Geimlandslíf og hvar er hægt að finna þá

Við munum örugglega, innan þessa aldamóta.

Einu sinni var einmana klettur sem rak í geimnum í kringum venjulega stjörnu. Einhver ákvað að fræja það með sjálf-endurteknu sameind og taka sér frí í smá stund og fara aftur á þennan óáhugaverða lausagangsstað síðar. Þeir komu þó aldrei aftur en ég velti því fyrir mér hvernig þeir myndu bregðast við því að meira en 8.500.000 mismunandi gerðir sjálfbærra aðila, sem hver um sig hafi eitthvað sérstakt og einstakt fyrir sig.

Að einu sinni meina ég fyrir um 4,6 milljörðum ára. Eins mikið og ég myndi elska að trúa að þessi saga sé sönn og að „þau“ muni einhvern tíma koma aftur, sannleikurinn er líklega annar.

Ef einhver spurði mig: „Hverjir eru tveir óvenjulegustu og ógeðfelldu hlutirnir fyrir þig?“ Væri svar mitt án efa, víðfeðmur þessarar alheims og fjölbreytileiki lífsins á jörðinni. Óteljandi nætur sem glápa á himininn og óteljandi dagar sem fylgjast með náttúrunni, engin endanleg svör ennþá.

Hvað erum við? Hvar byrjaði þetta allt?

Frá núverandi skilningi okkar er alheimurinn okkar um það bil 13,8 milljarðar ára. Þetta er mjög forn lífríki fullt af sögulegum stundum, en umfram allt, í heild sinni tilvist hennar, er einn merkilegur atburður sem stendur upp úr og undrast vísindamenn til þessa dags, uppruna lífsins.

Það er næstum því eins og alheimurinn hafi skapað líf til að skilgreina sig.

Í dag vil ég spyrja óhjákvæmilegrar spurningar,

„Erum við sannarlega ein?“

Ég ætla ekki bara að spyrja heldur veita endanlegt svar í lok þessarar greinar.

Til að leysa þetta verðum við fyrst að skilja hvernig lífið varð til og hvað lét það þroskast eins og við þekkjum það í dag. Ef við vitum „hvaða“ hlutann, þá munum við vita hvert við eigum að leita að honum.

Við erum í raun skrefi á undan í leit okkar. Við höfum jörð, heila plánetu fulla af lifandi hlutum sem sýna okkur skilyrðin sem þarf til að lífið geti blómstrað. Ein glæsileg staðreynd um plánetuna okkar er að lífið er alls staðar sem við lítum á. Dýpsta nær hafsins þar sem jafnvel sólarljós getur ekki komist í gegn, sjóðandi náttúrulegar geysir og svæði umhverfis virk eldfjöll og frýs heimskautasvæði: lífið er alls staðar.

Hugmyndin er einföld, „Ef það gerðist einu sinni, er öllu líklegra að það muni gerast aftur. Þegar öllu er á botninn hvolft líkar alheimurinn reglulega. “

Leyfðu okkur nú að fara á millivef fjársjóðsleit til að finna stað annars staðar sem við gætum kallað heim einhvern daginn. Við getum að lokum fundið lífið í formi örvera, en að finna gáfulegt líf er raunverulegur samningur. Við skulum takmarka leit okkar að stað þar sem við getum lifað eins og við gerum hér. Slíkur staður myndi líklega búa við þá tegund lífs sem við vitum með vissu að séu til, kolefnisbundið líf myndast. Við erum líka að takmarka leit okkar að Vetrarbrautinni.

Þegar ég hugleiddi um stund er hér listi yfir forsendu síur sem ég kom upp til að þrengja leitina.

✔ Sía 1: A Star and a Rocky Planet

Brennandi stjarna (Uppruni myndar: Tenór)

Sólin er aðal orkugjafi flestra lífs á jörðinni, beint eða óbeint. Sum lífsform geta haldið uppi óháð tilvist stjarna, en í stærri og flóknari mælikvarða þurfum við örugglega orku stjörnunnar. Þar til nýlega voru vísindamenn ekki mjög vissir um hvort sólkerfið okkar væri „Einn“ eða það meðal margra þarna úti. Með Kepler verkefni sem nýlega var lokið hafa þessar efasemdir verið lagðar til hvíldar. Við getum nú fullyrt með fullri vissu að næstum allar aðrar stjörnur þar úti eru með plánetukerfi í kringum sig, sem þýðir að það eru fleiri reikistjörnur en stjörnur í vetrarbrautinni okkar. Leyfðu okkur að takmarka leitina við reikistjörnurnar sem snúast um sólarlíkar stjörnur því við vitum með vissu að slík stjarna getur veitt aðstæður sem henta til að lífið sé til.

Hér er einfalt innsæi. Ef til væri stjarna annars staðar næstum af svipaðri stærð og aldri og sólin, myndi hún einnig hafa svipað plánetukerfi í kringum sig? Hverjar eru líkurnar á því að slíkt kerfi muni einnig hafa jörð eins plánetu og að líf hefði þróast þar á sama hátt og hér?

Grunneiginleikar slíkrar hugsanlegs sólar tvíbura eru eftirfarandi:

  • Það ætti að vera aðalröð stjarna af gerðinni G, þ.e.a.s. stjarna (í meginatriðum eins og sól) sem er svipuð að stærð og sólin og bráðnar vetni við helíum og mun halda því áfram í um það bil 10 milljarða ára þar til hún rennur út af eldsneyti og stækka síðan í rauðan risa aðeins til að lokum varpa ytri lögum sínum til að verða hvítur dvergur.
  • Yfirborðshiti þess ætti að vera um 5700 K og aldur ætti að vera um 4,6 milljarðar ára sem gefur nægan tíma til að greindur líf (eins og við þekkjum það) þróist.
  • Það ætti að vera með málmi svipað og sólarinnar. Þetta er mælikvarði á ýmsa þætti í stjörnu sem eru þyngri en vetni eða helíum. Það sem gerir þetta að áhugaverðum eiginleikum er að það getur óbeint gefið til kynna hvort og hvers konar fjarreikistjörnur stjörnukerfið kann að hafa. Stjörnur með hærri málmi geta haft gasrisa og grýtt reikistjörnur sem snúast um þær. Við getum haft áætlun um að stjarna með málm svipaðri og sólarinnar geti haft svipaðar reikistjörnur í kringum sig.

Við erum að sía frá núverandi gögnum um stjörnurnar sem við höfum séð og við eigum marga góða frambjóðendur sem eru nálægt tvíburum sólar. Við munum snúa aftur til þeirra fljótlega, en við skulum sjá önnur viðmið.

✔ Sía 2: Fljótandi vatn

Fljótandi vatnsdropar (myndheimild: Reddit)

Einn fínan dag, tvö vetnisatóm bundin við súrefnisatóm, og þannig varð lífsix. Vatn skiptir höfuðmáli til að lifa af okkar tegund. Að meðaltali manneskja mun ekki vara meira en viku án þess.

Fjarlægðin frá stjörnu þar sem hitastigið er fullkomið fyrir fljótandi vatn er oft kallað Goldilocks Zone. Helst verður yfirborðshiti að vera á bilinu -15 til um það bil 70 gráður á Celsíus. Áhersla okkar er á reikistjörnurnar sem finnast á þessu svæði móðurstjarna þeirra. Byggt á Kepler-gögnum áætluðu stjörnufræðingar að það gætu verið allt að 11 milljarðar jarðarstærðar reikistjarna sem sporbraut um móðurstjörnur sínar innan Goldilocks-svæðisins!

✔ Sía 3: Samsetning andrúmslofts

Norðurljós myndast þegar hlaðnar agnir hafa samskipti við andrúmsloft okkar.

Við þurfum súrefni fyrir efnaskipti og ósonlag til að vernda líf gegn skaðlegum geislum sólarinnar. Þrýstingurinn og samsetningin verður að vera rétt til að hjálpa okkur að lifa af og dafna. Við þurfum líka gróðurhúsaáhrifin án þess að jörðin hefði verið miklu kaldari. Þó að ýmis lífsform geti verið til við harðari aðstæður, skulum við takmarka okkur í þessari leit.

Ef þú ert að velta fyrir þér hvernig við getum skilið andrúmsloft fjarreikistjörnu sem er í nokkur ljósár í burtu, höfum við einfalda en áhrifaríka aðferð til að gera það. Með því að fylgjast með litróf ljóss frá stjörnu sem fer einnig um andrúmsloft flugstöðvarinnar getum við bent á þá þætti sem eru í henni. Atóm og sameindir taka almennt upp ákveðnar bylgjulengdir ljóss (þetta er sérstaklega við frumefni, því er meira eins og fingrafar þess frumefnis). Í litrófsathugunum okkar munu þessar bylgjulengdir ljóss ekki vera til marks um tilvist þeirra í lofthjúpi fjarreikistjörnunnar.

✔ Sía 4: A segulsvið

Segulsvið jarðar ver okkur frá sólarvindinum (Uppruni myndar: NASA)

Tilvist segulsviðs hefur sterka fylgni við margt. Tökum sem dæmi mögulegt annað heimili okkar, Mars. Andrúmsloftið er mun þynnra (um það bil 100 sinnum) en jarðar. Þó að það sé innan Goldilocks-svæðisins, þá er varla fljótandi vatn á yfirborðinu. Ekki kemur á óvart að það eru engin spor til lífsins heldur. Jörðin blómstrar aftur á móti með lífinu. Einn greinilegur munur hér er skortur á sterku segulsviði á Mars.

Frá núverandi skilningi okkar hjálpar segulsvið plánetu ekki aðeins að halda andrúmsloftinu að einhverju leyti heldur verndar það okkur líka frá sólvindum og öðrum hinum orkuhlaðnum agnum með því að sveigja þá burt.

✔ Sía 5: Fjarlægð frá Galactic Center

Ef þú hélst að vera nóg í Goldilocks-svæði stjarna, þá hefurðu rangt fyrir þér. Stjörnukerfið verður einnig að vera til staðar í því sem kallast „Galactic Habitable Zone“. Þetta eru svæði vetrarbrautarinnar þar sem lífið hefur mesta möguleika á næringu. Helst er það í þægilegri fjarlægð frá vetrarbrautarmiðstöðinni og ekki nálægt neinni sprengistjörnu eða öðrum ofbeldisfullum stjörnuatburðum sem geta valdið útrýmingarhættu. Jörðin er á einum slíkum stað með tiltölulega friðsælu kosmísku hverfi.

Þetta er vetrarbrautarsvæði Vetrarbrautarinnar, eins og spáð var af Lineweaver o.fl. (2004).

✔ Sía 6: Aðrir ýmsir þættir

Það eru nokkrir aðrir þættir sem geta haft nokkur áhrif á þróun lífsins. Jörðin er eina þekkta plánetan sem hýsir líf en það er það ekki. Jörðin er einnig sú eina sem er með plötutækni (nokkrar athuganir hafa verið til marks um svipaða virkni á tungli Júpíters, Evrópu). Þeir hjálpa til við að viðhalda stöðugu hitastigi á jörðinni. Þetta bendir til þess að tektóníur geti verið nauðsynlegar til að lífið sé til en vísindamenn halda því fram að það sé ekki alger nauðsyn.

Önnur umfjöllun er tilvist svokallaðra „Góðir júpíters“ í kerfinu. Gasrisar eins og Júpíter, sem liggur lengra frá foreldra stjörnu sinni, geta raunverulega gegnt hlutverki við að sveigja stórfellda smástirni frá árekstrarvellinum í átt að innri björguðum plánetum. Þetta gæti hjálpað til við að koma í veg fyrir að massa útrýmingu gefist nægur tími til að greindur geti þróast.

Þó að uppruni lífsins á jörðinni virðist vera afleiðing af röð skipulagðra atburða sem eru of góðir til að vera aðeins tilviljun, það sem fær mig til að halda að það sé ekki einsdæmi er hrein órjúfanlega stærð þessa alheims. Stjörnukerfi og reikistjörnur sem uppfylla öll ofangreind skilyrði eiga mjög góða möguleika á að hafa þróað líf geimvera. Með hliðsjón af gríðarstórum fjölda eins og 11 milljarða reikistjarna á jörðinni, finnst það trúlegt að sumar þeirra hljóti að hafa gáfað líf, en eitthvað er undarlega gallað.

Það eru bara of margir möguleikar fyrir okkur að vera ekki einir. Lítið forskot annars staðar eftir nokkrar milljónir ára hefði átt að hafa hleypt af sér tæknilega háþróaða siðmenningu sem gæti hafa kannað vetrarbrautina okkar nú þegar. og samt hvar sem við lítum út í geiminn, þá eru varla neinar líf- eða tækniteikningar, bara djúp þögn, tóm myrkurs. Kröfum annars er næstum alltaf vísað frá sem rangar viðvaranir. Þetta er í raun Fermi þversögnin. Bara hvar eru allir?

Áður en við höldum áfram skulum við fyrst hafa mat á því hversu sameiginlegt líf ætti að vera, tölfræðilega séð. Þetta er hægt að komast að því að nota hið fræga Drake Equation:

Heimild: Wikipedia

Við höfum engin nákvæm gildi fyrir þessa færibreytur en tvö andstæður mat segja okkur að við erum annaðhvort ein og það eru yfir 15.600.000 siðmenningar í vetrarbrautinni okkar. Það er annað hvort alls staðar eða hvergi. Það eru engir in-betweens.

Nær sannleikanum en nokkru sinni fyrr er kominn tími til að kanna alheiminn með því að nota þau gögn sem við höfum (þegar þessi grein er skrifuð).

Þegar við snúum aftur til umræðunnar um sólarstjörnurnar höfum við hingað til bent á sextán frambjóðendur sem eru nálægt tvíburum, þar af hafa fimm þeirra staðfest fjarreikistjörnur sporbraut um þær. En ekki gera vonir þínar miklar. Alheimurinn hefur alltaf eitthvað upp í erminni til að mölva væntingum okkar.

Ein af þessum stjörnum, HD 164595 er með plánetu (nefnd HD 164595b) að minnsta kosti 16 sinnum massameiri en jörðin snýst um það á 40 daga fresti. Gert er ráð fyrir að það sé Neptúnuslík og geti líklega ekki haldið lífi en athyglisvert í maí 2015 uppgötvuðu stjörnufræðingar sérkennilegt útvarpsmerki sem kemur úr þeirri átt. Sumir voru spenntir fyrir því að það gæti verið af framandi uppruna en skortur á frekari sönnunargögnum og athugunum vísaði slíkri kröfu á bug.

Önnur stjarna að nafni HD 98649 reyndist hafa plánetu sem sporbraut um hana í furðulega sérvitringarbraut. Það getur verið ólíklegt heimili fyrir lífið en betri von er í kringum 2700 ljósár í burtu. Hér liggur YBP 1194, einn af bestu tvíburunum sem fundist hafa hingað til. En þessi stjarna er hluti af stærri þyrping stjarna, ólíkt Sólinni, en samt er til fjarreikistjarna sem snýst um hana sem gefur til kynna að þær geti verið algengar jafnvel meðal stjörnuþyrpinga. Þessi tiltekni er áætlaður 100 sinnum stærri en jörðin og sporbrautir furðu nálægt stjörnu sinni. Þetta setur spurningarmerki við venja þessa kerfis, jafnvel þótt aðrar óuppgötvaðar reikistjörnur væru í Goldilocks-svæði stjörnunnar.

Plánetukerfið í enn einni sól tvíburanum HIP 11915 er miklu meira spennandi. Við höfum staðfest að júpíter, sem er stór risi, sporbraut um þessa stjörnu og athyglisverðara, næstum í sömu fjarlægð og Júpíter er við sólina okkar. Þetta bendir til nærveru innri bjargstöðva reikistjarna innan kerfisins, þar af gæti verið eins og jörð. Vísindamenn spá því að þetta gæti mjög vel verið Sólkerfi 2.0. Fleiri athuganir þarf að gera til að staðfesta það sama.

Með því að spara það besta fyrir það síðasta höfum við stjörnuna Kepler-452 staðsett í um það bil 1402 ljósára fjarlægð frá okkur. Það er með staðfesta fjarreikistjörnu sem er á braut á tímabilinu 384.843 daga, nokkuð nálægt fjölda sem við þekkjum mjög vel. Þessi reikistjarna var einnig innan Goldilocks-svæðisins í stjörnu sinni og er áætlað að yfirborðshiti hennar sé svipaður og jarðarinnar!

Rétt þegar þú hélst að púsluspilin passi vel, höfum við vandamál með móðurstjörnuna hennar. Það er miklu eldra en sólin (næstum um það bil 1,5 milljarðar ára), þess vegna er þetta kerfi líkara framtíðarútgáfu okkar. Hvort heldur sem er, ef líf þróaðist þar eins og á jörðu niðri, þá væri siðmenning þeirra milljón árum á undan okkur og það verða skilyrðin þar. Við höfum ekki skýrar vísbendingar um þetta en það er sterk veðmál að gera. Vísindamenn frá SETI-stofnuninni (leit að geimskyggni) hafa þegar byrjað að skanna þetta svæði eftir mögulegum framandi merkjum. Það gæti aðeins verið tímaspursmál áður en við finnum eitthvað.

Uppruni myndar: NASA

Kepler verkefnið hefur unnið stórkostlegt starf við að uppgötva Kepler-452b og nú er TESS verkefnið nú starfrækt með það eina markmið að bera kennsl á fleiri fjarreikistjörnur. Við höfum varla einu sinni kannað toppinn af toppinum á ísjakanum. Fleiri og fleiri gögn munu berast á komandi árum með ný verkefni sem eru fyrirhuguð og við erum á réttri leið í leit okkar. Jafnvel eftir að hafa þrengst að nokkrum þáttum og sett margar strangar hömlur höfum við enn svo marga staði eftir til að skoða og leita að lífinu.

Allar þessar athuganir eru gerðar í Vetrarbrautinni og á síðustu 50 árum höfum við gert nokkrar efnilegar uppgötvanir. Talið er að alheimurinn okkar hafi meira en 200 milljarða vetrarbrautir. Jafnvel ef við lítum á að líf sé til á aðeins einni plánetu í hverri þyrilvetrarbraut, ætti fjöldi geimvera að vera geðveikur.

Í stað þess að leita að kjörnum stöðum þar sem líf getur verið til væri einfaldari nálgun að leita að merkjum úr djúpu rými. Kenningin er að öll greindur líf myndi líklega senda sendingar út í geiminn alveg eins og við. Að finna útvarpsmerki sem sýnir ásetna eða kóðaða sendingu er vissulega sannað fyrir gáfulegt líf. Við höfum verið að hlusta á slík merki í mjög langan tíma.

Í the fortíð, það hafa verið nokkur forrit eins og Project Ozma, Verkefni Sentinel, META, BETA og Project Phoenix, öll þau hafa það að meginmarkmiði að greina geimvera merki. Eins og þú gætir hafa giskað á, þá náði enginn þeirra hingað til.

Þetta er ekki handahófskennd leit og það eru nokkur vísbending til að leita að. Ein þeirra er útvarpstíðni vatnsholsins þar sem vísindamenn leita að jafnaði eftir merkjum um samskipti. Þessi sérstaka tíðni samsvarar litrófslínunni af hýdroxýljónum og vetni, tveimur af algengustu efnasamböndum alheimsins. Þetta gerir það að „hljóðlátum farvegi“, þ.e. án hljóðs (sem frásogast af þeim) og gerir það tilvalið fyrir geimskipti.

Vísindamenn hafa einnig verið að leita að ýmsum framandi megastructures sem hafa verið fræðir, eins og Dyson Kúlu, Swarm eða Ring, Space Mirror, Hypertelescope, Shkadov Thruster osfrv. Þetta eru einhver brjáluð sci-fi mannvirki en þau eru fræðilega trúverðug og mætti ​​smíða af háþróaðri siðmenningu. (Tegund 2 á Kardashev kvarðanum, algengasta ráðstöfunin sem notuð er til að meta tækniframfarir siðmenningar)

Hvaða merki höfum við fundið hingað til?

Váin! merki táknað sem „6EQUJ5“. Upprunalega útprentunin með rituðu upphrópun Ehmans er varðveitt af Ohio History Connection

Oftast er rýmið ógeðfellt hljóðlaust og jafnvel þessi fáu augnablik þegar eitthvað er greint er það líklega fölsk viðvörun. Engu að síður höfum við fundið nokkrar sannarlega dularfulla eins og Vá! Merki sem sumir vísindamenn telja nú að komi bara frá halastjörnu.

SHGb02 + 14a útvarpsuppspretta sem uppgötvaðist árið 2003 virðist vera óeðlilegri. Það er innan vatnsgatssvæðisins og það sást nokkrum sinnum með svipaðri tíðnisvif. Það sem gerir það sérkennilegt er að áttin sem hún kemur frá hefur engar stjörnur á svæðinu! Hingað til er engin skýr skýring á uppruna þess.

Það eru nokkur forrit í gangi núna og við munum halda áfram að finna áhugaverðari merki. Það er einnig að finna samskiptareglur sem kallast „Post Detection Policy“ þar sem settar eru fram almennar leiðbeiningar um hvað eigi að gera eftir mögulega uppgötvun.

Almenna innsæið til að líta á óþekkt merki sem er af framandi uppruna er eftirfarandi:

  • Það ætti ekki að líta eðlilegt út. Það ættu að vera nokkur augljós merki eins og þröngur bandbreidd, mótun, kóðun, margar tíðnir osfrv.
  • Það ætti ekki að vera einu sinni frávik (sem bendir almennt til að það sé aðeins einhver truflun eða rangar viðvörun). Við ættum að geta fylgst með því aftur og aftur frá sömu stöðu á himni.
  • Það ætti að vera upprunnið frá ákveðnum stað og aðeins frá þeim punkti. Ef slík merki berast úr öllum áttum er líklegra að það sé af náttúrulegum uppruna þó að við höfum ef til vill ekki vitað hvað gæti hafa valdið því. (til dæmis Fast Radio Bursts (FRB))

Ef þú ert áhugamaður um stjörnufræðing og finnur eitthvað sem fullnægir þessum skilyrðum gætirðu verið við eitthvað framandi. Breakthrough Listen er nýlegt frumkvæði sem byrjað var í tilraun til að hlusta á nágrannastjörnurnar okkar. Stjörnufræðilegu gögnin, sem safnað var við þessa áætlun, eru gerð aðgengileg almenningi. Þú getur nálgast það og framkvæmt eigin rannsóknir!

Skortur á sönnunargögnum gæti freistað okkar til að draga snemma ályktanir, en við erum nýbyrjaðir leitinni og ég tel að kosmíska hverfið okkar sé fullt af leyndarmálum sem bíða eftir að verða uppgötvuð.

Veistu þetta næst þegar þú lítur upp á næturhimininn. Líklegra er að nálægt glitrandi punkti einhvers staðar úti sé staður sem einhver kallar heim, og kannski, bara kannski, að einhver glápi strax aftur til okkar og veltir fyrir okkur sömu spurningunni og við erum: „Erum við öll ein?“

Mín ágiskun væri sú að á næstu 1000 árum eða svo finnum við eða finnumst af kosmískum félögum okkar. Og sú stund verður mikilvægust í allri tilvist mannkynsins. Hérna eru smá skilaboð sem ég vil láta geimverum lesa þessa grein í framtíðinni (jæja, ansi metnaðarfull ég er):

"Hæ! Ekki viss um hvort þú getir skilið þetta en takk fyrir innblásturinn. Löngu áður en við vissum af þér, hvattir þú kynslóðir forvitinna huga og landkönnuðir eins og mig til að dreyma um tilvist handan himins ... “

Og hér er svar mitt við þeirri spurningu. Nei, við erum ekki ein, við höfum aldrei verið og verðum aldrei. Í versta falli, jafnvel þó að hugsanir mínar reynist rangar, munum við samt finna þær.

Einhvers staðar niður á línuna hefðum við orðið geimverur sem við höfum verið að leita að í alla tíð.

Myndin hér að ofan sýnir myndlistarmann af flæði atburða í 13 milljarða ára sögu alheimsins frá Miklahvellinu efst til hægri rangsælis til myndunar lífsins á jörðinni neðst til hægri. (Myndinneiningar: Indiana University Bloomington)