I juni 2008, Europeiska astronomer upptäckte tre superjordar som kretsade kring vad de trodde var en solostjärna. Upptäckten var goda nyheter för möjligheten till liv någon annanstans i universum. Foto © ESO Ända sedan människor erkände universums enormhet, vi har föreställt oss att livet måste finnas någonstans, antingen i vår galax eller någon galax långt borta, långt borta. Om universum innehåller miljarder galaxer, och om varje galax innehåller miljarder stjärnor, och om en bråkdel av dessa stjärnor har jordliknande planeter, då måste hundratals - kanske till och med tusentals - främmande civilisationer finnas över hela kosmos. Höger?
Ett tag, vetenskapen nöjde sig med logiken ensam. Sedan, 1995, astronomer hittade de första planeterna utanför vårt solsystem. Sedan dess, de har upptäckt nästan 300 av dessa extrasolplaneter. Även om de flesta är stora, heta planeter som liknar Jupiter (det är därför de är lättare att hitta), mindre, Jordliknande planeter börjar avslöja sig. I juni 2008, Europeiska astronomer hittade tre planeter, alla lite större än jorden, kretsar kring en stjärna 42 ljusår bort [källa:Vastag].
Dessa upptäckter har fungerat som en bekräftelse för dem som är inblandade i söka efter utomjordiskt intelligent liv , eller SETI . Harvard -fysikern och SETI -ledaren Paul Horowitz uttalade djärvt i en intervju 1996 med TIME Magazine, "Intelligent liv i universum? Garanterat. Intelligent liv i vår galax? Så överväldigande troligt att jag skulle ge dig nästan alla odds du vill."
Och ändå måste hans entusiasm dämpas av vad forskare kallar Fermi Paradox . Denna paradox, först artikulerad av kärnfysikern Enrico Fermi 1950, ställer följande frågor:Om utomjordingar är så vanliga, varför har de inte besökt? Varför har de inte kommunicerat med oss? Eller, till sist, varför har de inte lämnat kvar några rester av sin existens, som värme eller ljus eller annat elektromagnetiskt slaktbiprodukt?
Kanske är utomjordiskt liv inte så vanligt trots allt. Eller kanske är utomjordiskt liv som ger upphov till avancerade civilisationer inte så vanligt. Om bara astronomer kunde kvantifiera dessa odds. Om de bara hade en formel som stod för alla de rätta variablerna relaterade till utomjordiskt liv. Som det visar sig, dom gör. 1961, som ett sätt att hjälpa till att sammankalla den första seriösa konferensen om SETI, radioastronom Frank Drake presenterade en formel, nu känd som Drake ekvation , som uppskattar antalet potentiella intelligenta civilisationer i vår galax. Formeln har skapat mycket kontroverser, främst för att det leder till mycket varierande resultat. Och ändå är det vårt enda bästa sätt att kvantifiera hur många utomjordingar som finns där ute och försöker kommunicera.
Låt oss titta närmare på ekvationen och dess konsekvenser.
Innehåll
Ellie Arroway, spelad av Jodie Foster i filmen "Contact, "förbrukades av tanken på liv på andra planeter. Getty Images Att försöka beräkna sannolikheten för att utomjordiskt liv existerar i universum är faktiskt ganska komplicerat. Universum är inte en statisk miljö. Stjärnor föds, de lever och de dör. Vissa stjärnor bildas i samband med planeter. Andra gör det inte. Endast några av dessa planeter har de rätta förutsättningarna för att stödja livet.
Livet är en knepig variabel i sig. Vissa planeter kan stödja komplexa organiska molekyler - proteiner och nukleinsyror - och inget annat. Andra planeter kan stödja enkla, encelliga organismer. Och ännu andra kan stödja flercelliga organismer, inklusive de som är tillräckligt avancerade för att utveckla teknikerna för att resa eller skicka signaler till yttre rymden. Till sist, även organismer som har anpassat sig extremt bra till sin miljö håller inte för evigt. Som både dinosaurierna och Romarriket illustrerar här på jorden, alla dynastier tar slut, vare sig det är katastrofalt eller på annat sätt.
Frank Drake var tvungen att ta hänsyn till alla dessa variabler när han utvecklade en formel för att kvantifiera oddsen för att hitta utomjordiskt liv. Hans första uppgift var att bestämma vad han ville beräkna. Först, han begränsade sitt tänkande till utomjordingar i vår hemgalax - och bara de som kan vara kapabla till interstellar kommunikation. Sedan satte han in en matematisk faktor för att redogöra för alla förutsättningar som krävs för att sådana civilisationer ska kunna utvecklas. Resultatet är följande formel:
N =Rf sid n e f l f i f c L
I denna ekvation, N är antalet detekterbara civilisationer i vår galax. De andra variablerna beskrivs nedan:
Den enda variabeln som är känd med någon grad av säkerhet är graden av stjärnbildning, R . I Vintergatan, en typisk spiralgalax, nya stjärnor bildas med en hastighet av ungefär fyra per år [källa:Cain]. De variabla astronomerna känner sig mest osäkra på är L , hur länge en civilisation fortfarande är detekterbar. Olika uppskattningar har använts för L , allt från 10 år till 10 miljoner år.
Astronomer kan göra välutbildade gissningar om resten av variablerna. Till exempel, av de nio planeterna i vårt solsystem, bara fyra är vad astronomer kallar markbundna planeter - de som har en fast yta. Av de markbundna planeterna, bara jorden stöder livet. Om vi tar vårt solsystem som representativt, då kan vi argumentera för det n e motsvarar 1/4 eller 0,25. Liknande gissningar har gjorts om de andra variablerna och, intressant, alla har väldigt lika värden, vanligtvis i intervallet mellan 0,1 och 1,0. Så, en typisk beräkning kan se ut så här:
N =4 x 0,5 x 0,25 x 0,2 x 0,2 x 0,2 x 3, 000, 000
vilket ger oss ett värde på 12, 000 civilisationer i vår galax.
Drakes ursprungliga beräkningar var mycket nära detta värde för N . När han sprang siffrorna, han förutspådde att det kan vara 10, 000 påvisbara civilisationer i Vintergatan [källa:Garber]. Carl Sagan, en ledare i SETI -rörelsen tills han gick bort 1996, var ännu mer generös när han föreslog att 1 miljon civilisationer kan finnas i galaxen [källa:Lemarchand]. Det är många ET:er!
Inte konstigt att astronomer var så optimistiska när de började söka flitigt efter utomjordiskt liv på 1960 -talet. På nästa sida, vi ska titta på hur de har genomfört den här sökningen och vad den har visat sig.
Flygfoto över Arecibo -observatoriet i Puerto Rico Foto med tillstånd av NAIC - Arecibo -observatoriet, en anläggning för NSF Beväpnad med en uppskattning av antalet kommunikativa civilisationer i vår galax, SETI -forskare bestämde sig för att hitta dem. De hade två grundläggande alternativ:ansikte mot ansikte eller långväga kommunikation. Det tidigare scenariot krävde att utomjordingar besökte människor eller vice versa. Detta verkade mycket osannolikt med tanke på avstånden mellan vårt solsystem och andra stjärnor i Vintergatan. Det senare scenariot involverade radiosändningar , sända eller ta emot elektromagnetiska signaler genom rymden.
År 1974, astronomer överförde avsiktligt ett 210-bytes meddelande från Arecibo-observatoriet i Puerto Rico i hopp om att signalera en civilisation i det globulära stjärnklustret M13. Budskapet innehöll grundläggande information om människor och vårt hörn av universum, såsom atomnumret på nyckelelement och DNA:s kemiska struktur. Men den här typen aktiv kommunikation har varit sällsynt. Astronomer förlitar sig mest på passiv kommunikation - lyssna på sändningar skickade av främmande civilisationer.
A radioteleskop är det valda verktyget för sådana lyssningsexperiment eftersom det är utformat för att upptäcka energi med längre våglängd som optiska teleskop inte kan se. I radioastronomi , en gigantisk maträtt pekas på en närliggande, solliknande stjärna och inställd på mikrovågsområdet i det elektromagnetiska spektrumet. Mikrovågsfrekvensbandet, mellan 1, 000 megahertz och 3, 000 megahertz (MHz), är idealisk eftersom den är mindre förorenad av oönskat buller. Den innehåller också en utsläppslinje - 1, 420 MHz - som astronomer kan höra som ett ihållande väs över galaxen. Denna smala linje motsvarar energiomvandlingar som äger rum i neutralt väte. Som ett urelement i universum, väte bör vara känt för alla intergalaktiska civilisationer, vilket gör den till en idealisk markör. Flera lag från hela världen har systematiskt lyssnat på stjärnor över Vintergatan och angränsande galaxer sedan 1960.
Trots deras kollektiva ansträngningar, ingen SETI -sökning har fått en bekräftad, utomjordisk signal. Våra teleskop har fått upp några oförklarliga och spännande signaler, såsom den så kallade "Wow" -signalen som detekterades av forskare vid Ohio State University 1977, men ingen överföring har upprepats på ett sådant sätt att den ger obestridliga bevis på utomjordiskt liv. Allt detta leder oss tillbaka till Fermi Paradox :Om tusentals civilisationer i Vintergatan, varför har vi inte upptäckt dem?
Eftersom Drake och Sagan gjorde sina uppskattningar, astronomer har blivit mer konservativa. Paul Horowitz, som djärvt garanterade förekomsten av utomjordiskt liv, har genererat mer blygsamma resultat från Drake -ekvationen, hitta det N kan vara närmare 1, 000 civilisationer [källa:Crawford]. Men även den siffran kan vara för stor.
År 2002, Skeptisk tidskriftsutgivare Michael Shermer hävdade att astronomer inte var tillräckligt kritiska i sin utvärdering av L , hur länge en civilisation fortfarande är detekterbar. Ser man på 60 civilisationer som har funnits på jorden sedan mänsklighetens gryning, Shermer kom med ett värde för L som varierade från 304,5 år till 420,6 år. Om du ansluter dessa nummer till Drake -ekvationen, du hittar det N är 2,44 och 3,36, respektive. Justera siffrorna lite till, och du kan enkelt få N att falla till en eller ännu lägre. Plötsligt, oddsen för att höra från en utomjordisk livsform är betydligt lägre.
Även de mest entusiastiska SETI -supportrarna oroas av bristen på resultat som skapats av mer än 40 års "lyssnande" till de kosmiska luftvågorna. Och ändå har det mesta av den sökningen begränsats till vår hemgalax. Även om det bara finns tre eller fyra civilisationer per galax, det finns miljarder och miljarder galaxer. Detta lutar oddsen igen till förmån för att hitta utomjordiskt liv, det är därför många SETI -astronomer har samma inställning till sitt arbete som lotterispelare:Du kan inte vinna om du inte spelar.
När jag arbetade med det här stycket, Jag kunde inte sluta tänka på Ellie Arroway, hjältinnan i Carl Sagans bok, "Kontakt" (och bilden på sidan två). Det finns en scen i filmen 1997 anpassad från boken där Arroway, ligger ovanpå hennes bil i New Mexico -öknen, hör de första trevande pulserna från en främmande civilisations hälsning. Hon springer tillbaka till labbet, skriker riktningar till sina kollegor när hon går, försöker se till att radion av teleskop förblir inställd på signalen. Jag hävdar fortfarande att det är en av de mest spännande scenerna i modern amerikansk film. Det fick främmande kontakt att verka inte bara troligt, men överhängande.
Jag visste ingenting om Drake -ekvationen när jag först såg "Contact". Då fick jag det här uppdraget och tog tag i en hård verklighet (åtminstone om du kranar nacken, i hopp om att få en glimt av E.T.):Vår galax är kanske inte trångt med främmande civilisationer trots allt. Antingen finns inte förutsättningarna för att de ska kunna utvecklas, eller om de utvecklas, de startar innan vi någonsin får en chans att träffa dem. Allt detta får mig att undra hur Arroway skulle reagera på Drake -ekvationen. Jag har en känsla av att hon skulle förbli lika optimistisk som någonsin, hålla fast vid hennes tro på att universum skulle vara ett "fruktansvärt slöseri med utrymme" om vi var dess enda invånare.
