Zaktualizowany wzór na temat inteligencji obcych sugeruje, że naprawdę jesteśmy sami w galaktyce

Astronom Frank Drake sformułował swoje wpływowe równanie w 1961 roku, aby oszacować liczbę cywilizacji w Drodze Mlecznej zdolnych do komunikowania się z nami. Od tego czasu nasze rozumienie nauk planetarnych bardzo się zmieniło, co skłoniło zespół naukowców do zaproponowania dwóch ważnych korekt, które dały odpowiedź mogącą wyjaśnić Wielką Ciszę.

Pomimo swojej popularności i intuicyjności równanie Drake'a przez lata spotykało się z krytyką ze względu na szerokie założenia i niejednoznaczne parametry; często skutkuje to zbyt optymistycznym oszacowaniem wartości N — liczby cywilizacji w naszej galaktyce, z którymi moglibyśmy się porozumieć. Prowadzi to do powstania zagadki znanej jako Paradoks Fermiego : jeśli inteligentne życie jest powszechne, dlaczego nie znaleźliśmy na to żadnych dowodów? Nowe badanie opublikowane w Scientific Reports oferuje potencjalne rozwiązanie problemu poprzez dodanie dwóch nowych czynników.

Planetolodzy Robert Stern z Uniwersytetu Teksasu w Dallas i Taras Gerya z ETH-Zurich, dwaj współautorzy badania, sugerują, że obecność zarówno kontynentów, jak i oceanów, wraz z długoterminową tektoniką płyt, ma kluczowe znaczenie dla pojawienie się zaawansowanych cywilizacji. W konsekwencji proponują dodanie do równania dwóch czynników: frakcji planet nadających się do zamieszkania, posiadających znaczące kontynenty i oceany oraz frakcji tych planet, których tektonika płyt działa przez co najmniej 500 milionów lat. Korekta ta jednak znacznie zmniejsza wartość N w równaniu Drake'a.

„Nasza praca sugeruje, że zarówno nasza planeta Ziemia z kontynentami, oceanami, tektoniką płyt i życiem, jak i nasza aktywna, komunikatywna, technologiczna cywilizacja ludzka są niezwykle rzadkie i wyjątkowe w całej galaktyce” – Gerya powiedziała Gizmodo.

Czynniki życia

Tradycyjne równanie Drake'a szacuje liczbę aktywnych cywilizacji pozaziemskich w Drodze Mlecznej, biorąc pod uwagę kilka czynników, takich jak tempo powstawania gwiazd, odsetek gwiazd z planetami, liczba planet nadających się do zamieszkania, ułamek planet, na których żyje inteligentne życie. ewoluuje i tak dalej. Proponowana poprawka do równania udoskonala szacunki dotyczące tego, na ilu planetach może rozwinąć się życie i ile cywilizacji posiada wykrywalne technologie, poprzez uwzględnienie nowych czynników środowiskowych, biologicznych i technologicznych.

Naukowcy argumentują, że obecność dużych oceanów oraz przejście Ziemi od tektoniki pojedynczych pokryw (stabilnej warstwy powierzchniowej) do nowoczesnej tektoniki płyt około 1 miliarda lat temu miały kluczowe znaczenie dla szybkiego rozwoju złożonego życia. Ta aktywność geologiczna nie tylko stworzyła warunki początkowe niezbędne do pojawienia się życia, ale także doprowadziła do powstania zróżnicowanych środowisk o różnych klimatach i ekosystemach, co sprzyjało ewolucji zaawansowanych form życia zdolnych do rozwoju technologii i złożonych społeczeństw.

Według nowego badania tektonika płyt ma kluczowe znaczenie dla rozwoju złożonego życia i zaawansowanych cywilizacji. Ruchy płyt Ziemi tworzą różnorodne siedliska, przetwarzają składniki odżywcze i regulują klimat – a wszystko to jest niezbędne do życia. Gerya wyjaśniła, że ​​ważne jest, aby tektonika płyt trwała 500 milionów lat, ponieważ ewolucja biologiczna złożonego życia wielokomórkowego jest niezwykle powolna. „Na Ziemi rozwinięcie się człowieka z pierwszych zwierząt, które pojawiły się około 800 milionów lat temu, zajęło ponad 500 milionów lat” – powiedział.

Technologia rozwija się z codziennych potrzeb, takich jak wytwarzanie narzędzi, rolnictwo, tworzenie odzieży i wytwarzanie broni – argumentują autorzy, dodając, że ogień i elektryczność są „niezbędne” dla rozwoju inteligentnych cywilizacji. Piszą, że złożone cywilizacje raczej nie pojawią się w środowiskach ściśle oceanicznych.

Według Sterna i Geryi prawdopodobnie dość rzadko zdarza się, aby planety miały zarówno kontynenty, jak i oceany wraz z długoterminową tektoniką płyt, dlatego możliwość tę należy uwzględnić w równaniu Drake'a.

Podłączanie numerów

Aby dowiedzieć się, jakie jest prawdopodobieństwo, że na planecie znajdują się zarówno kontynenty, jak i oceany, Stern i Gerya sprawdzili, ile wody potrzeba na powierzchni planety. Odkryli, że na planecie wielkości Ziemi musi znajdować się od 0,007% do 0,027% swojej masy wody, aby istniały zarówno kontynenty, jak i oceany. Stern i Gerya porównali następnie to z całkowitym możliwym zakresem wody, jaki może zawierać planeta, który wynosi od 0% do 3,8%, a nawet od 0% do 55%, w zależności od sposobu ich powstania. W przypadku tektoniki płyt naukowcy wykorzystali dane pokazujące, że tylko około 33% planet ma odpowiednie substancje chemiczne, aby utworzyć wystarczająco gęste płyty tektoniczne potrzebne do tektoniki płyt. Spośród nich tylko około połowa jest wystarczająco duża i ma wystarczającą grawitację, aby utrzymać tektonikę płyt.

Uwzględniając te nowe czynniki i szacunki, naukowcy szacują, że prawdopodobieństwo istnienia planety posiadającej zarówno kontynenty, jak i oceany oraz długoterminową tektonikę płyt jest bardzo małe — poniżej 0,2%. Dla porównania, to jakby znaleźć tylko dwie odpowiednie planety na każde 1000.

Podłączenie tej wartości do równania Drake’a daje raczej zniechęcający wynik, przynajmniej jeśli chodzi o obecność zaawansowanych kosmitów. Zmodyfikowane równanie Drake'a sugeruje, że zaawansowane cywilizacje są niezwykle rzadkie, a szansa na planety posiadające odpowiednie warunki wynosi od 0,0034% do 0,17%. Oznacza to, że w naszej galaktyce może istnieć od zaledwie 0,006 do aż 100 000 aktywnych, komunikatywnych cywilizacji, przy czym rzeczywista liczba prawdopodobnie znajduje się w dolnej granicy, biorąc pod uwagę ograniczony czas, w jakim te cywilizacje mogą się komunikować ze względu na potencjalny upadek lub wyginięcie społeczeństwa .

„Z drugiej strony szanse na znalezienie planet potencjalnie nadających się do zamieszkania przez cywilizacje – choć bez żadnych cywilizacji lub z cywilizacjami już wymarłymi – są znacznie większe” – wyjaśniła Gerya. „Można tego dokonać poprzez teledetekcję egzoplanet”.

Gerya wyjaśniła, że ​​chociaż górna granica wynosząca 100 000 wydaje się duża, ważniejsza jest niższa liczba. Ponieważ dolna szacunkowa wartość jest naprawdę bliska zeru, oznacza to, że istnieje duże prawdopodobieństwo, że w naszej galaktyce może nie być żadnych innych cywilizacji. Pomogłoby to wyjaśnić, dlaczego nie wykryliśmy jeszcze żadnych sygnałów od innych cywilizacji.

W przeszłości równanie Drake'a dawało znacznie wyższe dolne szacunki, sugerując, że było prawie pewne, że nie jesteśmy sami i że co najmniej 200 cywilizacji powinno próbować się z nami porozumieć. Ponieważ nie znaleźliśmy żadnego, stare szacunki wydają się błędne, stwierdziła Gerya. Nowe, znacznie niższe szacunki (bliskie zera) czynią bardziej zrozumiałym, dlaczego nie otrzymaliśmy żadnej wiadomości od nikogo innego: może po prostu nie być nikogo innego, od kogo można by o tym usłyszeć – co jest dość przerażającą możliwością.

Paradoks Fermiego rozwiązany?

Paradoks Fermiego odnosi się do frustrującej sytuacji: nie znaleźliśmy dowodów na istnienie cywilizacji pozaziemskich, pomimo wysokiego prawdopodobieństwa ich istnienia. Badanie Sterna i Geryi oferuje możliwe rozwiązanie, sprawdzając, jak rzadko występują odpowiednie warunki geologiczne dla rozwiniętego życia. Odkryli, że przejście Ziemi na nowoczesną tektonikę płyt przyspieszyło ewolucję gatunków złożonych. Sugerują, że zaawansowane cywilizacje są rzadkością, ponieważ planety posiadające oba kontynenty, oceany i długotrwałą tektonikę płyt są rzadkie.

Stern i Gerya nie są pierwszymi, którzy proponują pogląd, że planet odpowiednich dla rozwiniętego życia jest niewiele. Sugestia ta, znana jako hipoteza ziem rzadkich, została po raz pierwszy sformułowana w książce Rare Earth: Why Complex Life is Uncommon in the Universe z 2003 roku , napisanej przez naukowców Petera Warda i Donalda Brownlee. Co ciekawe, Ward i Brownlee również skupiali się na tektonice płyt jako czynniku.

Nowe badanie stanowi ważną aktualizację debaty, ale dyskusja na temat paradoksu Fermiego jeszcze się nie skończyła. Hipoteza o Ziemi Rzadkiej, choć kusząca, nie uwzględnia zdolności adaptacyjnych życia i potencjalnej różnorodności środowisk nadających się do zamieszkania. Co więcej, Równanie Drake'a w swojej obecnej formie lub po zaktualizowaniu o nowe czynniki w dalszym ciągu nie uwzględnia niepodważalnej rzeczywistości: Droga Mleczna jest niezwykle stara i prawdopodobnie była w stanie sprzyjać życiu nawet przez 10 miliardów lat. Nawet przy tak niewielkich szansach obliczonych przez badaczy inteligentne życie z pewnością pojawiło się w niektórych wcześniejszych momentach historii galaktyki, dając mu wystarczająco dużo czasu na rozprzestrzenienie się po całej galaktyce. Jednak nie widzimy na to żadnych dowodów. Jest bardzo możliwe, że w grę wchodzą inne czynniki — czynniki, które nadal wymagają rozważenia, aby jeszcze bardziej zweryfikować równanie Drake'a, prawdopodobnie uwzględniając aspekty czasowe i inne nieznane zmienne.

Kolejnym ograniczeniem tego badania i nie jest to wina badaczy, jest to, że wciąż nie wiemy, które wartości należy podłączyć do równania. Brakuje nam wiedzy na temat tempa powstawania planet i typów planet, na których mogą istnieć warunki życia w innych częściach galaktyki. Do tego czasu w pewnym sensie utknęliśmy w martwym punkcie z równaniem Drake'a, ale przyszłe obserwacje, takie jak te z teleskopu Webba, powinny pomóc.

Jeśli chcesz więcej lotów kosmicznych w swoim życiu, śledź nas na X i dodaj do zakładek stronę poświęconą lotom kosmicznym Gizmodo .