Videnskab
 science >> Videnskab >  >> Astronomi

Hvad er chancerne for, at der er liv i det ydre rum?

I juni 2008, Europæiske astronomer opdagede tre superjorder, der kredsede om, hvad de troede var en solostjerne. Opdagelsen var gode nyheder for muligheden for liv andre steder i universet. Foto © ESO

Lige siden mennesker erkendte universets enormitet, vi har antydet, at livet et eller andet sted skal eksistere, enten i vores galakse eller en galakse langt, langt væk. Hvis universet indeholder milliarder af galakser, og hvis hver galakse indeholder milliarder af stjerner, og hvis en brøkdel af disse stjerner har jordlignende planeter, så må hundredvis - måske endda tusinder - af fremmede civilisationer eksistere på tværs af kosmos. Ret?

For en stund, videnskaben nøjes med logikken alene. Derefter, i 1995, astronomer lokaliserede de første planeter uden for vores solsystem. Siden da, de har opdaget næsten 300 af disse ekstra-solplaneter. Selvom de fleste er store, varme planeter, der ligner Jupiter (derfor er de lettere at finde), mindre, Jordlignende planeter begynder at afsløre sig selv. I juni 2008, Europæiske astronomer fandt tre planeter, alle lidt større end Jorden, kredser om en stjerne 42 lysår væk [kilde:Vastag].

Disse opdagelser har tjent som en bekræftelse for dem, der er involveret i søge efter udenjordisk intelligent liv , eller SETI . Harvard -fysiker og SETI -leder Paul Horowitz udtalte dristigt i et interview fra 1996 med TIME Magazine, "Intelligent liv i universet? Garanteret. Intelligent liv i vores galakse? Så overvældende sandsynligt, at jeg ville give dig næsten alle de odds, du gerne vil have."

Og alligevel må hans entusiasme dæmpes af det, forskere kalder Fermi Paradox . Dette paradoks, først artikuleret af atomfysiker Enrico Fermi i 1950, stiller følgende spørgsmål:Hvis udenjordiske er så almindelige, hvorfor har de ikke besøgt? Hvorfor har de ikke kommunikeret med os? Eller, endelig, hvorfor har de ikke efterladt nogle rester af deres eksistens, såsom varme eller lys eller et andet elektromagnetisk slagteaffald?

Måske er udenjordisk liv trods alt ikke så almindeligt. Eller måske er det udenjordiske liv, der giver anledning til avancerede civilisationer, ikke så almindeligt. Hvis bare astronomer kunne kvantificere disse odds. Hvis bare de havde en formel, der tegnede sig for alle de rigtige variabler relateret til udenjordisk liv. Det viser sig, de gør. I 1961, som en måde at hjælpe med til at indkalde den første seriøse konference om SETI, radioastronom Frank Drake præsenterede en formel, nu kendt som Drake ligning , der estimerer antallet af potentielle intelligente civilisationer i vores galakse. Formlen har skabt megen kontrovers, hovedsagelig fordi det fører til vidt forskellige resultater. Og alligevel er det stadig vores bedste måde at kvantificere, hvor mange udenjordiske mennesker derude, der forsøger at kommunikere.

Lad os se nærmere på ligningen og dens konsekvenser.

Indhold
  1. Er vi alene? Drake -ligningen
  2. Test og revision af Drake -ligningen
  3. Hvad er chancerne for, at der er liv i det ydre rum ?:Forfatterens note
  4. Odds for udenjordisk liv:Snydeblad

Er vi alene? Drake -ligningen

Ellie Arroway, spillet af Jodie Foster i filmen "Contact, "blev fortæret af tanken om liv på andre planeter. Getty Images

At forsøge at beregne sandsynligheden for, at der eksisterer udenjordisk liv i universet, er faktisk ret kompliceret. Universet er ikke et statisk miljø. Stjerner er født, de lever og de dør. Nogle stjerner dannes i forbindelse med planeter. Andre gør ikke. Kun nogle af disse planeter har de rigtige betingelser for at understøtte livet.

Livet er en vanskelig variabel i sig selv. Nogle planeter understøtter måske komplekse organiske molekyler - proteiner og nukleinsyrer - og intet andet. Andre planeter understøtter måske enkle, encellede organismer. Og endnu andre støtter måske flercellede organismer, herunder dem, der er avancerede nok til at udvikle teknologierne til at rejse eller sende signaler til det ydre rum. Endelig, selv organismer, der har tilpasset sig ekstremt godt til deres omgivelser, varer ikke evigt. Som både dinosaurerne og Romerriget illustrerer her på Jorden, alle dynastier slutter, det være sig katastrofalt eller på anden måde.

Frank Drake var nødt til at redegøre for alle disse variabler i udviklingen af ​​en formel til at kvantificere oddsene for at finde udenjordisk liv. Hans første opgave var at beslutte, hvad han ville beregne. Først, han begrænsede sin tankegang til udenjordiske i vores hjemmegalakse - og kun dem, der kunne være i stand til interstellar kommunikation. Derefter indsatte han en matematisk faktor for at redegøre for alle de betingelser, der kræves for at sætte sådanne civilisationer i stand til at udvikle sig. Resultatet er følgende formel:

N =Rf s n e f l f jeg f c L

I denne ligning, N er antallet af påviselige civilisationer i vores galakse. De andre variabler er beskrevet nedenfor:

  • R er graden af ​​stjernedannelse i galaksen
  • f s er brøkdelen af ​​stjerner, der danner planeter
  • n e er antallet af planeter, der er gæstfrie i livet (dvs. Jordlignende planeter)
  • f l er den brøkdel af disse planeter, som livet faktisk dukker op på
  • f jeg er brøkdelen af ​​disse planeter, hvor intelligent liv opstår
  • f c er brøkdelen af ​​disse planeter med intelligente væsener, der er i stand til interstellar kommunikation
  • L er den tid, en sådan civilisation stadig kan påvises

Den eneste variabel, der er kendt med nogen grad af sikkerhed, er graden af ​​stjernedannelse, R . I Mælkevejen, en typisk spiralgalakse, nye stjerner dannes med en hastighed på cirka fire om året [kilde:Cain]. De variable astronomer føler sig mest usikre på er L , hvor lang tid en civilisation stadig kan påvises. Der er brugt forskellige skøn L , fra 10 år til 10 millioner år.

Astronomer kan lave veluddannede gæt om resten af ​​variablerne. For eksempel, af de ni planeter i vores solsystem, kun fire er, hvad astronomer kalder terrestriske planeter - dem, der har en fast overflade. Af disse jordiske planeter, kun Jorden understøtter liv. Hvis vi tager vores solsystem som repræsentativt, så kan vi argumentere for det n e svarer til 1/4 eller 0,25. Lignende gæt er blevet gjort om de andre variabler og, interessant, de ender alle med meget ens værdier, normalt i et område mellem 0,1 og 1,0. Så, en typisk beregning kan se sådan ud:

N =4 x 0,5 x 0,25 x 0,2 x 0,2 x 0,2 x 3, 000, 000

hvilket giver os en værdi på 12, 000 civilisationer i vores galakse.

Drakes originale beregninger var meget tæt på denne værdi for N . Da han løb tallene, han forudsagde, at der kunne være 10, 000 påviselige civilisationer i Mælkevejen [kilde:Garber]. Carl Sagan, en leder i SETI -bevægelsen, indtil han døde i 1996, var endnu mere generøs, da han foreslog, at der kunne eksistere 1 million civilisationer i galaksen [kilde:Lemarchand]. Det er mange ET'er!

Ikke underligt, at astronomer var så optimistiske, da de begyndte at søge flittigt efter udenjordisk liv i 1960'erne. På den næste side, vi vil se på, hvordan de har foretaget denne søgning, og hvad den er blevet til.

Test og revision af Drake -ligningen

Luftfoto af Arecibo -observatoriet i Puerto Rico Foto med tilladelse fra NAIC - Arecibo -observatorium, en facilitet i NSF

Bevæbnet med et skøn over antallet af kommunikative civilisationer i vores galakse, SETI -forskere satte sig for at finde dem. De havde to grundlæggende muligheder:ansigt til ansigt kommunikation eller langdistance kommunikation. Det tidligere scenario krævede, at udenjordiske mennesker besøgte mennesker eller omvendt. Dette virkede meget usandsynligt i betragtning af afstanden mellem vores solsystem og andre stjerner i Mælkevejen. Sidstnævnte scenario involverede radioudsendelser , enten at sende eller modtage elektromagnetiske signaler gennem rummet.

I 1974, astronomer overførte med vilje en 210-byte besked fra Arecibo-observatoriet i Puerto Rico i håb om at signalere en civilisation i den kugleformede stjerneklynge M13. Budskabet indeholdt grundlæggende oplysninger om mennesker og vores hjørne af universet, såsom atomnumrene på nøgleelementer og den kemiske struktur af DNA. Men den slags aktiv kommunikation har været sjælden. Astronomer stoler mest på passiv kommunikation - lytter til transmissioner sendt af fremmede civilisationer.

EN radioteleskop er det foretrukne værktøj til sådanne lytteeksperimenter, fordi det er designet til at detektere energi med længere bølgelængde, som optiske teleskoper ikke kan se. I radioastronomi , en kæmpe tallerken peges på en nærliggende, sollignende stjerne og afstemt til mikrobølgeområdet i det elektromagnetiske spektrum. Mikrobølgefrekvensbåndet, mellem 1, 000 megahertz og 3, 000 megahertz (MHz), er ideel, fordi den er mindre forurenet med uønsket støj. Den indeholder også en emissionsledning - 1, 420 MHz - som astronomer kan høre som et vedholdende sus over galaksen. Denne smalle linje svarer til energiomdannelser, der finder sted i neutralt brint. Som et urelement i universet, brint bør være kendt for alle intergalaktiske civilisationer, gør det til en ideel markør. Flere hold fra hele verden har systematisk lyttet til stjerner på tværs af Mælkevejen og tilstødende galakser siden 1960.

På trods af deres kollektive indsats ingen SETI -søgning har modtaget en bekræftet, udenjordisk signal. Vores teleskoper har opfundet et par uforklarlige og spændende signaler, såsom det såkaldte "Wow" -signal opdaget af forskere ved Ohio State University i 1977, men ingen transmission er blevet gentaget på en sådan måde, at den giver uomtvisteligt bevis på udenjordisk liv. Alt dette bringer os tilbage til Fermi Paradox :Hvis tusinder af civilisationer i Mælkevejen, hvorfor har vi ikke opdaget dem?

Siden Drake og Sagan lavede deres skøn, astronomer er blevet mere konservative. Paul Horowitz, der dristigt garanterede eksistensen af ​​udenjordisk liv, har genereret mere beskedne resultater fra Drake -ligningen, finde det N kan være tættere på 1, 000 civilisationer [kilde:Crawford]. Men selv det tal kan være for stort.

I 2002, Skeptisk bladudgiver Michael Shermer hævdede, at astronomer ikke var kritiske nok i deres evaluering af L , hvor lang tid en civilisation stadig kan påvises. Ser man på 60 civilisationer, der har eksisteret på Jorden siden menneskehedens begyndelse, Shermer kom med en værdi for L der varierede fra 304,5 år til 420,6 år. Hvis du tilslutter disse tal til Drake -ligningen, du finder det N er lig med 2,44 og 3,36, henholdsvis. Juster tallene lidt mere, og du kan nemt få N at falde til en eller endnu lavere. Pludselig, oddsene for at høre fra en udenjordisk livsform er betydeligt lavere.

Selv de mest entusiastiske SETI -tilhængere er bekymret over den mangel på resultater, der produceres ved mere end 40 års "lytning" til de kosmiske luftbølger. Og alligevel har det meste af denne søgning været begrænset til vores hjemmegalakse. Selvom der kun er tre eller fire civilisationer pr. Galakse, der er milliarder og milliarder af galakser. Dette vipper oddsene igen til fordel for at finde udenjordisk liv, derfor har mange SETI -astronomer den samme tilgang til deres arbejde som lotterispillere:Du kan ikke vinde, hvis du ikke spiller.

Hvad er chancerne for, at der er liv i det ydre rum ?:Forfatterens note

Da jeg arbejdede på dette stykke, Jeg kunne ikke stoppe med at tænke på Ellie Arroway, heltinden i Carl Sagans bog, "Kontakt" (og afbilledet på side to). Der er en scene i filmen fra 1997 tilpasset fra bogen, hvor Arroway, ligger oven på sin bil i New Mexico -ørkenen, hører de første foreløbige impulser ved en fremmed civilisations hilsen. Hun kører tilbage til laboratoriet, råbe anvisninger til sine kolleger, mens hun går, forsøger at sikre, at arrayet af radioteleskoper forbliver indstillet på signalet. Jeg argumenterer stadig for, at det er en af ​​de mest spændende scener i moderne amerikansk biograf. Det fik fremmedkontakt til at virke ikke bare sandsynlig, men forestående.

Jeg kendte intet til Drake -ligningen, da jeg første gang så "Kontakt". Så modtog jeg denne opgave og tog fat i en hård virkelighed (i hvert fald hvis du kranede nakken, i håb om at få et glimt af E.T.):Vores galakse er trods alt ikke overfyldt med fremmede civilisationer. Enten eksisterer betingelserne ikke for at tillade dem at udvikle sig, eller hvis de udvikler sig, de starter, før vi nogensinde får en chance for at møde dem. Alt dette får mig til at spekulere på, hvordan Arroway ville reagere på Drake -ligningen. Jeg har en fornemmelse af, at hun ville forblive så optimistisk som nogensinde, klamrede sig til hendes tro på, at universet ville være et "frygteligt spild af plads", hvis vi var dets eneste indbyggere.

Kilder

  • Billingham, John, red. "Livet i universet." 6. august, 2004. (7. august, 2008) http://history.nasa.gov/CP-2156/cp2156.htm
  • Sort, David C., red. "PROJECT ORION:En designundersøgelse af et system til påvisning af ekstrasolære planeter." 6. august, 2004. (7. august, 2008) http://history.nasa.gov/SP-436/sp436.htm
  • Kain, Fraser. "Galaxy har 1, 000 gange vores rate af stjernedannelse. "Universe Today. 19. december, 2007. (8. august, 2008) http://www.universetoday.com/2007/12/19/galaxy-has-1000-times-our-rate-of-star-formation/
  • Crawford, Ian. "Hvor er de?" Scientific American Special Online Issue:The Search for Alien Life. November 2002.
  • Engelbert, Phyllis og Diane L. Dupuis. "Den Handy Space Answer Book." Synlig blækpresse. 1998.
  • Garber, Stephen J. "Søgning efter god videnskab:Annullering af NASAs SETI -program." Journal of the British Interplanetary Society, Vol. 52, 1999.
  • Lemarchand, Guillermo A. "Er der intelligent liv derude?" Scientific American Presents:Exploring Intelligence. 1998.
  • Morrison, Philip, John Billingham og John Wolfe, red. "Søgningen efter udenjordisk intelligens-SETI." 10. august, 2004. (7. august, 2008) http://history.nasa.gov/SP-419/sp419.htm
  • SETI Institute. "Ofte stillede spørgsmål." (7. august, 2008) http://www.seti.org/about-us/faq.php
  • Shermer, Michael. "Hvorfor ET ikke har ringet." Videnskabelig amerikansk. August 2002.
  • Vastag, Brian. "Vil vi snart finde liv i himlen." U.S. News &World Report. 4. august/11. august kl. 2008.

Odds for udenjordisk liv:Snydeblad

Ting du skal vide:

  • Nogle astronomer involveret i søgen efter udenjordisk intelligent liv, eller SETI, bruge instrumenter som radioteleskoper til at "lytte" efter udlændinge.
  • På den første officielle SETI -konference i 1961, radioastronom Frank Drake præsenterede Drake -ligningen, en formel, der estimerer antallet af potentielle intelligente civilisationer i vores galakse.
  • Drake -ligningen producerer vildt variable resultater. Nogle beregninger indikerer, at vi kan dele vores galakse med 12, 000 fremmede civilisationer. Carl Sagan foreslog, at der kunne eksistere 1 million civilisationer i galaksen.
  • Efter år med at søge og ikke finde nogen ET'er, mange astronomer mener nu, at de værdier, der bruges i Drake -ligningen, skal skræmmes ned. Implikationen:Vi er muligvis ikke helt alene, men vi er ikke i fare for at få vores personlige rum invaderet.

Nu, test din viden med disse quizzer!

  • Space Out:Mars Quiz
  • Astronaut Quiz
  • Rumfærge -quiz
  • Moon Quiz

Tjek disse billedgallerier!

  • UFO -billeder
  • Mars Landing Pictures
  • Rumforskning billeder