Внеземная жизнь и где их найти

Мы, безусловно, будем в течение этого тысячелетия.

Когда-то давно в космосе плыла одинокая скала вокруг обычной звезды. Кто-то решил посеять его с самовоспроизводящейся молекулой, на какое-то время взять отпуск и позже вернуться в это неинтересное тусклое место. Они так и не вернулись, но мне интересно, как бы они отреагировали на то, что их встретят более 8 500 000 различных типов самоподдерживающихся сущностей, каждый из которых обладает чем-то особенным и уникальным для себя.

Когда-то я имел в виду около 4,6 миллиарда лет назад. Как бы мне ни хотелось верить, что эта история правдива и что «они» когда-нибудь вернутся, правда, вероятно, другая.

Если бы кто-то спросил меня: «Каковы две самые необычные и ошеломляющие вещи для вас?», Мой ответ, без сомнения, был бы: обширность этой вселенной и разнообразие жизни на Земле. Бесчисленные ночи смотрят на небо и бесчисленные дни, наблюдая за природой, пока нет окончательных ответов.

Кто мы? Где все это началось?

Исходя из нашего нынешнего понимания, нашей вселенной около 13,8 миллиардов лет. Это очень древняя экосистема, наполненная историческими моментами, но, прежде всего, во всем ее существовании есть одно замечательное событие, которое выделяет ученых и поражает этой датой происхождение жизни.

Как будто вселенная создала жизнь, чтобы определить себя.

Сегодня я хочу задать неизбежный вопрос,

«Мы действительно одни?»

Я не просто собираюсь спрашивать, но дать окончательный ответ к концу этой статьи.

Чтобы решить это, мы должны сначала понять, как возникла жизнь и как она процветала, как мы ее знаем сегодня. Если мы знаем часть «что», мы будем знать, где ее искать.

Мы на самом деле на шаг впереди в нашем поиске. У нас есть Земля, целая планета, полная живых существ, демонстрирующих нам условия, необходимые для процветания жизни. Одним из впечатляющих фактов о нашей планете является то, что жизнь везде, куда мы смотрим. Самые глубокие области океанов, куда даже солнечный свет не может проникнуть, кипят естественные гейзеры и области вокруг действующих вулканов, замораживают полярные регионы: жизнь повсюду.

Идея проста: «Если это случилось однажды, тем более вероятно, что это случится снова. В конце концов, вселенная любит периодичность ».

Давайте теперь пойдем в межзвездную охоту за сокровищами, чтобы найти место в другом месте, которое мы могли бы когда-нибудь назвать домом. Мы можем в конечном итоге найти жизнь в форме микробов, но найти разумную жизнь - это реальная сделка. Давайте ограничим наш поиск места, где мы можем выжить, как мы здесь. Такое место, скорее всего, будет иметь ту жизнь, которую мы точно знаем, формы жизни на основе углерода. Мы также ограничиваем наш поиск галактикой Млечный Путь.

Поразмыслив немного, вот список обязательных фильтров, с которыми я столкнулся, чтобы сузить наш поиск.

✔ Фильтр 1: звезда и скалистая планета

Горящая звезда (Источник: Тенор)

Солнце является основным источником энергии для большей части жизни на Земле, прямо или косвенно. Некоторые формы жизни могут поддерживать независимость от существования звезды, но в более широком и более сложном масштабе нам определенно нужна энергия звезды. До недавнего времени ученые не были уверены, была ли наша солнечная система «Единой» или единственной среди многих. В связи с недавно завершенной миссией Кеплера эти сомнения развеялись. Теперь мы можем с уверенностью утверждать, что почти у каждой другой звезды вокруг нее есть планетная система, то есть в нашей галактике планет больше, чем звезд. Давайте просто ограничим наш поиск планетами, вращающимися вокруг звезд, подобных Солнцу, потому что мы точно знаем, что такая звезда может обеспечить условия, подходящие для жизни.

Вот простая интуиция. Если бы в другом месте существовала звезда почти такого же размера и возраста, как Солнце, вокруг нее была бы похожая планетная система? Какова вероятность того, что такая система также будет иметь планету, подобную Земле, и что жизнь там будет развиваться так же, как и здесь?

Основные характеристики такого потенциального солнечного двойника заключаются в следующем:

  • Это должна быть звезда главной последовательности типа G, т. Е. Звезда (по существу похожая на Солнце), которая по размерам похожа на Солнце и плавит водород в гелии, и будет продолжать делать это в течение примерно 10 миллиардов лет, пока не иссякнет. топлива, а затем расшириться до красного гиганта, чтобы в конечном итоге сбросить его внешние слои, чтобы стать белым карликом.
  • Температура его поверхности должна составлять около 5700 К, а возраст должен составлять около 4,6 млрд. Лет, давая достаточно времени для развития разумной жизни (как мы ее знаем).
  • Он должен иметь металличность, подобную металличности Солнца. Это мера различных элементов в звезде, которые тяжелее, чем водород или гелий. Интересным свойством является то, что он может косвенно указывать, могут ли экзопланеты иметь звездную систему и какие именно. Звезды с более высокой металличностью могут иметь газовых гигантов и каменистых планет, вращающихся вокруг них. Мы можем оценить, что звезда с металличностью, подобной металличности Солнца, может иметь вокруг себя планеты подобного типа.

Отфильтровывая из текущих данных наблюдаемых звезд, у нас есть много хороших кандидатов, которые находятся рядом с солнечными близнецами. Мы скоро к ним вернемся, но теперь давайте посмотрим на другие критерии.

✔ Фильтр 2: жидкая вода

Капли жидкой воды (Источник изображения: Reddit)

В один прекрасный день два атома водорода соединились с атомом кислорода, и был создан эликсир жизни. Вода является наиболее важной для выживания нашего вида. Средний человек не продержится без него больше недели.

Расстояние от звезды, на которой температура идеальна для существования жидкой воды, часто называют Зоной Златовласки. В идеале температура поверхности должна составлять от -15 до примерно 70 градусов Цельсия. Наше внимание сосредоточено на планетах, найденных в этой зоне их родительской звезды. Основываясь на данных Кеплера, астрономы подсчитали, что в Зоне Златовласки может вращаться до 11 миллиардов планет размером с Землю, вращающихся вокруг своих родительских звезд!

✔ Фильтр 3: состав атмосферы

Северное сияние образуется, когда заряженные частицы взаимодействуют с нашей атмосферой.

Нам нужен кислород для обмена веществ и озоновый слой, чтобы защитить жизнь от вредных лучей солнца. Давление и состав должны быть правильными, чтобы помочь нам выжить и процветать. Нам также нужен парниковый эффект, без которого Земля была бы намного прохладнее. Хотя в более жестких условиях могут существовать несколько форм жизни, давайте ограничимся этим поиском.

Если вам интересно, как мы можем постичь атмосферу экзопланеты, которая находится на расстоянии нескольких световых лет от нас, у нас есть простой, но эффективный способ сделать это. Наблюдая за спектром света от звезды, которая также проходит через атмосферу экзопланеты, мы можем точно определить элементы, присутствующие в ней. Атомы и молекулы, как правило, поглощают определенные длины волн света (это характерно для элемента, следовательно, больше похоже на отпечаток пальца этого элемента). В наших спектральных наблюдениях эти длины волн света будут отсутствовать, что указывает на их присутствие в атмосфере экзопланеты.

✔ Фильтр 4: Магнитное поле

Магнитное поле Земли защищает нас от солнечного ветра (Источник изображения: НАСА)

Наличие магнитного поля имеет сильную корреляцию со многими вещами. Например, рассмотрим наш потенциальный второй дом, Марс. Его атмосфера намного тоньше (примерно в 100 раз), чем на Земле. Хотя он находится в Зоне Златовласка, на поверхности почти нет жидкой воды. Не удивительно, что нет и следа жизни. Земля, с другой стороны, процветает с жизнью. Одно из отличий здесь - отсутствие сильного магнитного поля на Марсе.

Исходя из нашего нынешнего понимания, магнитное поле планеты не только помогает ей в некоторой степени сохранять свою атмосферу, но и защищает нас от солнечных ветров и других заряженных частиц высокой энергии, отклоняя их.

✔ Фильтр 5: Расстояние от Галактического Центра

Если вы думали, что нахождения в Златовласке Зоны звезды должно быть достаточно, вы ошибаетесь. Звездная система также должна присутствовать в так называемой «Галактической Обитаемой Зоне». Это области галактики, где жизнь имеет наибольшие шансы на выживание. В идеале, он находится на удобном расстоянии от галактического центра, а не вблизи какой-либо сверхновой или других сильных звездных событий, которые могут представлять угрозу исчезновения. Земля находится в одном таком месте с относительно мирным космическим соседством.

Это галактическая обитаемая зона Млечного Пути, как предсказано Lineweaver et al (2004).

✔ Фильтр 6: Прочие факторы

Есть несколько других факторов, которые могут оказать влияние на эволюцию жизни. Земля - ​​единственная известная планета для жизни, но это не так. Земля также единственная, у которой есть тектоника плит (были некоторые наблюдения, указывающие на подобную активность на луне Юпитера, Европа). Они помогают в поддержании стабильной температуры на планете. Это намекает на то, что тектоника плит может быть существенной для существования жизни, но ученые утверждают, что это не может быть абсолютной необходимостью.

Другое соображение - это наличие в системе так называемых «Добрых Юпитеров». Газовые гиганты, такие как Юпитер, которые движутся по орбите дальше от своей родительской звезды, могут фактически играть роль в отклонении массивных астероидов от курса столкновения к внутренним скалистым планетам. Это может помочь в предотвращении массового вымирания, давая достаточно времени для развития разумной жизни.

В то время как происхождение жизни на Земле, кажется, является результатом ряда организованных событий, слишком хороших, чтобы быть простым совпадением, то, что заставляет меня думать, что это не уникально, является огромным непостижимым размером этой вселенной. Звездные системы и планеты, удовлетворяющие всем вышеперечисленным критериям, имеют очень хорошие шансы на развитие внеземной жизни. Учитывая огромные числа, такие как 11 миллиардов планет земного типа, кажется вероятным, что у некоторых из них должна быть разумная жизнь, но что-то странно не так.

У нас слишком много возможностей не быть в одиночестве. Небольшое начало в другом месте на несколько миллионов лет должно было породить технологически развитую цивилизацию, которая уже могла бы исследовать нашу галактику. и все же, куда бы мы ни смотрели в космос, почти нет био или техно-сигнатур, просто глубокая тишина, пустота тьмы. Любые претензии в противном случае почти всегда отклоняются как ложные тревоги. По сути, это парадокс Ферми. Просто где все?

Прежде чем двигаться дальше, давайте сначала посчитаем, какой должна быть обычная жизнь, если говорить статистически. Это можно узнать с помощью знаменитого уравнения Дрейка:

Источник: Википедия

У нас нет точных значений этих параметров, но две противоположные оценки говорят нам, что мы либо одни, либо в нашей галактике более 15 600 000 цивилизаций. Это либо везде, либо нигде сценарий. Там нет промежуточных звеньев.

Ближе к истине, чем когда-либо прежде, пришло время изучить вселенную в использовании данных, которые мы имеем (на момент написания этой статьи).

Возвращаясь к дискуссии о похожих на Солнце звездах, мы до сих пор определили шестнадцать кандидатов, близких к близнецам, из которых пять из них подтвердили наличие экзопланет, вращающихся вокруг них. Но не надейся на свои надежды. У вселенной всегда есть что-то, что разрушает наши ожидания.

Одна из этих звезд HD 164595 имеет планету (названную HD 164595b), по крайней мере, в 16 раз массивнее Земли, вращающейся вокруг нее каждые 40 дней. Предполагается, что он похож на Нептун и, вероятно, не может поддерживать жизнь, но, что интересно, в мае 2015 года астрономы обнаружили особый радиосигнал, исходящий с этого направления. Некоторые были взволнованы тем, что оно могло быть инопланетного происхождения, но отсутствие каких-либо дополнительных доказательств и замечаний отклонило такое требование.

У другой звезды HD 98649 была обнаружена планета, вращающаяся вокруг нее по странно эксцентричной орбите. Это может быть маловероятный дом для жизни, но есть надежда на расстоянии около 2700 световых лет. Здесь лежит YBP 1194, один из лучших солнечных близнецов, найденных до сих пор. Тем не менее, эта звезда является частью более крупного скопления звезд, в отличие от Солнца, но есть вращающаяся вокруг нее экзопланета, указывающая, что они могут быть распространены даже среди звездных скоплений. Этот конкретный объект, по оценкам, в 100 раз больше Земли и находится на удивлении близко к ее звезде. Это ставит вопрос о пригодности этой системы, даже если в Зоне Златовласки звезды существовали другие неоткрытые планеты.

Планетная система еще одного солнечного двойника HIP 11915 гораздо более захватывающая. Мы подтвердили, что газовый гигант размером с Юпитер вращается вокруг этой звезды, и, что более интересно, почти на том же расстоянии, что Юпитер от нашего Солнца. Это намекает на присутствие внутренних скалистых планет внутри системы, одна из которых может быть похожа на Землю. Ученые предсказывают, что это вполне может быть Солнечная система 2.0. Необходимо больше наблюдений, чтобы подтвердить то же самое.

Сохраняя лучшее для последнего, у нас есть звезда Kepler-452, расположенная на расстоянии около 1402 световых лет от нас. Он имеет подтвержденную орбитальную экзопланету с периодом 384,843 дня, довольно близко к числу, с которым мы очень знакомы. Эта планета также оказалась в Зоне Златовласка своей звезды, и ее температура на поверхности, по оценкам, аналогична температуре Земли!

Как раз тогда, когда вы подумали, что кусочки головоломки плавно вписываются, у нас возникла проблема с родительской звездой. Он намного старше Солнца (почти на 1,5 миллиарда лет), поэтому эта система больше похожа на нашу будущую версию. В любом случае, если бы жизнь развивалась там, как это происходило на Земле, их цивилизация была бы на миллионы лет впереди нас, как и условия там. У нас нет четких доказательств этого, но это сильная ставка. Ученые из Института SETI (Поиск Внеземного Разума) уже начали сканирование этой области на предмет потенциальных сигналов пришельцев. Это может быть только вопросом времени, прежде чем мы найдем что-то.

Источник изображения: НАСА

Миссия Kepler проделала поразительную работу по обнаружению Kepler-452b, и теперь миссия TESS в настоящее время работает с единственной целью идентификации большего числа экзопланет. Мы едва исследовали верхушку айсберга. В последующие годы будет поступать все больше и больше данных с запланированными новыми миссиями, и мы находимся на правильном пути в нашем поиске. Даже после сужения нескольких факторов и введения множества строгих ограничений у нас все еще остается так много мест, где можно исследовать и искать жизнь.

Все эти наблюдения сделаны в галактике Млечный Путь, и только за последние 50 лет мы сделали несколько многообещающих открытий. По оценкам, наша Вселенная насчитывает более 200 миллиардов галактик. Даже если учесть, что жизнь существует только на одной планете в каждой спиральной галактике, количество внеземных цивилизаций должно быть огромным.

Вместо того, чтобы искать идеальные места, где жизнь может существовать, более простой подход - искать сигналы из дальнего космоса. Теория заключается в том, что любая разумная жизнь, скорее всего, посылает передачи в космос, как и мы. Обнаружение радиосигнала, изображающего преднамеренную или кодированную передачу, является гарантированным доказательством разумной жизни. Мы слушали такие сигналы в течение очень долгого времени.

В прошлом было несколько программ, таких как Project Ozma, Project Sentinel, META, BETA и Project Phoenix, и все они были направлены на обнаружение внеземных сигналов. Как вы уже догадались, ни один из них пока не удался.

Это не случайный поиск, и есть несколько подсказок для поиска. Одним из них является радиочастота водяного отверстия, где ученые обычно ищут признаки связи. Эта особая частота соответствует спектральной линии гидроксильных ионов и водорода, двух наиболее распространенных соединений во вселенной. Это делает его «тихим каналом», т.е. лишенным какого-либо шума (который поглощается ими), что делает его идеальным для внеземной связи.

Ученые также искали различные инопланетные мегаструктуры, которые были теоретизированы, такие как сфера Дайсона, Рой или Кольцо, Космическое Зеркало, Гипертелескоп, Двигатель Шкадова и т. Д. Это некоторые сумасшедшие научно-фантастические структуры, но они теоретически правдоподобны и могут быть построены развитой цивилизацией. (Тип 2 по шкале Кардашева, общая мера, используемая для оценки технологического прогресса цивилизации)

Какие сигналы мы уже нашли?

Вау! сигнал представлен как «6EQUJ5». Оригинальная распечатка с рукописным восклицанием Эхмана сохраняется в журнале «Связь с Огайо».

Большую часть времени пространство мрачно молчит, и даже в те немногие моменты, когда что-то обнаруживается, это, вероятно, ложная тревога. Тем не менее, мы нашли некоторые действительно загадочные, такие как вау! Сигнал, который сейчас считают некоторые ученые, был только от проходящей кометы.

Радиоисточник SHGb02 + 14a, открытый в 2003 году, кажется более неестественным. Он находится внутри области водопоя, и его несколько раз наблюдали с аналогичным частотным дрейфом. Что делает его особенным, так это то, что направление, из которого оно идет, не имеет звезд в регионе! На сегодняшний день нет четкого объяснения его происхождения.

Сейчас работает несколько программ, и мы продолжим находить более интересные сигналы. Существует также протокол, сформулированный как «Политика обнаружения постов», в котором изложены универсальные рекомендации о том, что делать после потенциального обнаружения.

Общая интуиция считать неизвестный сигнал чужеродного происхождения заключается в следующем:

  • Это не должно выглядеть естественно. Там должны быть некоторые очевидные признаки, такие как узкая полоса пропускания, модуляция, кодирование, несколько частот и т. Д.
  • Это не должно быть одноразовой аномалией (которая обычно указывает на то, что это всего лишь помехи или ложная тревога). Мы должны иметь возможность наблюдать это снова и снова с одной и той же позиции на небе.
  • Оно должно исходить из определенной точки и только из этой точки. Если такой сигнал поступает со всех сторон, он, скорее всего, имеет естественное происхождение, хотя мы, возможно, не знали, что могло его вызвать. (например, Fast Radio Bursts (FRB))

Если вы астроном-любитель и найдете что-то, удовлетворяющее этим критериям, вы можете столкнуться с чем-то инопланетным. Breakthrough Listen - недавняя инициатива, начатая с целью послушать наших соседних звезд. Астрономические данные, собранные во время этой программы, становятся доступными для общественности. Вы можете получить к нему доступ и провести собственное исследование!

Отсутствие доказательств может побудить нас сделать ранние выводы, но мы только начали наш поиск, и я считаю, что наше космическое соседство полно тайн, ожидающих своего открытия.

Знай это, когда в следующий раз смотришь на ночное небо. Более вероятно, что где-то рядом с мерцающей точкой есть место, которое кто-то называет домом, и, может быть, просто, может быть, кто-то смотрит прямо на нас, размышляя над тем же вопросом, который у нас есть: «Мы все действительно одни?»

Я думаю, что в ближайшие 1000 лет мы найдем или найдем наших космических спутников. И этот момент будет самым значительным во всем существовании человечества. Вот небольшое сообщение, которое я хочу оставить инопланетянам, читающим эту статью в будущем (ну, я довольно амбициозен):

"Привет всем! Не уверен, что вы можете понять это, но спасибо за все вдохновение. Задолго до того, как мы узнали о вас, вы вдохновили поколения любопытных умов и исследователей, подобных мне, мечтать о существовании за небесами… »

И вот мой ответ на этот вопрос. Нет, мы не одиноки, мы никогда не были и никогда не будем. В худшем случае, даже если мои мысли окажутся неверными, мы все равно их найдем.

Где-то вниз по течению мы бы стали инопланетянами, которых искали все время.

На изображении выше показано исполнение художником потока событий в истории Вселенной за 13 миллиардов лет от Большого взрыва в правом верхнем углу против часовой стрелки до формирования жизни на Земле в правом нижнем углу. (Авторы изображений: Университет Индианы, Блумингтон)