Позаземне життя і де їх знайти

Ми, безумовно, будемо протягом цього тисячоліття.

Колись у просторі навколо звичайної зірки летіла самотня скеля. Хтось вирішив посіяти його самовідтворюваною молекулою і взяти відпустку на деякий час і пізніше повернутися в це нецікаве невміле місце. Вони ніколи не поверталися, але мені цікаво, як би вони відреагували, щоб їх зустріли понад 8 500 000 різних типів самозберігаючих сутностей, кожен з яких мав щось особливе і унікальне для себе.

Колись я маю на увазі близько 4,6 мільярда років тому. Як би я хотів би вважати, що ця історія є правдивою і що колись вони повернуться, правда, ймовірно, інша.

Якби хтось запитав мене: "Які для вас дві найбільш неординарні та розумні речі?", Без сумніву, моя відповідь була б простором цього Всесвіту та різноманітністю життя на Землі. Незліченні ночі, що дивляться в небо, і незліченна кількість днів спостережень за природою, поки немає однозначних відповідей.

Що ми? З чого все почалося?

З нашого теперішнього розуміння, нашому Всесвіту близько 13,8 мільярдів років. Це дуже давня екосистема, наповнена історичними моментами, але, перш за все, у всій своїй сутності існує одна чудова подія, яка виділяється та дивується вченим до цього часу, походженням життя.

Це майже так, як ніби Всесвіт створив життя, щоб визначити себе.

Сьогодні я хочу поставити неминуче питання,

"Ми справді одні?"

Я не просто буду просити, але дати остаточну відповідь до кінця цієї статті.

Щоб вирішити це, ми повинні спершу зрозуміти, як виникло життя і що змусило його процвітати, як ми його знаємо сьогодні. Якщо ми знаємо частину "що", ми будемо знати, де її шукати.

Ми насправді на крок вперед у нашому пошуку. У нас є Земля, ціла планета, повна живих істот, що демонструють нам умови, необхідні для процвітання життя. Один вражаючий факт про нашу планету - це те, що життя є скрізь, де ми дивимось. Найглибші течії океанів, куди навіть сонячне світло не може проникати, киплячі природні гейзери та райони навколо діючих вулканів, замерзаючи полярні регіони: життя є скрізь.

Ідея проста: «Якщо це сталося один раз, тим більше шансів, що воно повториться. Зрештою, Всесвіту подобається періодичність ».

Давайте тепер вирушимо на міжзоряний пошук скарбів, щоб знайти місце десь десь ми могли б зателефонувати додому. Зрештою, ми можемо знайти життя у вигляді мікробів, але пошук розумного життя - це реальна справа. Давайте обмежимось пошуком місця, де ми зможемо вижити так, як ми тут. Таке місце, швидше за все, матиме життя, яке ми точно знаємо, життя, яке базується на вуглеці. Ми також обмежуємо наш пошук галактикою Чумацький Шлях.

Поміркувавши на деякий час, ось список необхідних фільтрів, які я придумав, щоб звузити наш пошук.

✔ Фільтр 1: Зірка та Скеляста планета

Палаюча зірка (Джерело зображення: Тенор)

Сонце є основним джерелом енергії для більшості життя на Землі, прямо чи опосередковано. Деякі життєві форми можуть підтримувати незалежність від існування зірки, але в більш масштабних і складних масштабах нам, безумовно, потрібна енергія зірки. До недавнього часу вчені не були дуже впевнені, чи була наша Сонячна система «Єдиною» чи тією серед багатьох там. Нещодавно закінчивши місію Кеплера, ці сумніви були усунуті. Зараз ми можемо впевнено стверджувати, що майже кожна інша зірка навколо неї має планетарну систему, тобто в нашій галактиці більше планет, ніж зірок. Давайте просто обмежимо наш пошук планетами, що обертаються навколо навколо зірок, подібних до Сонця, тому що ми точно знаємо, що така зірка може створити умови, необхідні для існування життя.

Ось проста інтуїція. Якби в інших місцях існувала зірка, майже такої ж величини та віку, як Сонце, чи має вона навколо себе подібну планетарну систему? Яка ймовірність того, що така система також матиме Землеподібну планету і що життя склалося б там, як і тут?

Основними ознаками такого потенційного сонячного близнюка є такі:

  • Це повинна бути головна послідовність типу G, тобто зірка (по суті, як сонце), яка за розміром схожа на Сонце і зливає водень з гелієм, і буде робити це протягом приблизно 10 мільярдів років, поки не закінчиться палива, а потім перетворитися на червоного гіганта лише для того, щоб остаточно пролити його зовнішні шари, щоб стати білим карликом.
  • Температура його поверхні повинна становити близько 5700 К, а вік повинен становити близько 4,6 мільярдів років, що дає достатньо часу для розумного життя (як ми це знаємо) для розвитку.
  • Він повинен мати металік, подібний до Сонця. Це міра різних елементів всередині зірки, які важчі за водень чи гелій. Що робить цю цікавою властивістю те, що вона може опосередковано вказувати, чи є і які екзопланети може мати зіркова система. Зірки з вищою металічністю можуть мати газових гігантів і скелясті планети, що обертаються навколо них. Ми можемо припустити, що зірка з металевістю, подібною до Сонця, може мати навколо себе планети подібного типу.

Відфільтрувавши з поточних даних спостережуваних зірок, у нас є багато хороших кандидатів, які знаходяться біля сонячних близнюків. Ми повернемося до них незабаром, але тепер давайте розглянемо інші критерії.

✔ Фільтр 2: Рідка вода

Краплі рідкої води (Джерело зображення: Reddit)

Одного прекрасного дня два атоми водню зв’язані з атомом кисню, і так був створений еліксир життя. Вода важлива для виживання нашого роду. Середній чоловік не протримається більше тижня без цього.

Відстань від зірки, на якій температура ідеальна для існування рідкої води, часто називають зоною Золотинок. В ідеалі температура поверхні повинна бути від -15 до приблизно 70 градусів Цельсія. Наша увага зосереджена на планетах, знайдених у цій зоні їх материнської зірки. Спираючись на дані Кеплера, астрономи підрахували, що в зоні Золотинок може бути навколо 11 мільярдів планет розміром з Землею!

✔ Фільтр 3: Атмосферний склад

Північне сяйво утворюється при взаємодії заряджених частинок з нашою атмосферою.

Нам потрібен кисень для метаболізму та озоновий шар, щоб захистити життя від шкідливих променів Сонця. Тиск і склад повинні бути правильними, щоб допомогти нам вижити і процвітати. Нам також потрібен парниковий ефект, без якого Земля була б набагато прохолоднішою. Хоча в суворіших умовах може існувати кілька форм життя, обмежимося в цьому пошуку.

Якщо вам цікаво, як ми можемо осягнути атмосферу екзопланети, яка знаходиться за декілька світлових років, у нас є простий, але ефективний метод зробити це. Спостерігаючи спектр світла зірки, який також проходить через атмосферу екзопланети, ми можемо точно визначити елементи, присутні в ній. Атоми та молекули, як правило, поглинають певну довжину хвилі світла (це властиво елементу, отже, більше схоже на відбиток цього елемента). У наших спектральних спостереженнях ці довжини світла будуть відсутні, що свідчить про їх присутність в атмосфері екзопланети.

✔ Фільтр 4: Магнітне поле

Магнітне поле Землі, що захищає нас від сонячного вітру (Джерело зображення: NASA)

Наявність магнітного поля має сильну кореляцію з багатьма речами. Наприклад, розглянемо наш потенційний другий дім, Марс. Його атмосфера набагато тонша (приблизно в 100 разів), ніж земна. Хоча вона знаходиться в зоні Золотинок, на поверхні навряд чи є рідка вода. Не дивно, що й життя не залишається. З іншого боку, Земля процвітає життям. Однією різницею тут є відсутність на Марсі сильного магнітного поля.

З нашого сучасного розуміння, магнітне поле планети не лише допомагає їй певною мірою утримувати атмосферу, але й захищає нас від сонячних вітрів та інших високоенергетичних заряджених частинок, відводячи їх.

✔ Фільтр 5: Відстань від Галактичного центру

Якщо ви думали, що в зоні Золотоверхів зірки має бути достатньо, ви помиляєтесь. Зоряна система також повинна бути присутнім у тому, що називається «Галактична заселена зона». Це райони галактики, де життя має найбільший шанс вижити. В ідеалі він знаходиться на зручній відстані від галактичного центру, а не поруч із надновою або іншими жорстокими зоряними подіями, які можуть становити загрозу вимирання. Земля знаходиться в одному такому місці з відносно мирним космічним сусідством.

Це галактична зона заселення Чумацького Шляху, як прогнозували Lineweaver et al (2004).

✔ Фільтр 6: Інші різні фактори

Є кілька інших факторів, які можуть мати певний вплив на еволюцію життя. Земля - ​​єдина відома планета, яка приймає життя, але це не все. Земля також є єдиною тектонікою пластин (були деякі спостереження, які свідчать про подібну активність на Місяці Юпітера, Європі). Вони допомагають підтримувати стабільну температуру на планеті. Це натякає на те, що тектоніка плит може бути важливою для життя, але вчені стверджують, що це не може бути абсолютно необхідним.

Інша думка - наявність у системі так званих «добрих юпітерів». Газові гіганти, такі як Юпітер, які орбітають далі від своєї материнської зірки, можуть насправді грати роль у відведенні масивних астероїдів від курсу зіткнення до внутрішніх скелястих планет. Це може допомогти у запобіганні масових вимирань, що дасть достатньо часу для розумного життя.

Незважаючи на те, що походження життя на Землі здається результатом ряду оркестрованих подій надто добре, щоб бути простим збігом обставин, те, що змушує мене думати, що воно не унікальне, - це абсолютно незрівнянні розміри цього Всесвіту. Зоряні системи та планети, що відповідають усім вищезазначеним критеріям, мають дуже хороші шанси розвинути позаземне життя. Враховуючи величезну кількість, як 11 мільярдів планет, подібних до Землі, можна вважати правдоподібним, що деякі з них повинні мати розумне життя, але щось дивно не так.

Для нас просто занадто багато можливостей не бути самотніми. Невеликий початок в іншому місці через кілька мільйонів років повинен був породити технологічно розвинену цивілізацію, яка могла б вже досліджувати нашу галактику. і все ж, де б ми не заглянули у космос, майже немає біо- чи техно-підписів, просто глибока тиша, порожнеча темряви. Будь-які претензії в іншому випадку майже завжди відхиляються як помилкові тривоги. Це по суті парадокс Фермі. Тільки де всі?

Перш ніж рухатися далі, давайте спершу оцінимо, яким має бути спільне життя, статистично кажучи. Це можна дізнатися, використовуючи відоме рівняння Дрейка:

Джерело: Вікіпедія

Ми не маємо точних значень для цих параметрів, але дві контрастні оцінки говорять нам про те, що ми або всі самі, або в нашій галактиці є понад 15 600 000 цивілізацій. Це ні скрізь, ні ніде. Немає внутрішньої пари.

Ближче до істини, ніж будь-коли раніше, настав час вивчити Всесвіт за допомогою даних, які ми маємо (на момент написання цієї статті).

Повертаючись до дискусії про зірок, схожих на Сонце, ми поки що визначили шістнадцять кандидатів, які знаходяться біля близнюків, з яких п’ятеро з них підтвердили орбіту екзопланет. Але не сподівайся на сподівання. Всесвіт завжди має щось у своєму рукаві, щоб зруйнувати наші очікування.

Одна з таких зірок HD 164595 має планету (названу HD 164595b) щонайменше в 16 разів масивнішою, ніж Земля, яка обертається навколо неї кожні 40 днів. Передбачається, що він схожий на Нептун і, ймовірно, не може витримати життя, але що цікаво, у травні 2015 року астрономи виявили своєрідний радіосигнал, що йде з цього напрямку. Деякі були схвильовані, що це може бути чужорідне походження, але відсутність будь-яких додаткових доказів та спостережень відхилила таку заяву.

Було встановлено, що в іншої зірки HD 98649 планета обертається навколо неї на дивно ексцентричній орбіті. Це може бути малоймовірним домом для життя, але надію краще на відстані приблизно 2700 світлових років. Тут лежить YBP 1194, один з найкращих сонячних близнюків, знайдених досі. Однак ця зірка є частиною більшого скупчення зірок, на відміну від Сонця, але навколо неї орбітує екзопланета, що свідчить про те, що вони можуть бути поширеними навіть серед зіркових скупчень. Цей конкретний, за оцінками, в 100 разів більший за Землю і орбіти дивно близький до своєї зірки. Це ставить під питанням заселеність цієї системи навіть у тому випадку, якщо в зоні Золотоверхів зірки існували інші нерозкриті планети.

Планетарна система ще одного сонячного близнюка HIP 11915 набагато захоплююча. Ми підтвердили, що газовий гігант розміром Юпітера обертається навколо цієї зірки, і що цікавіше, майже на тій же відстані, що і Юпітер до нашого Сонця. Це натякає на наявність у системі внутрішніх скелястих планет, одна з яких може бути подібною до Землі. Вчені припускають, що це цілком може бути Сонячна система 2.0. Для підтвердження того ж потрібно зробити більше спостережень.

Зберігаючи найкраще для останнього, у нас зірка Kepler-452 розташована приблизно за 1402 світлових років від нас. Він має підтверджену орбіту екзопланети з періодом 384.843 дні, що досить близько до числа, з яким ми дуже знайомі. Ця планета також опинилася в зоні Золотоверхів своєї зірки, і температура її поверхні, як оцінюється, подібна до температури Землі!

Тільки коли ви думали, що шматочки головоломки плавно вписуються, у нас виникає проблема з її батьківською зіркою. Вона набагато старша за Сонце (майже на 1,5 мільярда років), тому ця система більше нагадує майбутню нашу версію. Так чи інакше, якби життя розвивалося там, як це було на Землі, їх цивілізація була б на мільйони років попереду нас, і такі умови будуть там. Ми не маємо чітких доказів для цього, але це вагома ставка. Вчені з Інституту SETI (Пошук позаземної розвідки) вже почали сканувати цю область на предмет потенційних чужорідних сигналів. Це може бути лише питання часу, перш ніж ми щось знайдемо.

Джерело зображень: NASA

Місія Kepler зробила приголомшливу роботу з виявлення Kepler-452b, і зараз місія TESS працює в даний час з єдиною метою виявлення більше екзопланет. Ми навряд чи навіть дослідили верхівку кінчика айсберга. У наступні роки все більше і більше даних надходитимуть із запланованими новими місіями, і ми знаходимося на правильному шляху у пошуку. Навіть після звуження декількох факторів і накладення декількох суворих обмежень, у нас все ще залишається стільки місць, щоб досліджувати і шукати життя.

Усі ці спостереження зроблені в межах галактики Чумацький Шлях, і лише за останні 50 років ми зробили кілька перспективних відкриттів. За нашими оцінками, Всесвіт має набагато більше 200 мільярдів галактик. Навіть якщо ми врахуємо, що життя існує лише на одній планеті у кожній спіральній галактиці, кількість позаземних цивілізацій має бути гумористичним.

Замість того, щоб шукати ідеальних місць, де може існувати життя, більш простим підходом було б шукати сигнали з глибокого космосу. За теорією, будь-яке розумне життя, швидше за все, посилатиме передачі в космос так само, як ми. Виявлення радіосигналу, що зображає навмисну ​​або закодовану передачу, є гарантованим доказом інтелектуального життя. Ми слухали подібні сигнали дуже давно.

У минулому існувало кілька програм, таких як Project Ozma, Projects Sentinel, META, BETA та Project Phoenix, усі вони мали основну мету виявити позаземні сигнали. Як ви могли здогадатися, поки що жоден з них не досяг успіху.

Це не випадковий пошук, і є кілька підказок, які потрібно шукати. Однією з них є радіочастота на забої води, де вчені зазвичай шукають ознаки зв'язку. Ця особлива частота відповідає спектральній лінії гідроксильних іонів та водню, двох найпоширеніших сполук у Всесвіті. Це робить його «тихим каналом», тобто позбавленим будь-якого шуму (який поглинається ними), що робить його ідеальним для позаземного спілкування.

Вчені також шукали різні чужорідні мегаструктури, які були теоретизовані, як сфера Дайсона, Рой або Кільце, Космічне дзеркало, Гіпертелескоп, Шкадовський рушій тощо. Це деякі шалені науково-фантастичні структури, але вони теоретично правдоподібні і можуть бути побудовані. передовою цивілізацією. (Тип 2 на шкалі Кардашева - загальна міра, яка використовується для оцінки технологічного прогресу цивілізації)

Які сигнали ми знайшли поки що?

Вау! сигнал, представлений як

Більшу частину часу простір мовчки мовчить, і навіть ті кілька моментів, коли щось виявляється, це, мабуть, помилкова тривога. Незважаючи на це, ми знайшли кілька справді загадкових, як Wow! Сигнал, про який зараз думають деякі вчені, був саме від комети, що минає.

Радіо джерело SHGb02 + 14a, виявлене в 2003 році, видається більш неприродним. Він знаходиться в районі заболоненої зони, і його спостерігали кілька разів з подібним дрейфом частоти. Що робить його особливим, це те, що напрямок, з якого він приходить, не має зірок у регіоні! На сьогоднішній день немає чіткого пояснення його походження.

Зараз працює кілька програм, і ми продовжуватимемо шукати більш цікаві сигнали. Існує також протокол, сформований під назвою "Політика виявлення після", де викладаються універсальні рекомендації щодо того, що робити після потенційного виявлення.

Загальна інтуїція вважати невідомий сигнал чужорідним походженням така:

  • Це не повинно виглядати природно. Повинні бути деякі очевидні ознаки, такі як вузька пропускна здатність, модуляція, кодування, кілька частот тощо.
  • Це не повинна бути разова аномалія (що, як правило, вказує на те, що це лише якесь втручання чи помилкова тривога). Ми повинні мати можливість спостерігати за ним знову і знову з одного і того ж положення на небі.
  • Він повинен походити з конкретної точки і тільки з цієї точки. Якщо такий сигнал надходить з усіх напрямків, він швидше природного походження, хоча ми, можливо, не знали, що це могло викликати. (наприклад, швидкі радіо-спалахи (FRB))

Якщо ви астроном-любитель і знайдете щось, що задовольняє цим критеріям, ви можете стати на щось чуже. Прорив прослуховування - це нещодавня ініціатива, яка розпочалася, намагаючись слухати сусідніх зірок. Астрономічні дані, зібрані під час цієї програми, стають доступними для громадськості. Ви можете отримати доступ до нього та провести власне дослідження!

Відсутність доказів може спокусити нас зробити ранні висновки, але ми тільки почали наш пошук, і я вважаю, що наше космічне сусідство сповнене секретів, які чекають його відкриття.

Знай це, наступного разу, коли ти подивишся на нічне небо. Більш імовірно, що біля мерехтливої ​​точки десь там, де хтось дзвонить додому, і, може бути, просто, можливо, хтось дивиться прямо на нас, замислюючись над тим же питанням, яке ми маємо: "Чи всі ми справді самі?"

Я думаю, що протягом найближчих 1000 років ми знайдемо або знайдемо наших космічних супутників. І цей момент стане найважливішим за все існування людства. Ось невелике повідомлення, яке я хочу залишити в майбутньому інопланетянам, які читають цю статтю (ну, я досить амбітна):

"Гей, там! Не впевнений, чи можете ви це зрозуміти, але дякую за все натхнення. Задовго до того, як ми дізналися про вас, ви надихнули покоління допитливих розумів та дослідників, як я, мріяти про існування поза небом ... "

І ось моя відповідь на це питання. Ні, ми не самотні, ми ніколи не були і ніколи не будемо. У гіршому випадку, навіть якщо мої думки виявляться помилковими, ми все одно їх знайдемо.

Десь внизу лінії ми стали б інопланетянами, яких ми шукали весь час.

На зображенні вище зображено зображення художника потоком подій у 13-мільярдній історії Всесвіту від Великого вибуху вгорі праворуч проти годинникової стрілки до утворення життя на Землі праворуч. (Кредити на зображення: Університет Індіани Блумінгтон)