Y Fermi Paradox ar ôl ton o ddarganfyddiadau allblanedol

Yn yr alaeth RX J1131-1231, mae tîm o astroffisegwyr o Brifysgol Oklahoma wedi darganfod y grŵp cyntaf hysbys o blanedau y tu allan i'r Llwybr Llaethog. Mae gan y gwrthrychau sy'n cael eu "holrhain" gan y dechneg microlensio disgyrchiant fasau gwahanol - o'r lleuad i debyg i blaned Iau. A yw'r darganfyddiad hwn yn gwneud paradocs Fermi yn fwy paradocsaidd?

Mae tua’r un nifer o sêr yn ein galaeth (100-400 biliwn), tua’r un nifer o alaethau yn y bydysawd gweladwy – felly mae galaeth gyfan i bob seren yn ein Llwybr Llaethog helaeth. Yn gyffredinol, am 10 mlynedd²² i 10²⁴ ser. Nid oes gan wyddonwyr unrhyw gonsensws ar faint o sêr sy'n debyg i'n Haul ni (h.y. tebyg o ran maint, tymheredd, disgleirdeb) - mae amcangyfrifon yn amrywio o 5% i 20%. Cymryd y gwerth cyntaf a dewis y nifer lleiaf o sêr (10²²), rydym yn cael 500 triliwn neu biliwn biliwn o sêr fel yr Haul.

Yn ôl astudiaethau ac amcangyfrifon PNAS (Trafodion yr Academi Wyddoniaeth Genedlaethol), mae o leiaf 1% o'r sêr yn y bydysawd yn troi o amgylch planed sy'n gallu cynnal bywyd - felly rydym yn sôn am y nifer o 100 biliwn biliwn o blanedau ag eiddo tebyg. i'r Ddaear. Os tybiwn, ar ôl biliynau o flynyddoedd o fodolaeth, mai dim ond 1% o blanedau'r Ddaear fydd yn datblygu bywyd, ac y bydd gan 1% ohonynt fywyd esblygiadol ar ffurf ddeallus, byddai hyn yn golygu bod un blaned biliards gyda gwareiddiadau deallus yn y bydysawd gweladwy.

Os byddwn ond yn siarad am ein galaeth ac yn ailadrodd y cyfrifiadau, gan dybio union nifer y sêr yn y Llwybr Llaethog (100 biliwn), deuwn i'r casgliad ei bod yn debyg bod o leiaf biliwn o blanedau tebyg i ddaear yn ein Galaeth. a 100 XNUMX. gwareiddiadau deallus!

Mae rhai astroffisegwyr yn rhoi’r siawns y bydd dynoliaeth yn dod yn rhywogaeth dechnolegol gyntaf ar 1 mewn 10.²²hynny yw, mae'n parhau i fod yn ddi-nod. Ar y llaw arall, mae'r bydysawd wedi bod o gwmpas ers tua 13,8 biliwn o flynyddoedd. Hyd yn oed os na ddaeth gwareiddiadau i'r amlwg yn ystod yr ychydig biliwn o flynyddoedd cyntaf, roedd amser hir cyn iddynt wneud hynny. Gyda llaw, pe bai “dim ond” mil o wareiddiadau ar ôl y dileu terfynol yn y Llwybr Llaethog ac y byddent wedi bodoli am tua'r un amser â'n rhai ni (hyd yn hyn tua 10 XNUMX o flynyddoedd), yna mae'n debyg eu bod eisoes wedi diflannu, marw allan neu gasglu eraill anhygyrch i'n datblygiad gwastad, a drafodir yn nes ymlaen.

Sylwch fod gwareiddiadau presennol “ar yr un pryd” hyd yn oed yn cyfathrebu ag anhawster. Os mai dim ond am y rheswm pe bai dim ond 10 mil o flynyddoedd golau, byddai'n cymryd 20 mil o flynyddoedd golau iddynt ofyn cwestiwn ac yna ei ateb. blynyddoedd. Wrth edrych ar hanes y Ddaear, ni ellir diystyru y gall gwareiddiad godi a diflannu o'r wyneb mewn cyfnod o'r fath.

Hafaliad o bethau anhysbys yn unig

Wrth geisio asesu a allai gwareiddiad estron fodoli mewn gwirionedd, Frank Drake yn y 60au cynigiodd yr hafaliad enwog - fformiwla y mae ei dasg yw "femanolegol" pennu bodolaeth rasys deallus yn ein galaeth. Yma rydym yn defnyddio term a fathwyd flynyddoedd lawer yn ôl gan Jan Tadeusz Stanisławski, dychanwr ac awdur "darlithoedd" radio a theledu ar "manoleg gymhwysol", oherwydd mae'r gair hwnnw'n ymddangos yn briodol ar gyfer yr ystyriaethau hyn.

Yn ôl Hafaliad Drake - N, mae nifer y gwareiddiadau allfydol y gall dynoliaeth gyfathrebu â nhw, yn gynnyrch:

R_* yw cyfradd ffurfio sêr yn ein Galaeth;

f_p yw canran y sêr sydd â phlanedau;

n_e yw cyfartaledd y planedau ym mharth cyfanheddol seren, h.y., y rhai y gall bywyd godi arnynt;

f_l yw canran y planedau yn y parth cyfanheddol y bydd bywyd yn codi arno;

f_i yw canran y planedau cyfannedd y bydd bywyd yn datblygu deallusrwydd arnynt (h.y., creu gwareiddiad);

f_c - canran y gwareiddiadau sydd am gyfathrebu â dynoliaeth;

L yw cyfartaledd oes gwareiddiadau o'r fath.

Fel y gallwch weld, mae'r hafaliad yn cynnwys bron pob peth anhysbys. Wedi'r cyfan, nid ydym yn gwybod naill ai hyd cyfartalog bodolaeth gwareiddiad, na chanran y rhai sydd am gysylltu â ni. Gan amnewid rhai canlyniadau i'r hafaliad "mwy neu lai", mae'n ymddangos y gallai fod cannoedd, os nad miloedd, o wareiddiadau o'r fath yn ein galaeth.

Hafaliad Drake a'i awdur

Daear prin ac estroniaid drwg

Hyd yn oed yn lle gwerthoedd ceidwadol am gydrannau hafaliad Drake, rydyn ni'n cael miloedd o wareiddiadau tebyg i'n rhai ni neu rai mwy deallus o bosibl. Ond os felly, pam nad ydyn nhw'n cysylltu â ni? Mae hyn yn hyn a elwir Fermi paradocs. Mae ganddo lawer o "atebion" ac esboniadau, ond gyda chyflwr presennol technoleg - a hyd yn oed yn fwy felly hanner canrif yn ôl - maen nhw i gyd fel gwaith dyfalu a saethu dall.

Mae'r paradocs hwn, er enghraifft, yn cael ei esbonio'n aml damcaniaeth daear prinbod ein planed yn unigryw ym mhob ffordd. Dewisir pwysau, tymheredd, pellter o'r Haul, gogwydd echelinol, neu faes magnetig sy'n cysgodi rhag ymbelydredd fel y gall bywyd ddatblygu ac esblygu cyhyd â phosibl.

Wrth gwrs, rydym yn darganfod mwy a mwy o allblanedau yn yr ecosffer a allai fod yn ymgeiswyr ar gyfer planedau cyfanheddol. Yn fwy diweddar, fe'u canfuwyd ger y seren agosaf atom - Proxima Centauri. Efallai, fodd bynnag, er gwaethaf y tebygrwydd, nid yw'r "ail Ddaear" a geir o amgylch haul estron "yn union yr un fath" â'n planed, a dim ond mewn addasiad o'r fath y gall gwareiddiad technolegol balch godi? Efallai. Fodd bynnag, gwyddom, hyd yn oed wrth edrych ar y Ddaear, fod bywyd yn ffynnu o dan amodau "amhriodol" iawn.

Wrth gwrs, mae gwahaniaeth rhwng rheoli ac adeiladu'r Rhyngrwyd ac anfon Tesla i'r blaned Mawrth. Gellid datrys problem unigrywiaeth pe gallem ddod o hyd i rywle yn y gofod blaned yn union fel y Ddaear, ond yn amddifad o wareiddiad technolegol.

Wrth esbonio paradocs Fermi, mae rhywun weithiau'n sôn am yr hyn a elwir estroniaid drwg. Deellir hyn mewn gwahanol ffyrdd. Felly gall yr estroniaid damcaniaethol hyn fod yn "ddig" bod rhywun eisiau eu trafferthu, ymyrryd a thrafferthu - fel eu bod yn ynysu eu hunain, nid ydynt yn ymateb i bigau ac nid ydynt am gael unrhyw beth i'w wneud ag unrhyw un. Mae yna hefyd ffantasïau o estroniaid "naturiol ddrwg" sy'n dinistrio pob gwareiddiad y maent yn dod ar ei draws. Nid yw'r rhai datblygedig iawn eu hunain yn dechnolegol eisiau i wareiddiadau eraill neidio ymlaen a dod yn fygythiad iddynt.

Mae hefyd yn werth cofio bod bywyd yn y gofod yn destun trychinebau amrywiol y gwyddom o hanes ein planed. Rydym yn sôn am rewlifiant, adweithiau treisgar y seren, peledu gan feteorau, asteroidau neu gomedau, gwrthdrawiadau â phlanedau eraill neu hyd yn oed ymbelydredd. Hyd yn oed os nad yw digwyddiadau o'r fath yn sterileiddio'r blaned gyfan, gallant fod yn ddiwedd gwareiddiad.

Hefyd, nid yw rhai yn eithrio ein bod yn un o'r gwareiddiadau cyntaf yn y bydysawd - os nad y cyntaf - ac nad ydym eto wedi esblygu digon i allu cysylltu â gwareiddiadau llai datblygedig a gododd yn ddiweddarach. Pe bai hyn yn wir, yna byddai'r broblem o chwilio am fodau deallus mewn gofod allfydol yn dal i fod yn anhydawdd. Ar ben hynny, ni allai gwareiddiad “ifanc” damcaniaethol fod yn iau na ni o ychydig ddegawdau yn unig er mwyn gallu cysylltu ag ef o bell.

Nid yw'r ffenestr hefyd yn rhy fawr o'i blaen. Efallai bod technoleg a gwybodaeth gwareiddiad mileniwm oed wedi bod mor annealladwy i ni ag ydyw heddiw i ddyn o'r Croesgadau. Byddai gwareiddiadau yn llawer mwy datblygedig fel ein byd ni i forgrug o forgrug ymyl ffordd.

Hapfasnachol hyn a elwir Graddfa Kardashevotasg pwy yw cymhwyso lefelau damcaniaethol gwareiddiad yn ôl faint o egni y maent yn ei ddefnyddio. Yn ôl iddi, nid ydym hyd yn oed yn wareiddiad eto. math I, hynny yw, un sydd wedi meistroli'r gallu i ddefnyddio adnoddau ynni ei blaned ei hun. Gwareiddiad math II gallu defnyddio'r holl egni o amgylch y seren, er enghraifft, defnyddio strwythur o'r enw "sffêr Dyson". Gwareiddiad math III Yn ôl y tybiaethau hyn, mae'n dal holl egni'r alaeth. Cofiwch, fodd bynnag, i’r cysyniad hwn gael ei greu fel rhan o wareiddiad Haen I anorffenedig, a oedd hyd yn ddiweddar yn cael ei bortreadu braidd yn anghywir fel gwareiddiad Math II yn symud tuag at adeiladu sffêr Dyson o amgylch ei seren (anomaleddau golau seren). KIK 8462852).

Pe bai gwareiddiad o fath II, a hyd yn oed yn fwy felly III, byddem yn bendant yn ei weld ac yn cysylltu â ni - mae rhai ohonom yn meddwl hynny, gan ddadlau ymhellach gan nad ydym yn gweld neu fel arall yn dod i adnabod estroniaid datblygedig o'r fath, maen nhw yn syml ddim yn bodoli. . Mae ysgol arall o esboniad ar gyfer paradocs Fermi, fodd bynnag, yn dweud bod gwareiddiadau ar y lefelau hyn yn anweledig ac yn anadnabyddadwy i ni - heb sôn am nad ydynt, yn ôl rhagdybiaeth y sw gofod, yn talu sylw i greaduriaid sydd heb eu datblygu'n ddigonol.

Ar ôl profi neu cyn?

Yn ogystal â rhesymu am wareiddiadau tra datblygedig, mae paradocs Fermi weithiau'n cael ei esbonio gan y cysyniadau ffilterau esblygiadol yn natblygiad gwareiddiad. Yn ôl iddynt, mae cam yn y broses o esblygiad sy'n ymddangos yn amhosibl neu'n annhebygol iawn ar gyfer bywyd. Fe'i gelwir Hidlydd gwych, sef y llwyddiant mwyaf yn hanes bywyd ar y blaned.

Cyn belled ag y mae ein profiad dynol yn y cwestiwn, nid ydym yn gwybod yn union a ydym ar ei hôl hi, ar y blaen, neu yng nghanol hidliad gwych. Pe baem yn llwyddo i oresgyn yr hidlydd hwn, efallai ei fod wedi bod yn rhwystr anorchfygol i'r rhan fwyaf o ffurfiau bywyd mewn gofod hysbys, ac rydym yn unigryw. Gall hidlo ddigwydd o'r cychwyn cyntaf, er enghraifft, yn ystod trawsnewid cell procaryotig yn gell ewcaryotig gymhleth. Pe bai hyn yn wir, gallai bywyd yn y gofod fod yn eithaf cyffredin hyd yn oed, ond ar ffurf celloedd heb niwclysau. Efallai mai ni yw'r cyntaf i fynd trwy'r Great Filter? Daw hyn â ni yn ôl at y broblem a grybwyllwyd eisoes, sef yr anhawster o gyfathrebu o bell.

Mae opsiwn hefyd bod datblygiad arloesol yn dal i fod o'n blaenau. Nid oedd amheuaeth o unrhyw lwyddiant bryd hynny.

Mae'r rhain i gyd yn ystyriaethau hynod ddyfaliadol. Mae rhai gwyddonwyr yn cynnig esboniadau mwy cyffredin am y diffyg signalau estron. Dywed Alan Stern, prif wyddonydd yn New Horizons, y gall y paradocs gael ei ddatrys yn syml. gramen iâ trwchussy'n amgylchynu'r moroedd ar gyrff nefol eraill. Daw'r ymchwilydd i'r casgliad hwn ar sail darganfyddiadau diweddar yng nghysawd yr haul: mae cefnforoedd o ddŵr hylifol yn gorwedd o dan gramen llawer o leuadau. Mewn rhai achosion (Ewrop, Enceladus), mae dŵr yn dod i gysylltiad â phridd creigiog ac mae gweithgaredd hydrothermol yn cael ei gofnodi yno. Dylai hyn gyfrannu at ymddangosiad bywyd.

Gall cramen iâ trwchus amddiffyn bywyd rhag ffenomenau gelyniaethus yn y gofod allanol. Rydym yn siarad yma, ymhlith pethau eraill, â fflachiadau serol cryf, effeithiau asteroid neu ymbelydredd ger cawr nwy. Ar y llaw arall, gall fod yn rhwystr i ddatblygiad sy'n anodd ei oresgyn hyd yn oed ar gyfer bywyd deallus damcaniaethol. Efallai na fydd gwareiddiadau dyfrol o'r fath yn gwybod unrhyw le o gwbl y tu allan i'r gramen iâ trwchus. Mae'n anodd hyd yn oed freuddwydio am fynd y tu hwnt i'w derfynau a'r amgylchedd dyfrol - byddai'n llawer anoddach nag i ni, nad yw gofod allanol, ac eithrio awyrgylch y ddaear, hefyd yn lle cyfeillgar iawn.

Ydyn ni'n chwilio am fywyd neu le addas i fyw?

Beth bynnag, mae'n rhaid i ni fel daearolion hefyd feddwl am yr hyn rydyn ni'n chwilio amdano mewn gwirionedd: bywyd ei hun neu le sy'n addas ar gyfer bywyd fel ein un ni. Gan gymryd nad ydym am ymladd rhyfeloedd gofod gydag unrhyw un, mae'r rheini'n ddau beth gwahanol. Gall planedau sy'n hyfyw ond nad oes ganddynt wareiddiadau datblygedig ddod yn feysydd o wladychu posibl. Ac rydym yn dod o hyd i fwy a mwy o leoedd addawol o'r fath. Gallwn eisoes ddefnyddio offer arsylwi i benderfynu a yw planed yn yr hyn a elwir yn orbit. parth bywyd o gwmpas serena yw'n greigiog ac ar dymheredd sy'n addas ar gyfer dŵr hylifol. Yn fuan byddwn yn gallu canfod a oes dŵr yno mewn gwirionedd, a phenderfynu ar gyfansoddiad yr atmosffer.

Y parth bywyd o amgylch sêr yn dibynnu ar eu maint ac enghreifftiau o allblanedau tebyg i'r Ddaear (cyfesuryn llorweddol - pellter o'r seren (JA); cyfesuryn fertigol - màs seren (o'i gymharu â'r haul)).

Y llynedd, gan ddefnyddio offeryn ESO HARPS a nifer o delesgopau ledled y byd, darganfu gwyddonwyr yr exoplanet LHS 1140b fel yr ymgeisydd mwyaf adnabyddus am oes. Mae'n cylchdroi'r corrach coch LHS 1140, 18 blwyddyn golau o'r Ddaear. Mae seryddwyr yn amcangyfrif bod y blaned o leiaf bum biliwn o flynyddoedd oed. Daethant i'r casgliad bod ganddo ddiamedr o bron i 1,4 1140. km - sydd XNUMX gwaith maint y Ddaear. Mae astudiaethau o fàs a dwysedd LHS XNUMX b wedi dod i'r casgliad ei fod yn debygol o fod yn graig gyda chraidd haearn trwchus. Swnio'n gyfarwydd?

Ychydig yn gynharach, daeth system o saith planed tebyg i'r Ddaear o amgylch seren yn enwog. TRAPPYDD-1. Maent yn cael eu labelu "b" trwy "h" yn nhrefn pellter oddi wrth y seren gwesteiwr. Mae'r dadansoddiadau a gynhaliwyd gan wyddonwyr ac a gyhoeddwyd yn rhifyn Ionawr o Seryddiaeth Natur yn awgrymu, oherwydd tymheredd arwyneb cymedrol, gwres llanw cymedrol, a fflwcs ymbelydredd digon isel nad yw'n arwain at effaith tŷ gwydr, mai'r ymgeiswyr gorau ar gyfer planedau cyfanheddol yw" e. ” gwrthrychau ac “e”. Mae'n bosibl bod y cyntaf yn gorchuddio'r cefnfor dŵr cyfan.

Planedau'r system TRAPPIST-1

Felly, mae darganfod yr amodau sy'n ffafriol i fywyd yn ymddangos eisoes o fewn ein cyrraedd. Mae canfod bywyd ei hun o bell, sy'n dal yn gymharol syml ac nad yw'n allyrru tonnau electromagnetig, yn stori gwbl wahanol. Fodd bynnag, mae gwyddonwyr ym Mhrifysgol Washington wedi cynnig dull newydd sy'n ategu'r chwiliad hir-arfaethedig am niferoedd mawr. ocsigen yn atmosffer y blaned. Y peth da am y syniad ocsigen yw ei bod hi'n anodd cynhyrchu llawer iawn o ocsigen heb fywyd, ond nid yw'n hysbys a yw pob bywyd yn cynhyrchu ocsigen.

“Mae biocemeg cynhyrchu ocsigen yn gymhleth a gall fod yn brin,” esboniodd Joshua Crissansen-Totton o Brifysgol Washington yn y cyfnodolyn Science Advances. Wrth ddadansoddi hanes bywyd ar y Ddaear, roedd yn bosibl nodi cymysgedd o nwyon, y mae eu presenoldeb yn dangos bodolaeth bywyd yn yr un modd ag ocsigen. Wrth siarad am cymysgedd o fethan a charbon deuocsid, heb garbon monocsid. Pam dim un olaf? Y ffaith yw bod yr atomau carbon yn y ddau foleciwl yn cynrychioli gwahanol raddau o ocsidiad. Mae'n anodd iawn cael lefelau priodol o ocsidiad trwy brosesau anfiolegol heb ffurfio carbon monocsid sy'n cael ei gyfryngu gan adwaith ar yr un pryd. Er enghraifft, os yw ffynhonnell methan a CO₂ mae llosgfynyddoedd yn yr atmosffer, mae'n anochel y bydd carbon monocsid yn cyd-fynd â nhw. Ar ben hynny, mae'r nwy hwn yn cael ei amsugno'n gyflym ac yn hawdd gan ficro-organebau. Gan ei fod yn bresennol yn yr atmosffer, yn hytrach dylid diystyru bodolaeth bywyd.

Ar gyfer 2019, mae NASA yn bwriadu lansio Telesgop Gofod James Webba fydd yn gallu astudio atmosfferau'r planedau hyn yn fwy cywir am bresenoldeb nwyon trymach fel carbon deuocsid, methan, dŵr ac ocsigen.

Darganfuwyd yr allblaned gyntaf yn y 90au. Ers hynny, rydym eisoes wedi cadarnhau bron 4. planedau all-blanedol mewn tua 2800 o systemau, gan gynnwys tua ugain sy'n ymddangos fel petaent yn gyfanheddol. Trwy ddatblygu offerynnau gwell ar gyfer arsylwi'r bydoedd hyn, byddwn yn gallu gwneud dyfaliadau mwy gwybodus am yr amodau yno. Ac mae'r hyn a ddaw ohono i'w weld o hyd.