Nezemeljsko življenje in kje jih najti

Zagotovo bomo v tem tisočletju.

Nekoč je v prostoru okoli navadne zvezde lebdela osamljena skala. Nekdo se je odločil, da jo bo posejal s samopomnoževalno molekulo in si za nekaj časa vzel dopust ter se pozneje vrnil v to nezanimivo manjkajoče mesto. Nikoli se niso vrnili, vendar se sprašujem, kako bi se odzvali, da bi jih pozdravilo več kot 8.500.000 različnih vrst samooskrbnih subjektov, od katerih ima vsaka nekaj posebnega in edinstvenega zase.

Nekoč, pred približno 4,6 milijarde let. Kolikor bi rad verjel, da je ta zgodba resnična in da se bodo 'nekoč' vrnili, je resnica verjetno drugačna.

Če bi me kdo vprašal: "Kaj se vam zdijo dve najbolj izredni in vznemirljivi stvari?", Bi bil brez dvoma moj odgovor, prostranstvo tega vesolja in raznolikost življenja na Zemlji. Nešteto noči, ki strmijo v nebo in nešteto dni opazovanja narave, še ni prepričljivih odgovorov.

Kaj smo mi? Kje se je vse začelo?

Po našem trenutnem razumevanju je naše vesolje staro približno 13,8 milijarde let. Gre za zelo starodaven ekosistem, napolnjen z zgodovinskimi trenutki, predvsem pa v celotnem obstoju obstaja en izjemen dogodek, ki znanstvenike do danes izpostavlja in čudi, izvoru življenja.

Skoraj kot da bi vesolje ustvarilo življenje, da bi se opredelilo.

Danes želim postaviti neizogibno vprašanje,

"Ali smo resnično sami?"

Ne bom le vprašal, ampak dokončno odgovoril do konca tega članka.

Da bi to rešili, moramo najprej razumeti, kako je nastalo življenje in kaj je uspelo, kot ga poznamo danes. Če poznamo del "kaj", bomo vedeli, kje ga iskati.

Pravzaprav smo korak naprej pri iskanju. Imamo Zemljo, cel planet, poln živih bitij, ki nam dokazujejo pogoje, potrebne za življenje. Eno impresivnih dejstev o našem planetu je, da je življenje povsod, kjer gledamo. Najglobji dosegi oceanov, kamor niti sončna svetloba ne more prodreti, vrejo naravni gejzirji in območja okoli aktivnih vulkanov, ki zamrznejo polarna območja: življenje je povsod.

Ideja je preprosta: "Če se bo to zgodilo enkrat, je večja verjetnost, da se bo zgodilo še enkrat. Navsezadnje ima vesolje rad periodičnost. "

Pojdimo zdaj na medzvezdni zaklad in poiščemo drugje, kjer bi ga nekega dne lahko poklicali domov. Morda bomo sčasoma našli življenje v obliki mikrobov, toda iskanje inteligentnega življenja je resnična stvar. Omejimo iskanje kraja, kjer lahko preživimo tako, kot tukaj. Takšen kraj bi najverjetneje imel takšno življenje, za katero vemo, da obstaja, življenje na osnovi ogljika. Svoje iskanje omejimo tudi na galaksijo Mlečna pot.

Ko nekaj časa razmislim, tukaj je seznam predpogojnih filtrov, ki sem si jih omislil, da bi zmanjšal naše iskanje.

✔ Filter 1: Zvezda in kamniti planet

Goreča zvezda (Vir slike: Tenor)

Sonce je glavni ali neposredni vir energije za večino življenja na Zemlji, posredno ali neposredno. Nekatere življenjske oblike se lahko vzdržijo neodvisno od zvezde, vendar v širšem in kompleksnejšem merilu vsekakor potrebujemo energijo zvezde. Do nedavnega znanstveniki niso bili zelo prepričani, ali je bil naš osončje "Eden" ali tisti med številnimi tam. Z nedavno končano misijo Kepler so se ti dvomi umirili. Zdaj lahko samozavestno trdimo, da ima skoraj vsaka druga zvezda zunaj planetarni sistem, kar pomeni, da je v naši galaksiji več planetov kot zvezd. Omejimo naše iskanje na planete, ki krožijo okoli Sonce podobnih zvezd, saj zagotovo vemo, da lahko takšna zvezda zagotovi pogoje, ki so primerni za življenje.

Tukaj je preprosta intuicija. Če bi drugod obstajala zvezda, ki je skoraj enake velikosti in starosti kot Sonce, bi tudi okoli nje imel podoben planetarni sistem? Kakšna je verjetnost, da bo tak sistem imel tudi zemeljski planet in da bi se življenje tam razvijalo tako, kot se je to dogajalo tukaj?

Osnovne značilnosti tako potencialnega sončnega dvojčka so:

  • To bi morala biti zvezda glavnega zaporedja tipa G, tj. Zvezda (v bistvu podobna soncu), ki je po velikosti podobna Soncu in zliva vodik na helij, in bo to storila še približno 10 milijard let, dokler je ne zmanjka goriva in se nato razširijo v rdečega velikana, samo da bi na koncu zlili svoje zunanje plasti in postali beli škrat.
  • Njegova površinska temperatura naj bi bila približno 5700 K, starost pa naj bi bila približno 4,6 milijarde let, kar bi imelo dovolj časa za razvoj inteligentnega življenja (kot ga poznamo).
  • Kovino bi moralo imeti podobno kot Sonce. To je merilo različnih elementov v zvezdi, ki so težji od vodika ali helija. Zaradi tega je zanimiva lastnost ta, da lahko posredno nakaže, ali in kakšne eksoplanete ima zvezdni sistem. Zvezde z višjo kovinostjo imajo lahko plinske velikane in skalnate planete, ki se vrtijo okoli njih. Lahko ocenimo, da ima lahko zvezda s kovinskostjo, podobno soncu, okoli sebe podobne planete.

Če filtriramo iz trenutnih podatkov opazovanih zvezd, imamo veliko dobrih kandidatov, ki so blizu sončnih dvojčkov. K njim se bomo vrnili kmalu, zdaj pa si oglejmo še druge kriterije.

✔ Filter 2: Tekoča voda

Kapljice tekoče vode (Vir slike: Reddit)

Nekega lepega dne sta se dva atoma vodika vezala na atom kisika in tako je nastal eliksir življenja. Voda je najpomembnejša za preživetje naše vrste. Povprečen človek brez tega ne bo zdržal več kot teden dni.

Razdalja od zvezde, na kateri je temperatura popolna, da obstaja tekoča voda, se pogosto imenuje cona Goldilocks. V idealnem primeru mora biti temperatura površine od -15 do približno 70 stopinj Celzija. Naš poudarek je na planetih, ki jih najdemo v tej coni njihove matične zvezde. Na podlagi Keplerjevih podatkov so astronomi ocenili, da lahko v coni Goldilocks kroži kar 11 milijard planetov Zemlje, ki krožijo po matičnih zvezdah!

✔ Filter 3: Atmosferska sestava

Severna luč nastane, ko nabito delci medsebojno vplivajo na naše ozračje.

Za presnovo potrebujemo kisik in ozonsko plast, da zaščitimo življenje pred škodljivimi sončnimi žarki. Pritisk in sestava morata biti ravno pravšnji, da nam pomagata preživeti in uspevati. Potrebujemo tudi učinek tople grede, brez katerega bi bila Zemlja veliko bolj hladna. Medtem ko lahko v težjih pogojih obstaja več oblik življenja, se omejimo pri iskanju.

Če se sprašujete, kako lahko dojamemo atmosfero eksoplaneta, ki je oddaljen nekaj svetlobnih let, imamo preprost, a učinkovit način, kako to storiti. Z opazovanjem spektra svetlobe zvezde, ki potuje tudi skozi atmosfero eksoplaneta, lahko natančno določimo elemente, ki so v njej. Atomi in molekule na splošno absorbirajo določene valovne dolžine svetlobe (to je značilno za element, zato je bolj podoben prstnemu odtisu tega elementa). V naših spektralnih opazovanjih bodo te valovne dolžine svetlobe odsotne, kar kaže na njihovo prisotnost v atmosferi eksoplaneta.

✔ Filter 4: Magnetno polje

Zemljino magnetno polje, ki nas ščiti pred sončnim vetrom (Vir slike: NASA)

Prisotnost magnetnega polja ima močno povezavo z veliko stvarmi. Na primer, razmislite o našem potencialnem drugem domu, Marsu. Njegova atmosfera je precej tanjša (približno 100-krat) od Zemljine. Čeprav je znotraj cone Goldilocks, na površini skoraj ni tekoče vode. Ni presenetljivo, da tudi v življenju ni sledi. Zemlja na drugi strani uspeva z življenjem. Tu je ena posebna razlika odsotnost močnega magnetnega polja na Marsu.

Glede na naše trenutno razumevanje magnetno polje planeta ne samo, da mu do neke mere pomaga ohraniti atmosfero, ampak nas tudi ščiti pred sončnimi vetrovi in ​​drugimi visoko energijskimi nabitimi delci, tako da jih odvrne od sebe.

✔ Filter 5: Oddaljenost od Galaktičnega centra

Če ste mislili, da bi moralo biti območje zvezde Goldilocks dovolj, se motite. Zvezdni sistem mora biti prisoten tudi v ti galaktični bivalni coni. To so območja galaksije, kjer ima življenje največ možnosti preživetja. V idealnem primeru je na udobni razdalji od galaktičnega središča in ne blizu nobene supernove ali drugih nasilnih zvezdnih dogodkov, ki lahko predstavljajo grožnjo izumrtja. Zemlja je na enem takšnem mestu z razmeroma mirno kozmično sosesko.

To je galaktično območje bivanja Mlečne poti, kot so napovedali Lineweaver in sod. (2004).

✔ Filter 6: Drugi dejavniki

Obstaja več drugih dejavnikov, ki lahko vplivajo na razvoj življenja. Zemlja je edini znani planet, ki živi življenje, vendar to ni to. Zemlja je tudi edina, ki ima tektoniko plošč (bilo je nekaj opažanj, ki kažejo na podobno aktivnost na Jupitrovi luni, Evropa). Pomagajo pri ohranjanju stabilne temperature na planetu. To namiguje, da je tektonika plošč najpomembnejša za življenje, vendar znanstveniki trdijo, da to ni nujno.

Poleg tega je v sistemu prisotna tako imenovana „dobra jupitera“. Plinski velikani, kot je Jupiter, ki krožijo bolj oddaljeni od svoje matične zvezde, lahko dejansko igrajo vlogo pri odvrnitvi ogromnih asteroidov od trka proti notranjim skalnim planetom. To bi lahko pomagalo pri preprečevanju množičnega izumrtja, kar bi imelo dovolj časa za razvoj inteligentnega življenja.

Medtem ko se zdi, da je izvor življenja na Zemlji rezultat vrste orkestriranih dogodkov preveč dober, da bi bil zgolj naključje, se mi zdi, da ni edinstven, saj je povsem neprimerljiva velikost tega vesolja. Zvezdni sistemi in planeti, ki izpolnjujejo vsa zgoraj navedena merila, imajo zelo veliko možnost, da se bodo razvili nezemeljska življenja. Glede na ogromno število, kot je 11 milijard planetov, ki so podobni Zemlji, se zdi verjetno, da morajo imeti nekateri inteligentno življenje, nekaj pa je nenavadno.

Preveč je možnosti, da ne bi bili sami. Majhen začetek drugod po nekaj milijonih let bi moral sprožiti tehnološko napredno civilizacijo, ki bi že lahko raziskala našo galaksijo. pa vendar, kamor koli pogledamo v vesolje, skorajda ni bioloških ali tehno podpisov, le globoka tišina, praznina teme. Morebitne trditve se skoraj vedno zavrnejo kot lažni alarmi. To je v bistvu paradoks Fermija. Le kje so vsi?

Preden nadaljujemo, najprej ocenimo, kakšno naj bo skupno življenje, statistično gledano. To lahko ugotovite s pomočjo znamenite Drake Equation:

Vir: Wikipedia

Za te parametre nimamo natančnih vrednosti, vendar dve nasprotni oceni povesta, da smo vsi sami ali pa je v naši galaksiji več kot 15.600.000 civilizacij. Scenarija je povsod ali nikjer. Nobenih betonov ni.

Bliže resnici kot kdajkoli prej je čas, da raziščemo vesolje z uporabo podatkov, ki jih imamo (v času pisanja tega članka).

Ko se vračamo k razpravi o soncem podobnih zvezdah, smo doslej identificirali šestnajst kandidatov, ki so blizu dvojčkov, od tega jih je pet potrdilo, da so okoli njih krožile eksoplanete. Toda ne uresničujte upanja. Vesolje ima vedno nekaj v rokavu, da razbije naša pričakovanja.

Ena od teh zvezd, HD 164595, ima planet (imenovan HD 164595b), vsaj 16-krat bolj masiven od Zemlje, ki kroži okoli njega vsakih 40 dni. Domneva se, da je podoben Neptunu in verjetno ne more vzdržati življenja, zanimivo pa je, da so maja 2015 astronomi zaznali svojevrsten radijski signal, ki prihaja iz te smeri. Nekateri so bili navdušeni, da bi lahko bil tujerodnega izvora, a pomanjkanje dodatnih dokazov in opažanj je tak zahtevek zavrglo.

Za drugo zvezdo z imenom HD 98649 je bilo ugotovljeno, da ima planet, ki kroži po njej v bizarno ekscentrični orbiti. Morda bo življenje verjetno malo verjetno, toda na približno 2700 svetlobnih letih je boljše upanje. Tu leži YBP 1194, eden najboljših sončnih dvojčkov, ki so ga našli doslej. Vendar je ta zvezda, za razliko od Sonca, del večje zvezde zvezd, vendar jo kroži eksoplanet, kar kaže, da so lahko pogoste tudi med zvezdnimi grozdi. Ta ocena je ocenjena kot 100-krat večja od Zemlje in kroži presenetljivo blizu njene zvezde. To postavlja vprašalnik o bivanju tega sistema, tudi če so v zvezdnikovi coni Goldilocks obstajali drugi neodkriti planeti.

Planetarni sistem še enega sončnega dvojčka HIP 11915 je veliko bolj vznemirljiv. Potrdili smo, da plinski velikan velikosti Jupiter kroži nad to zvezdo, in še bolj zanimivo, skoraj na isti razdalji, kot je Jupiter do našega Sonca. To namiguje na prisotnost notranjih skalnih planetov znotraj sistema, od katerih bi lahko bil eden podoben Zemlji. Znanstveniki napovedujejo, da bi to lahko bil zelo dobro Osončje 2.0. Za potrditev istega je treba opraviti več opažanj.

Prihranimo najboljše za zadnje, zvezda Kepler-452 se nahaja na približno 1402 svetlobnih letih od nas. Ima potrjeno eksoplanet v orbiti z obdobjem 384.843 dni, kar je blizu številki, ki jo zelo dobro poznamo. Tudi ta planet je bil v coni Goldilocks svoje zvezde, njegova temperatura na površini pa naj bi bila podobna kot na Zemlji!

Ravno ko ste pomislili, da se koščki uganke gladko prilegajo, imamo težavo z njeno matično zvezdo. Je veliko starejši od Sonca (skoraj za približno 1,5 milijarde let), zato je ta sistem bolj podoben naši prihodnji različici. Kakor koli že, če bi se življenje tam razvijalo tako, kot se je to dogajalo na Zemlji, bi bila njihova civilizacija milijone let pred nami in takšni bodo tudi pogoji. Za to nimamo jasnih dokazov, vendar je to vsekakor težko. Znanstveniki z inštituta SETI (Iskanje zunajzemeljske inteligence) so že začeli skenirati to območje zaradi morebitnih tujih signalov. Mogoče je samo vprašanje časa, preden nekaj najdemo.

Vir slike: NASA

Misija Kepler je opravila osupljivo delo pri odkrivanju Kepler-452b in zdaj misija TESS trenutno deluje z edinim ciljem identifikacije več eksoplanetov. Komaj smo raziskovali celo vrh ledene gore. V prihodnjih letih bo prihajalo vse več podatkov z novimi misijami in v iskanju smo na pravi poti. Tudi potem, ko smo zožili več dejavnikov in namestili več strogih omejitev, nam je ostalo še toliko prostora za raziskovanje in iskanje življenja.

Vsa ta opazovanja so narejena znotraj galaksije Mlečna pot in ravno v zadnjih 50 letih smo naredili nekaj obetavnih odkritij. Ocenjuje se, da ima naše vesolje veliko več kot 200 milijard galaksij. Tudi če pomislimo, da življenje obstaja na samo enem planetu v vsaki spiralni galaksiji, bi moralo biti število nezemeljskih civilizacij humorno.

Namesto da bi iskali idealna mesta, kjer bi lahko obstajalo življenje, bi bil enostavnejši pristop iskati signale iz globokega vesolja. Teorija je, da bi vsako inteligentno življenje najverjetneje pošiljalo prenose v vesolje tako kot mi. Zaznavanje radijskega signala, ki prikazuje namerno ali kodirano oddajanje, je zajamčen dokaz inteligentnega življenja. Takšne signale poslušamo že zelo dolgo.

V preteklosti je bilo več programov, kot so Project Ozma, Projekti Sentinel, META, BETA in Project Phoenix, vsi pa so imeli glavni cilj odkrivanje nezemeljskih signalov. Kot ste morda uganili, nobenemu od njih doslej ni uspelo.

To ni naključno iskanje, in obstaja več namigov, ki jih je treba iskati. Ena izmed njih je vodna frekvenca vodne luknje, kjer znanstveniki običajno iščejo znake komunikacije. Ta posebna frekvenca ustreza spektralni liniji hidroksilnih ionov in vodika, dveh najbolj obilnih spojin v vesolju. Zaradi tega je „tihi kanal“, tj. Brez vsakega hrupa (ki ga absorbirajo), zato je idealen za zunajzemeljsko komunikacijo.

Znanstveniki so iskali tudi različne tujerodne megastrukture, ki so bile teoretizirane, na primer o Dysonovi sferi, roju ali obroču, vesoljskem zrcalu, hiperteleskopu, škadovskem potisku itd. To so nekatere nore znanstveno-fantastične strukture, vendar so teoretično verjetne in bi jih lahko zgradili napredna civilizacija. (Tip 2 na lestvici Kardashev, skupni ukrep, ki se uporablja za oceno tehnološkega napredka civilizacije)

Katere signale smo doslej našli?

Vau! signal, predstavljen kot

Prostor je večino časa mrzlo tiho in tudi tistih nekaj trenutkov, ko jih nekaj zazna, je verjetno lažni alarm. Kljub temu smo našli nekaj resnično skrivnostnih, kot je Wow! Signal, za katerega nekateri znanstveniki zdaj mislijo, da je samo iz kometov, ki mimo.

Radijski vir SHGb02 + 14a, odkrit leta 2003, se zdi bolj nenavaden. Je znotraj območja vodne luknje in opazili smo ga večkrat s podobnim frekvenčnim naletom. Kar je značilno, je, da smer, iz katere prihaja, v regiji nima zvezd! Do danes ni jasne razlage njenega izvora.

Trenutno deluje nekaj programov in še naprej bomo iskali zanimivejše signale. Obstaja tudi protokol, ki se imenuje „politika odkrivanja sporočil“, ki določa univerzalne smernice, kaj storiti po morebitnem odkritju.

Splošna intuicija, da neznani signal velja za tujerodnega izvora, je naslednja:

  • Ne sme izgledati naravno. Obstajati morajo nekateri očitni znaki, kot so ozka pasovna širina, modulacija, kodiranje, več frekvenc itd.
  • Ne bi smela biti enkratna anomalija (kar na splošno kaže, da gre le za kakšen poseg ali napačen alarm). Bi ga morali znova in znova opazovati z istega položaja na nebu.
  • Izvirati naj bi iz določene točke in samo od te točke. Če se tak signal sprejema iz vseh smeri, je bolj verjetno, da je naravnega izvora, čeprav morda nismo vedeli, kaj bi ga lahko povzročilo. (na primer hitri radijski rafali (FRB))

Če ste ljubitelj astronomov in najdete nekaj, kar bi ustrezalo tem kriterijem, bi lahko bili na nečem tujem. Breakthrough Listen je nedavna pobuda, ki se je začela skušati prisluhniti sosednjim zvezdam. Astronomski podatki, zbrani med tem programom, so na voljo javnosti. Do njega lahko dostopate in izvedete lastno raziskovanje!

Pomanjkanje dokazov nas lahko privabi k zgodnjim sklepom, vendar smo šele začeli z iskanjem in verjamem, da je naša kozmična soseska polna skrivnosti, ki čakajo, da jih odkrijemo.

Vedite to, ko naslednjič pogledate na nočno nebo. Bolj verjetno je, da je blizu utripajoče pike nekje zunaj kraj, ki ga nekdo pokliče domov, in morda, morda le, da nekdo gleda nazaj v nas in razmišlja o istem vprašanju, ki smo ga imeli: "Ali smo resnično sami?"

Predvidevam, da bomo v naslednjih 1000 letih našli ali našli naše kozmične spremljevalce. In ta trenutek bo najpomembnejši v vsem človekovem obstoju. Tu je nekaj sporočila, ki ga želim v prihodnosti pustiti tujcem, ki berejo ta članek (no, precej ambiciozen sem):

"Živijo! Ne vem, če lahko to razumete, ampak hvala za ves navdih. Dolgo preden smo vedeli za vas, ste navdihnili generacije radovednih umov in raziskovalcev, kot sem jaz, da sanjajo o obstoju onkraj neba… "

In tukaj je moj odgovor na to vprašanje. Ne, nismo sami, nikoli nismo bili in nikoli ne bomo. V najslabšem primeru, čeprav se moje misli izkažejo za napačne, jih bomo še vedno našli.

Nekje po črti bi postali vesoljci, ki smo jih iskali ves čas.

Zgornja slika prikazuje umetniško predstavo toka dogodkov v 13 milijard letni zgodovini vesolja od Velikega poka v zgornjem desnem kotu v nasprotni smeri urinega kazalca do nastanka življenja na Zemlji spodaj desno. (Image Credits: Indiana University Bloomington)