Olemme "yksin" maailmankaikkeudessa yli 1500:n havaitun ulkoisen aurinkokunnan kanssa | American Scientist

Tiedosto:HH 901 ja HH 902 Carina-sumussa (Hubble-avaruusteleskoopin vangittuna).jpg

Olemme "yksin" maailmankaikkeudessa yli 1500:n havaitun ulkoisen aurinkokunnan kanssa | American Scientist

Yksin universumissa. Kirjailija: Howard A. Smith.

Auringon ulkopuolisten planeettojen kasvavasta luettelosta huolimatta tähän mennessä saadut tiedot eivät muuta arvioita siitä, että olemme omillamme.

Tähtitiede Astrogeologia

Ensimmäinen tunnettu Auringon ulkopuolinen planeetta (eli planeetta, joka kiertää muuta normaalia tähteä kuin aurinkoamme) oli 51 Pegasi b, joka löydettiin vasta noin 16 vuotta sitten. Nykyään, suurelta osin NASAn kiertävän Kepler-satelliitin ansiosta, tunnetaan yli 1 500 Auringon ulkopuolista planeettaa (tai planeettaehdokasta), joista noin 431 on vahvistettu havainnot ja kohtuullisen hyvin määritetyt parametrit (kuten säde, massa ja kiertoradan ominaisuudet).

• Lue lisää: https://www.americanscientist.org/article/alone-in-the-universe

Nämä löydöt ovat jännittäviä paitsi astrofyysikoille; Yleisö on myös kiinnostunut tietämään maan kaltaisista Auringon ulkopuolisista planeetoista ja mahdollisuudesta, että joissakin voi olla elämää, jopa älykästä elämää. Viime vuonna Lontoon kuninkaallinen yhdistys sponsoroi symposiumia, jonka otsikko oli "Maan ulkopuolisen elämän havaitseminen ja seuraukset tieteelle ja yhteiskunnalle". Osallistujat huomauttivat: "Jos käy ilmi, että emme ole yksin maailmankaikkeudessa, se vaikuttaa olennaisesti siihen, miten ihmiskunta ymmärtää itsensä", ja lainasivat mielipidemittauksia, jotka viittaavat siihen, että useimmat ihmiset uskovat, että meillä on kosmista seuraa (puolet tästä ryhmästä ajattelee, että muukalaiset ovat jo vierailleet ). Jotkut sanovat, että yleisö haluaa uskoa avaruusolioihin (tai maan ulkopuoliseen älykkyyteen, ETI:hen), koska he uskovat, että "ETI tulee "utopistisista yhteiskunnista, jotka ovat vapaita sodasta, kuolemasta, taudista tai muista… 1900-luvun puolivälin ongelmista" ja voisivat "Auta ihmiskuntaa voittamaan ongelmansa."

Tiedemiehet ja lehdistö kannustavat usein ihmisiä omaksumaan nämä sensaatiomaiset asenteet. Esimerkiksi viime maaliskuussa New York Times julkaisi tähtitieteilijä Ray Jayawardhanan Auringon ulkopuolisia planeettoja käsittelevän artikkelin taivaan alla, joka oli täynnä tähtiä, joihin oli merkitty "HE"-viitta. Kirjoittaja rauhoitteli: ihmisten ei pitäisi murehtia "elämästä muualla, varsinkin jos sen hallussa on uskomatonta tekniikkaa, [joka voi] saada meidät tuntemaan itsensä pieneksi ja merkityksettömäksi". Hän ei spekuloinut mahdollisuutta, että tämä tieteis-skenaario saattaisi sen sijaan saada ihmiset tuntemaan olonsa merkityksettömiksi tai saada heidät kohtelemaan toisiaan tai planeettamme rennosti.

Auringon ulkopuolisten planeettojen (tai eksoplaneettojen) löytöjen aikakauden kynnyksellä saamme ensimmäiset kovat tiedot, joita voimme käyttää arvioidaksemme uudelleen tämän suositun asenteen todennäköisyyttä. Kierros on ollut se, että koska planeetat ovat yleisiä, ulkomaalaisten sivilisaatioiden on oltava runsaasti. Mutta se ei seuraa. Tähänastiset todisteet eivät muuta sitä epätodennäköisyyttä, että jokin ETI on tarpeeksi lähellä meitä ollakseen merkityksellinen. Siksi teologian, filosofian, politiikan ja yleisen mielipiteen kannalta on paljon tärkeämpää pohtia, kuinka ihmiskunta ymmärtää itsensä, jos voisimme olla käytännössä yksin maailmankaikkeudessa – ihmiskunta on laji, joka on harvinainen, arvokas eikä merkityksetön eikä kosmisesti merkityksetön.
Perinteiset asenteet

Elämä – erityisesti älykäs elämä, ei vain mikrobit – voisi olla kaikkialla universumissa, joka on yhtä tilava ja rikas kuin meidän; se on mahdollisesti täynnä Maan kaltaisia ​​planeettoja, joissa on elämää. Ehkä älykkäät olennot ovat elämän ja evoluution väistämätön tuote. Tämä näkemys on ollut perinteinen asenne, ja yksi tyypillinen esittäjä oli Percival Lowell, tähtitieteilijä, joka oli kuuluisa Marsin kanavien puolestapuhumisesta ja kirjoitti vuoden 1908 kirjassaan Mars as the Abode of Life:

- Kaikesta, jonka olemme oppineet toisaalta sen rakenteesta tai toisaalta sen levinneisyydestä, tiedämme elämän olevan yhtä väistämätön planeetan evoluution vaihe kuin kvartsi tai maasälpä tai typpipitoinen maaperä. Jokainen niistä on vain kemiallisen affiniteetin ilmentymiä.

Nykyään tiedämme, että Marsissa ei ole keinotekoisia kanavia ja että tämä väite oli tuettua toiveajattelua. Don Goldsmith ja Tobias Owen esittävät klassikkokirjassaan The Search for Life in the Universe (vuoden 1993 painos) nykyaikaisemman näkemyksen:
 

- Odotamme, että kaikilla planeettajärjestelmillä on joukko kivisiä sisäplaneettoja, joiden ilmakehä muodostuu kaasun poistumisesta, sään vaikutuksesta ja pakosta, samoista syistä kuin omilla kivisillä sisäplaneetoillamme on ilmakehä. Omasta esimerkistämme päätellen näyttää hyvältä, että jokin näistä sisäplaneetoista kiertää tähtensä "oikealla" etäisyydellä... Sanomme, että joka toinen on konservatiivinen.

Nykyään tämäkin näkemys näyttää kapealta. Auringon ulkopuolisia planeettoja koskevan uuden tutkimuksen merkittävin havainto on, että olemassa on valtava valikoima järjestelmiä – monipuolinen valikoima usein outoja ympäristöjä, jotka ovat huomattavasti laajempia kuin yleensä oli kuviteltu ennen ensimmäisen löytämistä. Tähän mennessä on havaittu yli 50 todennäköistä Maan kokoista planeettaa. Maan kaltaiset planeetat, joissa on merkkejä nestemäisestä vedestä ja miellyttävästä ilmakehästä, ovat toistaiseksi pudonneet havaitsemiskynnyksen alapuolelle, vaikka seuraavien vuosien aikana on järkevää ajatella, että muutaman niiden vuotuisen läpikulkunsa mittaamiseen vaaditaan kärsivällisyyttä lisäämällä. joitain löytyy. Saattaa osoittautua, että oma aurinkokuntamme on keskimääräinen, mutta tiedämme nyt, että ainakin jotkut planeettajärjestelmät ovat erilaisia ​​kuin meidän. Samaan aikaan tulosten avulla voidaan parantaa planeettojen muodostumismalleja, jotka puolestaan ​​tarjoavat parempaa ohjausta planeetoille yleensä.
 

Yksin "kaikkiin käytännön tarkoituksiin"

Kaksi selvennystä ovat välttämättömiä. Ensinnäkin vain älyllisten olentojen olemassaolo on merkityksellistä. Alkukantaista elämää voidaan vielä löytää Marsista; ehkä jopa monisoluisia eläimiä löytyy läheiseltä ekstrasolaariplaneetalta. Nämä vallankumoukselliset löydöt auttaisivat meitä rekonstruoimaan, miten elämä maapallolla kehittyi, mutta ellei laji kykene tietoiseen, itsenäiseen ajatteluun ja kommunikoimaan, olemme silti yksin – ilman ketään, jolta opettaa tai oppia, eikä ketään pelastaa. meidät itsestämme (eikä ketään vastaan ​​taistella). Älykäs elämä tarkoittaa tässä keskustelussa elämää, joka pystyy kommunikoimaan tähtien välillä; tämä tarkoittaa jotain radioteknologian kaltaista. Oma yhteiskuntamme on tämän määritelmän mukaan vain noin 100 vuotta vanha. Jos älykäs elämä on yleistä universumissa, joka on 13,7 miljardia vuotta vanha, olemme varmasti yksi nuorimmista olemassa olevista muodoista. Kuten fyysikko Enrico Fermi kuuluisasti huomautti, se tosiasia, että muuta älyllistä elämää ei ole olemassa, osoittaa, että olettamus on väärä – älykäs elämä ei ole yleistä. Kosmologi Paul Davies tutkii tätä poissaoloa yksityiskohtaisesti vuoden 2010 kirjassaan The Eerie Silence: Renewing Our Search for Alien Intelligence.

Jon Lomberg

Toinen tärkeä varoitus johtuu kahdesta maailman piirteestä, joita Percival Lowell ei tiennyt. Ensimmäinen on suhteellisuusteoria – nopein signaali, jonka signaali voi kulkea, on rajallinen valonnopeus. Toinen on maailmankaikkeuden laajeneva luonne (oletettavasti "alkuräjähdyksen" luomistapahtuman tulos, vaikka laajenemisen alkuperä ei ole ratkaiseva johtopäätösten kannalta): Kaukaiset galaksit vetäytyvät meistä kiihtyvällä nopeudella. Vaikka ETI on äärettömän harvinainen, äärettömässä universumissa kaikki fyysisesti mahdolliset skenaariot ovat olemassa, olivatpa ne kuinka omituisia tahansa. Stephen Hawking ja muut fyysikot väittävät "monien universumien" olemassaolon puolesta, mikä lisää käsitteen äärettömyydestä ja elämänmuodoista. Tällaiset mahdollisuudet voivat olla filosofisesti hauskoja, mutta käytännössä ne ovat merkityksettömiä. Emme voi kommunikoida tämän rajattoman avaruuden kanssa tai edes mitata siitä suoraan mitään, koska se sijaitsee kosmisen horisontin takana, sen etäisyyden, jonka valo voi kulkea maailmankaikkeuden aikakaudella. Pidempi odottaminen ei auta: Universumi kasvaa ja laajenee pois meistä. Itse asiassa viestinnän kannalta raja on vieläkin tiukempi. Universumi ei vain laajene – se kiihtyy ulospäin, ja Harvardin astrofyysikko Avi Loeb on osoittanut, että Maasta tänään lähetetty valo ei voi koskaan saavuttaa edes galakseja, joiden valo on saavuttanut meidät noin 10 miljardin vuoden kuluttua. Vaikka ne ovatkin hyvin kosmisen horisontissamme, tällaiset galaksit ovat ikuisesti ulottumattomissamme ja väistymässä nopeasti. Vaikka maailmankaikkeus kestäisi ikuisesti, siellä olevat muukalaiset eivät koskaan pääse nauttimaan I Love Lucyn hajalähetyksistämme.

Valon rajallinen nopeus asettaa myös käytännön rajan läheisille tähdille. Suurin osa Linnunrata-galaksimme tähdistä ja oletettavasti sen miljardit planeetat ovat satojen tuhansien valovuosien päässä, joten kestää satoja tuhansia vuosia, ennen kuin kaikki siellä olevat ETI:t näkevät signaalimme, ja taas niin kauan, ennen kuin me näemme sen. saada vastaus. Yksin oleminen kaikissa käytännön tarkoituksiin tarkoittaa olla ilman minkäänlaista kommunikaatiota – tai edes tietoa siitä, että jokin signaali on tulossa – hyvin pitkän aikaa. Kuinka kauan ennen kuin tunnemme sellaista yksinäisyyttä? Valintani on 100 ihmissukupolvea; subjektiivisesti tämä näyttää käytännössä ikuisuudelta. Koska yksi sukupolvi vastaa 25 vuotta (ja vähintään yksi edestakainen viesti on tarpeen), rajoitan seuraavat arviot tähtiin, jotka ovat lähempänä Maata kuin 1 250 valovuotta. Tiedämme paljon tämän naapuruston tähdistä, joten voimme olla kvantitatiivisia. Jos päätämme tutkia pienempää tilavuutta, joka on saavutettavissa yhden elämän aikana, onnistumisen mahdollisuudet pienenevät miljoonalla tavalla, koska tähtien määrä on verrannollinen tilan tilavuuteen ja mittakaavaan kuutioitetun ajan (etäisyyden) kanssa. – mutta saamme kyllä ​​tai ei vastauksen aikaisemmin. Jos kuitenkin laajennamme hakujen määrää ja onnistumisen todennäköisyyksiä, odotusaika pitenee.

Tietenkin on mahdollista, että jokin kaukainen muukalaissivilisaatio etsii galaksin miljardeja tähtiä ja etsii nuoria maapalloja, ennustaa niiden evoluutiota ja lähettää optimistisesti terveisiä aioneita etukäteen – ehkä signaaleina tai robottiluoteina – ajoitettuna saapumaan juuri silloin, kun älykkäät lajit (esim. me) ovat kehittyneet ja alkavat kuunnella. Mutta on vaikea kuvitella, että tällainen yritys olisi käytännöllinen. Ei ihme, että vuosikymmeniä kestäneestä katseesta huolimatta ei ole signaaleja eikä edes heikkoja jälkiä. Kuten Fermi väitti, he eivät ole siellä. Jos mahdollisesti (Jayawardhanan huomautusten hengessä) jokin fantastinen, valoa nopeampi tekniikka olisi mahdollista, niin Fermin havainto viittaa siihen, että ETI:tä sairastavat olennot eivät vain elä galaksissamme, vaan niitä ei asu monia missään universumissa.

Mahdollisuuksien arvioiminen

Yksi tapa selvittää todennäköisyydet on käyttää Draken yhtälöä, sarjaa kertovia tekijöitä, jotka seuraavat erilaisia ilmiöitä, joiden katsotaan olevan välttämättömiä älylliseen elämään pääsemiseksi. Se ei ole fysikaalisen prosessin matemaattinen muotoilu, ja jokainen sitä käyttävä tutkija pilkkoo yksittäiset termit hieman eri tavalla, mutta kaikki arvioivat saman asian - nykypäivän sivilisaatioiden lukumäärän. Yksinkertaisimmillaan tulos on viiden termin tulos: sopivien tähtien lukumäärä, sopivien planeettojen määrä sellaisen tähden ympärillä, elämän kehittymisen todennäköisyys sopivalle planeetalle, todennäköisyys, että elämä kehittyy älykkääksi ja tyypillinen sivilisaation elinikä verrattuna sen tähden elinikään.

Yksittäisistä tekijöistä, osatekijöistä ja niiden arvoista on keskusteltu kiivaasti siitä lähtien, kun Frank Drake esitteli kaavan 1950-luvulla, koska vain ensimmäinen muuttuja voitiin kohtuudella arvioida fyysisten todisteiden perusteella tai ekstrapoloida tilastollisesti merkityksellisestä otoksesta, aurinkotyyppisten lukumäärästä. tähdet (vaikka "sopivien" tähtien ryhmään saattaa kuulua useampia tyyppejä).

Auringon ulkopuolisten planeettojen uudet tulokset vaikuttavat toiseen termiin. Kun lisää Auringon ulkopuolisia planeettojen löytöjä julkaistaan, toivon tämän keskustelun auttavan yleisöä arvioimaan, voisivatko ne olla sopivia paikkoja älykkäille olennoille. Muut tekijät ovat edelleen melko mystisiä ja ovat ekstrapoloituja esimerkistä, eli elämästä maapallolla. Tavanomainen asenne on, että kun näkyvässä maailmankaikkeudessa on noin 1020 tähteä, vaikka näiden tekijöiden yliarvioiminen sadoittain, jää silti paljon sivilisaatioita. Mutta jos emme halua odottaa miljardia vuotta kuullaksemme ETI:stä, ja siksi otamme huomioon vain tähtien naapuruston, pienillä vähennyksillä on paljon merkitystä. Mahdollisuuksia on mahdotonta lisätä paljon näihin varhaisiin optimistisiin arvioihin verrattuna, mutta mahdollisuuksia on todellakin helppo pienentää paljon.

Aurinko sijaitsee tähtienvälisessä kaasuontelossa, nimeltään Local Bubble, joka ulottuu noin 600 valovuoteen. Se vuorostaan ​​sijaitsee Gouldin vyöhykkeessä, tähtien, tähtijoukkojen ja molekyylipilvien kärjessä Linnunradan galaksin kierrehaarojen välissä, ja se ulottuu Orion-sumusta Ophiucus-Scorpius-pilviin ja edelleen Perseus-klusteriin - etäisyydellä noin 1200 valovuotta pisimmässä ulottuvuudessaan. Tähtien likimääräinen määrä kuutiometriä valovuotta kohden on 0,004 eli kaksinkertainen, eli noin 30 miljoonaa kaikentyyppistä tähteä, joiden säde on 1250 valovuotta. Tämä tulos tarjoaa ensimmäisen tekijän Drake-yhtälössä, kun otetaan huomioon asetettu etäisyysraja, joten toinen termi on seuraava huomioitava.

Harvinaiset maametallit?

Ensimmäiset tuhat löydettyä Auringon ulkopuolista planeettaa oli helpoin löytää osittain, koska ne ovat joko suuria tai niiden kiertoradat ovat riittävän lähellä tähtiään, jotta niiden useat kulkemiset tähtien edessä voidaan havaita, vahvistaa ja tutkia muutamassa vuodessa. Kalifornian yliopiston Berkeleyn astrofyysikko Andrew Howard ja hänen tiiminsä analysoivat tilastollisessa katsauksessaan 1 235 Kepler-planeettaehdokasta (planeetat, joita ei ole vielä täysin vahvistettu), jotka kiertävät kiertoradalla alle 50 päivässä. . Aikaa ei kuitenkaan ole ollut tarpeeksi löytää Maan kaltaisia ​​planeettoja. Itse asiassa useimmilla tutkituilla tähdillä ei ole vielä havaittu minkäänlaisia ​​planeettoja, mutta muutaman vuoden kuluttua saatamme tietää niistä enemmän. Exoplanet Data Explorerin verkkosivusto osoitteessa http://exoplanets.org päivittää säännöllisesti vahvistettuja tuloksia. Nämä ensimmäiset löydöt voivat edustaa epätavallisia perheen jäseniä. Siitä huolimatta uudet tulokset ovat saaneet tärkeitä tarkennuksia planeettojen muodostumisen ja evoluution malleihin.

"Harvinaisen maapallon" hypoteesi ilmaisee ajatuksen, että Maan kaltaisia ​​planeettoja, jotka todella soveltuvat älykkääseen elämään, on vähän. Paleontologi Peter Ward ja astrofyysikko Donald Brownlee Washingtonin yliopistosta hahmottelevat joukon tuttuja olosuhteita, jotka planeettojen on täytettävä älykkyyden menestymiseksi. Olen niputtanut ne neljään olennaiseen: vakaus, asuttavuus ja vesi, planeettojen massa ja planeetta. sävellys.