Công thức cập nhật về trí thông minh của người ngoài hành tinh cho thấy chúng ta thực sự đơn độc trong thiên hà

May 30 2024
Việc điều chỉnh Phương trình Drake nổi tiếng có thể cải tiến một cách triệt để các ước tính về các nền văn minh thông minh trong thiên hà của chúng ta.
Thiên hà Sombrero.

Nhà thiên văn học Frank Drake đã xây dựng phương trình đầy ảnh hưởng của mình vào năm 1961 để ước tính số lượng nền văn minh trong Dải Ngân hà có khả năng giao tiếp với chúng ta. Sự hiểu biết của chúng ta về khoa học hành tinh đã thay đổi rất nhiều kể từ đó, khiến một nhóm các nhà khoa học đề xuất một cặp điều chỉnh quan trọng nhằm tạo ra câu trả lời có thể giải thích Sự im lặng vĩ đại.

Nội dung liên quan

Ngọn hải đăng trong thiên hà: Các nhà khoa học cập nhật thông điệp của loài người tới người ngoài hành tinh
Người ngoài hành tinh sẽ không cần ổ đĩa Warp để chiếm toàn bộ thiên hà, gợi ý mô phỏng

Bất chấp sự phổ biến và tính trực quan của nó, Phương trình Drake đã phải đối mặt với những lời chỉ trích trong nhiều năm vì những giả định rộng rãi và các thông số mơ hồ; nó thường dẫn đến một ước tính quá lạc quan về giá trị của N – số nền văn minh trong thiên hà của chúng ta mà chúng ta có thể liên lạc được. Điều này có xu hướng đưa ra một câu hỏi hóc búa được gọi là Nghịch lý Fermi : Nếu sự sống thông minh là phổ biến, tại sao chúng ta không tìm thấy bất kỳ bằng chứng nào về nó? Nghiên cứu mới được công bố trên Báo cáo khoa học đưa ra giải pháp tiềm năng thông qua việc bổ sung hai yếu tố mới.

Nội dung liên quan

Ngọn hải đăng trong thiên hà: Các nhà khoa học cập nhật thông điệp của loài người tới người ngoài hành tinh
Người ngoài hành tinh sẽ không cần ổ đĩa Warp để chiếm toàn bộ thiên hà, gợi ý mô phỏng
Michael Emerson của Ác ma nói về việc đối đầu với một con quỷ năm mắt khổng lồ, đầy lông lá
Chia sẻ
phụ đề
  • Tắt
  • Tiếng Anh
Chia sẻ video này
Facebook Twitter Email
Liên kết Reddit
Michael Emerson của Ác ma nói về việc đối đầu với một con quỷ năm mắt khổng lồ, đầy lông lá

Các nhà khoa học hành tinh Robert Stern từ Đại học Texas ở Dallas và Taras Gerya từ ETH-Zurich, hai đồng tác giả của nghiên cứu, cho rằng sự hiện diện của cả lục địa và đại dương, cùng với hoạt động kiến ​​tạo mảng dài hạn, là rất quan trọng đối với sự xuất hiện của các nền văn minh tiên tiến. Do đó, họ đề xuất bổ sung hai yếu tố vào phương trình: tỷ lệ các hành tinh có thể sinh sống được với các lục địa và đại dương quan trọng và tỷ lệ các hành tinh có kiến ​​tạo mảng hoạt động trong ít nhất 500 triệu năm. Tuy nhiên, sự điều chỉnh này làm giảm đáng kể giá trị của N trong phương trình Drake.

Gerya nói với Gizmodo: “Công việc của chúng tôi cho thấy rằng cả hành tinh Trái đất của chúng ta với các lục địa, đại dương, kiến ​​tạo mảng và sự sống cũng như nền văn minh nhân loại tích cực, giao tiếp, công nghệ của chúng ta đều cực kỳ hiếm và độc nhất trong toàn bộ thiên hà”.

Các yếu tố của cuộc sống

Phương trình Drake truyền thống ước tính số lượng nền văn minh ngoài Trái đất đang hoạt động trong Dải Ngân hà bằng cách xem xét một số yếu tố, chẳng hạn như tốc độ hình thành sao, tỷ lệ các ngôi sao có hành tinh, số lượng hành tinh có thể sinh sống được, tỷ lệ các hành tinh có sự sống nơi có sự sống thông minh. phát triển, vân vân. Điều chỉnh được đề xuất cho phương trình sẽ tinh chỉnh các ước tính về số lượng hành tinh có thể phát triển sự sống và số lượng nền văn minh có công nghệ có thể phát hiện được bằng cách đưa vào các yếu tố môi trường, sinh học và công nghệ mới.

Các nhà nghiên cứu lập luận rằng sự hiện diện của các đại dương lớn, cộng với sự chuyển đổi của Trái đất từ ​​kiến ​​tạo nắp đơn (lớp bề mặt ổn định) sang kiến ​​tạo mảng hiện đại khoảng 1 tỷ năm trước, là rất quan trọng đối với sự phát triển nhanh chóng của sự sống phức tạp. Hoạt động địa chất này không chỉ tạo ra những điều kiện ban đầu cần thiết cho sự sống xuất hiện mà còn dẫn đến những môi trường đa dạng với khí hậu và hệ sinh thái khác nhau, thúc đẩy sự tiến hóa của các dạng sống tiên tiến có khả năng phát triển công nghệ và xã hội phức tạp.

Theo nghiên cứu mới, kiến ​​tạo mảng rất quan trọng để phát triển sự sống phức tạp và các nền văn minh tiên tiến. Sự chuyển động của mảng Trái đất tạo ra môi trường sống đa dạng, tái chế chất dinh dưỡng và điều hòa khí hậu—tất cả đều quan trọng cho sự sống. Gerya giải thích, điều quan trọng là kiến ​​tạo mảng tồn tại trong 500 triệu năm bởi vì quá trình tiến hóa sinh học của đời sống đa bào phức tạp diễn ra cực kỳ chậm. Ông nói: “Trên Trái đất, phải mất hơn 500 triệu năm để phát triển con người từ những loài động vật đầu tiên xuất hiện khoảng 800 triệu năm trước.

Các tác giả lập luận rằng công nghệ phát triển từ nhu cầu hàng ngày, như chế tạo công cụ, trồng trọt, tạo ra quần áo và chế tạo vũ khí, đồng thời cho biết thêm rằng lửa và điện là “thiết yếu” cho sự phát triển của các nền văn minh thông minh. Họ viết, các nền văn minh phức tạp khó có thể xuất hiện trong môi trường hoàn toàn dựa vào đại dương.

Theo Stern và Gerya, rất hiếm khi các hành tinh có cả lục địa và đại dương cùng với hoạt động kiến ​​tạo mảng dài hạn, và khả năng này cần được tính đến trong Phương trình Drake.

Cắm các con số

Để tìm hiểu khả năng một hành tinh có cả lục địa và đại dương, Stern và Gerya đã xem xét lượng nước cần thiết trên bề mặt hành tinh. Họ phát hiện ra rằng một hành tinh có kích thước bằng Trái đất cần phải có từ 0,007% đến 0,027% khối lượng nước để tồn tại cả lục địa và đại dương. Sau đó, Stern và Gerya so sánh lượng nước này với lượng nước tổng thể mà các hành tinh có thể có, nằm trong khoảng từ 0% đến 3,8% hoặc thậm chí từ 0% đến 55%, tùy thuộc vào cách chúng hình thành. Đối với kiến ​​tạo mảng, các nhà khoa học đã sử dụng dữ liệu cho thấy chỉ có khoảng 33% hành tinh có đủ hóa chất phù hợp để hình thành các mảng kiến ​​tạo đủ dày đặc cần thiết cho kiến ​​tạo mảng. Trong số đó, chỉ có khoảng một nửa là đủ lớn và có đủ trọng lực để hỗ trợ hoạt động kiến ​​tạo mảng.

Bằng cách đưa vào những yếu tố và ước tính mới này, các nhà nghiên cứu ước tính rằng khả năng một hành tinh có cả lục địa, đại dương và hoạt động kiến ​​tạo mảng dài hạn là rất nhỏ—dưới 0,2%. Đặt điều đó vào viễn cảnh, nó giống như chỉ tìm thấy hai hành tinh phù hợp trong số 1.000 hành tinh.

Việc đưa giá trị này vào Phương trình Drake tạo ra một kết quả khá đáng nản lòng, ít nhất là khi có liên quan đến sự hiện diện của người ngoài hành tinh tiên tiến. Phương trình Drake đã sửa đổi cho thấy rằng các nền văn minh tiên tiến là cực kỳ hiếm, với khả năng các hành tinh có điều kiện phù hợp là từ 0,0034% đến 0,17%. Điều này có nghĩa là có thể có từ ít nhất là 0,006 đến tới 100.000 nền văn minh giao tiếp, tích cực trong thiên hà của chúng ta, với con số thực tế có thể nằm ở mức thấp hơn, xét đến khoảng thời gian giới hạn mà các nền văn minh này có thể giao tiếp do khả năng sụp đổ hoặc tuyệt chủng xã hội .

Gerya giải thích: “Mặt khác, cơ hội tìm thấy các hành tinh có khả năng phù hợp với các nền văn minh – chưa có nền văn minh nào hoặc có nền văn minh đã tuyệt chủng – cao hơn đáng kể”. “Điều này có thể được thực hiện bằng viễn thám về các ngoại hành tinh.”

Gerya giải thích rằng, mặc dù giá trị giới hạn trên của 100.000 có vẻ lớn nhưng con số thấp mới quan trọng hơn. Bởi vì ước tính thấp thực sự gần bằng 0, điều đó có nghĩa là rất có thể không có bất kỳ nền văn minh nào khác trong thiên hà của chúng ta. Điều này sẽ giúp giải thích tại sao chúng ta vẫn chưa phát hiện được bất kỳ tín hiệu nào từ các nền văn minh khác.

Trước đây, Phương trình Drake đưa ra ước tính cấp thấp cao hơn nhiều, cho thấy gần như chắc chắn rằng chúng ta không đơn độc và phải có ít nhất 200 nền văn minh đang cố gắng liên lạc với chúng ta. Vì chúng tôi chưa tìm thấy gì nên ước tính cũ này có vẻ sai, Gerya nói. Ước tính mới, thấp hơn nhiều (gần bằng 0) khiến chúng ta dễ hiểu hơn tại sao chúng ta chưa nhận được phản hồi từ bất kỳ ai khác: Có thể đơn giản là không có ai khác ngoài kia nhận được phản hồi – một khả năng khá ma quái.

Nghịch lý Fermi đã được giải quyết?

Nghịch lý Fermi đề cập đến một tình huống khó chịu: Chúng ta không tìm thấy bằng chứng nào về các nền văn minh ngoài Trái đất, mặc dù khả năng cao là chúng tồn tại. Nghiên cứu của Stern và Gerya đưa ra một giải pháp khả thi bằng cách xem xét mức độ hiếm có của điều kiện địa chất phù hợp đối với cuộc sống tiên tiến. Họ phát hiện ra rằng việc Trái đất chuyển sang kiến ​​tạo mảng hiện đại đã đẩy nhanh quá trình tiến hóa của các loài phức tạp. Họ cho rằng các nền văn minh tiên tiến đang khan hiếm vì các hành tinh có cả lục địa, đại dương và các mảng kiến ​​tạo tồn tại lâu dài đều rất hiếm.

Stern và Gerya không phải là những người đầu tiên đề xuất ý tưởng rằng có rất ít hành tinh thích hợp cho cuộc sống tiên tiến. Đề xuất này, được gọi là Giả thuyết Đất hiếm, lần đầu tiên được nêu rõ trong cuốn sách Đất hiếm: Tại sao sự sống phức tạp không phổ biến trong vũ trụ năm 2003 , được viết bởi các nhà khoa học Peter Ward và Donald Brownlee. Điều thú vị là Ward và Brownlee cũng coi kiến ​​tạo mảng là một yếu tố.

Nghiên cứu mới đánh dấu một cập nhật quan trọng cho cuộc tranh luận, nhưng cuộc trò chuyện xung quanh Nghịch lý Fermi vẫn chưa kết thúc. Giả thuyết Đất hiếm, tuy hấp dẫn nhưng lại không tính đến khả năng thích ứng của sự sống và sự đa dạng tiềm tàng của môi trường sống được. Hơn nữa, Phương trình Drake ở dạng hiện tại hoặc khi được cập nhật với các yếu tố mới, vẫn không giải thích được một thực tế không thể chấp nhận được: Dải Ngân hà cực kỳ cổ xưa và có khả năng nuôi dưỡng sự sống lên tới 10 tỷ năm. Ngay cả với những tỷ lệ mong manh được các nhà nghiên cứu tính toán, sự sống thông minh chắc chắn đã xuất hiện ở một số thời điểm sớm hơn trong lịch sử của thiên hà, giúp nó có đủ thời gian để lan rộng khắp thiên hà. Tuy nhiên, chúng tôi không thấy bằng chứng nào cho việc này. Rất có thể có các yếu tố khác đang diễn ra — các yếu tố vẫn cần được xem xét lại để sửa đổi Phương trình Drake hơn nữa, có thể kết hợp các khía cạnh thời gian và các biến số chưa xác định khác.

Một hạn chế khác của nghiên cứu này, và đây không phải lỗi của các nhà nghiên cứu, đó là chúng ta vẫn chưa biết nên đưa giá trị nào vào phương trình. Chúng ta thiếu hiểu biết về tốc độ hình thành hành tinh và các loại hành tinh có thể hỗ trợ khả năng sinh sống ở những nơi khác trong thiên hà. Cho đến lúc đó, chúng ta gần như bị mắc kẹt trong nước với Phương trình Drake, nhưng những quan sát trong tương lai, chẳng hạn như những quan sát từ kính thiên văn Webb, sẽ giúp ích.

Để biết thêm về chuyến bay vũ trụ trong cuộc sống của bạn, hãy theo dõi chúng tôi trên X và đánh dấu trang Chuyến bay vũ trụ dành riêng của Gizmodo .