O Paradoxo de Fermi após uma onda de descobertas de exoplanetas

Na galáxia RX J1131-1231, uma equipe de astrofísicos da Universidade de Oklahoma descobriu o primeiro grupo conhecido de planetas fora da Via Láctea. Os objetos "rastreados" pela técnica de microlente gravitacional têm massas diferentes - de lunares a semelhantes a Júpiter. Essa descoberta torna o paradoxo de Fermi mais paradoxal?

Há aproximadamente o mesmo número de estrelas em nossa galáxia (100-400 bilhões), aproximadamente o mesmo número de galáxias no universo visível - então há uma galáxia inteira para cada estrela em nossa vasta Via Láctea. Em geral, por 10 anos²² para 10²⁴ estrelas. Os cientistas não têm consenso sobre quantas estrelas são semelhantes ao nosso Sol (ou seja, semelhantes em tamanho, temperatura, brilho) - as estimativas variam de 5% a 20%. Tomando o primeiro valor e escolhendo o menor número de estrelas (10²²), obtemos 500 trilhões ou um bilhão de bilhões de estrelas como o Sol.

De acordo com estudos e estimativas da PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences), pelo menos 1% das estrelas do universo giram em torno de um planeta capaz de abrigar vida - portanto, estamos falando do número de 100 bilhões de bilhões de planetas com propriedades semelhantes para a terra. Se assumirmos que após bilhões de anos de existência, apenas 1% dos planetas da Terra desenvolverão vida e 1% deles terão vida evolutiva de forma inteligente, isso significaria que há um planeta de bilhar com civilizações inteligentes no universo visível.

Se falarmos apenas sobre nossa galáxia e repetirmos os cálculos, assumindo o número exato de estrelas na Via Láctea (100 bilhões), concluímos que provavelmente há pelo menos um bilhão de planetas semelhantes à Terra em nossa galáxia. e 100 XNUMX. civilizações inteligentes!

Alguns astrofísicos colocam a chance de a humanidade se tornar a primeira espécie tecnologicamente avançada em 1 em 10.²²ou seja, permanece insignificante. Por outro lado, o universo existe há cerca de 13,8 bilhões de anos. Mesmo que as civilizações não surgissem nos primeiros bilhões de anos, ainda levaria muito tempo até que isso acontecesse. A propósito, se após a eliminação final na Via Láctea houvesse “apenas” mil civilizações e elas existissem quase ao mesmo tempo que a nossa (até agora cerca de 10 XNUMX anos), então provavelmente já desapareceram, morrendo ou reunindo outros inacessíveis ao nosso nível de desenvolvimento, que serão discutidos posteriormente.

Observe que mesmo as civilizações existentes “simultaneamente” se comunicam com dificuldade. Se apenas pela razão de que, se houvesse apenas 10 mil anos-luz, levariam 20 mil anos-luz para fazer uma pergunta e depois respondê-la. anos. Olhando para a história da Terra, não se pode descartar que em tal período de tempo uma civilização possa surgir e desaparecer da superfície ...

Equação apenas de incógnitas

Ao tentar avaliar se uma civilização alienígena poderia realmente existir, Frank Drake nos anos 60 ele propôs a famosa equação - uma fórmula cuja tarefa é determinar "memanologicamente" a existência de raças inteligentes em nossa galáxia. Aqui usamos um termo cunhado muitos anos atrás por Jan Tadeusz Stanisławski, um satirista e autor de "palestras" de rádio e televisão sobre "manologia aplicada", porque essa palavra parece apropriada para essas considerações.

conforme Equação de Drake – N, o número de civilizações extraterrestres com as quais a humanidade pode se comunicar, é o produto de:

R_* é a taxa de formação estelar em nossa Galáxia;

f_p é a porcentagem de estrelas com planetas;

n_e é o número médio de planetas na zona habitável de uma estrela, ou seja, aqueles em que a vida pode surgir;

f_l é a porcentagem de planetas na zona habitável em que a vida surgirá;

f_i é a porcentagem de planetas habitados nos quais a vida desenvolverá inteligência (ou seja, criará uma civilização);

f_c - a porcentagem de civilizações que desejam se comunicar com a humanidade;

L é o tempo de vida médio de tais civilizações.

Como você pode ver, a equação consiste em quase todas as incógnitas. Afinal, não sabemos nem a duração média da existência de uma civilização, nem a percentagem daqueles que nos querem contactar. Substituindo alguns resultados na equação "mais ou menos", verifica-se que pode haver centenas, senão milhares, de tais civilizações em nossa galáxia.

Equação de Drake e seu autor

Terra rara e alienígenas do mal

Mesmo substituindo valores conservadores pelos componentes da equação de Drake, obtemos potencialmente milhares de civilizações semelhantes à nossa ou mais inteligentes. Mas se sim, por que eles não nos contatam? Este chamado O paradoxo de Fermi. Ele tem muitas "soluções" e explicações, mas com o estado atual da tecnologia - e ainda mais meio século atrás - todas são como adivinhações e tiros às cegas.

Este paradoxo, por exemplo, é muitas vezes explicado hipótese terras rarasque nosso planeta é único em todos os sentidos. Pressão, temperatura, distância do Sol, inclinação axial ou campo magnético de proteção contra radiação são escolhidos para que a vida possa se desenvolver e evoluir pelo maior tempo possível.

É claro que estamos descobrindo cada vez mais exoplanetas na ecosfera que podem ser candidatos a planetas habitáveis. Mais recentemente, eles foram encontrados perto da estrela mais próxima de nós - Proxima Centauri. Talvez, no entanto, apesar das semelhanças, as "segundas Terras" encontradas em torno de sóis alienígenas não sejam "exatamente as mesmas" que nosso planeta, e somente em tal adaptação pode surgir uma orgulhosa civilização tecnológica? Pode ser. No entanto, sabemos, mesmo olhando para a Terra, que a vida prospera em condições muito "inadequadas".

Claro, há uma diferença entre gerenciar e construir a Internet e enviar Tesla para Marte. O problema da singularidade poderia ser resolvido se pudéssemos encontrar em algum lugar do espaço um planeta exatamente como a Terra, mas desprovido de civilização tecnológica.

Ao explicar o paradoxo de Fermi, às vezes se fala do chamado alienígenas maus. Isso é entendido de diferentes maneiras. Assim, esses hipotéticos alienígenas podem ficar "bravos" por alguém querer incomodá-los, intervir e incomodar - assim eles se isolam, não respondem a farpas e não querem ter nada a ver com ninguém. Há também fantasias de alienígenas "naturalmente maus" que destroem todas as civilizações que encontram. Os próprios tecnologicamente avançados não querem que outras civilizações saltem à frente e se tornem uma ameaça para eles.

Vale lembrar também que a vida no espaço está sujeita a diversas catástrofes que conhecemos da história do nosso planeta. Estamos falando de glaciação, reações violentas da estrela, bombardeio por meteoros, asteróides ou cometas, colisões com outros planetas ou mesmo radiação. Mesmo que tais eventos não esterilizem todo o planeta, eles podem ser o fim da civilização.

Além disso, alguns não excluem que somos uma das primeiras civilizações do universo - se não a primeira - e que ainda não evoluímos o suficiente para poder fazer contato com civilizações menos avançadas que surgiram posteriormente. Se assim fosse, o problema de procurar seres inteligentes no espaço extraterrestre ainda seria insolúvel. Além disso, uma hipotética civilização “jovem” não poderia ser mais jovem do que nós por apenas algumas décadas para poder contatá-la remotamente.

A janela também não é muito grande na frente. A tecnologia e o conhecimento de uma civilização milenar podem ter sido tão incompreensíveis para nós quanto são hoje para um homem das Cruzadas. Civilizações muito mais avançadas seriam como o nosso mundo para as formigas de um formigueiro à beira da estrada.

O chamado especulativo Escala Kardashevocuja tarefa é qualificar os níveis hipotéticos de civilização de acordo com a quantidade de energia que consomem. Segundo ela, ainda nem somos uma civilização. tipo I, ou seja, aquele que domina a capacidade de usar os recursos energéticos do seu próprio planeta. Civilização tipo II capaz de usar toda a energia ao redor da estrela, por exemplo, usando uma estrutura chamada "esfera de Dyson". Civilização tipo III De acordo com essas suposições, ele captura toda a energia da galáxia. Lembre-se, no entanto, que esse conceito foi criado como parte de uma civilização de Nível I inacabada, que até recentemente era erroneamente retratada como uma civilização de Tipo II se movendo em direção à construção de uma esfera Dyson em torno de sua estrela (anomalias de luz estelar). KIK 8462852).

Se houvesse uma civilização do tipo II, e ainda mais III, nós definitivamente a veríamos e entraríamos em contato conosco - alguns de nós pensam assim, argumentando ainda que, como não vemos ou conhecemos esses alienígenas avançados, eles simplesmente não existem. . Outra escola de explicação para o paradoxo de Fermi, no entanto, diz que civilizações nesses níveis são invisíveis e irreconhecíveis para nós - sem falar que eles, de acordo com a hipótese do zoológico espacial, não prestam atenção a tais criaturas subdesenvolvidas.

Após o teste ou antes?

Além de raciocinar sobre civilizações altamente desenvolvidas, o paradoxo de Fermi às vezes é explicado pelos conceitos filtros evolutivos no desenvolvimento da civilização. Segundo eles, há um estágio no processo de evolução que parece impossível ou muito improvável para a vida. É chamado Ótimo filtro, que é o maior avanço na história da vida no planeta.

No que diz respeito à nossa experiência humana, não sabemos exatamente se estamos atrasados, adiantados ou no meio de uma grande filtragem. Se conseguimos superar esse filtro, pode ter sido uma barreira intransponível para a maioria das formas de vida no espaço conhecido, e somos únicos. A filtração pode ocorrer desde o início, por exemplo, durante a transformação de uma célula procariótica em uma célula eucariótica complexa. Se assim fosse, a vida no espaço poderia até ser bastante comum, mas na forma de células sem núcleo. Talvez sejamos apenas os primeiros a passar pelo Grande Filtro? Isso nos traz de volta ao problema já mencionado, ou seja, a dificuldade de comunicação à distância.

Há também uma opção de que um avanço no desenvolvimento ainda está à nossa frente. Não havia dúvida de qualquer sucesso então.

Estas são todas considerações altamente especulativas. Alguns cientistas oferecem explicações mais mundanas para a falta de sinais alienígenas. Alan Stern, cientista-chefe da New Horizons, diz que o paradoxo pode ser resolvido de forma simples. crosta de gelo grossaque circunda os oceanos em outros corpos celestes. O pesquisador tira essa conclusão com base em descobertas recentes no sistema solar: oceanos de água líquida estão sob as crostas de muitas luas. Em alguns casos (Europa, Enceladus), a água entra em contato com o solo rochoso e a atividade hidrotermal é registrada ali. Isso deve contribuir para o surgimento da vida.

Uma espessa crosta de gelo pode proteger a vida de fenômenos hostis no espaço sideral. Estamos falando aqui, entre outras coisas, de fortes erupções estelares, impactos de asteroides ou radiação perto de um gigante gasoso. Por outro lado, pode representar uma barreira ao desenvolvimento difícil de superar mesmo para uma vida inteligente hipotética. Tais civilizações aquáticas podem não conhecer nenhum espaço fora da espessa crosta de gelo. É difícil até sonhar em ir além de seus limites e do ambiente aquático - seria muito mais difícil do que para nós, para quem o espaço sideral, exceto a atmosfera terrestre, também não é um lugar muito amigável.

Estamos procurando uma vida ou um lugar adequado para viver?

De qualquer forma, nós, terráqueos, também devemos pensar no que realmente buscamos: a própria vida ou um lugar adequado para uma vida como a nossa. Assumindo que não queremos travar guerras espaciais com ninguém, são duas coisas diferentes. Planetas que são viáveis, mas não possuem civilizações avançadas, podem se tornar áreas de potencial colonização. E encontramos cada vez mais lugares tão promissores. Já podemos usar ferramentas de observação para determinar se um planeta está no que é conhecido como órbita. zona de vida em torno de uma estrelase é rochoso e a uma temperatura adequada para água líquida. Em breve poderemos detectar se realmente há água ali e determinar a composição da atmosfera.

A zona de vida em torno das estrelas, dependendo de seu tamanho e exemplos de exoplanetas semelhantes à Terra (coordenada horizontal - distância da estrela (JA); coordenada vertical - massa da estrela (em relação ao sol)).

No ano passado, usando o instrumento ESO HARPS e vários telescópios em todo o mundo, os cientistas descobriram o exoplaneta LHS 1140b como o candidato mais conhecido à vida. Ele orbita a anã vermelha LHS 1140, a 18 anos-luz da Terra. Os astrônomos estimam que o planeta tenha pelo menos cinco bilhões de anos. Eles concluíram que tem um diâmetro de quase 1,4 1140. km - que é XNUMX vezes o tamanho da Terra. Estudos da massa e densidade de LHS XNUMX b concluíram que é provável que seja uma rocha com um núcleo de ferro denso. Soa familiar?

Um pouco antes, um sistema de sete planetas semelhantes à Terra em torno de uma estrela ficou famoso. TRAPPIST-1. Eles são rotulados de "b" a "h" em ordem de distância da estrela hospedeira. As análises realizadas pelos cientistas e publicadas na edição de janeiro da Nature Astronomy sugerem que, devido às temperaturas moderadas da superfície, aquecimento moderado das marés e fluxo de radiação suficientemente baixo que não leva ao efeito estufa, os melhores candidatos a planetas habitáveis ​​são "e" objetos e “e”. É possível que o primeiro cubra toda a água do oceano.

Planetas do sistema TRAPPIST-1

Assim, descobrir as condições propícias à vida parece já estar ao nosso alcance. A detecção remota da própria vida, que ainda é relativamente simples e não emite ondas eletromagnéticas, é uma história completamente diferente. No entanto, cientistas da Universidade de Washington propuseram um novo método que complementa a pesquisa há muito proposta por grandes números. oxigênio na atmosfera do planeta. A coisa boa sobre a ideia do oxigênio é que é difícil produzir grandes quantidades de oxigênio sem vida, mas não se sabe se toda a vida produz oxigênio.

“A bioquímica da produção de oxigênio é complexa e pode ser rara”, explica Joshua Crissansen-Totton, da Universidade de Washington, na revista Science Advances. Analisando a história da vida na Terra, foi possível identificar uma mistura de gases, cuja presença indica a existência de vida da mesma forma que o oxigênio. Falando de mistura de metano e dióxido de carbono, sem monóxido de carbono. Por que nenhum último? O fato é que os átomos de carbono em ambas as moléculas representam diferentes graus de oxidação. É muito difícil obter níveis apropriados de oxidação por processos não biológicos sem a formação concomitante de monóxido de carbono mediado pela reação. Se, por exemplo, uma fonte de metano e CO₂ existem vulcões na atmosfera, eles serão inevitavelmente acompanhados de monóxido de carbono. Além disso, este gás é rapidamente e facilmente absorvido pelos microrganismos. Uma vez que está presente na atmosfera, a existência de vida deve ser descartada.

Para 2019, a NASA planeja lançar Telescópio espacial James Webbque poderão estudar com mais precisão as atmosferas desses planetas quanto à presença de gases mais pesados, como dióxido de carbono, metano, água e oxigênio.

O primeiro exoplaneta foi descoberto nos anos 90. Desde então, já confirmamos quase 4. exoplanetas em cerca de 2800 sistemas, incluindo cerca de vinte que parecem ser potencialmente habitáveis. Ao desenvolver melhores instrumentos para observar esses mundos, seremos capazes de fazer suposições mais informadas sobre as condições de lá. E o que virá disso continua a ser visto.