Извънземният живот и къде да ги намерите

Със сигурност ще го направим в рамките на това хилядолетие.

Някога в пространството около обикновена звезда се носеше самотна скала. Някой реши да я засади със самовъзпроизвеждаща се молекула и да си вземе почивка за малко и да се върне по-късно на това безинтересно недолюбващо място. Те никога не се завърнаха, но се чудя как биха реагирали да бъдат посрещнати от над 8 500 000 различни видове самоподдържащи се субекти, всяка от които има нещо специално и уникално за себе си.

По едно време имам предвид около 4,6 милиарда години. Колкото и да ми се иска да вярвам, че тази история е вярна и че „те“ някой ден ще се върнат, истината вероятно е друга.

Ако някой ме попита: „Кои са двете най-необикновени и умопомрачителни неща за вас?“, Отговорът ми без съмнение ще бъде, необятността на тази вселена и многообразието на живота на Земята. Безброй нощи, гледащи към небето и безброй дни, наблюдаващи природата, все още няма категорични отговори.

Какви сме ние? Къде започна всичко?

От настоящото ни разбиране нашата Вселена е на около 13,8 милиарда години. Това е много древна екосистема, изпълнена с исторически моменти, но най-вече в цялостното си съществуване има едно забележително събитие, което се откроява и се чуди на учените до тази дата, на произхода на живота.

Почти все едно Вселената е създала живот, за да се самоопредели.

Днес искам да задам неизбежен въпрос,

„Наистина ли сме сами?“

Аз не просто ще питам, но ще дам окончателен отговор до края на тази статия.

За да разрешим това, първо трябва да разберем как е възникнал животът и какво го е накарало да процъфтява, както го познаваме днес. Ако знаем частта „какво“, ще знаем къде да я търсим.

Всъщност сме стъпка напред в нашето търсене. Имаме Земя, цяла планета, пълна с живи същества, която ни демонстрира условията, необходими за процъфтяването на живота. Един впечатляващ факт за нашата планета е, че животът е навсякъде, където гледаме. Най-дълбоките достижения на океаните, където дори слънчевата светлина не може да проникне, кипене на естествени гейзери и райони около активни вулкани, замръзване на полярните региони: животът е навсякъде.

Идеята е проста: „Ако се случи веднъж, е по-вероятно да се случи отново. В крайна сметка Вселената обича периодичността. "

Нека сега отидем на междузвезден лов за съкровища, за да намерим място другаде, където някой ден да се обадим вкъщи. В крайна сметка може да намерим живот под формата на микроби, но намирането на интелигентен живот е реална работа. Нека да ограничим търсенето на място, където можем да оцелеем по начина, по който правим тук. Такова място най-вероятно би имало вида на живота, за който знаем със сигурност, че съществува, основан на въглеродните форми на живот. Ние също ограничаваме търсенето си до галактиката Млечен път.

След като размишлявам за известно време, ето списък с задължителни филтри, с които измислих, за да стесня търсенето ни.

✔ Филтър 1: Звезда и скалиста планета

Изгаряща звезда (Източник на изображението: Тенор)

Слънцето е основният източник на енергия за по-голямата част от живота на Земята, пряко или косвено. Някои форми на живот могат да поддържат независимо от съществуването на звезда, но в по-голям и по-сложен мащаб определено се нуждаем от енергия на звездата. Доскоро учените не бяха много сигурни дали нашата слънчева система е „Единствената“ или тази сред многото там. С неотдавна приключилата мисия Кеплер тези съмнения бяха поставени в покой. Вече можем уверено да заявим, че почти всяка друга звезда там има планетна система около нея, което означава, че в нашата галактика има повече планети, отколкото звезди. Нека просто ограничим търсенето си до планетите, обикалящи около орбитите на Слънце звезди, защото знаем със сигурност, че такава звезда може да осигури условия, подходящи за живота да съществува.

Ето една проста интуиция. Ако на друго място съществуваше звезда, почти с подобен размер и възраст като Слънцето, щеше ли да има подобна планетарна система около нея? Каква е вероятността такава система да има и подобна на Земята планета и животът да се е развил там по същия начин, както и тук?

Основните характеристики на такъв потенциален слънчев близнак са следните:

  • Тя трябва да бъде звезда от основната последователност от тип G, т.е. звезда (по същество като слънце), която е с размери като Слънцето и слее водород с хелий и ще продължава да го прави в продължение на около 10 милиарда години, докато не изтече от гориво и след това се разширява в червен гигант, само за да може в крайна сметка да хвърли външните си слоеве, за да се превърне в бяло джудже.
  • Нейната повърхностна температура трябва да бъде около 5700 К, а възрастта трябва да бъде около 4,6 милиарда години, което дава достатъчно време за интелигентен живот (както го познаваме).
  • Той трябва да има металик, подобен на този на Слънцето. Това е мярка за различни елементи в една звезда, които са по-тежки от водорода или хелия. Това, което прави това интересно свойство е, че индиректно може да посочи дали и какъв вид екзопланети може да има звездната система. Звездите с по-висока металичност могат да имат газови гиганти и скалисти планети, които се въртят около тях. Можем да преценяваме, че звезда с металичност, подобна на тази на Слънцето, може да има подобен вид планети около нея.

Филтрирайки от текущите данни на наблюдавани звезди, имаме много добри кандидати, които са близо до слънчеви близнаци. Ще се върнем към тях скоро, но сега нека разгледаме и други критерии.

✔ Филтър 2: Течна вода

Капки течна вода (Източник на изображението: Reddit)

Един хубав ден два водородни атома се свързват с кислороден атом и така се създава еликсирът на живота. Водата е важно за оцеляването на нашия вид. Средностатистическият човек няма да издържи повече от седмица без него.

Разстоянието от звезда, при което температурата е перфектна за съществуване на течна вода, често се нарича зоната на Златилокс. В идеалния случай температурата на повърхността трябва да бъде между -15 и около 70 градуса по Целзий. Фокусът ни е върху планетите, намиращи се в тази зона на родителската им звезда. Въз основа на данните на Кеплер, астрономите прецениха, че в зоната на Златилотокс могат да живеят около 11 милиарда планети с размер на Земята.

✔ Филтър 3: Състав на атмосферата

Северното сияние се образува, когато заредените частици взаимодействат с нашата атмосфера.

Нуждаем се от кислород за метаболизма и озонов слой, за да защитим живота от вредните лъчи на Слънцето. Налягането и съставът трябва да са точно подходящи, за да ни помогнат да оцелеем и да процъфтим. Нуждаем се и от парников ефект, без който Земята би била много по-хладна. Въпреки че в по-тежки условия могат да съществуват няколко форми на живот, нека се ограничим в това търсене.

Ако се чудите как можем да разберем атмосферата на екзопланета, която е на няколко светлинни години, имаме прост, но ефективен метод да го направим. Наблюдавайки спектъра на светлината от звезда, която също преминава през атмосферата на екзопланетата, можем да определим елементите, присъстващи в нея. Атомите и молекулите по принцип поглъщат определени дължини на вълната светлина (това е специфично за даден елемент, следователно е по-скоро като пръстовия отпечатък на този елемент). В нашите спектрални наблюдения тези светлинни дължини ще липсват, което показва тяхното присъствие в атмосферата на екзопланетата.

✔ Филтър 4: Магнитно поле

Магнитното поле на Земята, което ни защитава от слънчевия вятър (Източник на изображението: НАСА)

Наличието на магнитно поле има силна връзка с много неща. Например, помислете за нашия потенциален втори дом, Марс. Атмосферата му е далеч по-тънка (около 100 пъти) от тази на Земята. Въпреки че е в зоната на Goldilocks, на повърхността почти няма течна вода. Не е изненадващо, че и в живота няма следа. Земята, от друга страна, процъфтява с живота. Една отличителна разлика тук е липсата на силно магнитно поле на Марс.

От сегашното ни разбиране, магнитното поле на планетата не само му помага да запази атмосферата си до известна степен, но и ни предпазва от слънчеви ветрове и други високоенергийни заредени частици, като ги отклонява.

✔ Филтър 5: Разстояние от Галактическия център

Ако смятате, че в зоната на Златилокс на звезда трябва да е достатъчно, грешите. Звездната система също трябва да присъства в това, което е известно като „галактическа обитаема зона“. Това са областите на галактика, където животът има най-голям шанс за издръжка. В идеалния случай той е на удобно разстояние от галактическия център, а не в близост до свръхнова или други насилствени звездни събития, които могат да представляват заплаха от изчезване. Земята е на едно такова място със сравнително спокоен космически квартал.

Това е галактическата обитаема зона на Млечния път, както е предсказано от Lineweaver et al (2004).

✔ Филтър 6: Други разни фактори

Има няколко други фактора, които могат да окажат някакъв ефект върху еволюцията на живота. Земята е единствената известна планета, която е домакин на живот, но това не е това. Земята е и единствената, която има тектоника на плочи (има някои наблюдения, показващи подобна активност на Луната на Юпитер, Европа). Те помагат за поддържане на стабилна температура на планетата. Това намеква, че тектониката на плочите може да е от съществено значение за съществуването на живота, но учените твърдят, че това може да не е абсолютна необходимост.

Друго съображение е наличието на така наречените „добри юпитери“ в системата. Газовите гиганти като Юпитер, които орбитат по-далеч от родителската си звезда, всъщност могат да играят роля за отклоняване на масивни астероиди от сблъсък към вътрешните скални планети. Това би могло да помогне за предотвратяване на масовите изчезвания, което да даде достатъчно време за интелигентен живот.

Докато произходът на живота на Земята изглежда е резултат от поредица от оркестрирани събития, прекалено добри, за да е просто съвпадение, това, което ме кара да мисля, че не е уникален, е самия непостижим размер на тази вселена. Звездни системи и планети, отговарящи на всички горепосочени критерии, имат много голям шанс да се развият извънземен живот. Като се имат предвид огромни числа като 11 милиарда планети, подобни на Земята, изглежда правдоподобно, че някои от тях трябва да имат интелигентен живот, но нещо е странно.

Има твърде много възможности за нас да не сме сами. Малко начало на друго място след няколко милиона години би трябвало да породи технологично развита цивилизация, която би могла да изследва нашата галактика вече. и въпреки това, където и да погледнем в космоса, почти няма био или техно-подписи, просто дълбока тишина, празнота на тъмнината. Всякакви претенции в противен случай почти винаги се отхвърлят като фалшиви аларми. Това е по същество парадоксът на Ферми. Къде са всички?

Преди да продължим напред, нека първо да преценим какъв трябва да бъде общият живот, статистически погледнато. Това можете да разберете с помощта на известното уравнение на Дрейк:

Източник: Wikipedia

Ние нямаме точни стойности за тези параметри, но две контрастни оценки ни казват, че или всички сме сами, или има над 15 600 000 цивилизации в нашата галактика. Това е сценарий или навсякъде, или никъде. Няма залагания.

По-близо до истината от всякога преди, е време да изследваме Вселената при използване на данните, които имаме (в момента на писането на тази статия).

Връщайки се към дискусията за звездите, подобни на Слънцето, досега идентифицирахме шестнадесет кандидати, които са близо до близнаци, от които пет от тях са потвърдили, че екзопланети са ги обиколили. Но не приемайте надеждите си високи. Вселената винаги има нещо в ръкава си, за да разбие нашите очаквания.

Една от тези звезди, HD 164595 има планета (наречена HD 164595b) поне 16 пъти по-масивна от Земята, обикаляща около нея на всеки 40 дни. Предполага се, че е подобен на Нептун и вероятно не може да поддържа живота, но интересното е, че през май 2015 г. астрономите откриха своеобразен радиосигнал, идващ от тази посока. Някои се вълнуваха, че може да има извънземен произход, но липсата на допълнителни доказателства и наблюдения отхвърлиха подобно твърдение.

Беше установено, че друга звезда на име HD 98649 има планета, която я обикаля в странно ексцентрична орбита. Може да е малко вероятно дом за цял живот, но има по-добра надежда на около 2700 светлинни години. Тук се намира YBP 1194, един от най-добрите слънчеви близнаци, открити досега. Тази звезда обаче е част от по-голям струпване на звезди, за разлика от Слънцето, но все пак има екзопланета в орбита, което показва, че те могат да бъдат често срещани дори сред звездни клъстери. Този конкретен се оценява като 100 пъти по-голям от Земята и орбитира изненадващо близо до своята звезда. Това поставя въпросителен знак за обитаемостта на тази система, дори ако в зоната Goldilocks на звездата е имало други неоткрити планети.

Планетарната система на още един слънчев близнак HIP 11915 е далеч по-вълнуваща. Потвърдихме, че газов гигант с размер на Юпитер обикаля около тази звезда и по-интересното е почти на същото разстояние, както Юпитер е до нашето Слънце. Това намеква за наличието на вътрешни скални планети в системата, една от които може да бъде подобна на Земята. Учените прогнозират, че това може много добре да бъде Слънчевата система 2.0. Необходимо е да се направят повече наблюдения, за да се потвърди същото.

Запазвайки най-доброто за последно, имаме звездата Kepler-452, разположена на около 1402 светлинни години от нас. Той има потвърдена екзопланета в орбита с период от 384.843 дни, доста близък до число, което сме много познати. Тази планета също се е намирала в зоната на Златилокс от своята звезда и повърхностната й температура се оценява като тази на Земята!

Точно когато си помислихте, че парчетата от пъзела се вписват гладко, имаме проблем с неговата родителска звезда. Тя е много по-стара от Слънцето (почти с около 1,5 милиарда години), следователно тази система е по-скоро като бъдеща наша версия. Така или иначе, ако животът се развие там, както на Земята, тяхната цивилизация щеше да бъде милиони години пред нас и такива ще са условията там. Нямаме ясни доказателства за това, но това е сериозен залог. Учени от Института SETI (Търсене на извънземно разузнаване) вече започнаха да сканират тази област за потенциални извънземни сигнали. Може да е само въпрос на време, преди да намерим нещо.

Източник на изображението: НАСА

Мисията Kepler свърши поразителна работа по откриването на Kepler-452b и сега мисията TESS в момента работи с единствената цел да идентифицира повече екзопланети. Едва ли сме изследвали върха на върха на айсберга. Все повече и повече данни ще влизат през идните години с планираните нови мисии и ние сме на правилния път в нашето търсене. Дори след стесняване на няколко фактора и налагане на множество строги ограничения, все още ни остават толкова много места за изследване и търсене на живот.

Всички тези наблюдения са направени в галактиката Млечен път и точно през последните 50 години направихме някои обещаващи открития. Счита се, че нашата Вселена има много повече от 200 милиарда галактики. Дори и да вземем предвид, че животът съществува само на една планета във всяка спирална галактика, броят на извънземните цивилизации трябва да бъде ужасен.

Вместо да се търсят идеални места, където животът може да съществува, по-опростен подход би бил да се търсят сигнали от дълбокото пространство. Теорията е, че всеки интелигентен живот най-вероятно ще изпраща предавания в Космоса, точно както ние. Откриването на радиосигнал, изобразяващ умишлено или кодирано предаване, е гаранция за разумен живот. Слушаме подобни сигнали от много дълго време.

В миналото имаше няколко програми като Project Ozma, Projects Sentinel, META, BETA и Project Phoenix, всички с основна цел да открият извънземни сигнали. Както може би се досещате, никой от тях не успя досега.

Това не е случайно търсене и има няколко съвета за търсене. Една от тях е водочестотната радиочестота, където учените обикновено търсят признаци на комуникация. Тази специална честота съответства на спектралната линия на хидроксилни йони и водород, две от най-разпространените съединения във Вселената. Това го прави „тих канал“, т.е. лишен от всякакъв шум (който се поглъща от тях), което го прави идеален за извънземна комуникация.

Учените са търсили и различни извънземни мегаструктури, които са били теоретизирани, като сферата на Дайсън, рояк или пръстен, космическото огледало, хипертелескопа, шкадовата тръба и др. от напреднала цивилизация. (Тип 2 на скалата на Кардашев, общата мярка, използвана за оценка на технологичния напредък на цивилизацията)

Какви сигнали открихме досега?

Уау! сигнал, представен като “6EQUJ5”. Оригиналната разпечатка с ръкописен възклицание на Ehman е запазена от Ohio History Connection

През повечето време пространството е зловещо мълчаливо и дори онези няколко моменти, когато се открие нещо, вероятно е фалшива тревога. Въпреки това, ние открихме някои наистина мистериозни такива като Уау! Сигнал, който някои учени сега смятат, е просто от преминаваща комета.

Откритият през 2003 г. радиоизточник SHGb02 + 14a изглежда по-неестествен. Той е в района на водната дупка и е наблюдаван няколко пъти с подобен честотен дрейф. Това, което го прави особено, е, че посоката, от която идва, няма звезди в региона! Към днешна дата няма ясно обяснение за произхода му.

В момента има няколко програми в експлоатация и ще продължим да намираме по-интересни сигнали. Съществува и протокол, формулиран „Политика за откриване на информация“, който определя универсални насоки за това какво да правите след потенциално откриване.

Общата интуиция да се счита непознат сигнал за извънземен произход е следната:

  • Не трябва да изглежда естествено. Трябва да има някои очевидни признаци като тясна честотна лента, модулация, кодиране, множество честоти и т.н.
  • Това не трябва да е еднократна аномалия (което обикновено показва, че това е просто някаква намеса или фалшива аларма). Трябва да можем да го наблюдаваме отново и отново от едно и също положение на небето.
  • Той трябва да произхожда от конкретна точка и само от тази точка. Ако такъв сигнал бъде получен от всички посоки, по-вероятно е той да е от естествен произход, въпреки че може би не сме знаели какво би могло да го причини. (например бързи радио разриви (FRB))

Ако сте астроном аматьор и намерите нещо, което отговаря на тези критерии, бихте могли да бъдете на нещо чуждо. Breakthrough Listen е скорошна инициатива, стартирана в опит да слушаме нашите съседни звезди. Астрономическите данни, събрани по време на тази програма, са публично достояние. Можете да получите достъп до него и да проведете собствени изследвания!

Липсата на доказателства може да ни изкуши да направим ранни заключения, но току-що започнахме нашето търсене и вярвам, че космическият ни квартал е пълен с тайни, които чакат да бъдат открити.

Знайте това, следващия път, когато вдигнете поглед към нощното небе. По-вероятно е, че близо до една мигаща точка някъде навън има място, което някой се обажда вкъщи и може би, просто може би, някой се взира в нас, обмисляйки същия въпрос, който имаме: „Всички ли сме наистина сами?“

Предполагам, че в рамките на следващите 1000 години ще открием или намерим нашите космически спътници. И този момент ще бъде най-значимият в цялото съществуване на човечеството. Ето малко съобщение, което искам в бъдеще да оставя на извънземните, които четат тази статия (е, доста амбициозна съм):

„Ей там! Не съм сигурен дали можете да разберете това, но ви благодаря за цялото вдъхновение. Много преди да разберем за вас, вие вдъхновихте поколения любопитни умове и изследователи като мен да мечтаят за съществуване отвъд небето ... "

И ето моят отговор на този въпрос. Не, не сме сами, никога не сме били и никога няма да бъдем. В най-лошия сценарий, дори ако мислите ми се окажат грешни, пак ще ги намерим.

Някъде по линията щяхме да станем извънземните, които търсехме през цялото време.

Изображението по-горе показва предаването на художник на поток от събития в 13-милиардна годишна история на Вселената от Големия взрив в горния десен ъгъл обратно на часовниковата стрелка до образуването на живот на Земята в долния десен ъгъл. (Имидж кредити: Университета в Индиана Блумингтън)