Poniższy tekst powstał już jakieś dwa lata temu, dzisiaj go tylko uzupełniłem i postanowiłem zamieścić na forum.
To, co tutaj przedstawię jest swoistą kompilacją tego, co wiemy na temat możliwości istnienia pozaziemskiego życia i inteligencji. Nie będzie tu dalekosiężnych spekulacji, nie będzie tu rozważania egzotycznych form życia jak inteligentne obłoki międzygwiazdowe, myślące kryształy, czy mieszkańcy gwiazd neutronowych. Nie będziemy tu zakładać hipotezy „kosmicznego ZOO”, zwanej inaczej taktyką nieingerencji i innych tym podobnych rzeczy. Będziemy starali się trzymać pewnych (jak to tylko możliwe) wiadomości i tylko na ich podstawie zastanawiać się, na ile istnienie istot podobnych do nas (na poziomie podstawowych funkcji życiowych) jest w kosmosie prawdopodobne.
------------------------
JEŚLI ISTNIEJĄ, TO GDZIE ONI SĄ?
Autor: mariush
Jeśli istnieją, to gdzie oni są? – To pytanie w 1950 roku postawił włoski fizyk jądrowy Enrico Fermi, zadając mocny cios wszystkim zwolennikom istnienia pozaziemskich cywilizacji. Pytanie to zostało sformułowane zanim rozpoczęto nasłuch radiowy w projekcie OZMA (później SETI). Dzisiaj to pytanie jednak nadal pozostaje aktualne...
Oczywiście, wiele osób może stwierdzić, że przecież istnieją UFO, a Ziemię odwiedzali w przeszłości pozaziemscy astronauci. Jednakże na chwilę obecną wyżej wymienione argumenty nie mają żadnych wiarygodnych podstaw naukowych, nie istnieją przekonywujące dowody za nimi przemawiające, zatem z naukowego punktu widzenia nie mogą stanowić elementu poniższych rozważań.
Stwierdzenie Fermiego przedstawione na samym początku zyskało miano paradoksu, gdyż wyraźne milczenie Wszechświata jest w sprzeczności z ogólnym przekonaniem o powszechności obecności pozaziemskiej inteligencji. Postaram się w tym artykule rzucić co nieco światła na ten problem.
Paradoks Fermiego nabrał na znaczeniu po opublikowaniu w latach 60-tych przez Franka Drake’a swojego słynnego równania, które pozwalało oszacować liczbę inteligentnych cywilizacji w Galaktyce zdolnych do komunikacji radiowej. Oto to równanie:
Ni = N*P*E*L*I*C*T
Ni – aktualna liczba cywilizacji zdolnych do komunikacji radiowej
N – liczba gwiazd w Galaktyce
P – część gwiazd posiadających planety
E – część planet posiadających warunki sprzyjające życiu
L – część planet na których to życie rzeczywiście się pojawiło
I – część planet, na których życie osiągnęło inteligentny poziom
C – część inteligentnych form życia zdolnych do komunkacji radiowej
T – czas trwania cywilizacji radiowej/czas trwania Galaktyki
Postarajmy się oszacować „Ni”. Zacznijmy od tego, co wiemy już z dużą dokładnością.
Nasza galaktyka liczy ok. 300 mld gwiazd. Ok. 50 % z nich posiada planety. Tego jesteśmy niemal na 100 % pewni (na dzień 09.10.2006 mamy 210 potwierdzonych pozasłonecznych planet; www.exoplanet.eu ).
To daje nam ok. 150 mld układów planetarnych
Jednym w miarę pewnym faktem dotyczącym „E” jest to, że nie każdy typ gwiazdy może mieć warunki sprzyjające życiu. Pomocna będzie poniższa grafika:
To tzw. diagram Hertzsprunga-Russela (HR). Klasyfikuje on gwiazdy na podstawie dwóch podstawowych parametrów:
- jasności (związanej bezpośrednio z masą) – oś pionowa
- temperatury powierzchni (typu widmowego, barwy) – oś pozioma
Jak widać gwiazdy nie mogą cechować się dowolną kombinacją tych parametrów, gdyż na wykresie istnieją tylko pewne szczególne obszary wykresu gdzie je spotykamy:
- tzw. ciąg główny (przekątna wykresu)
- gałęzie olbrzymów i nadolbrzymów (powyżej przekątnej)
- gałąź białych karłów (poniżej przekątnej)
Nas interesuje tylko ciąg główny, gdyż on skupia gwiazdy znajdujące się w stabilnym okresie swego życia – okresie spalania wodoru zawartego w ich wnętrzu. Można tam znaleźć Słońce, które znajduje się mniej więcej w połowie swojego 10-miliardoletniego życia. Gałęzie olbrzymów, nadolbrzymów i białych karłów nie są dla nas istotne, gdyż obejmują terminalne, dramatyczne i w skali kosmicznej bardzo gwałtowne zdarzenia, przy których żadne życie nie miałoby szans.
Zastanówmy się więc, czy wokół każdej gwiazdy ciągu głównego może pojawić się planeta, na której istnieją warunki sprzyjające życiu?
Na pewno musimy uważać na gwiazdowe układy wielokrotne (80 % z nich to układy podwójne). W ich skład wchodzi ok. 70 % wszystkich gwiazd. Około połowa z tych układów to układy bardzo ciasne lub bardzo rozległe, które ewentualnie nie przeszkadzałyby rozwojowi życia. Jednak około połowa z nich uniemożliwiałoby rozwój nawet najprymitywniejszych form życia z powodu ekstremalnie niestabilnych warunków. Wyjaśnia to rysunek poniżej.
Zielone pierścienie wyznaczają tzw. ekostrefę, czyli przestrzeń wokół gwiazdy, w której może istnieć woda w stanie ciekłym (coraz więcej wskazuje, że woda może stanowić istotną biologicznie substancję nie tylko na Ziemi)
Odpada nam więc ok. 35 % gwiazd.
Masywne, gorące gwiazdy żyją bardzo krótko (od kilku mln lat dla najcięższych gwiazd typu widmowego O do ok. 100 mln lat dla gwiazd typu widmowego A). Promieniują one jednocześnie bardzo dużo wysokoenergetycznego promieniowania. Wydają się to warunki niesprzyjające ewolucji życia: zbyt krótki czas na rozwój, silne promieniowanie niszczyłoby w miarę delikatne struktury ewentualnych związków istotnych biologicznie. Z drugiej strony gwiazdy małe, chłodne żyją bardzo długo (nawet 100 mld lat dla najlżejszych gwiazd typu widmowego M). Jednak w takich warunkach wszelkie znane fotochemiczne reakcje praktycznie nie zachodzą (problem z ewentualną fotosyntezą), a niskoenergetyczne promieniowanie nie ma praktycznego wpływu na występowanie mutacji, tak istotnych dla ewolucji życia.
Zostają wiec nam pośrednie gwiazdy przede wszystkim typu G (jak Słońce) oraz sąsiednich typów F i K (choć prawdopodobnie nie w całym ich zakresie). Gwiazd takich jest w Galaktyce ok. 10 %
Tutaj teoretycznie kończy się pewność naszych oszacowań. Podsumujmy więc gdzie dotarliśmy. Określiliśmy ilość gwiazd posiadających układy planetarne i wyeliminowaliśmy wszystkie gwiazdy, które raczej nie wytworzą sprzyjających warunków dla rozwoju życia. Ile tego mamy?
150 mld gwiazd * 0.35 * 0.1 = ok. 5 mld gwiazd dających perspektywę rozwoju życia na krążących wokół nich planetach.
Teraz wkraczamy w nieznane, ale pozostańmy umiarkowanymi optymistami.
Nie oszacowaliśmy jeszcze do końca parametru „E”. Jaka jest więc szansa na to, że wokół gwiazdy krąży planeta mieszcząca się w jej ekosferze. Jedyny przykład, jakiego jesteśmy pewni to nasz Układ Planetarny. Tylko dwie planety na osiem (prawdopodobieństwo 25 %) mieszczą się wewnątrz ekosfery. To Ziemia i Mars. Weźmy ten czynnik do naszych obliczeń:
5 mld gwiazd* 0.25 = ok. 1, 3 mld gwiazd wokół których mogą krążyć odpowiednie planety dla rozwoju życia.
Uwzględniliśmy ostatecznie „E”. Zatem przechodzimy do określenia jeszcze bardziej niepewnego parametru „L”. Ile jest planet w Galaktyce, na których pojawiło się życie. Tu już mamy duży problem. Jeśli stwierdzimy, że pojawienie się życia na planecie sprzyjającej jego rozwojowi jest nieuniknione, możemy przyjąć L = 1. Jednak trudno w to uwierzyć, więc przyjmijmy wartość szacowaną przez astronomów na ok. L = 0, 05 - 0, 1 (jest kilka uniwersalnych czynników dodatkowych niezależnych od samej planety, a od pewnych cech całego systemu planetarnego, które mają wpływ na powstanie życia). Co nam to daje?
1, 3 mld gwiazd* (0, 05-0, 1) = 75 – 130 mln planet, na których pojawiło się życie.
Zastanówmy się teraz nad tym, na ilu planetach mogło wyewoluować życie inteligentne. Postaramy się określić parametr „I”. Tu zupełnie nie możemy mieć pojęcia jak może być jego wartość, jedyna podpowiedź stanowi rozwój życia na naszej planecie. Z braku innych możliwości jemu się przyjrzyjmy.
Od razu interesującym faktem jest to, że na 3, 8 miliarda lat trwania życia aż ok. 3, 2 mld lat obejmuje okres istnienia form niewiele bardziej skomplikowanych niż jednokomórkowce. Dopiero ostatnie 600 mln lat to gwałtowny rozwój form wielokomórkowych. Może to świadczyć o możliwych trudnościach, jakie mogą mieć pozaziemskie formy życia z przejściem do złożonej wielokomórkowości. Być może na wielu planetach życie nie pokonało tej bariery (może np. na Marsie?). Istnienie wielokomórkowych stworzeń na Ziemi to zaledwie 15 % całej historii ziemskiego życia. Przyjmijmy dość bezpiecznie za astronomami, że ok. 10 % życia ewoluuje do form inteligentnych. Mamy więc: I = 0, 1.
75 – 130 mln planet * 0, 1 = 7, 5 mln – 13 mln planet zamieszkiwanych przez inteligentne istoty.
Przejdźmy do następnego problemu. Ile z tych cywilizacji rozwinie możliwość łączności radiowej. Zakładanie pewności jest raczej niewskazane. Wszakże mogą np. istnieć kultury, które nawet nie pomyślą o kosmosie (np. ze względu na stałe zachmurzenie nieba planety; jak na Wenus). Przyjmijmy, że co druga inteligentna kultura jednak rozwinie techniki radiowej komunikacji (50 %) C = 0, 5
7, 5 mln – 13 mln cywilizacji * 0, 5 = 3, 25 – 6, 5 mln „cywilizacji radiowych”
Zaokrąglamy ten wynik do 5 mln. Tylko raczej naiwne założenie, że cywilizacje są „wieczne” da nam taką aktualną ich liczbę.
Został zatem nam ostatni parametr „T”. Określamy za pomocą niego przeciętny czas trwania cywilizacji radiowej w porównaniu z czasem istnienia całej Galaktyki. A więc sprawdźmy różne przypadki:
T = 1 (10 mld lat, cywilizacje „wieczne”) -> 5 mln cywilizacji w Galaktyce
T = 0, 1(1 mld lat) -> 500 tys. w Galaktyce
T = 0, 01 (100 mln lat) -> 50 tys. w Galaktyce
T = 0, 001 (10 mln lat) -> 5 tys. w Galaktyce
T = 0, 0001 (1mln lat) -> 500 w Galaktyce
T = 0,00001 (100 tys. lat) -> 50 w Galaktyce
T = 0,000001 (10 tys. lat) -> 5 w Galaktyce
T = 0, 000004 (4 tys. lat) -> 2
T= 0,000002 (2 tys. lat) -> 1 (TYLKO MY?)
Jak widać najwięcej zależy od tego jak długo trwa cywilizacja. My zaledwie mamy „radiowo” 100 lat, a już zdarzyło się nam znaleźć (nieraz?) na krawędzi samozagłady. Po zakończeniu zimnej wojny nasz optymizm na pewno się poprawił. Ale czy możemy wierzyć, że dotrwamy spokojnie do 6000 roku?
Dlaczego akurat tyle?
4000 lat to minimalny czas przeciętnego trwania cywilizacji w Galaktyce, który dopuszcza statystyczną możliwość jednoczesnego istnienia w niej co najmniej dwóch odrębnych kultur. Być może milczenie kosmosu to sygnał, że musimy być bardzo ostrożni w swoich globalnych decyzjach. I pamiętajmy też, jak optymistyczne były nasze założenia, które doprowadziły nas do tych rezultatów.
Uwaga:
Dodam, że otrzymane tutaj rezultaty są BARDZO optymistyczne, gdyż nie uwzględniają one ostatnich bardzo istotnych odkryć w badaniach Galaktyki. Napomnę tylko, że ostatnie obserwacje wskazują, że Słońce jest dość WYJĄTKOWĄ gwiazdą w Galaktyce
----------------------------
Na podstawie:
Amir D. ACZEL „Prawdopodobieństwo = 1” wyd. Zysk i S-ka 2000
Frank DRAKE, Dava SOBEL „Czy jest tam kto?” wyd. Prószyński i S-ka 1996
Steven J. DICK „Życie w innych światach” wyd. Prószyński i S-ka 2005
Ian Crawford „Gdzie oni są?” Sci-Am wyd. 2000
