Utomjordiskt liv och var man hittar dem

Vi kommer säkert att göra det inom detta årtusende.

En gång i tiden fanns det en ensam sten som drev i rymden runt en vanlig stjärna. Någon bestämde sig för att fröa den med en självreplikerande molekyl och ta en semester en stund och återvända till denna ointressanta olyckliga plats senare. De kom dock aldrig tillbaka, men jag undrar hur de skulle reagera på att hälsas av mer än 8 500 000 olika typer av självhushållande enheter, var och en har något speciellt och unikt för sig själv.

Med en gång menar jag för cirka 4,6 miljarder år sedan. Så mycket som jag skulle älska att tro att den här historien är sant och att "de" kommer att komma tillbaka en dag, sanningen är förmodligen annorlunda.

Om någon frågade mig, "Vilka är de två mest extraordinära och förväxlande sakerna för dig?", Skulle mitt svar utan tvekan vara detta universums enorma omfattning och livets mångfald på jorden. Otaliga nätter som stirrar på himlen och otaliga dagar som observerar naturen, inga avgörande svar än.

Vad är vi? Var började allt?

Från vår nuvarande förståelse är vårt universum cirka 13,8 miljarder år gammalt. Det är ett mycket forntida ekosystem fylt med historiska stunder, men framför allt, i hela dess existens, finns det en anmärkningsvärd händelse som sticker ut och förundrar forskare till detta datum, livets ursprung.

Det är nästan som om universum skapade liv för att definiera sig själv.

Idag vill jag ställa en oundviklig fråga,

"Är vi verkligen ensamma?"

Jag kommer inte bara att fråga utan ge ett definitivt svar i slutet av denna artikel.

För att lösa detta måste vi först förstå hur livet blev och vad som fick det att frodas som vi känner det idag. Om vi ​​vet "vad" -delen kommer vi att veta var vi ska leta efter den.

Vi är faktiskt ett steg framåt i vår sökning. Vi har en jord, en hel planet full av levande saker som visar förutsättningarna för att livet ska blomstra. Ett imponerande faktum om vår planet är att livet finns överallt vi tittar på. De djupaste delarna av haven där till och med solljus inte kan tränga igenom, kokande naturliga gejsrar och områden runt aktiva vulkaner, fryser polära regioner: livet finns överallt.

Idén är enkel, "Om det hände en gång är det desto mer troligt att det kommer att hända igen. Sammantaget gillar universum periodicitet. ”

Låt oss nu gå på en interstellar skattejakt för att hitta en plats någon annanstans vi kan kalla hem en dag. Vi kan så småningom hitta livet i form av mikrober, men att hitta intelligent liv är en riktig affär. Låt oss begränsa vår sökning efter en plats där vi kan överleva det vi gör här. En sådan plats skulle troligtvis ha den typ av liv som vi vet säkert att existera, det kolbaserade livet formar. Vi begränsar också vår sökning till Vintergalaxen.

Efter att ha funderat på ett tag, här är en lista med förutsättningsfilter jag kom med för att begränsa vår sökning.

✔ Filter 1: En stjärna och en stenig planet

En brinnande stjärna (Bildkälla: Tenor)

Solen är den primära energikällan för de flesta liv på jorden, direkt eller indirekt. Vissa livsformer kan upprätthållas oberoende av existensen av en stjärna, men i en större och mer komplex skala behöver vi definitivt en stjärnas energi. Tills nyligen var forskare inte särskilt säkra på om vårt solsystem var "The One" eller den bland många där ute. Med det nyligen avslutade Kepler-uppdraget har dessa tvivel ställts till vila. Vi kan nu med säkerhet säga att nästan alla andra stjärnor där ute har ett planetsystem runt sig, vilket betyder att det finns fler planeter än stjärnor i vår galax. Låt oss bara begränsa vår sökning till planeter som kretsar kring solliknande stjärnor eftersom vi med säkerhet vet att en sådan stjärna kan ge förutsättningar som är lämpliga för att livet ska existera.

Här är en enkel intuition. Om det fanns en stjärna någon annanstans nästan av liknande storlek och ålder som solen, skulle den också ha ett liknande planetariskt system runt sig? Vad är sannolikheten för att ett sådant system också kommer att ha en jordliknande planet och att livet skulle ha utvecklats där på samma sätt som det gjorde här?

De grundläggande funktionerna hos en sådan potentiell soltvilling är följande:

  • Det borde vara en huvudsekvensstjärna av G-typ, dvs en stjärna (väsentligen som en sol) som har samma storlek som solen och smälter väte till helium, och kommer att fortsätta göra det i cirka 10 miljarder år tills den tar slut bränsle och sedan utvidgas till en röd jätte bara för att till slut kasta sina yttre lager för att bli en vit dvärg.
  • Dess yttemperatur bör vara cirka 5700 K och åldern bör vara cirka 4,6 miljarder år vilket ger tillräckligt med tid för att intelligent liv (som vi känner till det) utvecklas.
  • Den bör ha en metallicitet som liknar den för solen. Detta är ett mått på olika element i en stjärna som är tyngre än väte eller helium. Det som gör detta till en intressant egenskap är att det indirekt kan indikera om och vilken typ av exoplaneter stjärnsystemet kan ha. Stjärnor med högre metallicitet kan ha gasjättar och steniga planeter som kretsar kring dem. Vi kan uppskatta att en stjärna med metallicitet som liknar solens kan ha liknande planeter runt den.

Genom att filtrera från de aktuella uppgifterna om observerade stjärnor har vi många bra kandidater som är nära solvillingar. Vi kommer tillbaka till dem snart, men nu ska vi se andra kriterier som beaktas.

✔ Filter 2: Flytande vatten

Droppar med flytande vatten (Bildkälla: Reddit)

En fin dag, två väteatomer bundna till en syreatom, och så skapades livets elixir. Vatten är avgörande för överlevnaden av vårt slag. En genomsnittlig människa kommer inte att pågå mer än en vecka utan den.

Avståndet från en stjärna där temperaturen är perfekt för flytande vatten kan ofta benämnas Goldilocks Zone. Idealt måste yttemperaturen vara mellan -15 till cirka 70 grader Celsius. Vårt fokus är på planeterna som finns i den här zonen för deras förälderstjärna. Baserat på Kepler-uppskattningarna uppskattade astronomer att det kan finnas så många som 11 miljarder jordstora planeter som kretsar runt sina moderstjärnor inom Goldilocks-zonen!

✔ Filter 3: Atmosfärisk sammansättning

Nordljus bildas när laddade partiklar interagerar med vår atmosfär.

Vi behöver syre för ämnesomsättning och ett ozonskikt för att skydda livet från de skadliga strålarna i solen. Trycket och kompositionen måste vara helt rätt för att hjälpa oss att överleva och trivas. Vi behöver också växthuseffekten utan vilken jorden skulle ha varit mycket svalare. Medan flera livsformer kan existera under hårdare förhållanden, låt oss begränsa oss i denna sökning.

Om du undrar hur vi kan förstå atmosfären i en exoplanet som ligger flera ljusår bort har vi en enkel men effektiv metod att göra det. Genom att observera ljusspektrumet från en stjärna som också går igenom exoplanetens atmosfär, kan vi fastställa elementen som finns i den. Atomer och molekyler, i allmänhet, absorberar vissa våglängder för ljus (detta är specifikt för ett element, därför är mer som fingeravtrycket för det elementet). I våra spektrala observationer kommer dessa våglängder av ljus att vara frånvarande vilket indikerar deras närvaro i exoplanetens atmosfär.

✔ Filter 4: Ett magnetfält

Jordens magnetfält som skyddar oss från solvinden (Bildkälla: NASA)

Närvaron av ett magnetfält har en stark korrelation med många saker. Tänk till exempel på vårt potentiella andra hem, Mars. Atmosfären är mycket tunnare (cirka 100 gånger) än jordens. Även om det är inom Goldilocks Zone finns det knappast flytande vatten på ytan. Inte överraskande finns det heller inga spår av liv. Jorden, å andra sidan, blomstrar med livet. En tydlig skillnad här är frånvaron av ett starkt magnetfält på Mars.

Från vår nuvarande förståelse hjälper planetens magnetfält inte bara till att behålla sin atmosfär i viss utsträckning utan skyddar oss också från solvindar och andra högenergi laddade partiklar genom att avleda dem bort.

✔ Filter 5: Avstånd från Galactic Center

Om du trodde att det skulle vara tillräckligt att vara i en stjärna i Goldilocks Zone, har du fel. Stjärnsystemet måste också finnas i det så kallade 'Galactic Habitable Zone'. Det här är områdena i en galax där livet har den största chansen att livnär sig. Helst är det på ett bekvämt avstånd från det galaktiska centrumet och inte nära någon supernova eller andra våldsamma stjärnhändelser som kan utgöra hotet om utrotning. Jorden är på en sådan plats med en relativt lugn kosmisk grannskap.

Detta är den galaktiska bebyggbara zonen för Vintergatan, såsom förutses av Lineweaver et al (2004).

✔ Filter 6: Övriga faktorer

Det finns flera andra faktorer som kan ha någon effekt på livets utveckling. Jorden är den enda kända planeten som värd liv, men det är inte det. Jorden är också den enda som har plattaktonik (det har gjorts några observationer som indikerar liknande aktivitet på Jupiters måne, Europa). De hjälper till att upprätthålla en stabil temperatur på planeten. Detta antyder att plattaktonik kan vara avgörande för att livet ska existera men forskare hävdar att det kanske inte är en absolut nödvändighet.

En annan övervägande är förekomsten av så kallade "Good Jupiters" i systemet. Gasgiganter som Jupiter som går i bana längre bort från sin moderstjärna kan faktiskt spela en roll i att avleda massiva asteroider från en kollisionskurs mot de inre steniga planeterna. Detta kan hjälpa till att förhindra massutrotning som ger tillräckligt med tid för att intelligent liv ska utvecklas.

Medan livets ursprung på jorden verkar vara ett resultat av en serie orkestrerade händelser som är för bra för att bara vara en slump, men det som får mig att tro att det inte är unikt är det här oförstämda storleken på detta universum. Stjärnsystem och planeter som uppfyller alla ovanstående kriterier har en mycket god chans att ha utvecklats utomjordiskt liv. Med tanke på enorma antal som 11 miljarder jordliknande planeter, känns det troligt att vissa av dem måste ha ett intelligent liv, men något är konstigt galt.

Det finns för många möjligheter för oss att inte vara ensamma. Ett litet försprång någon annanstans med några miljoner år borde ha skapat en tekniskt avancerad civilisation som redan kunde ha utforskat vår galax. och ändå var vi ser ut i rymden finns det knappast några bio- eller tekniska signaturer, bara en djup tystnad, ett tomrum i mörkret. Eventuella påståenden avvisas nästan alltid som falska larm. Detta är i huvudsak Fermi-paradoxen. Var är alla?

Innan vi går vidare, låt oss först ha en uppskattning av hur vanligt liv bör vara, statistiskt sett. Detta kan hittas med hjälp av den berömda Drake Equation:

Källa: Wikipedia

Vi har inga exakta värden för dessa parametrar men två kontrasterande uppskattningar säger att vi är antingen ensamma eller det finns över 15 600 000 civilisationer i vår galax. Det är antingen överallt eller ingenstans. Det finns inga mellanrum.

Närmare sanningen än någonsin tidigare är det dags att utforska universum genom att använda de data vi har (vid skrivandet av denna artikel).

När vi kommer tillbaka till diskussionen om de solliknande stjärnorna har vi hittills identifierat sexton kandidater som är nära tvillingar, varav fem av dem har bekräftat exoplaneter som kretsar kring dem. Men få inte dina förhoppningar höga. Universum har alltid något uppåt för att spränga våra förväntningar.

En av dessa stjärnor, HD 164595 har en planet (benämnd HD 164595b) minst 16 gånger mer massiv än jorden som kretsar runt var 40: e dag. Det antas vara Neptunliknande och kan antagligen inte upprätthålla livet, men intressant i maj 2015 upptäckte astronomer en speciell radiosignal som kom från den riktningen. Vissa var glada över att det kunde vara av främmande ursprung men bristen på ytterligare bevis och observationer avslog ett sådant påstående.

En annan stjärna med namnet HD 98649 befanns ha en planet som kretsar runt den i en bisarr excentrisk bana. Det kan vara ett osannolikt hem för livet, men det finns bättre hopp på cirka 2700 ljusår bort. Här ligger YBP 1194, en av de bästa solvillingarna hittills. Denna stjärna är emellertid en del av ett större kluster av stjärnor, till skillnad från solen, men det finns dock en exoplanet som kretsar kring den indikerar att de kan vara vanliga även bland stjärnkluster. Denna speciella beräknas vara 100 gånger större än jorden och kretsar överraskande nära sin stjärna. Detta sätter ett frågetecken på systemets brukbarhet även om det fanns andra oupptäckta planeter i stjärnans Goldilocks Zone.

Planetsystemet för ännu en solen tvilling HIP 11915 är mycket mer spännande. Vi har bekräftat att en Jupiter-stor jättestor kretsar runt denna stjärna, och mer intressant, nästan på samma avstånd som Jupiter är till vår sol. Detta antyder närvaron av inre steniga planeter i systemet, varav en kan vara jordliknande. Forskare förutspår att detta mycket väl kan vara Solar System 2.0. Fler observationer måste göras för att bekräfta detsamma.

Vi sparar det bästa för det sista, vi har stjärnan Kepler-452 som ligger ungefär 1402 ljusår från oss. Den har en bekräftad exoplanet som kretsar med en period av 384.843 dagar, ganska nära ett antal som vi är mycket bekanta med. Denna planet var också i Goldilocks-zonen för sin stjärna och dess yttemperatur uppskattas vara lik den som jordens!

Precis när du trodde att pusselbitarna passar in smidigt har vi ett problem med dess moderstjärna. Det är mycket äldre än solen (nästan cirka 1,5 miljarder år), därför är detta system mer som en framtida version av vår. Hursomhelst, om livet utvecklades där som på jorden, skulle deras civilisation vara miljoner år framför oss, och det kommer också att vara förhållandena där. Vi har inga tydliga bevis för detta men det är en stark insats att göra. Forskare från SETI Institute (Search for Extraterrestrial Intelligence) har redan börjat skanna detta område efter potentiella främmande signaler. Det kan bara vara en fråga om tid innan vi hittar något.

Bildkälla: NASA

Kepler-uppdraget har gjort ett fantastiskt jobb med att upptäcka Kepler-452b och nu är TESS-uppdraget just nu i drift med det enda målet att identifiera fler exoplaneter. Vi har knappast ens utforskat toppen av isberget. Mer och mer data kommer att komma in under de kommande åren med nya uppdrag planerade och vi är på rätt väg i vår sökning. Även efter att ha minskat flera faktorer och infört flera stränga restriktioner har vi fortfarande så många platser kvar att utforska och leta efter livet.

Alla dessa observationer görs inom Vintergalaxen, och just under de senaste 50 åren har vi gjort några lovande upptäckter. Vårt universum beräknas ha mycket mer än 200 miljarder galaxer. Även om vi anser att livet existerar på bara en planet i varje spiralgalaxi, bör antalet utomjordiska civilisationer vara humongöst.

I stället för att leta efter idealiska platser där livet kan existera, skulle en enklare metod vara att leta efter signaler från djupa rymden. Teorin är att alla intelligenta liv skulle sannolikt skicka överföringar till rymden precis som vi gör. Detektering av en radiosignal som visar avsiktlig eller kodad sändning är ett garanterat bevis för intelligent liv. Vi har lyssnat på sådana signaler länge.

Tidigare har det funnits flera program som Project Ozma, Projekt Sentinel, META, BETA och Project Phoenix, alla med det primära målet att upptäcka utomjordiska signaler. Som ni kanske gissat lyckades ingen av dem hittills.

Detta är inte en slumpmässig sökning, och det finns flera tips att leta efter. En av dem är radiofrekvensen i vattenhål där forskare i allmänhet letar efter tecken på kommunikation. Denna speciella frekvens motsvarar den spektrala linjen av hydroxyljoner och väte, två av de vanligaste föreningarna i universum. Detta gör den till en "tyst kanal", dvs saknar buller (som absorberas av dem) vilket gör den idealisk för utomjordisk kommunikation.

Forskare har också letat efter olika främmande megastrukturer som har teoretiserats, som en Dyson sfär, svärm eller ring, rymdspegel, hyperteleskop, Shkadov-thruster, etc. Dessa är några galna sci-fi-strukturer men de är teoretiskt rimliga och kan konstrueras av en avancerad civilisation. (Typ 2 på Kardashev-skalan, den gemensamma åtgärden som används för att betygsätta den tekniska utvecklingen av en civilisation)

Vilka signaler har vi hittat hittills?

Wow! signal representerad som

För det mesta är rymden dumt tyst och till och med de få stunder när något upptäcks är det förmodligen ett falskt larm. Trots det har vi hittat några verkligt mystiska som Wow! Signal som vissa forskare nu tror var bara från en förbi komet.

Radiokällan SHGb02 + 14a som upptäcktes 2003 verkar vara mer onaturlig. Det är inom vattenhålregionen och det observerades flera gånger med en frekvensdrift. Det som gör det märkliga är att den riktning som den kommer från har inga stjärnor i regionen! Hittills finns det ingen tydlig förklaring av dess ursprung.

Det finns flera program i drift just nu och vi kommer att fortsätta hitta mer intressanta signaler. Det finns också ett protokoll som heter 'Post Detection Policy' som innehåller universella riktlinjer för vad man ska göra efter en potentiell upptäckt.

Den allmänna intuitionen att betrakta en okänd signal är av främmande ursprung är som följer:

  • Det ska inte se naturligt ut. Det bör finnas några uppenbara tecken som smal bandbredd, modulering, kodning, flera frekvenser etc.
  • Det bör inte vara en engångsavvikelse (som generellt indikerar att det bara är någon störning eller falskt larm). Vi borde kunna observera det om och om igen från samma position på himlen.
  • Det bör komma från en specifik punkt och endast från den punkten. Om en sådan signal tas emot från alla håll är det mer troligt att det är av naturligt ursprung, även om vi kanske inte visste vad som kunde ha orsakat den. (till exempel Fast Radio Bursts (FRB))

Om du är en amatörastronom och finner något som uppfyller dessa kriterier kan du vara på något främmande. Genombrott lyssnar är ett nyligen genomfört initiativ i ett försök att lyssna på våra angränsande stjärnor. De astronomiska data som samlas in under detta program görs tillgängliga för allmänheten. Du kan komma åt den och genomföra din egen forskning!

Brist på bevis kan locka oss att dra tidiga slutsatser, men vi har precis börjat vår sökning och jag tror att vårt kosmiska kvarter är fullt av hemligheter som väntar på att bli upptäckta.

Vet detta, nästa gång du tittar upp på natthimlen. Det är mer troligt att nära en blinkande punkt någonstans där ute finns en plats som någon ringer hem, och kanske, bara kanske, att någon stirrar tillbaka på oss och funderar över samma fråga som vi har, "är vi verkligen ensamma?"

Min gissning skulle vara att inom de närmaste 1000 åren kommer vi att hitta eller hittas av våra kosmiska kamrater. Och det ögonblicket ska vara det viktigaste i hela mänsklighetens existens. Här är ett litet meddelande som jag vill lämna till utlänningarna som läser den här artikeln i framtiden (ja, ganska ambitiös är jag):

"Hallå där! Inte säker på om du kan förstå detta men tack för all inspiration. Långt innan vi visste om dig inspirerade du generationer av nyfikna sinnen och utforskare som jag själv att drömma om en existens bortom himlen ... ”

Och här är mitt svar på den frågan. Nej, vi är inte ensamma, vi har aldrig varit och kommer aldrig att bli det. I värsta fall kommer vi fortfarande att hitta dem, även om mina tankar visar sig vara fel.

Någonstans längs linjen skulle vi ha blivit utlänningar som vi letat efter hela tiden.

Bilden ovan visar en konstnärs återgivning av ett flöde av händelser i en 13-miljarder år historia av universum från Big Bang längst upp till höger moturs till bildandet av livet på jorden längst ner till höger. (Bildpoäng: Indiana University Bloomington)