Utenomjordisk liv og hvor du kan finne dem

Vi vil helt sikkert, innen dette årtusenet.

En gang i tiden var det en ensom stein som drev i rommet rundt en vanlig stjerne. Noen bestemte seg for å frø det med et selvrepliserende molekyl og ta en ferie for en stund og komme tilbake til dette uinteressante glatte stedet senere. De kom aldri tilbake, men jeg lurer på hvordan de ville reagere på å bli møtt av mer enn 8 500 000 forskjellige typer selvopprettholdende enheter, som hver har noe spesielt og unikt for seg selv.

Innimellom mener jeg for omtrent 4,6 milliarder år siden. Så mye som jeg ville elske å tro at denne historien er sann og at 'de' en dag vil komme tilbake, er sannheten sannsynligvis en annen.

Hvis noen spurte meg: "Hva er de to mest ekstraordinære og ubehagelige tingene for deg?", Ville svaret mitt uten tvil være, vidvidden i dette universet og mangfoldet av liv på jorden. Utallige netter som stirrer på himmelen og utallige dager som observerer naturen, har ingen endelige svar ennå.

Hva er vi? Hvor begynte det hele?

Fra vår nåværende forståelse er universet vårt omtrent 13,8 milliarder år gammelt. Det er et veldig gammelt økosystem fylt med historiske øyeblikk, men fremfor alt, i hele dens eksistens, er det en bemerkelsesverdig hendelse som skiller seg ut og forundrer forskere til denne datoen, livets opprinnelse.

Det er nesten som om universet skapte liv for å definere seg selv.

I dag vil jeg stille et uunngåelig spørsmål,

"Er vi virkelig alene?"

Jeg skal ikke bare stille, men gi et definitivt svar innen slutten av denne artikkelen.

For å løse dette må vi først forstå hvordan livet ble til og hva som fikk det til å trives slik vi kjenner det i dag. Hvis vi vet "hva" -delen, vil vi vite hvor vi skal se etter den.

Vi er faktisk et skritt foran i søket vårt. Vi har en jord, en hel planet full av levende ting som viser oss forholdene som trengs for at livet skal blomstre. Et imponerende faktum med planeten vår er at livet er overalt vi ser på. De dypeste rekkevidden av verdenshavene hvor selv sollys ikke kan trenge gjennom, kokende naturlige geysirer og områder rundt aktive vulkaner, fryser polare strøk: livet er overalt.

Ideen er enkel, “Hvis det skjedde en gang, er det desto mer sannsynlig at det vil skje igjen. Tross alt liker universet periodicitet. ”

La oss nå dra på en interstellar skattejakt for å finne et sted et annet sted vi kan kalle hjem en dag. Vi kan etter hvert finne liv i form av mikrober, men å finne intelligent liv er en virkelig avtale. La oss begrense søket etter et sted hvor vi kan overleve slik vi gjør her. Et slikt sted vil mest sannsynlig ha den typen liv vi vet med sikkerhet å eksistere, det karbonbaserte livet. Vi begrenser også søket til Melkeveis galaksen.

Etter å ha fundert en stund, her er en liste over forutsetningsfilter jeg kom frem til for å begrense søket.

✔ Filter 1: A Star and a Rocky Planet

En brennende stjerne (Bildekilde: Tenor)

Solen er den primære energikilden for det meste av livet på jorden, direkte eller indirekte. Noen livsformer kan opprettholdes uavhengig av eksistensen av en stjerne, men i en større og mer kompleks skala trenger vi definitivt en stjerners energi. Inntil nylig var forskere ikke veldig sikre på om solsystemet vårt var "Den ene" eller den blant mange der ute. Med det nylig avsluttede Kepler-oppdraget, har disse tvilene blitt satt til hvile. Vi kan nå trygt oppgi at nesten hver andre stjerne der ute har et planetarisk system rundt seg, noe som betyr at det er flere planeter enn stjerner i galaksen vår. La oss bare begrense søket vårt til planetene som går i bane rundt sollignende stjerner, fordi vi med sikkerhet vet at en slik stjerne kan gi forhold som er egnet for at livet skal eksistere.

Her er en enkel intuisjon. Hvis det fantes en stjerne andre steder nesten av samme størrelse og alder som Solen, ville den også hatt et lignende planetarisk system rundt seg? Hva er sannsynligheten for at et slikt system også vil ha en jordlignende planet og at livet ville ha utviklet seg der på samme måte som det gjorde her?

De grunnleggende egenskapene til en slik potensiell sol tvilling er som følger:

  • Det skal være en stjerne i G-typen i hovedsekvensen, dvs. en stjerne (egentlig som en sol) som har samme størrelse som solen og smelter sammen hydrogen til helium, og vil fortsette å gjøre det i omtrent 10 milliarder år til den går tom av drivstoff og utvides deretter til en rød gigant bare for til slutt å kaste de ytre lagene sine til å bli en hvit dverg.
  • Overflatetemperaturen skal være omtrent 5700 K, og alderen skal være omtrent 4,6 milliarder år og gi nok tid til at intelligent liv (som vi kjenner det) til å utvikle seg.
  • Det skal ha en metallisitet som ligner solen. Dette er et mål på forskjellige elementer i en stjerne som er tyngre enn hydrogen eller helium. Det som gjør dette til en interessant egenskap er at det indirekte kan indikere om og hva slags exoplaneter stjernesystemet kan ha. Stjerner med høyere metallisitet kan ha gassgiganter og steinete planeter som kretser rundt seg. Vi kan ha et estimat om at en stjerne med metallisitet som ligner solen kan ha lignende planeter rundt seg.

Filtrering fra dagens data fra observerte stjerner, vi har mange gode kandidater som er i nærheten av solcelle tvillinger. Vi kommer snart tilbake til dem, men la oss se andre kriterier som vurderes.

✔ Filter 2: Flytende vann

Dråper med flytende vann (Bildekilde: Reddit)

En fin dag ble to hydrogenatomer bundet til et oksygenatom, og dermed ble livets eliksir skapt. Vann er avgjørende for å overleve i vårt slag. Et gjennomsnittlig menneske vil ikke vare mer enn en uke uten det.

Avstanden fra en stjerne der temperaturen er perfekt for flytende vann å eksistere, betegnes ofte som Goldilocks Zone. Ideelt sett må overflatetemperaturen være mellom -15 til omtrent 70 grader Celsius. Fokuset vårt er på planetene som finnes i denne sonen til deres forelderstjerne. Basert på Kepler-dataene, estimerte astronomer at det kan være så mange som 11 milliarder jordstore planeter som kretser rundt foreldrene sine i Goldilocks Zone!

✔ Filter 3: Atmosfærisk sammensetning

Nordlys dannes når ladede partikler samhandler med atmosfæren vår.

Vi trenger oksygen for stoffskifte og et ozonlag for å beskytte livet mot de skadelige strålene fra Solen. Presset og komposisjonen må være helt riktig for å hjelpe oss å overleve og trives. Vi trenger også drivhuseffekten uten at Jorden ville vært mye kjøligere. Mens flere livsformer kan eksistere under tøffere forhold, la oss begrense oss i dette søket.

Hvis du lurer på hvordan vi kan forstå atmosfæren til en eksoplanett som ligger flere lysår unna, har vi en enkel, men effektiv metode for å gjøre det. Ved å observere lysspekteret fra en stjerne som også går gjennom eksoplanettens atmosfære, kan vi finne elementene som er tilstede i den. Atomer og molekyler absorberer generelt visse bølgelengder av lys (dette er spesifikt for et element, og ligner derfor fingeravtrykket til dette elementet). I våre spektrale observasjoner vil disse bølgelengdene av lys være fraværende som indikerer deres tilstedeværelse i eksoplanettets atmosfære.

✔ Filter 4: Et magnetfelt

Jordens magnetfelt som beskytter oss mot solvinden (Bildekilde: NASA)

Tilstedeværelsen av et magnetfelt har en sterk sammenheng med mange ting. Tenk for eksempel på vårt potensielle andre hjem, Mars. Atmosfæren er langt tynnere (omtrent 100 ganger) enn Jordens. Selv om det er innenfor Goldilocks Zone, er det knapt flytende vann på overflaten. Ikke overraskende er det heller ikke spor etter liv. Jorden derimot trives med livet. En tydelig forskjell her er fraværet av et sterkt magnetfelt på Mars.

Fra vår nåværende forståelse, hjelper magnetfeltet til en planet ikke bare den med å beholde atmosfæren til en viss grad, men beskytter oss også mot solvind og andre høyt energi-ladede partikler ved å avlede dem bort.

✔ Filter 5: Avstand fra det galaktiske senteret

Hvis du trodde det skulle være nok å være i Goldilocks Zone til en stjerne, tar du feil. Stjernesystemet må også være til stede i det som kalles 'Galactic Habitable Zone'. Dette er områdene i en galakse hvor livet har størst sjanse for næring. Ideelt sett er det i komfortabel avstand fra det galaktiske sentrum og ikke i nærheten av noen supernova eller andre voldelige stjernebegivenheter som kan utgjøre en fare for utryddelse. Jorden er på et slikt sted med et relativt fredelig kosmisk nabolag.

Dette er den galaktiske beboelige sonen til Melkeveien, som forutsagt av Lineweaver et al (2004).

✔ Filter 6: Andre diverse faktorer

Det er flere andre faktorer som kan ha en viss effekt på livets utvikling. Jorden er den eneste kjente planeten som er vert for livet, men det er ikke det. Jorden er også den eneste som har platetektonikk (det har vært noen observasjoner som indikerer lignende aktivitet på Jupiters måne, Europa). De hjelper til med å opprettholde en stabil temperatur på planeten. Dette antyder at platetektonikk kan være essensielt for at livet skal eksistere, men forskere hevder at det kanskje ikke er en absolutt nødvendighet.

En annen vurdering er tilstedeværelsen av såkalte 'Good Jupiters' i systemet. Gassgiganter som Jupiter som går i bane lenger enn fra forelderstjernen, kan faktisk spille en rolle i å avlede massive asteroider fra et kollisjonskurs mot de indre steinete planetene. Dette kan bidra til å forhindre masseutryddelser som gir nok tid til at intelligent liv kan utvikle seg.

Selv om livets opprinnelse ser ut til å være et resultat av en serie orkestrerte hendelser som er for gode til å være et rent tilfeldighet, er det den uutskuelelige størrelsen på dette universet som får meg til å tro at det ikke er unikt. Stjernesystemer og planeter som tilfredsstiller alle ovennevnte kriterier, har en veldig god sjanse for å ha utviklet utenomjordisk liv. Tatt i betraktning enormt antall som 11 milliarder jordlignende planeter, føles det sannsynlig at noen av dem må ha intelligent liv, men noe er underlig galt.

Det er bare for mange muligheter for at vi ikke skal være alene. Et lite forsprang andre steder med noen millioner år, burde ha gitt en teknologisk avansert sivilisasjon som allerede kunne ha utforsket galaksen vår. og uansett hvor vi ser ut i verdensrommet, er det knapt noen bio- eller techno-signaturer, bare en dyp stillhet, et tomrom fra mørke. Eventuelle påstander ellers blir nesten alltid avvist som falske alarmer. Dette er egentlig Fermi-paradokset. Hvor er alle?

Før vi går videre, la oss først ha et estimat på hvor vanlig liv skal være, statistisk sett. Dette kan du finne ut ved hjelp av den berømte Drake Equation:

Kilde: Wikipedia

Vi har ingen nøyaktige verdier for disse parametrene, men to kontrastfulle estimater forteller oss at vi enten er helt alene, eller det er over 15 600 000 sivilisasjoner i vår galakse. Det er enten overalt eller ingen steder. Det er ingen mellompersoner.

Nærmere sannheten enn noen gang før er det på tide å utforske universet ved å bruke dataene vi har (i skrivende stund denne artikkelen ble skrevet).

Når vi kommer tilbake til diskusjonen om de sollignende stjernene, har vi hittil identifisert seksten kandidater som er i nærheten av tvillinger, hvorav fem av dem har bekreftet eksoplaneter som går i bane rundt dem. Men ikke få forhåpningene dine. Universet har alltid noe oppe i ermet for å knuse forventningene våre.

En av disse stjernene, HD 164595 har en planet (kalt HD 164595b) minst 16 ganger mer massiv enn Jorden som kretser rundt den hver 40 dag. Det antas å være Neptun-aktig og kan antagelig ikke opprettholde liv, men interessant nok i mai 2015 oppdaget astronomer et særegent radiosignal som kom fra den retningen. Noen var glade for at det kunne være av fremmed art, men mangel på ytterligere bevis og observasjoner avviste et slikt påstand.

En annen stjerne som heter HD 98649, ble funnet å ha en planet som kretser rundt den i en bisarr eksentrisk bane. Det kan være et usannsynlig hjem for livet, men det er bedre håp rundt 2700 lysår unna. Her ligger YBP 1194, en av de beste solvillingene som hittil har funnet. Imidlertid er denne stjernen en del av en større klynge av stjerner, i motsetning til solen, men det er likevel en eksoplanett som kretser rundt den og indikerer at de kan være vanlige også blant stjerneklynger. Denne spesielle anslås å være 100 ganger større enn jorden og kretser overraskende nær stjernen. Dette setter et spørsmålstegn ved bruk av dette systemet, selv om det fantes andre uoppdagede planeter i stjernens Goldilocks Zone.

Planetsystemet til nok en soltvilling HIP 11915 er langt mer spennende. Vi har bekreftet at en gassgigant i størrelse med Jupiter går i bane rundt denne stjernen, og mer interessant, nesten på samme avstand som Jupiter er til vår sol. Dette antyder tilstedeværelsen av indre steinete planeter i systemet, hvorav den ene kan være jordlignende. Forskere spår at dette veldig godt kan være Solar System 2.0. Flere observasjoner må gjøres for å bekrefte det samme.

Vi sparer det beste for det siste. Vi har stjernen Kepler-452 som ligger omtrent 1402 lysår fra oss. Den har en bekreftet eksoplanett som går i bane med en periode på 384.843 dager, ganske nær et antall vi er veldig kjent med. Denne planeten var også tilfeldigvis innenfor Goldilocks-sonen til stjernen, og dens overflatetemperatur er anslått å være lik Jordens!

Akkurat når du trodde at brikkene i puslespillet passer greit, har vi et problem med forelderstjernen. Den er mye eldre enn solen (nesten 1,5 milliarder år), og derfor er dette systemet mer som en fremtidig versjon av vår. Uansett, hvis livet utviklet seg der som på jorden, ville deres sivilisasjon være millioner av år foran oss, og det vil også være forholdene der. Vi har ikke klare bevis for dette, men det er en sterk innsats å gjøre. Forskere fra SETI Institute (Search for Extraterrestrial Intelligence) har allerede begynt å skanne dette området etter potensielle fremmede signaler. Det kan bare være et spørsmål om tid før vi finner noe.

Bildekilde: NASA

Kepler-oppdraget har gjort en fantastisk jobb med å oppdage Kepler-452b, og nå er TESS-oppdraget for tiden i drift med det eneste målet å identifisere flere eksoplaneter. Vi har knapt en gang utforsket tuppen av toppen av isfjellet. Flere og flere data vil komme inn i årene som kommer med nye oppdrag planlagt, og vi er på rett vei i søket vårt. Selv etter å ha begrenset flere faktorer og innført flere strenge begrensninger, har vi fortsatt så mange steder igjen å utforske og se etter livet.

Alle disse observasjonene er gjort i Melkeveis galaksen, og akkurat de siste 50 årene har vi gjort noen lovende funn. Universet vårt anslås å ha langt mer enn 200 milliarder galakser. Selv om vi vurderer at livet eksisterer på bare én planet i hver spiral galakse, bør antallet utenomjordiske sivilisasjoner være humongøst.

I stedet for å lete etter ideelle steder der livet kan eksistere, ville en enklere tilnærming være å se etter signaler fra det dype rom. Teorien er at ethvert intelligent liv mest sannsynlig vil sende sendinger ut i verdensrommet akkurat som vi gjør. Å oppdage et radiosignal som viser forsettlig eller kodet sending er et stykke garantert bevis for intelligent liv. Vi har lyttet etter slike signaler i veldig lang tid.

I det siste har det vært flere programmer som Project Ozma, Projekter Sentinel, META, BETA og Project Phoenix, som alle har det primære målet å oppdage utenomjordiske signaler. Som du kanskje har gjettet, lyktes ingen av dem så langt.

Dette er ikke et tilfeldig søk, og det er flere hint å se etter. En av dem er radiohyppigheten til vannhullet der forskere generelt ser etter tegn på kommunikasjon. Denne spesielle frekvensen tilsvarer den spektrale linjen av hydroksylioner og hydrogen, to av de mest tallrike forbindelsene i universet. Dette gjør den til en 'stille kanal', dvs. blottet for støy (som blir absorbert av dem), noe som gjør den ideell for utenomjordisk kommunikasjon.

Forskere har også sett etter forskjellige fremmede megastrukturer som har blitt teoretisert, som en Dyson Sphere, Swarm or Ring, Space Mirror, Hypertelescope, Shkadov Thruster, etc. Dette er noen sprø sci-fi strukturer, men de er teoretisk plausible og kan konstrueres av en avansert sivilisasjon. (Type 2 på Kardashev-skalaen, det vanlige tiltaket som brukes for å klassifisere den teknologiske utviklingen av en sivilisasjon)

Hvilke signaler har vi funnet så langt?

Wow! signal representert som “6EQUJ5”. Den originale utskriften med Ehmans håndskrevne utrop er bevart av Ohio History Connection

Det meste av tiden er rommet uhyggelig stille, og til og med de få øyeblikkene når noe blir oppdaget, er det sannsynligvis en falsk alarm. Likevel har vi funnet noen virkelig mystiske som Wow! Signal som noen forskere nå tror var bare fra en forbipasserende komet.

Radiokilden SHGb02 + 14a som ble oppdaget i 2003 ser ut til å være mer unaturlig. Det er innenfor vannhullsregionen, og det ble observert flere ganger med en lignende frekvensdrift. Det som gjør det særegne er at retningen den kommer fra ikke har noen stjerner i regionen! Til dags dato er det ingen klar forklaring på dens opprinnelse.

Det er flere programmer i drift akkurat nå, og vi vil fortsette å finne mer interessante signaler. Det er også en protokoll formulert kalt 'Post Detection Policy' som legger ut universelle retningslinjer for hva du skal gjøre etter en potensiell oppdagelse.

Den generelle intuisjonen for å anse et ukjent signal for å være av fremmed opprinnelse er som følger:

  • Det skal ikke se naturlig ut. Det bør være noen åpenbare tegn som smal båndbredde, modulasjon, koding, flere frekvenser, etc.
  • Det skal ikke være en engangsavvik (som generelt indikerer at det bare er en viss forstyrrelse eller falsk alarm). Vi skal kunne observere det igjen og igjen fra samme posisjon på himmelen.
  • Det bør stamme fra et spesifikt punkt og bare fra det punktet. Hvis et slikt signal blir mottatt fra alle retninger, er det mer sannsynlig at det er av naturlig opprinnelse, selv om vi kanskje ikke har visst hva som kan ha forårsaket det. (for eksempel Fast Radio Bursts (FRB))

Hvis du er amatørastronom og finner noe som tilfredsstiller disse kriteriene, kan du være på noe fremmed. Breakthrough Listen er et nylig initiativ som ble startet i et forsøk på å lytte til våre nabostjerner. De astronomiske dataene som er samlet inn under dette programmet, blir gjort tilgjengelig for allmennheten. Du kan få tilgang til den og utføre din egen forskning!

Mangel på bevis kan friste oss til å trekke tidlige konklusjoner, men vi har nettopp startet søket, og jeg tror at vårt kosmiske nabolag er fullt av hemmeligheter som venter på å bli oppdaget.

Vet dette, neste gang du ser opp på nattehimmelen. Det er mer sannsynlig at i nærheten av en blinkende prikk et sted der ute er et sted noen kaller hjem, og kanskje, bare kanskje, at noen stirrer tilbake på oss og grubler over det samme spørsmålet som vi har: "Er vi virkelig alene?"

Min gjetning vil være at i løpet av de neste 1000 årene eller så vil vi finne eller bli funnet av våre kosmiske følgesvenner. Og det øyeblikket skal være det viktigste i hele menneskehetens eksistens. Her er en liten melding jeg vil overlate til romvesenene som leser denne artikkelen i fremtiden (vel, ganske ambisiøs er jeg):

"Hei der! Ikke sikker på om du kan forstå dette, men takk for all inspirasjon. Lenge før vi visste om deg, inspirerte du generasjoner av nysgjerrige sinn og oppdagere som meg selv til å drømme om en eksistens utenfor himmelen ... ”

Og her er svaret mitt på det spørsmålet. Nei, vi er ikke alene, vi har aldri vært og vil aldri være det. I verste fall, selv om tankene mine viser seg å være gale, vil vi fortsatt finne dem.

Et sted nede på linjen ville vi blitt romvesener vi har lett etter hele tiden.

Bildet over viser en kunstners gjengivelse av en strøm av hendelser i en 13-milliarder år gammel historie fra universet fra Big Bang øverst til høyre mot klokken til dannelsen av liv på jorden nede til høyre. (Bildetillegg: Indiana University Bloomington)