Il paradosso di Fermi dopo un'ondata di scoperte di esopianeti

Nella galassia RX J1131-1231, un team di astrofisici dell'Università dell'Oklahoma ha scoperto il primo gruppo conosciuto di pianeti al di fuori della Via Lattea. Gli oggetti "tracciati" dalla tecnica del microlensing gravitazionale hanno masse diverse, da quella lunare a quella di Giove. Questa scoperta rende il paradosso di Fermi ancora più paradossale?

C'è circa lo stesso numero di stelle nella nostra galassia (100-400 miliardi), circa lo stesso numero di galassie nell'universo visibile, quindi c'è un'intera galassia per ogni stella nella nostra vasta Via Lattea. In generale, per 10 anni²² k 10²⁴ stelle. Gli scienziati non hanno consenso su quante stelle siano simili al nostro Sole (cioè simili per dimensioni, temperatura, luminosità) - le stime vanno dal 5% al ​​20%. Prendendo il primo valore e scegliendo il minor numero di stelle (10²²), otteniamo 500 trilioni o un miliardo di miliardi di stelle come il Sole.

Secondo studi e stime PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences), almeno l'1% delle stelle nell'universo ruota attorno a un pianeta in grado di sostenere la vita - quindi stiamo parlando del numero di 100 miliardi di miliardi di pianeti con proprietà simili alla terra. Se assumiamo che dopo miliardi di anni di esistenza, solo l'1% dei pianeti della Terra svilupperà la vita e l'1% di essi avrà una vita evolutiva in una forma intelligente, ciò significherebbe che esiste un pianeta da biliardo con civiltà intelligenti nell'universo visibile.

Se parliamo solo della nostra galassia e ripetiamo i calcoli, assumendo il numero esatto di stelle nella Via Lattea (100 miliardi), concludiamo che probabilmente ci sono almeno un miliardo di pianeti simili alla Terra nella nostra Galassia. e 100 XNUMX. civiltà intelligenti!

Alcuni astrofisici attribuiscono la possibilità che l'umanità diventi la prima specie tecnologicamente avanzata a 1 su 10.²²cioè rimane insignificante. D'altra parte, l'universo esiste da circa 13,8 miliardi di anni. Anche se le civiltà non sono emerse nei primi miliardi di anni, ci sarebbe voluto ancora molto tempo prima che lo facessero. A proposito, se dopo l'eliminazione finale nella Via Lattea ci fossero "solo" mille civiltà e sarebbero esistite per circa lo stesso tempo della nostra (finora circa 10 XNUMX anni), allora molto probabilmente sono già scomparse, estinguendosi o raccogliendo altri inaccessibili al nostro sviluppo di livello, di cui parleremo più avanti.

Si noti che anche le civiltà esistenti "simultaneamente" comunicano con difficoltà. Se non altro per il fatto che se ci fossero solo 10mila anni luce, ci vorrebbero 20mila anni luce per fare una domanda e poi rispondere. anni. Osservando la storia della Terra, non si può escludere che in un tale lasso di tempo una civiltà possa sorgere e scomparire dalla superficie...

Equazione solo da incognite

Nel tentativo di valutare se una civiltà aliena potrebbe effettivamente esistere, Frank Drake negli anni '60 ha proposto la famosa equazione - una formula il cui compito è quello di determinare "memanologicamente" l'esistenza di razze intelligenti nella nostra galassia. Qui usiamo un termine coniato molti anni fa da Jan Tadeusz Stanisławski, autore satirico e autore di "conferenze" radiofoniche e televisive sulla "manologia applicata", perché quella parola sembra appropriata per queste considerazioni.

secondo Equazione di Drake – N, il numero di civiltà extraterrestri con cui l'umanità può comunicare, è il prodotto di:

R_* è il tasso di formazione stellare nella nostra Galassia;

f_p è la percentuale di stelle con pianeti;

n_e è il numero medio di pianeti nella zona abitabile di una stella, cioè quelli su cui può sorgere la vita;

f_l è la percentuale di pianeti nella zona abitabile su cui sorgerà la vita;

f_i è la percentuale di pianeti abitati su cui la vita svilupperà l'intelligenza (cioè creerà una civiltà);

f_c - la percentuale di civiltà che vogliono comunicare con l'umanità;

L è la vita media di tali civiltà.

Come puoi vedere, l'equazione è composta da quasi tutte le incognite. Del resto, non conosciamo né la durata media dell'esistenza di una civiltà, né la percentuale di coloro che vogliono contattarci. Sostituendo alcuni risultati nell'equazione "più o meno", si scopre che potrebbero esserci centinaia, se non migliaia, di tali civiltà nella nostra galassia.

Equazione di Drake e il suo autore

Terre rare e alieni malvagi

Anche sostituendo valori conservativi ai componenti dell'equazione di Drake, otteniamo potenzialmente migliaia di civiltà simili alla nostra o più intelligenti. Ma se sì, perché non ci contattano? Questo cosiddetto Il paradosso di Fermiego. Ha molte "soluzioni" e spiegazioni, ma con lo stato attuale della tecnologia - e ancora di più mezzo secolo fa - sono tutte come congetture e tiri alla cieca.

Questo paradosso, ad esempio, viene spesso spiegato ipotesi terre rareche il nostro pianeta è unico sotto ogni aspetto. Pressione, temperatura, distanza dal Sole, inclinazione assiale o campo magnetico schermante le radiazioni vengono scelti in modo che la vita possa svilupparsi ed evolversi il più a lungo possibile.

Naturalmente, stiamo scoprendo sempre più esopianeti nell'ecosfera che potrebbero essere candidati per pianeti abitabili. Più recentemente, sono stati trovati vicino alla stella più vicina a noi: Proxima Centauri. Forse, tuttavia, nonostante le somiglianze, le "seconde Terre" che si trovano attorno ai soli alieni non sono "esattamente le stesse" del nostro pianeta, e solo in un tale adattamento può sorgere un'orgogliosa civiltà tecnologica? Forse. Tuttavia, sappiamo, anche guardando la Terra, che la vita prospera in condizioni molto "inappropriate".

Naturalmente, c'è una differenza tra la gestione e la costruzione di Internet e l'invio di Tesla su Marte. Il problema dell'unicità potrebbe essere risolto se potessimo trovare da qualche parte nello spazio un pianeta esattamente come la Terra, ma privo di civiltà tecnologica.

Quando si spiega il paradosso di Fermi, si parla talvolta del cosiddetto cattivi alieni. Questo è inteso in modi diversi. Quindi questi ipotetici alieni possono essere "arrabbiati" per il fatto che qualcuno voglia infastidirli, intervenire e infastidire - quindi si isolano, non rispondono alle barbe e non vogliono avere nulla a che fare con nessuno. Ci sono anche fantasie di alieni "naturalmente malvagi" che distruggono ogni civiltà che incontrano. Gli stessi tecnologicamente avanzati non vogliono che altre civiltà saltino avanti e diventino una minaccia per loro.

Vale anche la pena ricordare che la vita nello spazio è soggetta a varie catastrofi che conosciamo dalla storia del nostro pianeta. Si tratta di glaciazioni, reazioni violente della stella, bombardamenti di meteore, asteroidi o comete, collisioni con altri pianeti o addirittura radiazioni. Anche se tali eventi non sterilizzano l'intero pianeta, potrebbero essere la fine della civiltà.

Inoltre, alcuni non escludono che siamo una delle prime civiltà dell'universo - se non la prima - e che non ci siamo ancora evoluti abbastanza per poter entrare in contatto con civiltà meno avanzate sorte in seguito. Se così fosse, allora il problema di trovare esseri intelligenti nello spazio extraterrestre sarebbe ancora insolubile. Inoltre, un'ipotetica civiltà “giovane” non potrebbe essere più giovane di noi di pochi decenni per poterla contattare a distanza.

Anche la finestra non è troppo grande davanti. La tecnologia e la conoscenza di una civiltà millenaria potrebbero essere state incomprensibili per noi come lo sono oggi per un uomo delle Crociate. Civiltà molto più avanzate sarebbero come il nostro mondo per le formiche in un formicaio lungo la strada.

speculativo cosiddetto Scala Kardashevoil cui compito è qualificare gli ipotetici livelli di civiltà in base alla quantità di energia che consumano. Secondo lei, non siamo nemmeno una civiltà. tipo I, cioè uno che ha padroneggiato la capacità di utilizzare le risorse energetiche del proprio pianeta. Civiltà tipo II in grado di utilizzare tutta l'energia che circonda la stella, ad esempio utilizzando una struttura chiamata "sfera di Dyson". Civiltà tipo III Secondo queste ipotesi, cattura tutta l'energia della galassia. Ricorda, tuttavia, che questo concetto è stato creato come parte di una civiltà di livello I incompiuta, che fino a poco tempo fa era erroneamente raffigurata come una civiltà di tipo II per costruire una sfera di Dyson attorno alla sua stella (anomalie della luce stellare). KIK 8462852).

Se esistesse una civiltà di tipo II, e ancor di più III, la vedremmo sicuramente e ci metteremmo in contatto - alcuni di noi la pensano così, sostenendo inoltre che poiché non vediamo o conosciamo in altro modo alieni così avanzati, loro semplicemente non esistono. . Un'altra scuola di spiegazione del paradosso di Fermi, tuttavia, afferma che le civiltà a questi livelli sono per noi invisibili e irriconoscibili, per non parlare del fatto che, secondo l'ipotesi dello zoo spaziale, non prestano attenzione a tali creature sottosviluppate.

Dopo il test o prima?

Oltre a ragionare su civiltà altamente sviluppate, il paradosso di Fermi è talvolta spiegato dai concetti filtri evolutivi nello sviluppo della civiltà. Secondo loro, c'è una fase nel processo di evoluzione che sembra impossibile o molto improbabile per la vita. È chiamato Ottimo filtro, che è la più grande svolta nella storia della vita sul pianeta.

Per quanto riguarda la nostra esperienza umana, non sappiamo esattamente se siamo indietro, avanti o nel mezzo di una grande filtrazione. Se siamo riusciti a superare questo filtro, potrebbe essere stata una barriera insormontabile per la maggior parte delle forme di vita nello spazio conosciuto e siamo unici. La filtrazione può avvenire fin dall'inizio, ad esempio, durante la trasformazione di una cellula procariotica in una cellula eucariotica complessa. Se così fosse, la vita nello spazio potrebbe anche essere abbastanza ordinaria, ma sotto forma di cellule senza nuclei. Forse siamo solo i primi a passare attraverso il Grande Filtro? Questo ci riporta al problema già accennato, ovvero la difficoltà di comunicare a distanza.

C'è anche la possibilità che una svolta nello sviluppo sia ancora davanti a noi. Non c'era alcun dubbio sul successo allora.

Sono tutte considerazioni altamente speculative. Alcuni scienziati offrono spiegazioni più banali per la mancanza di segnali alieni. Alan Stern, scienziato capo di New Horizons, afferma che il paradosso può essere risolto semplicemente. spessa crosta di ghiaccioche circonda gli oceani su altri corpi celesti. Il ricercatore trae questa conclusione sulla base delle recenti scoperte nel sistema solare: oceani di acqua liquida giacciono sotto le croste di molte lune. In alcuni casi (Europa, Encelado), l'acqua entra in contatto con il suolo roccioso e vi si registra attività idrotermale. Questo dovrebbe contribuire all'emergere della vita.

Una spessa crosta di ghiaccio può proteggere la vita da fenomeni ostili nello spazio. Stiamo parlando, tra le altre cose, di forti brillamenti stellari, impatti di asteroidi o radiazioni vicino a un gigante gassoso. D'altra parte, può rappresentare una barriera allo sviluppo difficile da superare anche per un'ipotetica vita intelligente. Tali civiltà acquatiche potrebbero non conoscere alcuno spazio oltre la spessa crosta di ghiaccio. È difficile anche solo sognare di andare oltre i suoi limiti e l'ambiente acquatico: sarebbe molto più difficile che per noi, per i quali anche lo spazio esterno, fatta eccezione per l'atmosfera terrestre, non è un luogo molto amichevole.

Cerchiamo una vita o un luogo adatto in cui vivere?

In ogni caso, anche noi terrestri dobbiamo pensare a ciò che veramente cerchiamo: la vita stessa o un luogo adatto alla vita come il nostro. Supponendo che non vogliamo combattere guerre spaziali con nessuno, queste sono due cose diverse. I pianeti che sono vitali ma non hanno civiltà avanzate possono diventare aree di potenziale colonizzazione. E troviamo sempre più posti così promettenti. Possiamo già utilizzare strumenti di osservazione per determinare se un pianeta si trova in quella che è nota come orbita. zona vitale intorno a una stellase è roccioso e ad una temperatura adatta all'acqua liquida. Presto saremo in grado di rilevare se c'è davvero acqua lì e determinare la composizione dell'atmosfera.

La zona di vita attorno alle stelle a seconda delle loro dimensioni ed esempi di esopianeti simili alla Terra (coordinata orizzontale - distanza dalla stella (JA); coordinata verticale - massa della stella (relativa al sole)).

L'anno scorso, utilizzando lo strumento HARPS dell'ESO e una serie di telescopi in tutto il mondo, gli scienziati hanno scoperto l'esopianeta LHS 1140b come il più noto candidato alla vita. Orbita attorno alla nana rossa LHS 1140, a 18 anni luce dalla Terra. Gli astronomi stimano che il pianeta abbia almeno cinque miliardi di anni. Hanno concluso che ha un diametro di quasi 1,4 1140. km - che è XNUMX volte la dimensione della Terra. Gli studi sulla massa e sulla densità di LHS XNUMX b hanno concluso che si tratta probabilmente di una roccia con un denso nucleo di ferro. Suona familiare?

Poco prima, è diventato famoso un sistema di sette pianeti simili alla Terra attorno a una stella. TRAPPISTA-1. Sono etichettati da "b" a "h" in ordine di distanza dalla stella ospite. Le analisi condotte dagli scienziati e pubblicate sul numero di gennaio di Nature Astronomy suggeriscono che a causa delle temperature superficiali moderate, del moderato riscaldamento delle maree e di un flusso di radiazioni sufficientemente basso che non porta a un effetto serra, i migliori candidati per i pianeti abitabili sono " e ” oggetti e “e”. È possibile che il primo copra l'intero oceano d'acqua.

Pianeti del sistema TRAPPIST-1

Così, scoprire le condizioni favorevoli alla vita sembra già alla nostra portata. Il rilevamento a distanza della vita stessa, che è ancora relativamente semplice e non emette onde elettromagnetiche, è una storia completamente diversa. Tuttavia, gli scienziati dell'Università di Washington hanno escogitato un nuovo metodo per completare la ricerca a lungo proposta di grandi numeri. ossigeno nell'atmosfera del pianeta. La cosa buona dell'idea dell'ossigeno è che è difficile produrre grandi quantità di ossigeno senza vita, ma non è noto se tutta la vita produca ossigeno.

"La biochimica della produzione di ossigeno è complessa e può essere rara", spiega Joshua Crissansen-Totton dell'Università di Washington sulla rivista Science Advances. Analizzando la storia della vita sulla Terra, è stato possibile identificare una miscela di gas, la cui presenza indica l'esistenza della vita allo stesso modo dell'ossigeno. Parlando di miscela di metano e anidride carbonica, senza monossido di carbonio. Perché nessun ultimo? Il fatto è che gli atomi di carbonio in entrambe le molecole rappresentano diversi gradi di ossidazione. È molto difficile ottenere livelli appropriati di ossidazione mediante processi non biologici senza la concomitante formazione di monossido di carbonio mediato dalla reazione. Se, ad esempio, una fonte di metano e CO₂ ci sono vulcani nell'atmosfera, saranno inevitabilmente accompagnati da monossido di carbonio. Inoltre, questo gas viene assorbito rapidamente e facilmente dai microrganismi. Poiché è presente nell'atmosfera, l'esistenza della vita dovrebbe piuttosto essere esclusa.

Per il 2019, la NASA prevede di lanciare Telescopio spaziale James Webbche potrà studiare più accuratamente le atmosfere di questi pianeti per la presenza di gas più pesanti come anidride carbonica, metano, acqua e ossigeno.

Il primo esopianeta è stato scoperto negli anni '90. Da allora, abbiamo già confermato quasi 4. esopianeti in circa 2800 sistemi, di cui una ventina che sembrano essere potenzialmente abitabili. Sviluppando strumenti migliori per osservare questi mondi, saremo in grado di fare ipotesi più informate sulle condizioni lì. E cosa ne verrà fuori resta da vedere.