Mimozemský život a kde ich nájsť

V tomto tisícročí určite budeme.

Kedysi dávno sa okolo obyčajnej hviezdy pohyboval osamelý kameň. Niekto sa rozhodol naočkovať ju samovymnožujúcou sa molekulou a chvíľu si vziať dovolenku a neskôr sa na toto nezaujímavé miesto vrátiť. Nikdy sa nevrátili, ale zaujímalo by ma, ako by reagovali, aby ich privítalo viac ako 8 500 000 rôznych typov sebestačných subjektov, z ktorých každý má pre seba niečo mimoriadne a jedinečné.

Kedysi som myslel asi pred 4,6 miliardami rokov. Rovnako ako by som rád uveril, že tento príbeh je pravdivý a že „oni“ sa niekedy vrátia, pravda je pravdepodobne iná.

Ak sa ma niekto opýtal: „Aké sú pre vás tie dva najneobyčajnejšie veci a najviac pozoruhodné?“, Moja odpoveď by bola bezpochyby rozľahlosť tohto vesmíru a rozmanitosť života na Zemi. Nespočet nocí hľadiacich na oblohu a nespočet dní pozorujúcich prírodu, zatiaľ žiadne presvedčivé odpovede.

Čo sme my? Kde to všetko začalo?

Podľa nášho súčasného chápania je náš vesmír starý asi 13,8 miliárd rokov. Je to veľmi staroveký ekosystém plný historických momentov, ale predovšetkým v celej svojej existencii je jedna pozoruhodná udalosť, ktorá vyniká a udivuje vedcov dodnes, pôvod života.

Je to skoro ako keby vesmír vytvoril život, aby sa definoval.

Dnes chcem položiť nevyhnutnú otázku,

"Sme skutočne sami?"

Nebudem sa len pýtať, ale do konca tohto článku dám definitívnu odpoveď.

Aby sme to vyriešili, musíme najprv pochopiť, ako vznikol život a čo ho viedlo k prosperite, ako ho poznáme dnes. Ak poznáme časť „čo“, budeme vedieť, kde ju hľadať.

V skutočnosti sme v hľadaní o krok vpred. Máme Zem, celú planétu plnú živých vecí, ktorá nám ukazuje podmienky potrebné na to, aby život prekvital. Jedným pôsobivým faktom na našej planéte je to, že život je všade, kam sa pozrieme. Najhlbší dosah oceánov, kde nemôže preniknúť ani slnečné svetlo, vriaci prírodné gejzíry a oblasti okolo aktívnych sopiek, mrazivé polárne oblasti: život je všade.

Myšlienka je jednoduchá: „Keby sa to stalo raz, je pravdepodobnejšie, že sa to stane znova. Koniec koncov, vesmír má rád periodicitu. “

Poďme teraz na medzihviezdu s hľadaním pokladov, aby sme našli miesto, kam by sme sa jedného dňa mohli volať domov. Môžeme nakoniec nájsť život vo forme mikróbov, ale nájsť inteligentný život je skutočná dohoda. Obmedzme naše hľadanie miesta, kde by sme mohli prežiť tak, ako to robíme tu. Takéto miesto by s najväčšou pravdepodobnosťou malo taký druh života, o ktorom vieme, že existuje, formy života založené na uhlíku. Naše vyhľadávanie obmedzujeme aj na galaxiu Mliečna dráha.

Po chvíli premýšľania, tu je zoznam nevyhnutných filtrov, s ktorými som prišiel, aby som zúžil vyhľadávanie.

✔ Filter 1: Hviezda a Skalnatá planéta

Horúca hviezda (Zdroj obrázka: Tenor)

Slnko je priamym alebo nepriamym primárnym zdrojom energie na väčšinu života na Zemi. Niektoré formy života môžu byť nezávislé od existencie hviezdy, ale vo väčšej a komplexnejšej miere určite potrebujeme energiu hviezdy. Až donedávna si vedci neboli istí, či naša slnečná sústava bola „jedna“ alebo jedna z mnohých. Pri nedávno ukončenej Keplerovej misii sa tieto pochybnosti zmiernili. Teraz môžeme s istotou konštatovať, že takmer každá iná hviezda má okolo nej planétový systém, čo znamená, že v našej galaxii je viac planét ako hviezd. Obmedzme naše hľadanie na planéty obiehajúce okolo Slnka, pretože vieme, že takáto hviezda môže poskytnúť podmienky vhodné pre existenciu života.

Tu je jednoduchá intuícia. Keby existovala hviezda niekde inde podobnej veľkosti a veku ako Slnko, mala by okolo nej aj podobný planétový systém? Aká je pravdepodobnosť, že takýto systém bude mať aj planétu podobnú Zemi a že sa tam život bude vyvíjať rovnakým spôsobom ako tu?

Základné vlastnosti takéhoto potenciálneho solárneho dvojčaťa sú tieto:

  • Mala by to byť hviezda hlavnej sekvencie typu G, tj hviezda (v podstate ako slnko), ktorá má podobnú veľkosť ako Slnko a spája vodík s héliom a bude tak robiť približne 10 miliárd rokov, kým sa nevyčerpá paliva a potom expandovať do červeného obra, aby nakoniec zbavil svoje vonkajšie vrstvy tak, aby sa stal bielym trpaslíkom.
  • Jeho povrchová teplota by mala byť asi 5700 K a vek by mal byť asi 4,6 miliardy rokov, čo poskytuje dostatok času na vývoj inteligentného života (ako ho poznáme).
  • Mala by mať kovovú podobnosť ako Slnko. Toto je miera rôznych prvkov v hviezdach, ktoré sú ťažšie ako vodík alebo hélium. To robí túto zaujímavú vlastnosť tým, že môže nepriamo naznačovať, či a aký druh exoplanet môže mať hviezdny systém. Hviezdy s vyššou metalicitou môžu mať okolo nich rotujúce plynové giganty a skalnaté planéty. Môžeme mať odhad, že hviezda s metalickosťou podobnou Slnku môže mať okolo nej podobné planéty.

Odfiltrovaním aktuálnych údajov pozorovaných hviezd máme veľa dobrých kandidátov, ktorí sú blízko slnečných dvojčiat. Čoskoro sa k nim vrátime, ale teraz sa pozrime na ďalšie kritériá.

✔ Filter 2: Kvapalná voda

Kvapôčky tekutej vody (Zdroj obrázka: Reddit)

Jedného krásneho dňa sa dva atómy vodíka viazali na atóm kyslíka, a tak sa vytvoril elixír života. Na prežitie nášho druhu je nevyhnutná voda. Priemerný človek bez neho nebude trvať dlhšie ako týždeň.

Vzdialenosť od hviezdy, pri ktorej je teplota ideálna pre kvapalnú vodu, sa často nazýva Goldilocksova zóna. V ideálnom prípade musí byť povrchová teplota v rozmedzí -15 až 70 stupňov Celzia. Zameriavame sa na planéty nachádzajúce sa v tejto zóne ich materskej hviezdy. Na základe Keplerových údajov astronómovia odhadujú, že v zóne Goldilocks môže obiehat 'až 11 miliárd planét Zemských rozmerov okolo ich materských hviezd!

✔ Filter 3: Atmosférické zloženie

Polárne svetla sa tvoria, keď nabité častice interagujú s našou atmosférou.

Potrebujeme kyslík na metabolizmus a ozónovú vrstvu, aby sme chránili život pred škodlivým slnečným lúčom. Tlak a zloženie musia byť správne, aby nám pomohli prežiť a prosperovať. Potrebujeme tiež skleníkový efekt, bez ktorého by bola Zem oveľa chladnejšia. Aj keď v tvrdších podmienkach môže existovať niekoľko foriem života, obmedzme sa pri tomto hľadaní.

Ak vás zaujíma, ako dokážeme pochopiť atmosféru exoplanety vzdialenej niekoľko svetelných rokov, máme na to jednoduchú, ale účinnú metódu. Pozorovaním spektra svetla z hviezdy, ktorá tiež prechádza atmosférou exoplanety, môžeme určiť prvky v nej prítomné. Atómy a molekuly všeobecne absorbujú určité vlnové dĺžky svetla (to je špecifické pre prvok, teda je to skôr ako odtlačok prsta tohto prvku). Podľa našich spektrálnych pozorovaní nebudú tieto vlnové dĺžky svetla chýbať, čo naznačuje ich prítomnosť v atmosfére exoplanety.

✔ Filter 4: Magnetické pole

Magnetické pole Zeme, ktoré nás chráni pred slnečným vetrom (Zdroj obrázka: NASA)

Prítomnosť magnetického poľa má silnú koreláciu s mnohými vecami. Napríklad, zvážte náš potenciálny druhý domov, Mars. Jeho atmosféra je oveľa tenšia (asi stokrát) ako zemská. Aj keď sa nachádza v zóne Goldilocks, na povrchu nie je takmer žiadna tekutá voda. Niet divu, že niet ani stopy života. Na druhej strane, Zem prosperuje so životom. Výrazným rozdielom je tu absencia silného magnetického poľa na Marse.

Podľa súčasného chápania mu magnetické pole planéty nielenže pomáha do určitej miery udržať svoju atmosféru, ale tiež ich chráni pred slnečným vetrom a inými vysokoenergetickými nabitými časticami tým, že ich odkloní.

✔ Filter 5: Vzdialenosť od galaktického centra

Ak ste si mysleli, že byť v zóne Goldilocks hviezdy by malo stačiť, mýlite sa. Hviezdny systém musí byť tiež prítomný v tzv. Galaktickej obývateľnej zóne. Toto sú oblasti galaxie, kde má život najväčšiu šancu na živobytie. Ideálne je to v pohodlnej vzdialenosti od galaktického centra a nie v blízkosti supernov alebo iných násilných hviezdnych udalostí, ktoré by mohli predstavovať hrozbu vyhynutia. Krajina je na jednom takom mieste s relatívne pokojným kozmickým prostredím.

Toto je galaktická obývateľná zóna Mliečnej dráhy, ako predpovedali Lineweaver a kol. (2004).

✔ Filter 6: Iné rôzne faktory

Existuje niekoľko ďalších faktorov, ktoré môžu mať nejaký vplyv na vývoj života. Zem je jediná známa planéta, ktorá je hostiteľom života, ale nie je to tak. Zem je tiež jediná, ktorá má doskovú tektoniku (boli pozorovania naznačujúce podobnú aktivitu na Jupiterovom mesiaci, Európa). Pomáhajú pri udržiavaní stabilnej teploty na planéte. Toto naznačuje, že dosková tektonika môže byť nevyhnutná pre život, ale vedci tvrdia, že to nemusí byť absolútna nevyhnutnosť.

Ďalším aspektom je prítomnosť takzvaných „dobrých Jupiterov“ v systéme. Plynní obri ako Jupiter, ktorí obiehajú ďalej od svojej materskej hviezdy, môžu skutočne zohrávať úlohu pri odkláňaní masívnych asteroidov z kolízneho kurzu smerom k vnútorným skalnatým planétam. To by mohlo pomôcť zabrániť hromadnému vyhynutiu, čo by poskytovalo dostatok času na rozvoj inteligentného života.

Aj keď sa zdá, že pôvod života na Zemi je výsledkom série organizovaných udalostí, ktoré sú príliš dobré na to, aby to bola iba náhoda, čo ma núti myslieť si, že to nie je ojedinelé, je úplná nepochopiteľná veľkosť tohto vesmíru. Hviezdne systémy a planéty, ktoré spĺňajú všetky vyššie uvedené kritériá, majú veľmi dobrú šancu na vývoj mimozemského života. Keď vezmeme do úvahy obrovské množstvá, ako je 11 miliárd planét podobných Zemi, je pravdepodobné, že niektoré z nich musia mať inteligentný život, ale niečo je čudne nesprávne.

Existuje len príliš veľa možností, aby sme neboli sami. Malý náskok pred niekoľkými miliónmi rokov by mal viesť k technologicky vyspelej civilizácii, ktorá už mohla našu galaxiu preskúmať. a kdekoľvek sa pozrieme do vesmíru, takmer neexistujú žiadne biologické alebo technologické podpisy, iba hlboké ticho, prázdnota temnoty. Akékoľvek nároky inak sú takmer vždy zamietnuté ako falošné poplachy. Toto je v podstate Fermiho paradox. Kde sú všetci?

Predtým, ako sa pohneme ďalej, urobme najprv odhad toho, aký by mal byť bežný život, štatisticky povedané. Toto zistíte pomocou slávnej Drakeovej rovnice:

Zdroj: Wikipedia

Nemáme presné hodnoty týchto parametrov, ale dva kontrastné odhady nám hovoria, že sme buď všetci sami, alebo v našej galaxii je viac ako 15 600 000 civilizácií. Je to všade alebo nikde. Neexistujú žiadni mladí ľudia.

Bližšie k pravde než kedykoľvek predtým, je čas preskúmať vesmír pri používaní údajov, ktoré máme (v čase písania tohto článku).

Po návrate k diskusii o hviezdach podobných Slnku sme doteraz identifikovali šestnásť kandidátov, ktoré sú blízko dvojčiat, z ktorých päť z nich potvrdilo exoplanety obiehajúce okolo nich. Ale nedostaň svoje nádeje vysoko. Vesmír má vždy niečo na rukáve, aby rozbil naše očakávania.

Jedna z týchto hviezd, HD 164595, má planétu (nazvanú HD 164595b) najmenej 16-krát hmotnejšiu ako Zem obiehajúcu každých 40 dní. Predpokladá sa, že je to Neptún a pravdepodobne nemôže udržať život, ale zaujímavé je, že v máji 2015 astronómovia zistili zvláštny rádiový signál prichádzajúci z tohto smeru. Niektorí boli nadšení, že to môže byť cudzieho pôvodu, ale nedostatok akýchkoľvek ďalších dôkazov a pripomienok takéto tvrdenie zamietol.

Zistilo sa, že ďalšia hviezda s názvom HD 98649 má planétu obiehajúcu okolo bizarne excentrickej obežnej dráhy. Môže to byť nepravdepodobný domov na celý život, ale vo vzdialenosti asi 2700 svetelných rokov je lepšia nádej. Tu leží YBP 1194, jedno z najlepších doteraz nájdených solárnych dvojičiek. Táto hviezda je však na rozdiel od Slnka súčasťou väčšieho zhluku hviezd, napriek tomu ju obieha exoplanet, čo naznačuje, že môžu byť spoločné aj medzi hviezdokopmi. Odhaduje sa, že tento konkrétny je 100-krát väčší ako Zem a obieha prekvapivo blízko svojej hviezdy. To kladie otáznik na obývateľnosť tohto systému, aj keď v hviezdnej zóne Goldilocks existovali ďalšie neobjavené planéty.

Planétový systém ďalšieho solárneho dvojča HIP 11915 je omnoho viac vzrušujúci. Potvrdili sme, že plynový gigant veľkosti Jupiter obieha okolo tejto hviezdy, a čo je zaujímavejšie, takmer v rovnakej vzdialenosti ako je Jupiter k nášmu Slnku. Naznačuje to prítomnosť vnútorných skalných planét v systéme, z ktorých jedna by mohla byť podobná Zemi. Vedci predpovedajú, že by to mohol byť slnečný systém 2.0. Aby sa to isté potvrdilo, je potrebné urobiť viac pozorovaní.

Aby sme zachránili to najlepšie, máme hviezdu Kepler-452 umiestnenú asi 1402 svetelných rokov od nás. Má potvrdenú exoplanetovú obežnú dráhu s periódou 384 843 dní, celkom blízko počtu, ktorý poznáme. Táto planéta sa tiež nachádzala v zóne Goldilocks svojej hviezdy a jej povrchová teplota sa odhaduje podobná ako na Zemi!

Hneď, ako ste si mysleli, že kúsky skladačky zapadajú hladko, máme problém s materskou hviezdou. Je omnoho staršia ako Slnko (takmer o 1,5 miliardy rokov), preto je tento systém skôr ako naša budúca verzia. Či tak alebo onak, ak by sa tam život vyvíjal tak, ako na Zemi, ich civilizácia by bola pred nami milióny rokov, a tak tam budú aj podmienky. Nemáme jasné dôkazy, ale je to veľká stávka. Vedci z inštitútu SETI (Search for mimestrestrial Intelligence) už začali skúmať túto oblasť kvôli možným mimozemským signálom. Môže to byť len otázka času, kým niečo nájdeme.

Zdroj obrázka: NASA

Misia Kepler odviedla ohromujúcu prácu pri objavovaní Kepler-452b a teraz je misia TESS v súčasnosti v prevádzke s jediným cieľom identifikovať viac exoplanet. Sotva sme preskúmali špičku ľadovca. V nadchádzajúcich rokoch pribúda stále viac údajov s plánovanými novými misiami a pri hľadaní sme na správnej ceste. Aj po zúžení niekoľkých faktorov a zavedení viacerých prísnych obmedzení stále máme toľko miest, aby sme mohli preskúmať a hľadať život.

Všetky tieto pozorovania sa uskutočňujú v galaxii Mliečná dráha a práve za posledných 50 rokov sme urobili niekoľko sľubných objavov. Odhaduje sa, že náš vesmír má viac ako 200 miliárd galaxií. Aj keď si uvedomíme, že život existuje iba na jednej planéte v každej špirálovej galaxii, počet mimozemských civilizácií by mal byť humongózny.

Namiesto hľadania ideálnych miest, kde môže existovať život, by jednoduchším prístupom bolo hľadanie signálov z hlbokého vesmíru. Teória je, že akýkoľvek inteligentný život by s najväčšou pravdepodobnosťou vysielal prenosy do vesmíru rovnako ako my. Detekcia rádiového signálu zobrazujúceho úmyselný alebo kódovaný prenos je zárukou inteligentného života. Tieto signály počúvame už veľmi dlho.

V minulosti existovalo niekoľko programov ako Project Ozma, Projects Sentinel, META, BETA a Project Phoenix, všetky s primárnym cieľom zisťovať mimozemské signály. Ako ste asi uhádli, nikomu z nich sa zatiaľ nepodarilo.

Toto nie je náhodné vyhľadávanie a existuje niekoľko rád, ktoré treba hľadať. Jedným z nich je rádiová frekvencia napájacieho otvoru, kde vedci vo všeobecnosti hľadajú známky komunikácie. Táto špeciálna frekvencia zodpovedá spektrálnej línii hydroxylových iónov a vodíka, dvoch najhojnejších zlúčenín vo vesmíre. Vďaka tomu je „tichým kanálom“, tj bez šumu (ktorý nimi pohlcuje), čo ho robí ideálnym pre mimozemskú komunikáciu.

Vedci tiež hľadali rôzne mimozemské megastruktúry, ktoré boli teoretizované, ako napríklad Dysonova guľa, roj alebo prsteň, vesmírne zrkadlo, hypertelescope, shkadovský trus, atď. Sú to niektoré šialené sci-fi štruktúry, ale sú teoreticky hodnoverné a mohli by sa skonštruovať pokročilou civilizáciou. (Typ 2 na stupnici Kardashev, spoločné opatrenie používané na hodnotenie technologického pokroku civilizácie)

Aké signály sme doteraz našli?

Páni! signál predstavovaný ako „6EQUJ5“. Originálny výtlačok s Ehmanovým rukopisom si zachováva Ohio History Connection

Vo väčšine prípadov je priestor strašne tichý a dokonca aj tých pár okamihov, keď sa niečo deteguje, je to pravdepodobne falošný poplach. Napriek tomu sme našli niekoľko skutočne záhadných ako Wow! Signál, o ktorom si niektorí vedci myslia, bol práve z prechádzajúcej kométy.

Rádiový zdroj SHGb02 + 14a objavený v roku 2003 sa zdá byť neprirodzenejší. Je to v oblasti povodia a bolo pozorované niekoľkokrát s podobným posunom frekvencie. Je príznačné, že smer, z ktorého vychádza, nemá v tejto oblasti žiadne hviezdy! K dnešnému dňu neexistuje jasné vysvetlenie jeho pôvodu.

Momentálne je v prevádzke niekoľko programov a naďalej nájdeme ďalšie zaujímavé signály. Existuje tiež protokol s názvom „Politika po zistení“, v ktorom sa ustanovujú všeobecné pokyny pre postup po prípadnom zistení.

Všeobecná intuícia považovať neznámy signál za cudzí pôvod je nasledujúci:

  • Nemalo by to vyzerať prirodzene. Mali by existovať nejaké zjavné znaky, ako je úzka šírka pásma, modulácia, kódovanie, viacnásobné frekvencie atď.
  • Nemala by to byť jednorazová anomálie (čo vo všeobecnosti naznačuje, že ide iba o interferenciu alebo falošný poplach). Mali by sme byť schopní to znova a znova pozorovať z tej istej polohy na oblohe.
  • Malo by pochádzať z konkrétneho bodu a iba z tohto bodu. Ak je takýto signál prijatý zo všetkých smerov, je pravdepodobnejšie, že je prírodného pôvodu, aj keď možno nevieme, čo by ho mohlo spôsobiť. (napríklad rýchle rádiové zhluky (FRB))

Ak ste amatérsky astronóm a nachádzate niečo, čo spĺňa tieto kritériá, môžete byť na niečo cudzom. Prielom Počúvajte je nedávna iniciatíva, ktorá sa začala v snahe načúvať našim susedným hviezdam. Astronomické údaje zozbierané počas tohto programu sa sprístupňujú verejnosti. Môžete k nemu pristupovať a vykonávať svoj vlastný výskum!

Nedostatok dôkazov nás môže zvádzať k tomu, aby sme dospeli k skorým záverom, ale práve sme začali s hľadaním a verím, že naše kozmické okolie je plné tajomstiev, ktoré čakajú na objavenie.

Vedzte to, nabudúce, keď sa pozriete na nočnú oblohu. Je pravdepodobnejšie, že niekde blízko blikajúcej bodky je miesto, ktoré niekto volá domov, a možno, len možno, že niekto pozerá priamo na nás a uvažuje nad tou istou otázkou, ktorú máme: „Sme všetci skutočne sami?“

Myslím, že v najbližších približne 1000 rokoch nájdeme alebo nájdeme svojich kozmických spoločníkov. A tento okamih bude najdôležitejší v celej existencii ľudstva. Tu je malá správa, ktorú chcem v budúcnosti zanechať cudzincom, ktorí čítajú tento článok (dobre, veľmi ambiciózne):

"Hej vy tam! Nie ste si istí, či tomu rozumiete, ale ďakujem za všetku inšpiráciu. Dlho predtým, ako sme o vás vedeli, ste inšpirovali generácie zvedavých myslí a prieskumníkov, ako som ja, aby snívali o existencii mimo oblohy ... “

A tu je moja odpoveď na túto otázku. Nie, nie sme sami, nikdy sme neboli a nikdy nebudeme. V najhoršom prípade, aj keď sa moje myšlienky ukážu ako nesprávne, stále ich nájdeme.

Niekde po línii by sme sa stali mimozemšťanmi, ktorých sme hľadali po celú dobu.

Obrázok hore ukazuje umelcove vykreslenie toku udalostí v 13-miliardovej histórii vesmíru od Veľkého tresku v pravom hornom rohu proti smeru hodinových ručičiek po formovanie života na Zemi v pravom dolnom rohu. (Kredity obrázkov: Indiana University Bloomington)