Czy ludzie są unikatowi i sami w całym wszechświecie? To pytanie - wywodzące się ze sławnego równania Drake - było przez ponad pół wieku jednym z najtrudniejszych i najbardziej interesujących w nauce.
Równanie Dake'a (u góry), Równanie Franka i Sullivana (u dołu).
Duże w nowym oknie >>
Artykuł opublikowany w czasopiśmie Astrobiology pokazuje po raz pierwszy co znaczą słowa "pesymizm" lub "optymizm" w odniesieniu do szacowania występowania zaawansowanych pozaziemskich cywilizacji.
"Pytanie czy gdzieś indziej we wszechświecie istnieją zaawansowane cywilizacje, zawsze było jedną z trzech wielkich niewiadomych równania Dreika,"
mówi Adam Frank, profesor fizyki i astronomi na Uniwersytecie Rochester, współautor publikacji.
"Od dłuższego czasu wiemy w przybliżeniu jak wiele gwiazd istnieje we wszechświecie. Nie wiemy jednak jak wiele z tych gwiazd ma planety które potencjalnie mogą podtrzymać życie, nie wiemy jak często życie może ewoluować do postaci inteligentnych istot ani jak długo mogą istnieć zaawansowane cywilizacje przed wyginięciem."
Dzięki teleskopowi Kepler należącemu do NASA i innym badaniom możemy obecnie oszacować, że mniej więcej jedna na pięć gwiazd posiada planety w tzw "strefie zamieszkania", gdzie temperatura jest odpowiednia aby utrzymać życie w postaci jaką znamy. Tym samym jedna z wielkich niewiadomych równania Drejka została odkryta.
Frank mówi, że trzecia wielka niewiadoma tego równania - jak długo cywilizacje mogą przetrwać - ciągle pozostaje nieznana."Fakt, że ludzie mieli podstawową technologię po około 10 000 lat nie znaczy, że cywilizacje mogą trwać tak długo albo być może znacznie dłużej," wyjaśnia. Ale Frank i jego współautor Woodruff Sullivan z departamentu astronomii i programu astrobiologii na Uniwersytecie Waszyngtońskim postanowili zmierzyć się z tą niewiadomą po prostu rozszerzając pytanie.
"Zamiast pytać ile cywilizacji istnieje obecnie, należy zadać pytaqnie czy jesteśmy jedynym w historii wszechświata gatunkiem który opanował technologię," powiedział Sulivan.
"Ta zmiana punktu widzenia eliminuje konieczność odpowiedzi na pytanie o długość życia cywilizacji, pozwala zadać inne - tzw. archeologiczne kosmiczne pytanie - jak często w historii wszechświata życie jest w stanie wyewoluować do zaawansowanej postaci?"
Takie pytanie pozostawia jednak ciągle olbrzymią niepewność w obliczaniu prawdopodobieństwa wystąpienia zaawansowanego życia na planetach jemu sprzyjających. W tym miejscu Frank i Sullivan odwracają jednak pytanie. Zamiast zgadywać jakie są szanse na rozwinięcie zaawansowanej technologicznie cywilizacji, obliczają szanse na to, że ludzkość jest jedyną zaawansowaną cywilizacją w całej historii wszechświata.
"Oczywiście, nie mamy pojęcia, na ile prawdopodobne jest to, że inteligentne gatunki technologiczne będą ewoluować na danej planecie zdatnej do zamieszkania" ,mówi Frank.
"Ale używając naszej metody możemy dokładnie powiedzieć, jak niskie jest prawdopodobieństwo, że jesteśmy jedyną cywilizacją jaką kiedykolwiek wytworzył Wszechświat. Nazywamy to linią pesymizmu. Jeśli rzeczywiste prawdopodobieństwo jest większe niż linia pesymizmu, wtedy technologiczne gatunki i cywilizacje prawdopodobnie występowały wcześniej."
Stosując to podejście, Frank i Sullivan obliczają, jak nieprawdopodobne musi być zaawansowane życie, jeśli nigdy nie było jego innego przykładu, wśród dziesięciu miliardów trylionów gwiazd Wszechświata, lub nawet wśród stu miliardów gwiazd naszej galaktyki Drogi Mlecznej.
Wynik? Stosując nowe dane dotyczące eksoplantet dla 2*10 do 22-tej potęgi gwiazd Wszechświata, Frank i Sullivan obliczyli, że cywilizacja ludzka może być unikalna w całym kosmosie tylko wtedy, gdy szanse na rozwój cywilizacji na przyjaznej planecie są mniejsze niż około jeden na 10 miliardów bilionów lub jedna część na 10 do 22 potęgi.
"Jeden na 10 miliardów bilionów to niezwykle mało" ,mówi Frank.
"Dla mnie oznacza to, że inne inteligentne, wytwarzające technologię gatunki bardzo prawdopodobnie wyewoluowały prze nami. Pomyśl o tym w ten sposób. Przed naszymi obliczeniami, można było być uznanym pesymistą zakładając powstanie cywilizacji na zdatnej planecie, na poziomie, powiedzmy, jeden na bilion. Ale nawet to przypuszczenie, jedna szansa na bilion, oznacza, że to, co stało się na Ziemi z ludzkością stało się około 10 miliardów razy w czasie historii Wszechświata!"
Dla mniejszych ilości, liczby są mniej ekstremalne. Dla przykładu, inny zaawansowany technologicznie gatunek powstał na przyjaznej planecie w Drodze Mlecznej jeśli szanse przeciwko jego rozwojowi na jednej z możliwych planet są lepsze niż jedna szansa na 60 miliardów.
Ale jeśli te liczby wydają się dawać amunicję optymistycznemu podejściu do istnienia obcych cywilizacji, Sullivan podkreśla, że pełne Równanie Drake'a, które oblicza szanse na istnienie obcych cywilizacji w tym samym czasie co nasza, może dać ukojenie z kolei pesymistom.
W 1961 roku, astrofizyk Frank Drake opracował równanie do oszacowania liczby zaawansowanych cywilizacji, które mogą istnieć w Drodze Mlecznej. Równanie Drake okazało się być trafne i stało się podstawą badań, zaawansowana kosmiczna technologia dała wiedzę o kilku zmiennych. Ale w stosunku do niektórych zmiennych pozostajemy bezradni, możemy się tylko domyślać, zgadywać, przykład to L które określa długowieczność innych zaawansowanych cywilizacji.
W nowych badaniach, Adam Frank i Woodruff Sullivan proponują nowe równanie, by postawić nieco odmienne pytanie: Jaka jest liczba zaawansowanych cywilizacji które prawdopodobnie się rozwinęły w historii obserwowanego wszechświata? Równanie Sullivana i Drake'a bazuje na równaniu Drake'a ale eliminuje zmienną L.
Ich badaniach opierają się o niedawne odkrycia dotyczące ilości planet oraz ich liczby w tak zwanej strefie zamieszkania - strefie gdzie na planetach może istnieć woda w stanie ciekłym. Pozwala to Frankowi i Sullivanowi zdefiniować liczbę którą nazywają Nast. Nast iloczynem N*, całkowitej liczby gwiazd; fp frakcja tych gwiazd które tworzą planety i np czyli średniej liczby tych planet w strefie zamieszkania.
Następnie określają to co nazywają "Archeologiczną formą" Równania Drake, która definiuje A jako "liczbę zaawansowanych technologicznie gatunków które kiedykolwiek występowały we Wszechświecie."
Ich równanie ma postać, A=Nast*fbt, opisuje A jako iloczyn Nast - liczba planet zdatnych do zamieszkania w danej objętości Wszechświata i fbt - prawdopodobieństwo wystąpienia gatunków technologicznych na jednej z tych planet. Za objętość może być podstawiony cały Wszechświat, lub tylko np. Droga Mleczna.
"Wszechświat jest starczy niż 13 miliardów lat" ,mówi Sullivan.
"Oznacza to, że nawet jeśli istniało tysiąc cywilizacji w naszej galaktyce i żyły one mniej więcej tyle co nasza - w przybliżeniu 10 000 lat - prawdopodobnie wszystkie one już wymarły. A inne nie będą ewoluować w czasie naszego istnienia. Dla nas, aby istniała szansa znalezienia innej "współczesnej" obcej cywilizacji technicznej, średnia trwania cywilizacji musi być znacznie dłuższa niż ta którą ma za sobą ludzkość."
"Biorąc pod uwagę ogromne odległości między gwiazdami i stałą prędkość światła, możemy nigdy nie mieć możliwości kontaktu z inną cywilizacją" ,powiedział Frank.
"Gdyby byli oddaleni od nas o 20 000 lat świetlnych pojedyncza wymiana informacji musiałaby zająć 40 000 lat, po 20 000 na drogę w jedną i drugą stronę."
Jak podkreślają Frank i Sullivan, nawet jeśli nie istnieją inne cywilizacje z którym moglibyśmy się komunikować w naszej galaktyce, nowe wyniki mają ciągle głębokie naukowe i filozoficzne znaczenie.
"Z fundamentalnego punktu widzenia pytanie brzmi:'Czy zdarzyło się to gdziekolwiek wcześniej?'"
,powiedział Frank.
"Nasze badania to pierwszy raz kiedy ktoś był w stanie postawić jakąś empiryczną odpowiedź na to pytanie i jest zadziwiająco prawdopodobne, że nie jesteśmy jedynym miejscem w czasie i przestrzeni gdzie wyewoluowała zaawansowana cywilizacja."
Według Franka i Sullivana ich wyniki mają praktyczne zastosowanie. Jako ludzkość stawiamy czoła problemowi zrównoważonego rozwoju i zmian klimatu, możemy zastanawiać się, czy inne budujące cywilizację gatunki na innych planetach napotkały podobne wąskie gardła rozwoju i czy zdołały je przezwyciężyć. Jak to ujął Frank "Nawet nie wiemy czy możliwe jest trwanie cywilizacji high-tech dłużej niż kilka stuleci." Dzięki wynikom Franka i Sullivana, inni naukowcy mogą rozpocząć modelowanie interakcji energochłonnych gatunków z ich macierzystymi świtami wiedząc, że duża ilość takich przypadków miała już miejsce we Wszechświecie.
"Wyniki sugerują, że nasza ewolucja nie była wyjątkowa i prawdopodobnie powtórzyła się wiele razy, wcześniej. Inne przypadki mogą dotyczyć wielu cywilizacji nastawionych na dużą konsumpcję energii, starających sobie poradzić z ich oddziaływaniem na środowisko domowej planety, w miarę jak cywilizacja rośnie. Oznacza to, że i my możemy zacząć poszukiwania rozwiązania problemu, używając symulacji, starać się zrozumieć co prowadzi do długiego życia cywilizacji a co wręcz przeciwnie"
,mówią Frank i Sullivan.
Żródło:
Phys.org
Orginalny Artykuł:
DOI: 10.1089/ast.2015.1418
A. Frank et al, A New Empirical Constraint on the Prevalence of Technological Species in the Universe, Astrobiology (2016).
Brak komentarzy:
Prześlij komentarz