mwingine, ulimwengu umekuwepo kwa takriban miaka bilioni 13,8. Hata kama ustaarabu haukutokea katika miaka bilioni chache za kwanza, bado kulikuwa na muda mrefu kabla ya kutokea. Kwa njia, ikiwa baada ya kuondolewa kwa mwisho katika Milky Way kulikuwa na ustaarabu "tu" elfu na wangekuwepo kwa muda sawa na wetu (hadi sasa kama miaka 10 XNUMX), basi uwezekano mkubwa tayari wamepotea, kufa nje au kukusanya wengine wasioweza kufikiwa na maendeleo ya kiwango chetu, ambayo itajadiliwa baadaye.

Kumbuka kwamba hata "wakati huo huo" ustaarabu uliopo huwasiliana kwa shida. Ikiwa tu kwa sababu kwamba kama kungekuwa na miaka elfu 10 tu ya mwanga, ingewachukua miaka elfu 20 ya mwanga kuuliza swali na kisha kulijibu. miaka. Kuangalia historia ya Dunia, haiwezi kuamuliwa kuwa katika kipindi kama hicho ustaarabu unaweza kutokea na kutoweka kutoka kwa uso ...

Equation tu kutoka haijulikani

Katika kujaribu kutathmini kama ustaarabu mgeni unaweza kweli kuwepo, Frank Drake katika miaka ya 60 alipendekeza equation maarufu - formula ambayo kazi yake ni "memanologically" kuamua kuwepo kwa jamii za akili katika galaxy yetu. Hapa tunatumia neno lililobuniwa miaka mingi iliyopita na Jan Tadeusz Stanisławski, mdhihaki na mwandishi wa "mihadhara" ya redio na televisheni kuhusu "manolojia inayotumika", kwa sababu neno hilo linaonekana kufaa kwa masuala haya.

Kulingana na Mlingano wa Drake - N, idadi ya ustaarabu wa nje ambayo wanadamu wanaweza kuwasiliana nao, ni zao la:

R_* ni kiwango cha uundaji wa nyota katika Galaxy yetu;

f_p ni asilimia ya nyota zilizo na sayari;

n_e ni idadi ya wastani ya sayari katika eneo la nyota linaloweza kuishi, yaani, wale ambao maisha yanaweza kutokea;

f_l ni asilimia ya sayari katika eneo ambalo maisha yatatokea;

f_i ni asilimia ya sayari zinazokaliwa ambazo maisha yatakuza akili (yaani, kuunda ustaarabu);

f_c - asilimia ya ustaarabu ambao wanataka kuwasiliana na ubinadamu;

L ni maisha ya wastani ya ustaarabu kama huo.

Kama unaweza kuona, equation ina karibu yote haijulikani. Baada ya yote, hatujui muda wa wastani wa kuwepo kwa ustaarabu, au asilimia ya wale wanaotaka kuwasiliana nasi. Kubadilisha baadhi ya matokeo katika mlinganyo wa "zaidi au kidogo", inabadilika kuwa kunaweza kuwa na mamia, ikiwa sio maelfu, ya ustaarabu kama huo kwenye galaksi yetu.

Drake equation na mwandishi wake

Dunia adimu na wageni waovu

Hata kubadilisha maadili ya kihafidhina kwa vipengele vya equation ya Drake, tunapata uwezekano wa maelfu ya ustaarabu sawa na wetu au wenye akili zaidi. Lakini ikiwa ni hivyo, kwa nini wasiwasiliane nasi? Hii kinachojulikana Kitendawili cha Fermiego. Ana "suluhisho" nyingi na maelezo, lakini kwa hali ya sasa ya teknolojia - na hata zaidi ya nusu karne iliyopita - yote ni kama kubahatisha na risasi kipofu.

Kitendawili hiki, kwa mfano, mara nyingi huelezewa nadharia adimu ya ardhikwamba sayari yetu ni ya kipekee kwa kila namna. Shinikizo, halijoto, umbali kutoka kwa Jua, kuinamisha kwa axial, au uga wa sumaku unaokinga mionzi huchaguliwa ili maisha yaweze kukua na kubadilika kwa muda mrefu iwezekanavyo.

Bila shaka, tunagundua sayari exoplaneti zaidi na zaidi katika angahewa ambazo zinaweza kuwa wagombea wa sayari zinazoweza kukaa. Hivi majuzi, walipatikana karibu na nyota iliyo karibu nasi - Proxima Centauri. Labda, hata hivyo, licha ya kufanana, "Dunia ya pili" inayopatikana karibu na jua za kigeni sio "sawa kabisa" na sayari yetu, na tu katika kukabiliana na hali hiyo unaweza kujivunia ustaarabu wa kiteknolojia? Labda. Walakini, tunajua, hata tukiitazama Dunia, kwamba maisha hustawi chini ya hali "zisizofaa".

Bila shaka, kuna tofauti kati ya kusimamia na kujenga mtandao na kutuma Tesla kwa Mars. Shida ya upekee inaweza kutatuliwa ikiwa tungeweza kupata mahali fulani katika nafasi sayari kama Dunia, lakini bila ustaarabu wa kiteknolojia.

Wakati wa kuelezea kitendawili cha Fermi, mtu wakati mwingine huzungumza juu ya kinachojulikana wageni mbaya. Hii inaeleweka kwa njia tofauti. Kwa hivyo wageni hawa wa kidhahania wanaweza kuwa na "hasira" kwamba mtu anataka kuwasumbua, kuingilia kati na kuwasumbua - kwa hivyo wanajitenga, hawajibu barbs na hawataki kuwa na uhusiano wowote na mtu yeyote. Pia kuna dhana za wageni "waovu wa asili" ambao huharibu kila ustaarabu wanaokutana nao. Walioendelea sana kiteknolojia wenyewe hawataki ustaarabu mwingine urukie mbele na kuwa tishio kwao.

Inafaa pia kukumbuka kuwa maisha angani yanakabiliwa na majanga mbalimbali ambayo tunajua kutoka kwa historia ya sayari yetu. Tunazungumza juu ya glaciation, athari za vurugu za nyota, bombardment na meteors, asteroids au comets, migongano na sayari nyingine au hata mionzi. Hata kama matukio kama haya hayafanyi sayari nzima, yanaweza kuwa mwisho wa ustaarabu.

Pia, wengine hawazuii kwamba sisi ni moja ya ustaarabu wa kwanza katika ulimwengu - ikiwa sio wa kwanza - na kwamba bado hatujabadilika vya kutosha kuweza kuwasiliana na ustaarabu mdogo ulioibuka baadaye. Kama hii ingekuwa hivyo, basi tatizo la kupata viumbe wenye akili katika anga za juu bado lingekuwa haliwezi kuyeyuka. Zaidi ya hayo, ustaarabu wa dhahania "mchanga" haungeweza kuwa mdogo kuliko sisi kwa miongo michache tu ili kuweza kuwasiliana nao kwa mbali.

Dirisha pia sio kubwa sana mbele. Teknolojia na ujuzi wa ustaarabu wa milenia unaweza kuwa haueleweki kwetu kama ilivyo leo kwa mtu kutoka Vita vya Msalaba. Ustaarabu wa hali ya juu zaidi ungekuwa kama ulimwengu wetu kwa mchwa kutoka kwa kichuguu kando ya barabara.

Kubahatisha kinachojulikana Kiwango cha Kardashevoambao kazi yao ni kufuzu viwango dhahania vya ustaarabu kulingana na kiasi cha nishati wanachotumia. Kulingana naye, sisi sio hata ustaarabu bado. aina I, yaani, mtu ambaye amefahamu uwezo wa kutumia rasilimali za nishati za sayari yake mwenyewe. Ustaarabu aina II uwezo wa kutumia nishati zote zinazozunguka nyota, kwa mfano, kutumia muundo unaoitwa "Dyson sphere". Ustaarabu aina ya III Kulingana na mawazo haya, inachukua nishati yote ya gala. Kumbuka, hata hivyo, kwamba dhana hii iliundwa kama sehemu ya ustaarabu ambao haujakamilika wa Tier I, ambao hadi hivi majuzi ulionyeshwa kimakosa kama ustaarabu wa Aina ya II ili kujenga duara la Dyson kuzunguka nyota yake (upungufu wa mwanga wa nyota). KIK 8462852).

Ikiwa kungekuwa na ustaarabu wa aina ya II, na hata zaidi ya III, bila shaka tungeiona na kuwasiliana nasi - wengine wetu wanafikiria hivyo, tukibishana zaidi kwamba kwa kuwa hatuwaoni au kuwajua wageni kama hao wa hali ya juu, wao. haipo tu.. Shule nyingine ya maelezo ya kitendawili cha Fermi, hata hivyo, inasema kwamba ustaarabu katika viwango hivi hauonekani na hautambuliki kwetu - bila kutaja kwamba wao, kulingana na nadharia ya zoo ya nafasi, hawazingatii viumbe vile ambavyo havijaendelea.

Baada ya kupima au kabla?

Mbali na hoja juu ya ustaarabu ulioendelea sana, kitendawili cha Fermi wakati mwingine huelezewa na dhana vichungi vya mageuzi katika maendeleo ya ustaarabu. Kulingana na wao, kuna hatua katika mchakato wa mageuzi ambayo inaonekana haiwezekani au haiwezekani sana kwa maisha. Inaitwa Kichujio kikubwa, ambayo ni mafanikio makubwa zaidi katika historia ya maisha kwenye sayari.

Kwa jinsi uzoefu wetu wa kibinadamu unavyohusika, hatujui ikiwa tuko nyuma, mbele, au katikati ya mchujo mkubwa. Ikiwa tulifaulu kushinda kichujio hiki, inaweza kuwa kizuizi kisichoweza kushindwa kwa aina nyingi za maisha katika nafasi inayojulikana, na sisi ni wa kipekee. Filtration inaweza kutokea tangu mwanzo, kwa mfano, wakati wa mabadiliko ya seli ya prokaryotic katika seli tata ya eukaryotic. Ikiwa hii ilikuwa hivyo, maisha katika nafasi inaweza hata kuwa ya kawaida kabisa, lakini kwa namna ya seli bila viini. Labda sisi ndio tu wa kwanza kupitia Kichujio Kikubwa? Hii inaturudisha kwenye tatizo ambalo tayari limetajwa, yaani ugumu wa kuwasiliana kwa mbali.

Pia kuna chaguo kwamba mafanikio katika maendeleo bado yako mbele yetu. Hakukuwa na swali la mafanikio yoyote wakati huo.

Haya yote ni mawazo ya kubahatisha sana. Wanasayansi wengine hutoa maelezo zaidi ya kawaida kwa ukosefu wa ishara za kigeni. Alan Stern, mwanasayansi mkuu katika New Horizons, anasema kitendawili kinaweza kutatuliwa kwa urahisi. ukoko nene wa barafuambayo huzunguka bahari kwenye miili mingine ya anga. Mtafiti anatoa hitimisho hili kwa misingi ya uvumbuzi wa hivi karibuni katika mfumo wa jua: bahari ya maji ya kioevu iko chini ya crusts ya miezi mingi. Katika baadhi ya matukio (Ulaya, Enceladus), maji hukutana na udongo wa miamba na shughuli ya hidrothermal imeandikwa huko. Hii inapaswa kuchangia kuibuka kwa maisha.

Ukoko nene wa barafu unaweza kulinda maisha kutokana na matukio ya uhasama katika anga ya juu. Tunazungumza hapa, kati ya mambo mengine, na miale yenye nguvu ya nyota, athari za asteroid au mionzi karibu na jitu la gesi. Kwa upande mwingine, inaweza kuwakilisha kizuizi kwa maendeleo ambayo ni vigumu kushinda hata kwa maisha ya kidhahania ya akili. Ustaarabu kama huo wa majini hauwezi kujua nafasi yoyote nje ya ukoko wa barafu. Ni vigumu hata ndoto ya kwenda zaidi ya mipaka yake na mazingira ya majini - itakuwa vigumu zaidi kuliko sisi, ambao nafasi ya nje, isipokuwa kwa anga ya dunia, pia si mahali pa kirafiki sana.

Je, tunatafuta maisha au mahali pazuri pa kuishi?

Vyovyote vile, sisi watu wa udongo lazima tufikirie kile tunachotafuta hasa: maisha yenyewe au mahali panapofaa kwa maisha kama yetu. Kwa kudhani hatutaki kupigana vita vya angani na mtu yeyote, hayo ni mambo mawili tofauti. Sayari ambazo zinaweza kutumika lakini hazina ustaarabu wa hali ya juu zinaweza kuwa maeneo ya uwezekano wa ukoloni. Na tunapata sehemu nyingi zaidi za kuahidi kama hizo. Tayari tunaweza kutumia zana za uchunguzi ili kubaini kama sayari iko katika kile kinachojulikana kama obiti. eneo la maisha karibu na nyotaiwe ni miamba na kwa joto linalofaa kwa maji ya kioevu. Hivi karibuni tutaweza kugundua ikiwa kweli kuna maji huko, na kuamua muundo wa angahewa.

Ukanda wa maisha unaozunguka nyota kulingana na saizi yao na mifano ya exoplanets zinazofanana na Dunia (kuratibu mlalo - umbali kutoka kwa nyota (JA); kuratibu wima - wingi wa nyota (kuhusiana na jua)).

Mwaka jana, kwa kutumia ala ya ESO HARPS na idadi ya darubini kote ulimwenguni, wanasayansi waligundua exoplanet LHS 1140b kama mgombea anayejulikana zaidi maishani. Inazunguka LHS 1140 nyekundu, miaka 18 ya mwanga kutoka duniani. Wanaastronomia wanakadiria kwamba sayari hii ina angalau miaka bilioni tano. Walihitimisha kuwa ina kipenyo cha karibu 1,4 1140. km - ambayo ni mara XNUMX ukubwa wa Dunia. Uchunguzi wa wingi na msongamano wa LHS XNUMX b umehitimisha kuwa kuna uwezekano kuwa ni mwamba wenye msingi mnene wa chuma. Inaonekana ukoo?

Hapo awali, mfumo wa sayari saba zinazofanana na Dunia karibu na nyota ulipata umaarufu. MTEGO-1. Zimewekwa lebo "b" hadi "h" kwa mpangilio wa umbali kutoka kwa nyota mwenyeji. Uchambuzi uliofanywa na wanasayansi na kuchapishwa katika toleo la Januari la Unajimu wa Mazingira unapendekeza kwamba kwa sababu ya joto la wastani la uso, joto la wastani la mawimbi, na mtiririko wa kutosha wa mionzi ambayo haileti athari ya chafu, wagombea bora wa sayari zinazoweza kuishi ni " e. ” vitu na “e”. Inawezekana kwamba ya kwanza inashughulikia bahari yote ya maji.

Sayari za mfumo wa TRAPPIST-1

Kwa hivyo, kugundua hali zinazofaa kwa maisha inaonekana tayari tunaweza kufikia. Kugundua maisha yenyewe kwa mbali, ambayo bado ni rahisi na haitoi mawimbi ya sumakuumeme, ni hadithi tofauti kabisa. Hata hivyo, wanasayansi katika Chuo Kikuu cha Washington wamependekeza mbinu mpya inayokamilisha utafutaji uliopendekezwa kwa muda mrefu wa idadi kubwa. oksijeni katika angahewa ya sayari. Jambo zuri kuhusu wazo la oksijeni ni kwamba ni vigumu kutoa kiasi kikubwa cha oksijeni bila uhai, lakini haijulikani ikiwa maisha yote hutoa oksijeni.

“Biolojia ya utokezaji wa oksijeni ni tata na inaweza kutokea mara chache,” aeleza Joshua Crissansen-Totton wa Chuo Kikuu cha Washington katika jarida Science Advances. Kuchambua historia ya maisha duniani, iliwezekana kutambua mchanganyiko wa gesi, uwepo ambao unaonyesha kuwepo kwa maisha kwa njia sawa na oksijeni. Akizungumza mchanganyiko wa methane na dioksidi kaboni, bila monoksidi kaboni. Kwa nini hakuna wa mwisho? Ukweli ni kwamba atomi za kaboni katika molekuli zote mbili zinawakilisha digrii tofauti za oxidation. Ni vigumu sana kupata viwango vinavyofaa vya uoksidishaji kwa michakato isiyo ya kibayolojia bila uundaji sanjari wa monoksidi ya kaboni inayoingiliana. Ikiwa, kwa mfano, chanzo cha methane na CO₂ kuna volkano katika angahewa, bila shaka zitaambatana na monoksidi kaboni. Aidha, gesi hii ni haraka na kwa urahisi kufyonzwa na microorganisms. Kwa kuwa iko katika angahewa, uwepo wa maisha unapaswa kutengwa.

Kwa 2019, NASA inapanga kuzindua Darubini ya Anga ya James Webbambayo itaweza kusoma kwa usahihi zaidi angahewa za sayari hizi kwa uwepo wa gesi nzito zaidi kama vile kaboni dioksidi, methane, maji na oksijeni.

Exoplanet ya kwanza iligunduliwa katika miaka ya 90. Tangu wakati huo, tayari tumethibitisha karibu sayari 4. katika mifumo 2800 hivi, ikijumuisha takriban ishirini ambayo inaonekana kuwa na uwezekano wa kukaliwa. Kwa kutengeneza zana bora zaidi za kutazama ulimwengu huu, tutaweza kufanya ubashiri wenye ujuzi zaidi kuhusu hali za huko. Na nini kitatokea bado kitaonekana.