Ehkä koko maailmankaikkeuden historiassa ei ollut muita älykkäitä, teknisesti edistyneitä ulkomaalaisia. Viime viikolla New York Times -lehdessä puhunut tiedemies Adam Frank kirjoitti selvästi: Kyllä, ulkomaalaisia on olemassa. Hän teki tämän johtopäätöksen, koska maailmankaikkeudessa on mahdollisesti asumiskelpoisia maailmoja, jotka tunnemme astrofysiikan tutkimuksista, siellä voi myös syntyä älykäs elämä. Mutta mitä hän ei voinut selittää, oli tuntemattomien määrä, joka yhtälöön tuotiin abiogeneesin, evoluution, pitkäaikaisen asuttavuuden ja muiden tekijöiden avulla. Älykkäille, teknologisesti edistyneille elämänmuodoille on todellakin tähtitieteellisiä mahdollisuuksia, mutta valtavan epävarmuuden takia voi hyvinkin olla, että ihmiset ovat ainoat avaruuden läpi kyntävät elävät olennot.maailmankaikkeutemme tiedossa.
Vuonna 1961 tiedemies Frank Drake laati ensimmäisen yhtälön, joka osoittaa kuinka monta avaruudessa matkustavaa sivilisaatiota on maailmankaikkeudessa nykyään. Hän perusti laskelmansa sarjaan tuntemattomia ominaisuuksia ja tekijöitä voidakseen tehdä niihin perustuvia arvioita ja lopulta ymmärtää kuinka monta teknisesti edistynyttä vieraslajia on tällä hetkellä galaksissamme ja havaittavassa maailmankaikkeudessamme. Kiitos tieteen kehityksestä viimeisten 55 vuoden aikana, monet tekijät, jotka voimme arvata vain arvaamalla, voidaan nyt oppia uskomattoman tarkasti.
Aluksi ymmärryksemme maailmankaikkeuden koosta ja laajuudesta on laajentunut dramaattisimmalla tavalla. Kiitos havaintojen, jotka käyttävät avaruus- ja maanalaisia observatorioita, jotka kattavat koko sähkömagneettisten aaltojen spektrin, tiedämme nykyään kuinka suuri universumi on ja kuinka monta galaksia siinä on. Meillä on paljon parempi käsitys tähtien muodostumisesta ja toiminnasta. Siksi tarkastelemalla kaukaisen avaruuden valtavaa kuoppaa voimme laskea, kuinka monta tähteä on ja ovat olleet maailmankaikkeudessa koko avaruushistorian ajan "ison paukun" jälkeen. Tämä on valtava määrä: noin 10–24. Ja se kertoo meille, kuinka monella mahdollisuudella maailmankaikkeudella oli viimeisten 13,8 miljardin vuoden aikana syntyä elämämme kaltainen elämä.
Näin taiteilija kuvitteli eksoplaneetta Kepler-452b
Kuva: NASA / JPL-Caltech / T. Pyle
Aikaisemmin mietimme, kuinka monta tähteä niiden ympärillä pyörii, mitkä planeetat ovat kiinteässä tilassa, kuinka monilla on samanlainen ilmapiiri kuin meillä, ja kuinka monta tällaista planeettaa sijaitsee niin kaukana tähdistään, että niiden pinnalla on nestemäistä vettä. Lukemattomien vuosien ajan voimme vain spekuloida tästä. Mutta kiitos eksoplaneettatutkimuksen valtavan edistyksen, lähinnä NASA: n Kepler-avaruus satelliitin avulla, olemme oppineet paljon siitä, mitä avaruudessa on. Tunnemme muun muassa seuraavat:
- planeetat tai planeettajärjestelmät kiertävät 80–100% kiertoradalla olevista tähdistä;
Mainosvideo:
- noin 20-25 prosentilla näistä järjestelmistä on planeetta asutettavalla vyöhykkeellä tai paikassa, jossa sen pinnalle voi muodostua nestemäistä vettä;
- noin 10-20% näistä planeetoista on saman kokoisia ja massaisia kuin Maa.
Yhdistämme kaiken ja saamme, että maailmankaikkeudessa on 10 - 22. maapallon kaltaisten planeettojen voima, jossa on elämään tarvittavat olosuhteet.
Mutta tilanne on vielä parempi, koska ensimmäisten tähtien varhaisimpia sukupolvia lukuun ottamatta melkein kaikki ne on rikastettu elämään tarvittavilla raskailla alkuaineilla ja ainesosilla. Kun katsomme tähtien välistä tilaa, molekyylikaasupilviä, kaukaisen galaksin keskuksia, suurista tähdistä lähteviä virtoja ja jopa omaa galaksiamme, löydämme jaksollisen järjestelmän elementtejä - hiili, typpi, happi, pii, rikki, fosfori, kupari, rauta ja niin edelleen. Kaikki nämä ovat elämään tarvittavia aineita tuntemassamme muodossa. Tarkasteltaessa aurinkokuntamme meteoriitteja ja asteroideja emme vain löydä näitä elementtejä, vaan myös monimutkaisista orgaanisista molekyyleistä, kuten sokerista, grafiittirenkaista ja jopa aminohapoista. Toisin sanoen maailmankaikkeudessa ei ole vain yli 10 - 22 maapallon kaltaisten planeettojen voimaa;maapallon kaltaisia planeettoja on yli 22 astetta, missä on elämän kannalta välttämättömiä komponentteja!
Mutta jos osoitamme tieteellistä rehellisyyttä ja tunnollisuutta, optimismin pitäisi loppua siihen. Tosiasia on, että ihmisen kaltaisen sivilisaation syntymiseksi on tapahduttava kolme tärkeää asiaa.
Ensimmäinen vaihe, jonka on tapahduttava, on abiogeneesi, jolloin orgaanisiin prosesseihin liittyvistä "raaka" aineosista tulee sellaisia, jotka me tunnemme "eläminä".
Monisoluisuuden, monimutkaisuuden, erilaistumisen ja sen, mitä kutsumme "älyksi", ilmaantumiseksi planeetan elämän on oltava olemassa ja kehitettävä miljardeja vuosia.
Joten taiteilija kuvitteli maailmankaikkeuden kirkkaimman galaksin, jota ympäröi pöly
Kuva: NRAO / AUI / NSF; Dana Berry / SkyWorks; ALMA (ESO / NAOJ / NRAO)
Ja lopuksi, sellaisesta älykkäästä elämästä tulisi lopulta tulla tieteellisesti kehitetty sivilisaatio, joka voi joko hankkia kyvyn ilmoittaa läsnäolonsa maailmankaikkeudessa, tai mennä oman kodinsa ulkopuolelle ja alkaa tutkia ulkoavaruutta tai saavuttaa vaiheen, kun se on pystyy kuuntelemaan muita mielen muotoja avaruudessa. Tai optimistisimmassa tapauksessa tee kaikki kolme asiaa.
Kun Carl Sagan esitteli kirjansa Space: maailmankaikkeuden, elämän ja sivilisaation evoluutio vuonna 1980, hän väitti, että olisi järkevää antaa kullekin näistä kolmesta vaiheesta 10 prosentin mahdollisuus menestyä. Jos tämä toteamus on totta, vain Linnunradan galaksissa pitäisi olla yli 10 miljoonaa älykästä ulkomaalaista sivilisaatiota!
Tänään Adam Frank toteaa, että on epärealistista antaa näille kolmelle vaiheelle kumulatiivinen todennäköisyys alle 10 miinus 22. Tämän perusteella hän päättelee, että jossain maailmankaikkeudessa on oltava ulkomaalaisia. Mutta tämä itsessään on naurettava lausunto, joka ei perustu mihinkään. Kyllä, abiogeneesi voi olla laajalle levinnyttä; jopa yksin maapallolla se saattaa esiintyä monta kertaa. Ja myös Marsilla, Titanilla, Europalla, Venuksella, Enceladuksella ja muilla aurinkokuntamme planeetoilla. Tai se voi olla niin harvinainen prosessi, että vaikka loisimme sadan kloonin nuoresta maasta (tai tuhat tai miljoona), maailmamme voi olla ainoa, jossa tämä abiogeneesi syntyi.
Ja vaikka elämä syntyisi, kuinka onnekas sen on oltava voidakseen olla olemassa ja kukoistaa miljardeja vuosia? Eikö Venusin tapaan katastrofaalinen lämpenemisskenaario ole normi? Tai katastrofaalinen jäähdytysskenaario kuten Marsilla? Vai myrkyttääkö elämä useimmissa tapauksissa itsensä olemassaoloprosessissa, kuten se tapahtui melkein maapallolla kaksi miljardia vuotta sitten? Ja vaikka meillä olisi elämää, joka on ollut olemassa miljardeja vuosia, kuinka usein tapahtuu prosesseja, kuten Kambriumin räjähdys, jonka seurauksena valtavat monisoluiset makroskooppiset kasvit, eläimet ja sienet alkavat hallita planeettaa? Niitä voi esiintyä melko usein, kun 10% tällaisista räjähdyksistä loppuu menestykseen, tai harvoin, kun tällaisten räjähdysten onnistumisen mahdollisuus on yksi miljoonasta tai jopa yksi miljardista.
Ja vaikka niin tapahtuisi, kuinka harvinaisia ihmisen kaltaiset lajit käyttävät työkaluja, edistävät tekniikkaa ja laukaisevat raketteja avaruuteen? Kehittyneitä matelijoita, lintuja ja nisäkkäitä, joita voidaan joillakin tavoin pitää kohtuullisina, on ollut olemassa kymmeniä ja satoja miljoonia vuosia, mutta nykyaikainen ihminen ilmestyi alle miljoona vuotta sitten. Ja meistä on tullut "teknisesti edistyneitä" ymmärryksessämme vasta viimeisten kahden vuosisadan aikana. Onko 10 prosentin mahdollisuus, että edellisen vaiheen jälkeen saamme avaruusmatkailijoiden sivilisaation? Tai ehkä tällaiset mahdollisuudet ovat yksi tuhannesta, miljoonasta, biljoonasta tai jopa pahempaa?
Todellisuudessa emme tiedä sitä. Tiedämme, että maailmankaikkeus antaa älykkäelle elämälle erittäin suuren määrän mahdollisuuksia esiintyä, suuruusluokkaa 10-22. Ja tiedämme myös, että todennäköisyys edetä ja kehittyä tässä elämässä, josta tulee teknisesti edistynyt sivilisaation hallitseva tila, on hyvin pieni. Emme tiedä tämän todennäköisyyden merkitystä. Mitkä ovat kertoimet: 10 miinus kolmasosaan, 10 miinus kahdeskymmenesosaan, kymmenen miinus 50: een? Tai vielä vähemmän? Tiedämme, että ainakin kerran elämä syntyi (ihminen), ja siksi sen alkuperän todennäköisyys ei ole nolla. Mutta kumpi? Tarvitsemme tietoja, jotta voimme selvittää sen. Oletukset, hypoteesit ja lausunnot eivät korvaa näitä tietoja. Meidän on löydettävä hänet tietääksemme. Ja huolimatta New York Timesin väitteistä, kaikki muu ei ole muuta kuin onni kertoa kahvipaksuilla.
Astrofyysikko ja kirjailija Ethan Siegel on Starts With A Bang -blogin luoja ja pääkirjailija.