Парадокс Ферми: где инопланетяне?

Парадокс Ферми пытается ответить на вопрос, где находятся пришельцы. Учитывая, что наша звезда и Земля являются частью молодой планетной системы по сравнению с остальной Вселенной - и что межзвездное путешествие может быть довольно простым - теория гласит, что Землю уже должны были посещать инопланетяне.

Парадокс Ферми пытается ответить на вопрос, где находятся пришельцы. Учитывая, что наша звезда и Земля являются частью молодой планетной системы по сравнению с остальной Вселенной - и что межзвездное путешествие может быть довольно простым - теория гласит, что Землю уже должны были посещать инопланетяне.

Как гласит история, итальянский физик Энрико Ферми, наиболее известный как создатель первого ядерного реактора, в 1950 году высказал эту теорию, сделав непринужденное замечание во время обеда. Однако последующие десятилетия внеземные исследователи ломали голову над ее последствиями.

«Ферми понял, что любая цивилизация со скромным количеством ракетных технологий и нескромным количеством имперских стимулов может быстро колонизировать всю галактику», - говорится на сайте Института поиска внеземного разума (SETI) в Маунтин-Вью, штат Калифорния. «В течение десяти миллионов лет каждая звездная система может оказаться под крылом империи. Десять миллионов лет могут показаться долгими, но на самом деле это довольно мало по сравнению с возрастом галактики, который составляет примерно десять миллиардов лет. Колонизация Млечный Путь должен быть быстрым упражнением ".

Ферми, как сообщается, сделал первоначальное замечание, но умер в 1954 году. Публикация досталась другим людям, таким как Майкл Харт, который написал статью под названием «Объяснение отсутствия инопланетян на Земле» в ежеквартальном журнале Королевского астрономического общества (РАН). в 1975 году. (Некоторые говорят, что это первая такая статья, в которой исследуется парадокс Ферми, хотя это утверждение немного сложно доказать.)

«Мы наблюдаем, что в настоящее время на Земле нет разумных существ из космоса», - написал Харт в аннотации. «Предполагается, что этот факт лучше всего можно объяснить гипотезой о том, что в нашей галактике нет других высокоразвитых цивилизаций». Однако он отметил, что необходимы дополнительные исследования в области биохимии, образования планет и атмосфер, чтобы лучше сузить ответ.

Хотя Харт больше придерживался мнения, что мы являемся единственной развитой цивилизацией в галактике (он утверждал, что в истории Земли кто-то мог уже посетить нас, если только они не начали свое путешествие менее двух миллионов лет назад), он выдвинул четыре аргумента, исследующих парадокс:

1) Инопланетяне никогда не приходили из-за физических трудностей, «делающих космические путешествия невозможными», что могло быть связано с астрономией, биологией или инженерией.

2) Инопланетяне предпочли никогда не приходить на Землю.

3) Развитые цивилизации возникли слишком недавно, чтобы инопланетяне смогли добраться до нас.

4) Инопланетяне посещали Землю в прошлом, но мы их не наблюдали.

Этот аргумент оспаривается по многим причинам. «Может быть, путешествие по звездам невозможно, или, может быть, никто не решит колонизировать галактику, или, может быть, нас посетили давным-давно, и доказательства похоронены вместе с динозаврами - но эта идея укоренилась в размышлениях об инопланетных цивилизациях», - писал исследователь парадокса Ферми. Роберт Х. Грей в блоге Scientific American 2016 г.

Фрэнк Типлер, профессор физики в Университете Тулейна, продолжил аргумент в 1980 году в статье под названием «Внеземные разумные существа не существуют», также опубликованной в Ежеквартальном журнале РАН. Основная часть его статьи была посвящена тому, как получить ресурсы для межзвездных путешествий, что, как он предположил, может быть достигнуто с помощью некоего самовоспроизводящегося искусственного интеллекта, перемещающегося от звездной системы к звездной системе и создания копий с использованием имеющихся там материалов.

Типлер утверждал, что поскольку этих существ нет на Земле, мы, вероятно, единственный разум. Он также сказал, что те, кто верит во внеземной разум, похожи на тех, кто думает об НЛО, потому что оба лагеря верят, что «мы будем спасены от самих себя каким-то чудесным межзвездным вмешательством».

Сегодня тема внеземного разума очень популярна, и каждый год появляется несколько статей от разных исследователей. Этому также способствовало открытие экзопланет.

Обильные планеты

Вселенная невероятно обширна и стара. Согласно одной из оценок, Вселенная имеет диаметр 92 миллиарда световых лет (при этом растет все быстрее и быстрее). Отдельные измерения показывают, что ему около 13,82 миллиарда лет. На первый взгляд, это дало бы инопланетным цивилизациям достаточно времени для распространения, но тогда им нужно было бы преодолеть космический барьер, прежде чем забраться слишком далеко в космос.

Ферми впервые сформулировал свою теорию задолго до того, как ученые обнаружили планеты за пределами нашей Солнечной системы. В настоящее время подтверждено более 3000 планет, и многие из них часто обнаруживаются. Огромное количество планет, которые мы обнаружили за пределами нашей солнечной системы, указывает на то, что жизнь может быть в изобилии.

Со временем с помощью более совершенных телескопов ученые смогут исследовать химический состав своей атмосферы. Конечная цель - понять, как часто скалистые планеты образуются в обитаемых областях их звезд, которые традиционно определяют как зону, в которой вода может существовать на поверхности. Однако пригодность для жизни - это не только вода. Необходимо учитывать и другие факторы, например, насколько активна звезда и каков состав атмосферы планеты.

Исследование, проведенное в ноябре 2013 года с использованием данных космического телескопа Кеплера, показало, что каждая пятая звезда, похожая на Солнце, имеет планету размером с Землю, вращающуюся в обитаемой области своей звезды. Эта зона не обязательно указывает на наличие жизни, поскольку в игру вступают и другие факторы, такие как атмосфера планеты. Кроме того, «жизнь» может включать в себя все, от бактерий до инопланетян, летающих на космических кораблях.

Несколькими месяцами позже ученые Кеплера выпустили «золотое дно планеты» из 715 вновь открытых миров, первыми разработав новую технику, названную «проверкой множественности». Теория по существу постулирует, что звезда, у которой, кажется, есть несколько объектов, пересекающих ее лицо или тянущихся за нее, будет иметь планеты, а не звезды. (Многосторонняя звездная система в такой непосредственной близости дестабилизирует со временем, постулируется методика.) Использование этого ускорит темпы открытия экзопланет, заявило НАСА в 2014 году.

Ранее исследователи фокусировались на красных карликах как на возможном хозяине обитаемых планет, но по мере того, как продолжались годы исследований, возникли ограничения. Было интересно найти близлежащие планеты, такие как Проксима Центавра b и семь каменистых планет TRAPPIST-1 в областях их звезд, где жидкая вода могла существовать на поверхности планет. Проблема в том, что красные карлики изменчивы и могут посылать на поверхность несколько форм смертельной радиации. Чтобы лучше понять эти звезды, необходимы дополнительные исследования.

В ближайшие несколько лет появятся новые космические аппараты для охоты за экзопланетами. Спутник для исследования транзитных экзопланет (TESS) был успешно запущен в апреле 2018 года для изучения ближайших звезд. Космический телескоп НАСА Джеймс Уэбб, запуск которого ожидается в 2020 году, будет исследовать планеты на предмет химического состава их атмосфер. Ожидается, что в 2026 году будет запущена платформа Европейского космического агентства PLATO (планетарные транзиты и колебания звезд). Также предусматриваются более крупные наземные обсерватории, такие как Европейский чрезвычайно большой телескоп, который должен увидеть первый свет примерно в 2024 году.

Однако наше понимание астробиологии (жизни во Вселенной) только начинается. Одна из проблем заключается в том, что эти экзопланеты находятся так далеко, что для нас практически невозможно отправить зонд, чтобы посмотреть на них. Еще одно препятствие - даже внутри нашей солнечной системы, мы не исключили все возможные места для жизни. Глядя на Землю, мы знаем, что микробы могут выжить в экстремальных температурах и в окружающей среде, что дает основания для теорий, что мы могли бы найти микробную жизнь на Марсе, ледяной юпитерианской луне Европы или, возможно, на Энцеладе или Титане Сатурна.

Все это вместе означает, что даже в нашей собственной Галактике Млечный Путь - эквиваленте космического соседства - должно быть много планет размером с Землю в обитаемых зонах, где могла бы существовать жизнь. Но каковы шансы того, что в этих мирах будут звездолеты? [Обратный отсчет: 13 способов охоты на разумных пришельцев]

Жизнь: изобильная или редкая?

Шансы на разумную жизнь оцениваются с помощью уравнения Дрейка, которое пытается определить количество цивилизаций в Млечном Пути, которые стремятся общаться друг с другом. По словам SETI, уравнение записывается как:

- имеет следующие переменные:

N = количество цивилизаций в галактике Млечный Путь, электромагнитное излучение которых можно обнаружить.

R * = скорость образования звезд, подходящая для развития разумной жизни.

fp = доля этих звезд с планетными системами.

ne = количество планет в солнечной системе с окружающей средой, пригодной для жизни.

fl = доля подходящих планет, на которых действительно появляется жизнь.

fi = доля планет, несущих жизнь, на которых возникает разумная жизнь.

fc = доля цивилизаций, которые разрабатывают технологию, которая высвобождает обнаруживаемые признаки их существования в космос.

L = продолжительность времени, в течение которого такие цивилизации выпускают в космос обнаруживаемые сигналы.

Ни одно из этих значений в настоящее время неизвестно с какой-либо достоверностью, что затрудняет прогнозы как для астробиологов, так и для инопланетян.

Однако есть еще одна возможность, которая ослабит поиск радиосигналов или инопланетных космических кораблей: во Вселенной нет другой жизни, кроме нашей. В то время как Фрэнк Дрейк из SETI и другие предположили, что в галактике может быть 10 000 цивилизаций, ищущих связи, исследование 2011 года, позднее опубликованное в Proceedings of the National Academy of Sciences, показало, что Земля может быть редкой птицей среди планет.

По мнению исследователей из Принстонского университета Дэвида Шпигеля и Эдвина Тернера, для развития разумной жизни потребовалось не менее 3,5 миллиардов лет, что указывает на то, что для этого нужно много времени и удачи.

Другие объяснения парадокса Ферми включают инопланетяне, «шпионящие» за Землей, полностью игнорируя ее, посещая ее до возникновения цивилизации или посещая ее таким образом, который мы не можем обнаружить.

Недавнее обсуждение парадокса Ферми

Хотя вопрос парадокса Ферми ставил ученых в тупик на протяжении десятилетий, есть некоторые новые идеи, которые могут помочь исследователям лучше понять, почему так трудно найти инопланетян.

В 2015 году на основе данных космического телескопа Хаббл и космического телескопа Кеплера была изучена вероятность того, что мир будет эволюционировать с обитаемой средой. Это говорит о раннем расцвете Земли. Несмотря на то, что исследование исключило разумную жизнь, исследование предполагает, что рождение нашей планеты произошло очень рано в истории Вселенной. Когда Земля была сформирована около 4,6 миллиарда лет назад, согласно исследованию, существовало только 8 процентов потенциально обитаемых планет, которые когда-либо сформируются во Вселенной. Другими словами, большая часть материала, доступного для формирования обитаемых планет, все еще существует, что дает много времени для формирования инопланетных цивилизаций.

Или, возможно, жизнь может быть слишком хрупкой, чтобы прожить долго. Исследование 2016 года предполагает, что ранняя часть истории каменистой планеты может быть очень благоприятной для жизни, поскольку жизнь может появиться примерно через 500 миллионов лет после того, как планета остынет и станет доступной вода. Однако после этого климат планеты может легко уничтожить жизнь. Взгляните на Венеру (которая имеет неконтролируемый парниковый эффект) или Марс (который потерял большую часть своей атмосферы в космос). Исследованием руководил Адитья Чопра, который тогда работал в Австралийском национальном университете (ANU) в Канберре.