Maaväline elu ja kust neid leida

Kindlasti saame selle aastatuhande jooksul.

Kunagi ammu oli üks tavaline täht ümber kosmoses triivinud üksildase kivi. Keegi otsustas selle ise isenduva molekuliga külvata, võtta mõneks ajaks puhkuse ja naasta hiljem sellesse ebahuvitavasse nõrka kohta. Kuid nad ei naasnud kunagi, kuid ma ei tea, kuidas nad reageeriksid sellele, kui neid tervitaks enam kui 850000 erinevat tüüpi isemajandavat üksust, kellel kõigil oleks midagi erilist ja ainulaadset.

Kunagi mõtlesin ma umbes 4,6 miljardit aastat tagasi. Nii palju kui ma tahaksin uskuda, et see lugu on tõsi ja et nad kunagi tagasi tulevad, on tõde ilmselt erinev.

Kui keegi minult küsiks: „Mis on teile kaks kõige erakordsemat ja mõtlema panevat asja?“, Oleks minu vastus kahtlemata selle universumi avarus ja Maa elu mitmekesisus. Lugematu arv öiseid taevalaotusi ja lugematuid päevi loodust jälgides pole veel lõplikke vastuseid.

Mis me oleme? Kust see kõik alguse sai?

Praeguse arusaama järgi on meie universum umbes 13,8 miljardit aastat vana. See on väga iidne ökosüsteem, mis on täidetud ajalooliste hetkedega, kuid ennekõike on kogu selle olemasolu vältel üks tähelepanuväärne sündmus, mis paistab silma ja imetleb teadlasi sellele kuupäevale, elu päritolule.

See on peaaegu nii, nagu universum lõi elu enda määratlemiseks.

Täna tahan esitada vältimatu küsimuse,

"Kas me oleme tõesti üksi?"

Ma ei taha lihtsalt küsida, vaid annan selle artikli lõpuks lõpliku vastuse.

Selle lahendamiseks peame kõigepealt mõistma, kuidas elu tekkis ja mis pani selle õitsele minema, nagu me seda tänapäeval teame. Kui teame osa „mis”, siis teame, kust seda otsida.

Oleme tegelikult oma otsingus sammu edasi. Meil on Maa, terve planeet, mis on täis elusaid asju ja mis näitab meile elu õitsenguks vajalikke tingimusi. Üks muljetavaldav fakt meie planeedi kohta on see, et elu on kõikjal, kuhu vaatame. Ookeanide sügavaimad jõed, kuhu isegi päikesevalgus ei pääse, keeva looduslikud geisrid ja aktiivsete vulkaanide ümbritsevad alad, külmutavad polaaralad: elu on kõikjal.

Idee on lihtne: “Kui see juhtus üks kord, on seda tõenäolisem, et see kordub. Lõppude lõpuks meeldib universum perioodilisusele. ”

Läheme nüüd tähtedevahelisele aardejahile, et leida koht mujale, mida võiksime kunagi koju kutsuda. Võib-olla leiame elu mikroobide kujul, kuid aruka elu leidmine on tõeline asi. Piiragem oma otsimist kohta, kus saaksime elada nii, nagu meie siin teeme. Sellises kohas oleks suure tõenäosusega selline elu, nagu me kindlalt teame, süsinikupõhine eluvorm. Me piirdume ka otsingutega Linnutee galaktikas.

Mõnda aega mõtiskledes on siin nimekiri eeltingimustest, mille abil tulin otsingut kitsendama.

✔ Filter 1: täht ja kivine planeet

Põlev täht (pildi allikas: Tenor)

Päike on enamiku Maa elu otseseks või kaudseks esmaseks energiaallikaks. Mõned eluvormid võivad tähe olemasolust sõltumata säilitada, kuid suuremas ja keerukamas mastaabis vajame kindlasti tähe energiat. Alles hiljuti polnud teadlased väga kindlad, kas meie päikesesüsteem oli üks või paljudest seal väljas olevatest. Hiljuti lõppenud Kepleri missiooniga on need kahtlused leevendatud. Nüüd võime kindlalt väita, et peaaegu igal teisel tähel on ümbritsev planeedisüsteem, mis tähendab, et meie galaktikas on rohkem planeete kui tähti. Piiragem oma otsingut ainult Päikesesarnaseid tähti tiirlevatele planeetidele, sest me teame kindlalt, et selline täht võib pakkuda eluks sobivaid tingimusi.

Siin on lihtne intuitsioon. Kui mujal oleks täht, mis oleks peaaegu sarnase suuruse ja vanusega nagu Päike, siis kas selle ümber oleks ka sarnane planeedisüsteem? Kui suur on tõenäosus, et sellisel süsteemil on ka Maa-sarnane planeet ja elu oleks seal arenenud samamoodi nagu siin?

Sellise potentsiaalse päikese kaksiku põhijooned on järgmised:

  • See peaks olema G-tüüpi põhijadaga täht, st täht (sisuliselt nagu päike), mis on Päikesega sarnase suurusega ja sulatab vesiniku heeliumiks ning teeb seda umbes 10 miljardit aastat, kuni see otsa saab kütust ja laieneb seejärel ainult punaseks hiiglaseks, et lõpuks selle väliskihid valgeks kääbuseks saada.
  • Selle pinnatemperatuur peaks olema umbes 5700 K ja vanus umbes 4,6 miljardit aastat, mis annab intelligentse elu (nagu me seda teame) arenguks piisavalt aega.
  • Sellel peaks olema metalli sarnasus Päikese omaga. See on tähe erinevate elementide mõõt, mis on raskemad kui vesinik või heelium. Selle huvitavaks omaduseks teeb see, et see võib kaudselt näidata, kas ja millised eksoplaneedid tähesüsteemil võivad olla. Suurema metallikusega tähtedel võivad olla gaasihiiglased ja nende ümber pöörlevad kivised planeedid. Meie hinnangul võib Päikese omaga sarnase metallikusega tähe ümber olla sarnaseid planeete.

Vaatlevate tähtede praegustest andmetest filtreerides on meil palju häid kandidaate, kes asuvad päikese kaksikute lähedal. Saame nende juurde varsti tagasi, kuid vaatame nüüd muid kaalutud kriteeriume.

✔ Filter 2: vedel vesi

Vedelad veepiisad (pildi allikas: Reddit)

Ühel kenal päeval seondusid kaks vesinikuaatomit hapnikuaatomiga ja nii loodi elu eliksiir. Vesi on meie tüüpi ellujäämise jaoks esmatähtis. Keskmine inimene ei kesta ilma selleta üle nädala.

Kaugust tähest, mille temperatuur on vedela veega eksisteerimiseks ideaalne, nimetatakse sageli Goldilocksi tsooniks. Ideaalis peaks pinna temperatuur olema vahemikus -15 kuni umbes 70 kraadi Celsiuse järgi. Meie tähelepanu on suunatud planeetidele, mis leitakse nende vanema tähe selles tsoonis. Kepleri andmete põhjal hindasid astronoomid, et Goldilocksi tsoonis võib olla umbes 11 miljardit Maa-suurust planeeti, mis tiirlevad ümber nende vanemate tähtede!

✔ Filter 3: atmosfääri koostis

Virmalised tekivad siis, kui laetud osakesed mõjutavad meie atmosfääri.

Me vajame ainevahetuseks hapnikku ja osoonikihti, et kaitsta elu kahjulike päikesekiirte eest. Surve ja koosseis peavad olema õiged, et aidata meil ellu jääda ja areneda. Vajame ka kasvuhooneefekti, ilma milleta oleks Maa olnud palju jahedam. Kuigi mitmed eluvormid võivad eksisteerida ka raskemates tingimustes, piirdugem sellega selles otsingus.

Kui teil on küsimus, kuidas saaksime aru mitme valgusaasta kaugusel asuva eksoplaneedi atmosfäärist, on meil selleks lihtne, kuid tõhus meetod. Jälgides tähe valgusspektrit, mis läbib ka eksoplaneedi atmosfääri, saame selles esinevad elemendid täpselt kindlaks teha. Aatomid ja molekulid neelavad üldiselt teatud valguse lainepikkusi (see on konkreetse elemendi jaoks spetsiifiline, seetõttu sarnaneb see selle elemendi sõrmejäljele). Meie spektraalvaatlustes need valguse lainepikkused puuduvad, mis näitab nende olemasolu eksoplaneedi atmosfääris.

✔ Filter 4: magnetväli

Maa magnetväli, mis kaitseb meid päikesetuule eest (Pildi allikas: NASA)

Magnetvälja olemasolu on tugevas korrelatsioonis paljude asjadega. Mõelge näiteks meie võimalikule teisele kodule, Marsile. Selle atmosfäär on palju õhuke (umbes 100 korda) kui Maa oma. Ehkki see asub Goldilocksi tsoonis, pole selle pinnal vedelvett. Pole üllatav, et ka elust pole jälgegi. Maa seevastu õitseb eluga. Üks selge erinevus on siin tugeva magnetvälja puudumine Marsil.

Meie praeguse arusaama järgi aitab planeedi magnetväli mitte ainult mingil määral oma atmosfääri säilitada, vaid kaitseb meid ka päikesetuulte ja muude suure energiaga laetud osakeste eest, suunates need eemale.

✔ Filter 5: kaugus Galaktika keskusest

Kui arvasite, et tähe olemasolust Goldilocksi tsoonis peaks piisama, eksite. Tähesüsteem peab paiknema ka nn galaktilises elupaigatsoonis. Need on galaktika piirkonnad, kus elul on kõige suurem võimalus seda säilitada. Ideaalis on see galaktilisest keskusest mugaval kaugusel ja mitte ühegi supernoova või muude vägivaldsete tähesündmuste läheduses, mis võivad põhjustada väljasuremise ohtu. Maa on ühes sellises kohas, kus on suhteliselt rahulik kosmiline naabruskond.

See on Linnutee galaktiline asustatav tsoon, nagu ennustasid Lineweaver jt (2004).

✔ Filter 6: muud mitmesugused tegurid

On mitmeid teisi tegureid, mis võivad elu arengule teatavat mõju avaldada. Maa on ainus teadaolev planeet, kus elutseb elu, kuid see pole see. Maa on ka ainus, millel on plaaditektoonika (on olnud ka mõningaid vaatlusi, mis viitavad sarnasele aktiivsusele Jupiteri kuul, Europa). Need aitavad hoida planeedil stabiilset temperatuuri. See vihjab, et plaaditektoonika võib olla eluks vajalik, kuid teadlased väidavad, et see ei pruugi olla hädavajalik.

Veel üks kaalutlus on nn heade Jupiterite olemasolu süsteemis. Gaasihiiglased nagu Jupiter, kes orbiidil asuvad kaugemal kui nende vanemad tähed, võivad tegelikult mängida olulist rolli massiivsete asteroidide suunamisel kokkupõrkekursilt sisemiste kiviste planeetide poole. See võib aidata ära hoida massilist väljasuremist, andes intelligentse elu arenguks piisavalt aega.

Ehkki elu Maal näib olevat paljude orkestreeritud sündmuste tulemus, mis on liiga hea, et olla pelk kokkusattumus, paneb mind mõtlema, et see pole ainulaadne, selle universumi õhuke läbimõõtmatu suurus. Kõigil ülaltoodud kriteeriumidele vastavatel tähesüsteemidel ja planeetidel on väga hea võimalus maavälise elu kujunemiseks. Arvestades tohutut arvu, näiteks 11 miljardit Maa-tüüpi planeeti, on usutav, et mõnel neist peab olema arukas elu, kuid miski on kummaliselt vale.

Meil on lihtsalt liiga palju võimalusi, et mitte üksi olla. Väike edumaa mujalt mõne miljoni aasta jooksul oleks võinud tekitada tehnoloogiliselt arenenud tsivilisatsiooni, mis oleks võinud juba meie galaktikat uurida. ja siiski, kuhu iganes me kosmosesse vaatame, pole seal peaaegu mingeid bio- ega tehnoallkirju, on lihtsalt sügav vaikus, pimeduse tühjus. Kõik muud väited lükatakse peaaegu alati tagasi valehäiretena. See on sisuliselt Fermi paradoks. Just kus on kõik?

Enne kui edasi liikuda, laske meil statistiliselt kõigepealt hinnang, kui tavaline elu peaks olema. Selle saab teada kuulsa Drake'i võrrandi abil:

Allikas: Vikipeedia

Nende parameetrite täpset väärtust meil pole, kuid kaks vastandlikku hinnangut näitavad, et me oleme kas üksi või on meie galaktikas üle 15 600 000 tsivilisatsiooni. See on kas igal pool või mitte kuskil. Vahel pole ühtegi piiri.

Tõele lähemal kui kunagi varem on aeg uurida universumit nende andmete kasutamisel, mis meil on (käesoleva artikli kirjutamise ajal).

Tulles tagasi Päikesesarnaste tähtede teemalisse arutellu, siis oleme seni tuvastanud kaksteist lähedal asuvat kuusteist kandidaati, kellest viis on kinnitanud, et neid tiirlevad eksoplaneedid. Kuid ärge viige oma lootusi kõrgele. Universumil on alati midagi varruka üles, et meie ootused purustada.

Ühel neist tähtedest, HD 164595, on planeet (nimega HD 164595b) vähemalt 16 korda massiivsem kui Maa, mis tiirleb seda iga 40 päeva tagant. Eeldatakse, et see on Neptuuni moodi ja tõenäoliselt ei suuda elu säilitada, kuid huvitaval kombel avastasid astronoomid 2015. aasta mais sellest suunast tuleva omapärase raadiosignaali. Mõni oli vaimustuses, et see võib olla võõrast päritolu, kuid täiendavate tõendite ja tähelepanekute puudumise tõttu lükati selline väide tagasi.

Leiti, et teisel tähel nimega HD 98649 on planeet, mis seda tiirleb kummaliselt ekstsentrilisel orbiidil. See võib olla eluaeg ebatõenäoline kodu, kuid umbes 2700 valgusaasta kaugusel on parem lootus. Siin asub YBP 1194, mis on seni üks parimaid päikese kaksikuid. Kuid see täht on osa suuremast tähtede klastrist, erinevalt Päikesest, kuid selle ümber tiirleb eksoplaneet, mis näitab, et need võivad olla levinud isegi täheparvede hulgas. See konkreetne on hinnanguliselt 100 korda suurem kui Maa ja tiirleb üllatavalt tähe lähedal. See seab selle süsteemi elamiskõlblikkuse küsimärgi ka siis, kui tähe Goldilocksi tsoonis oli ka teisi avastamata planeete.

Järjekordse päikese kaksikute HIP 11915 planeedisüsteem on palju põnevam. Oleme kinnitanud, et Jupiteri suurune gaasigigant tiirleb selle tähe ümber ja mis veelgi huvitavam - peaaegu samal kaugusel kui Jupiter on meie Päikese suhtes. See vihjab sisemiste kiviste planeetide olemasolule süsteemis, millest üks võib olla Maa-sarnane. Teadlased ennustavad, et see võib väga hästi olla Solar System 2.0. Sama kinnitamiseks tuleb teha rohkem tähelepanekuid.

Viimast parimat kokku hoides on meil täht Kepler-452, mis asub meist umbes 1402 valgusaasta kaugusel. Sellel on kinnitatud eksoplaneet, mis tiirleb orbiidil ja mille periood on 384 843 päeva, mis on üsna lähedal arvule, millega oleme väga tuttavad. Ka see planeet asus oma tähe Goldilocksi tsoonis ja tema pinnatemperatuur on hinnanguliselt sarnane Maa omaga!

Just siis, kui arvasite, et pusletükid sobivad sujuvalt, on meil probleem selle vanema tähega. See on Päikesest palju vanem (peaaegu umbes 1,5 miljardit aastat), seega sarnaneb see süsteem meie tulevase versiooniga. Mõlemal juhul, kui elu areneks seal nii nagu Maa peal, oleks nende tsivilisatsioon meist miljonid aastad ees ja ka tingimused seal. Meil pole selle jaoks selgeid tõendeid, kuid see on kindel panus. SETI instituudi (maavälise intelligentsuse otsing) teadlased on juba alustanud selle piirkonna võimalike võõraste signaalide otsimist. Võib-olla on ainult aja küsimus, enne kui midagi leiame.

Pildi allikas: NASA

Kepleri missioon on teinud Kepler-452b avastamisel jahmatava töö ning nüüd töötab TESS-missioon ainsa eesmärgiga tuvastada rohkem eksoplaneete. Vaevalt oleme isegi jäämäe tipu tippu uurinud. Järgnevate aastate jooksul on plaanitavate uute missioonidega üha rohkem andmeid ja oleme oma otsinguil õigel teel. Isegi pärast mitme teguri kitsendamist ja mitmete rangete piirangute kehtestamist on meil veel nii palju kohti, et uurida ja elu otsida.

Kõik need tähelepanekud on tehtud Linnutee galaktikas ja just viimase 50 aasta jooksul oleme teinud paljutõotavaid avastusi. Meie universumis on hinnanguliselt palju enam kui 200 miljardit galaktikat. Isegi kui arvestada, et igas spiraalgalaktikas eksisteerib elu vaid ühel planeedil, peaks maaväliste tsivilisatsioonide arv olema humaanne.

Selle asemel, et otsida ideaalseid kohti, kus elu võiks eksisteerida, oleks lihtsam lähenemisviis otsida signaale sügavast kosmosest. Teooriaks on see, et iga arukas elu saadaks tõenäoliselt kosmosesse ülekandeid täpselt nagu meie. Tahtlikku või kodeeritud edastamist kujutava raadiosignaali tuvastamine on aruka elu garanteeritud tõend. Oleme selliseid signaale väga pikka aega kuulanud.

Varem on olnud mitmeid programme, näiteks Project Ozma, Projects Sentinel, META, BETA ja Project Phoenix, kõigi nende peamine eesmärk on maaväliste signaalide tuvastamine. Nagu arvata võis, ei õnnestunud seni ükski neist.

See pole juhuslik otsing ja otsimiseks on mitmeid näpunäiteid. Üks neist on vesiauga raadiosagedus, kus teadlased otsivad üldiselt kommunikatsiooni märke. See eriline sagedus vastab hüdroksüülioonide ja vesiniku spektrijoonele, mis on kaks universumi kõige rikkalikumat ühendit. See teeb sellest „vaikse kanali”, st puudub igasugune müra (mis neisse neeldub), muutes selle ideaalseks maavälise suhtluse jaoks.

Teadlased on otsinud ka mitmesuguseid teoreetilisi võõraid megastruktuure, näiteks Dysoni sfääri, sülemit või rõngast, kosmosepeeglit, hüperteleskoopi, Shkadovi tõukejõudu jne. Need on mõned hullud ulmekonstruktsioonid, kuid need on teoreetiliselt usutavad ja neid saaks ehitada arenenud tsivilisatsiooni poolt. (Tüüp 2 Kardashevi skaalal, ühismeede, mida kasutatakse tsivilisatsiooni tehnoloogilise arengu hindamiseks)

Milliseid signaale oleme seni leidnud?

Vau! signaal, mis on tähistatud kui „6EQUJ5”. Ehmani käsitsikirjaliste hüüumärkidega originaalse väljatrüki säilitab Ohio History Connection

Enamasti on kosmos kohutavalt vaikne ja isegi need mõned hetked, kui midagi tuvastatakse, on see tõenäoliselt valehäire. Isegi nii oleme leidnud mõned tõeliselt müstilised, näiteks Vau! Signaal, mida mõned teadlased arvavad nüüd, oli lihtsalt mööduvalt komeedilt.

2003. aastal avastatud raadioallikas SHGb02 + 14a näib olevat ebaloomulikum. See asub veeaugu piirkonnas ja seda täheldati mitu korda sarnase sageduse triiviga. Omapäraseks teeb selle, et suunal, kust see pärineb, pole selles piirkonnas ühtegi tähte! Praeguseks pole selle päritolu selget selgitust.

Praegu töötab mitu programmi ja jätkame huvitavate signaalide leidmist. Samuti on koostatud protokoll, mida nimetatakse tuvastusjärgseks poliitikaks ja milles antakse universaalsed juhised võimaliku avastuse korral toimimiseks.

Üldine intuitsioon pidada tundmatut signaali võõra päritoluga on järgmine:

  • See ei tohiks välja näha loomulik. Peaks olema ilmseid märke, nagu kitsas ribalaius, modulatsioon, kodeerimine, mitu sagedust jne.
  • See ei tohiks olla ühekordne anomaalia (mis üldiselt näitab, et tegemist on lihtsalt mingite häirete või valehäirega). Me peaksime saama seda ikka ja jälle jälgida samast kohast taevas.
  • See peaks pärinema konkreetsest punktist ja ainult sellest punktist. Kui sellist signaali võetakse vastu kõikidest suundadest, on see tõenäolisem looduslikku päritolu, ehkki me ei pruugi teada, mis selle võis põhjustada. (näiteks kiired raadiosaated (FRB))

Kui olete amatöör-astronoom ja leiate midagi nendele kriteeriumidele vastavat, võiksite olla seotud mõne võõraga. Läbimurdeline kuulamine on hiljutine algatus, mille eesmärk on kuulata meie naabruses asuvaid tähti. Selle programmi ajal kogutud astronoomilised andmed tehakse üldsusele kättesaadavaks. Saate sellele juurde pääseda ja ise uurimistöid teha!

Tõendite puudumine võib meid ahvatleda varajaste järelduste tegemisele, kuid me oleme just alustanud otsinguid ja usun, et meie kosmiline naabrus on täis saladusi, mis ootavad avastamist.

Teage seda järgmine kord, kui vaatate öisele taevale üles. On tõenäolisem, et kuskil kuskil silmavahelise punkti lähedal on koht, kuhu keegi koju helistab, ja võib-olla lihtsalt, et keegi jõllitab meid kohe tagasi ja mõtiskleb sama küsimuse üle, mis meil on: "Kas me oleme kõik tõesti üksi?"

Ma arvan, et järgmise 1000 aasta jooksul leiame või leiame meie kosmiliste kaaslaste poolt. Ja see hetk on kõige olulisem kogu inimkonna elus. Siin on üks väike sõnum, mille tahan edaspidi seda artiklit lugevatele välismaalastele jätta (noh, päris ambitsioonikas ma olen):

“Hei seal! Pole kindel, kas saate sellest aru, kuid tänan kogu inspiratsiooni eest. Ammu enne, kui me teist teada saime, inspireerisite põnevaid uudishimulike mõtete põlve ja minusuguseid maadeavastajaid unistama väljaspool taevast olemisest ... ”

Ja siin on minu vastus sellele küsimusele. Ei, me pole üksi, me pole kunagi olnud ega saa kunagi olema. Halvimal juhul leiame need ikkagi, isegi kui mu mõtted osutuvad valedeks.

Kusagil joonest oleks meist saanud tulnukad, keda oleme kogu aeg otsinud.

Ülaltoodud pilt näitab kunstniku edasiandmist sündmuste vooga universumi 13 miljardi aasta pikkuses ajaloos alates Suurest Paugust paremas ülanurgas vastupäeva kuni elu moodustamiseni Maal paremal all. (Pildikrediidid: Indiana Ülikooli Bloomington)