一波系外行星发现后的费米悖论

在银河系 RX J1131-1231 中，来自俄克拉荷马大学的天体物理学家团队发现了第一批已知的银河系外行星。 引力微透镜技术“追踪”的物体具有不同的质量——从月球到类似木星的物体。 这一发现是否使费米悖论更加自相矛盾？

在我们的银河系中有大约相同数量的恒星（100-400 亿），在可见宇宙中大约有相同数量的星系 - 因此我们广阔的银河系中的每颗恒星都有一个完整的星系。 一般来说，10年²² 到10²⁴ 星星。 科学家们对于有多少恒星与我们的太阳相似（即大小、温度、亮度相似）没有达成共识——估计范围从 5% 到 20%。 取第一个值并选择最少的星数（10²²)，我们得到了 500 万亿或 XNUMX 亿颗像太阳一样的恒星。

根据 PNAS（美国国家科学院院刊）的研究和估计，宇宙中至少有 1% 的恒星围绕着一颗能够支持生命存在的行星——所以我们说的是 100 亿颗具有类似性质的行星的数量人间。 如果我们假设经过数十亿年的存在，地球上只有 1% 的行星会发展出生命，其中 1% 的行星会以智能形式进化出生命，这意味着存在 一个台球星球 与可见宇宙中的智能文明。

如果我们只谈论我们的银河系并重复计算，假设银河系中恒星的确切数量（100亿），我们得出结论，我们的银河系中可能至少有十亿颗类地行星。 和 100 XNUMX。 智慧文明！

一些天体物理学家将人类成为第一个技术先进物种的几率设为十分之一。²²也就是说，它仍然微不足道。 另一方面，宇宙已经存在了大约 13,8 亿年。 即使在最初的几十亿年里没有出现文明，距离它们出现还有很长的时间。 顺便说一句，如果在银河系最终消灭之后，“只有”一千个文明，并且它们与我们的文明存在的时间大致相同（到目前为止大约 10 年），那么它们很可能已经消失了，消亡或聚集其他我们的关卡开发无法访问的，这将在后面讨论。

请注意，即使是“同时”存在的文明也难以沟通。 如果只是因为如果只有一万光年，他们需要两万光年才能问一个问题然后回答它。 年。 纵观地球的历史，不排除在这样的时期内，一个文明能够从地表出现又消失……

仅来自未知数的方程

在试图评估外星文明是否真的存在时， 弗兰克·德雷克 在 60 年代，他提出了著名的方程——一个公式，其任务是“从精神上”确定我们银河系中智能种族的存在。 在这里，我们使用了扬·塔德乌什·斯坦尼斯瓦夫斯基（Jan Tadeusz Stanisławski）多年前创造的一个术语，他是一位讽刺作家，也是关于“应用人类学”的广播和电视“讲座”的作者，因为这个词似乎适合这些考虑。

根据 德雷克方程 – N，人类可以与之交流的地外文明的数量，是以下因素的产物：

R_* 是我们银河系中恒星形成的速率；

f_p 是恒星与行星的百分比；

n_e 是恒星宜居带中行星的平均数量，即可以出现生命的行星；

f_l 是宜居带中将出现生命的行星的百分比；

f_i 是生命将发展智慧（即创造文明）的有人居住星球的百分比；

f_c - 想要与人类交流的文明的百分比；

L 是此类文明的平均寿命。

如您所见，方程几乎包含所有未知数。 毕竟，我们不知道文明存在的平均持续时间，也不知道想要联系我们的人的百分比。 将一些结果代入“或多或少”等式，结果表明，我们银河系中可能存在数百甚至数千个这样的文明。

德雷克方程及其作者

稀土和邪恶的外星人

即使用保守值代替德雷克方程的组成部分，我们也可能获得数千个与我们相似或更聪明的文明。 但如果是这样，他们为什么不联系我们？ 这种所谓 费米戈悖论. 他有很多“解决方案”和解释，但以目前的技术水平——半个世纪前更是如此——它们都像是猜测和盲目射击。

例如，这个悖论经常被解释为 稀土假说我们的星球在各个方面都是独一无二的。 选择压力、温度、与太阳的距离、轴向倾斜或辐射屏蔽磁场，以便生命可以尽可能长时间地发展和进化。

当然，我们正在生态圈中发现越来越多的系外行星，它们可能是宜居行星的候选者。 最近，它们在离我们最近的恒星——比邻星附近被发现。 然而，也许尽管有相似之处，但在外星太阳周围发现的“第二个地球”与我们的星球并不“完全相同”，只有在这样的适应中，才能出现引以为豪的科技文明？ 也许。 然而，即使看着地球，我们也知道，生命在非常“不合适”的条件下茁壮成长。

当然，管理和建设互联网与将特斯拉送上火星是有区别的。 如果我们能在太空中的某个地方找到一个与地球一模一样但没有技术文明的行星，那么唯一性问题就可以解决。

在解释费米悖论时，有时会提到所谓的 坏外星人. 这有不同的理解。 因此，这些假想的外星人可能会因为有人想要打扰他们、干预和打扰而“生气”——所以他们孤立自己，不回应倒钩，也不想与任何人有任何关系。 也有“天生邪恶”的外星人的幻想，摧毁了他们遇到的每一个文明。 技术非常先进的他们自己不希望其他文明跳到前面并成为对他们的威胁。

还值得记住的是，太空中的生命会遭受我们从地球历史中了解到的各种灾难。 我们谈论的是冰川作用、恒星的剧烈反应、流星、小行星或彗星的轰击，与其他行星的碰撞甚至辐射。 即使这样的事件不会使整个地球绝迹，它们也可能是文明的终结。

此外，有些人并不排除我们是宇宙中最早的文明之一——如果不是第一个——而且我们还没有进化到足以与后来出现的不太先进的文明接触。 如果是这样，那么在地外空间寻找智慧生命的问题仍然是无解的。 此外，一个假设的“年轻”文明不可能比我们年轻几十年，以便能够远程联系它。

前面的窗户也不是太大。 千年文明的技术和知识对我们来说可能就像今天对十字军东征的人一样难以理解。 更先进的文明将就像我们的世界一样，是路边蚁穴中的蚂蚁。

投机的所谓 卡尔达舍沃量表他们的任务是根据他们消耗的能量来限定假设的文明水平。 据她说，我们甚至还不是一个文明。 第一类，也就是掌握了利用自己星球的能源资源的能力。 文明 Ⅱ型 能够利用恒星周围的所有能量，例如，使用称为“戴森球”的结构。 文明 Ⅲ型 根据这些假设，它捕获了银河系的所有能量。 然而，请记住，这个概念是作为未完成的 I 级文明的一部分而创建的，直到最近才被错误地描绘为 II 型文明，以在其恒星周围建造一个戴森球（星光异常）。 KIK 8462852）。

如果存在 II 型文明，甚至是 III 型文明，我们肯定会看到它并与我们接触——我们中的一些人是这样认为的，进一步争辩说，由于我们没有看到或以其他方式了解这种先进的外星人，他们根本不存在。 然而，另一种解释费米悖论的学派认为，这些层次的文明对我们来说是看不见的和无法辨认的——更不用说，根据太空动物园假说，它们不会关注这些不发达的生物。

测试之后还是之前？

除了对高度发达的文明进行推理之外，费米悖论有时还可以通过以下概念来解释 文明发展中的进化过滤器. 根据他们的说法，进化过程中有一个阶段对于生命来说似乎是不可能或非常不可能的。 它被称为 很棒的过滤器，这是地球生命史上最伟大的突破。

就我们的人类经验而言，我们并不确切知道我们是落后、领先还是处于大过滤的中间。 如果我们设法克服了这个过滤器，对于已知空间中的大多数生命形式来说，它可能是一个不可逾越的障碍，我们是独一无二的。 过滤可以从一开始就发生，例如，在原核细胞转化为复杂真核细胞的过程中。 如果是这样的话，太空中的生命甚至可以很普通，但是以没有细胞核的细胞形式存在的。 也许我们只是第一个通过大过滤器的人？ 这又让我们回到前面提到的问题，即远距离交流的困难。

还有一个选择是，发展的突破还在前面。 那时没有任何成功的问题。

这些都是高度投机的考虑。 一些科学家对缺乏外星信号提供了更平凡的解释。 New Horizo​​​​ns首席科学家艾伦斯特恩说，这个悖论可以简单地解决。 厚厚的冰壳它围绕着其他天体上的海洋。 研究人员根据最近在太阳系中的发现得出了这个结论：液态水的海洋位于许多卫星的外壳之下。 在某些情况下（欧洲、土卫二），水会与岩石土壤接触，并记录那里的热液活动。 这应该有助于生命的出现。

厚厚的冰壳可以保护生命免受外层空间的敌对现象的影响。 除其他外，我们在这里谈论的是强烈的恒星耀斑、小行星撞击或气态巨行星附近的辐射。 另一方面，它可能代表了即使对于假设的智能生命也难以克服的发展障碍。 这样的水生文明可能根本不知道厚厚的冰壳之外的任何空间。 甚至梦想超越它的极限和水生环境都很难——这比对我们来说要困难得多，对我们来说，除了地球的大气层外，外太空也不是一个非常友好的地方。

我们是在寻找生活还是寻找合适的居住地？

无论如何，我们地球人也必须考虑我们真正在寻找什么：生命本身或适合我们生活的地方。 假设我们不想与任何人打太空战争，那是两件不同的事情。 可行但没有先进文明的行星可能成为潜在的殖民区域。 我们发现越来越多这样有前途的地方。 我们已经可以使用观测工具来确定一颗行星是否在所谓的轨道上。 恒星周围的生命区它是否是岩石并且在适合液态水的温度下。 很快我们将能够检测那里是否真的有水，并确定大气的成分。

恒星周围的生命带取决于它们的大小和类地系外行星的例子（水平坐标 - 与恒星的距离 (JA)；垂直坐标 - 恒星质量（相对于太阳））。

去年，科学家们利用欧洲南方天文台的 HARPS 仪器和世界各地的许多望远镜，发现了系外行星 LHS 1140b，认为它可能存在生命。 它围绕距离地球 1140 光年的红矮星 LHS 18 运行。 天文学家估计这颗行星至少有五十亿年的历史。 他们得出结论，它的直径几乎为 1,4 1140。 km - 是地球大小的 XNUMX 倍。 对 LHS XNUMX b 的质量和密度的研究得出结论，它很可能是具有致密铁核的岩石。 听起来很熟悉？

不久前，围绕一颗恒星的七颗类地行星系统出名。 TRAPPIST-1. 它们按照与主恒星的距离顺序被标记为“b”到“h”。 由科学家进行并发表在《自然天文学》XNUMX 月号上的分析表明，由于地表温度适中、潮汐加热适度，并且辐射通量足够低且不会导致温室效应，宜居行星的最佳候选者是“e ”对象和“e”。 有可能第一个覆盖了整个水洋。

TRAPPIST-1 系统的行星

因此，发现有利于生命的条件似乎已经触手可及。 对生命本身的远程探测，仍然比较简单，不发射电磁波，完全是另一回事。 然而，华盛顿大学的科学家们提出了一种新方法，以补充长期提出的大数搜索。 地球大气中的氧气. 氧气概念的好处是，没有生命就很难产生大量的氧气，但不知道所有生命是否都会产生氧气。

华盛顿大学的 Joshua Crissansen-Totton 在《科学进展》杂志上解释说：“氧气产生的生物化学很复杂，而且可能很少见。” 分析地球上生命的历史，可以确定一种气体混合物，其存在表明生命的存在方式与氧气相同。 说起 甲烷和二氧化碳的混合物，不含一氧化碳. 为什么没有最后一个？ 事实是两个分子中的碳原子代表不同程度的氧化。 在不伴随反应介导的一氧化碳形成的情况下，通过非生物过程获得适当水平的氧化是非常困难的。 例如，如果甲烷和 CO 的来源₂ 大气中有火山，必然伴随着一氧化碳。 此外，这种气体很容易被微生物吸收。 由于它存在于大气中，因此应该排除生命的存在。

2019 年，NASA 计划发射 詹姆斯韦伯太空望远镜这将能够更准确地研究这些行星的大气中是否存在较重的气体，例如二氧化碳、甲烷、水和氧气。

第一颗系外行星是在 90 年代发现的。 从那时起，我们已经在大约 4 个系统中确认了近 2800 颗系外行星，其中包括大约 XNUMX 颗似乎可能适合居住的系外行星。 通过开发更好的仪器来观察这些世界，我们将能够对那里的条件做出更明智的猜测。 它会发生什么还有待观察。