외계행성 발견의 물결 이후의 페르미 역설
은하 RX J1131-1231에서 오클라호마 대학의 천체 물리학자 팀이 우리은하 밖의 행성으로 알려진 최초의 그룹을 발견했습니다. 중력 마이크로렌즈 기술에 의해 "추적되는" 물체는 달에서 목성과 같은 질량에 이르기까지 질량이 다릅니다. 이 발견이 페르미 역설을 더 역설적으로 만드는가?
우리 은하(100억~400억)에는 거의 같은 수의 별이 있고, 보이는 우주에도 거의 같은 수의 은하가 있습니다. 일반적으로 10년 동안22 10에24 별. 과학자들은 얼마나 많은 별이 우리 태양과 비슷한지(즉, 크기, 온도, 밝기가 비슷하다는 합의가 없습니다. 추정치는 5%에서 20% 사이입니다.) 첫 번째 값을 취하고 가장 적은 수의 별을 선택합니다(1022), 우리는 태양과 같은 500조 또는 XNUMX억 개의 별을 얻습니다.
PNAS(미국국립과학원회보) 연구 및 추정에 따르면, 우주에 있는 별의 최소 1%는 생명체가 살 수 있는 행성 주위를 돌고 있습니다. 지구에. 수십억 년이 지난 후 지구 행성의 100%만이 생명체를 생성할 것이며 그 중 1%가 지능적인 형태로 진화하는 생명체를 가질 것이라고 가정한다면, 이는 하나의 당구 행성 보이는 우주의 지적인 문명과 함께.
우리 은하에 대해서만 이야기하고 우리 은하에 있는 별의 정확한 수(100억)를 가정하고 계산을 반복한다면 우리 은하에 지구와 같은 행성이 적어도 100억 개 있다고 결론을 내립니다. 그리고 XNUMX XNUMX. 지적인 문명!
일부 천체 물리학자들은 인류가 최초로 기술적으로 진보한 종이 될 가능성을 1분의 10로 보고 있습니다.22즉, 여전히 중요하지 않습니다. 반면에 우주는 약 13,8억 년 동안 존재해 왔습니다. 처음 몇 십억 년 동안 문명이 등장하지 않았더라도 등장하기까지는 아직 오랜 시간이 걸렸습니다. 그건 그렇고, 은하수에서 최종 제거 후 "단지"천 개의 문명이 있었고 우리와 거의 같은 시간 (지금까지 약 10 년) 동안 존재했다면 이미 사라 졌을 가능성이 큽니다. 죽어가거나 레벨 개발에 접근할 수 없는 다른 사람들을 모으는 것은 나중에 논의될 것입니다.
"동시에" 존재하는 문명조차도 어려움을 겪고 있다는 점에 유의하십시오. 단지 10만 광년이 있다면, 질문하고 대답하는 데 20만 광년이 걸릴 것이기 때문이다. 연령. 지구의 역사를 살펴보면 그러한 기간 동안 문명이 표면에서 발생하고 사라질 수 있음을 배제 할 수 없습니다 ...
미지수의 방정식
외계 문명이 실제로 존재할 수 있는지 여부를 평가하기 위해, 프랭크 드레이크 60년대에 그는 유명한 방정식을 제안했습니다. 그 공식은 우리 은하에서 지적 인종의 존재를 "의미학적으로" 결정하는 것입니다. 여기서 우리는 "응용 마물학"에 대한 라디오 및 텔레비전 "강의"의 풍자이자 작가인 Jan Tadeusz Stanisławski가 수년 전에 만든 용어를 사용합니다. 왜냐하면 그 단어가 이러한 고려 사항에 적합하기 때문입니다.
에 따르면 드레이크 방정식 – 인류가 소통할 수 있는 외계 문명의 수인 N은 다음의 결과입니다.
R* 는 우리 은하의 별 형성 속도입니다.
fp 행성이 있는 별의 비율입니다.
ne 별의 거주 가능 구역, 즉 생명체가 발생할 수 있는 행성의 평균 수입니다.
fl 생명이 발생할 거주 가능 구역에 있는 행성의 비율입니다.
fi 생명체가 지능을 개발할(즉, 문명을 생성할) 사람이 거주하는 행성의 비율입니다.
fc - 인류와 소통하고자 하는 문명의 비율;
L은 그러한 문명의 평균 수명입니다.
보시다시피, 방정식은 거의 모든 미지수로 구성됩니다. 결국 우리는 문명의 평균 존재 기간이나 우리에게 연락하려는 사람들의 비율을 모릅니다. 일부 결과를 "더 많거나 적은" 방정식에 대입하면 우리 은하계에 그러한 문명이 수천 개는 아니더라도 수백 개일 수 있다는 것이 밝혀졌습니다.
드레이크 방정식과 그 저자
희토류와 사악한 외계인
Drake 방정식의 구성 요소를 보수적인 값으로 대체하더라도 우리는 잠재적으로 우리와 유사하거나 더 지능적인 수천 개의 문명을 얻습니다. 하지만 그렇다면 왜 우리에게 연락하지 않습니까? 이 소위 페르미 역설. 그는 많은 "솔루션"과 설명을 가지고 있지만 현재의 기술 상태와 심지어 반세기 전에는 모두 추측과 맹목적인 촬영과 같습니다.
예를 들어 이 역설은 종종 설명됩니다. 희토류 가설우리 행성은 모든 면에서 독특합니다. 압력, 온도, 태양으로부터의 거리, 축 방향 기울기 또는 복사 차폐 자기장은 생명체가 가능한 한 오랫동안 발달하고 진화할 수 있도록 선택됩니다.
물론 우리는 생태권에서 거주 가능한 행성의 후보가 될 수 있는 외계행성을 점점 더 많이 발견하고 있습니다. 더 최근에는 우리에게 가장 가까운 별인 프록시마 센타우리 근처에서 발견되었습니다. 그러나 유사성에도 불구하고 외계 태양 주위에서 발견되는 "두 번째 지구"는 우리 행성과 "정확히 동일"하지 않으며 그러한 적응에서만 자랑스러운 기술 문명이 발생할 수 있습니까? 아마도. 그러나 우리는 지구를 보아도 생명이 매우 "부적절한" 조건에서 번성한다는 것을 압니다.
물론 인터넷을 관리하고 구축하는 것과 Tesla를 화성에 보내는 것에는 차이가 있습니다. 우리가 우주 어딘가에서 지구와 똑같은 행성을 찾을 수 있다면 고유성 문제는 해결될 수 있지만 기술 문명은 없습니다.
페르미 역설을 설명할 때 때때로 소위 말하는 나쁜 외계인. 이것은 다른 방식으로 이해됩니다. 따라서 이러한 가상의 외계인은 누군가가 자신을 괴롭히고, 개입하고, 귀찮게 하기를 원하기 때문에 "화가 날" 수 있습니다. 또한 그들이 만나는 모든 문명을 파괴하는 "자연적으로 사악한" 외계인에 대한 환상이 있습니다. 기술적으로 매우 진보한 사람들은 다른 문명이 앞서가서 위협이 되는 것을 원하지 않습니다.
우주에서의 삶은 우리가 행성의 역사에서 알고 있는 다양한 재앙에 노출되어 있다는 것을 기억할 가치가 있습니다. 우리는 빙하 작용, 별의 격렬한 반응, 유성, 소행성 또는 혜성의 폭격, 다른 행성과의 충돌 또는 방사선에 대해 이야기하고 있습니다. 그러한 사건이 지구 전체를 불태우지 못한다 해도 문명의 종말이 될 수 있습니다.
또한 일부 사람들은 우리가 우주 최초의 문명 중 하나이며(최초는 아닐지라도) 우리가 아직 후대에 출현한 덜 발달한 문명과 접촉할 수 있을 만큼 충분히 진화하지 않았다는 점을 배제하지 않습니다. 만약 그렇다면, 외계 공간에서 지적 존재를 찾는 문제는 여전히 풀리지 않을 것입니다. 더욱이 가상의 "젊은" 문명은 원격으로 접촉할 수 있기 위해 우리보다 몇 십 년만 더 젊을 수 없습니다.
창문도 전면에 그리 크지 않습니다. XNUMX년 전 문명의 기술과 지식은 오늘날 십자군 전쟁에 참가한 사람처럼 이해할 수 없었을 것입니다. 훨씬 더 발전된 문명은 우리 세상이 길가 개미집의 개미처럼 될 것입니다.
소위 추측성 카르다셰보 스케일그들의 임무는 그들이 소비하는 에너지의 양에 따라 문명의 가상 수준을 규정하는 것입니다. 그녀에 따르면 우리는 아직 문명도 아니다. I형, 즉 자신의 행성의 에너지 자원을 사용할 수 있는 능력을 마스터한 사람입니다. 문명 유형 II 예를 들어 "다이슨 구"라는 구조를 사용하여 별을 둘러싼 모든 에너지를 사용할 수 있습니다. 문명 유형 III 이러한 가정에 따르면 은하의 모든 에너지를 포착합니다. 그러나 이 개념은 미완성 8462852단계 문명의 일부로 생성되었으며 최근까지 별 주위에 다이슨 구체를 구축하는 방향으로 이동하는 유형 XNUMX 문명(별빛 이상 현상)으로 다소 잘못 묘사되어 왔다는 점을 기억하십시오. KIK XNUMX).
유형 II, 훨씬 더 많은 III의 문명이 있다면 우리는 분명히 그것을보고 우리와 접촉 할 것입니다. 우리 중 일부는 그렇게 생각하며 더 나아가 우리가 그러한 고급 외계인을 보거나 알지 못하기 때문에 그들은 단순히 존재하지 않습니다. . 그러나 페르미 역설에 대한 또 다른 설명은 이러한 수준의 문명은 우리에게 보이지 않고 인식할 수 없다고 말합니다. 우주 동물원 가설에 따르면 이러한 저개발 생물에 관심을 기울이지 않는다는 것은 말할 것도 없습니다.
테스트 후 또는 전?
고도로 발달된 문명에 대한 추론 외에도 페르미 역설은 때때로 다음과 같은 개념으로 설명됩니다. 문명 발전의 진화적 필터. 그들에 따르면, 진화 과정에는 삶에 불가능해 보이거나 거의 없을 것 같은 단계가 있습니다. 그것은이라고 그레이트 필터, 이는 지구 생명체 역사상 가장 큰 돌파구입니다.
인간의 경험에 관한 한, 우리는 우리가 뒤에 있는지, 앞서 있는지, 아니면 큰 여과 과정의 중간에 있는지 정확히 모릅니다. 우리가 이 필터를 극복할 수 있었다면 알려진 공간에 있는 대부분의 생명체에게 넘을 수 없는 장벽이 되었을 것이며 우리는 유일합니다. 여과는 예를 들어 원핵 세포가 복잡한 진핵 세포로 변형되는 동안 처음부터 발생할 수 있습니다. 만약 그렇다면 우주에서의 생명체는 아주 평범할 수도 있지만, 핵이 없는 세포의 형태일 수도 있습니다. 어쩌면 우리가 그레이트 필터를 통과한 첫 번째 사람일 수도 있습니다. 이것은 이미 언급한 문제, 즉 원거리 의사소통의 어려움으로 돌아가게 합니다.
개발의 돌파구가 아직 우리 앞에 있다는 옵션도 있습니다. 그때는 성공에 대한 의문이 없었습니다.
이것들은 모두 매우 투기적인 고려 사항입니다. 일부 과학자들은 외계인 신호가 없는 것에 대해 더 평범한 설명을 제공합니다. New Horizons의 수석 과학자인 Alan Stern은 이 역설은 간단히 해결할 수 있다고 말합니다. 두꺼운 얼음 껍질다른 천체의 바다를 둘러싸고 있습니다. 연구원은 태양계의 최근 발견을 바탕으로 이 결론을 내렸습니다. 액체 상태의 바다는 많은 위성의 지각 아래에 있습니다. 어떤 경우에는(유럽, Enceladus) 물이 암석 토양과 접촉하고 그곳에서 열수 활동이 기록됩니다. 이것은 생명의 출현에 기여해야합니다.
두꺼운 얼음 껍질은 우주 공간의 적대적인 현상으로부터 생명체를 보호할 수 있습니다. 우리는 여기서 무엇보다도 강한 항성 플레어, 소행성 충돌 또는 가스 거인 근처의 방사선에 대해 이야기하고 있습니다. 한편, 가상의 지성생활에서도 극복하기 어려운 발달장애를 나타낼 수 있다. 그러한 수중 문명은 두꺼운 얼음 지각 바깥의 공간을 전혀 알지 못할 수도 있습니다. 한계와 수중 환경을 넘어서는 꿈조차 꾸기가 어렵습니다. 지구 대기를 제외한 우주 공간도 그리 친절한 곳이 아닌 우리보다 훨씬 더 어려울 것입니다.
우리는 삶이나 살기에 적합한 곳을 찾고 있습니까?
어쨌든 우리 지구인들은 우리가 진정으로 찾고 있는 것, 즉 삶 자체 또는 우리와 같은 삶에 적합한 장소에 대해서도 생각해야 합니다. 우리가 누구와도 우주 전쟁을 하고 싶지 않다고 가정한다면, 그것은 두 가지 다른 것입니다. 생존 가능하지만 문명이 발달하지 않은 행성은 잠재적인 식민 지역이 될 수 있습니다. 그리고 우리는 그러한 유망한 장소를 점점 더 많이 찾습니다. 우리는 이미 관측 도구를 사용하여 행성이 궤도에 있는지 확인할 수 있습니다. 별 주위의 생활 영역그것이 암석이고 액체 물에 적합한 온도인지 여부. 머지 않아 우리는 그곳에 정말로 물이 있는지 여부를 감지하고 대기의 구성을 결정할 수 있을 것입니다.
별의 크기와 지구와 같은 외계 행성의 예에 따른 별 주변의 생활 영역(수평 좌표 - 별과의 거리(JA), 수직 좌표 - 별의 질량(태양 기준)).
작년에 과학자들은 ESO HARPS 장비와 전 세계 여러 망원경을 사용하여 가장 잘 알려진 생명체 후보로 외계 행성 LHS 1140b를 발견했습니다. 그것은 지구에서 1140 광년 떨어진 적색 왜성 LHS 18을 공전합니다. 천문학자들은 행성의 나이가 적어도 1,4억 년이라고 추정합니다. 그들은 직경이 거의 1140 XNUMX라고 결론지었습니다. km - 지구 크기의 XNUMX배입니다. LHS XNUMX b의 질량과 밀도에 대한 연구는 밀도가 높은 철 코어를 가진 암석 일 가능성이 있다고 결론지었습니다. 익숙한 것 같나요?
조금 더 일찍 별 주위에 XNUMX개의 지구와 같은 행성이 있는 시스템이 유명해졌습니다. 트라피스트-1. 그들은 호스트 스타로부터의 거리 순서대로 "b"에서 "h"까지 레이블이 지정됩니다. 과학자들이 수행하고 Nature Astronomy XNUMX월호에 발표된 분석에 따르면 적당한 표면 온도, 적당한 조수 가열 및 온실 효과로 이어지지 않는 충분히 낮은 복사 플럭스로 인해 거주 가능한 행성에 대한 최상의 후보는 다음과 같습니다. ” 객체 및 “e”. 첫 번째가 바다 전체를 덮을 가능성이 있습니다.
TRAPPIST-1 시스템의 행성
따라서 삶에 도움이 되는 조건을 발견하는 것은 이미 우리의 손이 닿는 곳에 있는 것 같습니다. 여전히 비교적 간단하고 전자파를 방출하지 않는 생명 자체의 원격 탐지는 완전히 다른 이야기입니다. 그러나 워싱턴 대학(University of Washington)의 과학자들은 오랫동안 제안된 많은 수의 탐색을 보완하는 새로운 방법을 제안했습니다. 행성 대기의 산소. 산소 아이디어의 좋은 점은 생명이 없으면 많은 양의 산소를 생산하기 어렵다는 점이지만 모든 생명이 산소를 생산하는지 여부는 알 수 없습니다.
"산소 생산의 생화학은 복잡하고 드물 수 있습니다."라고 워싱턴 대학의 Joshua Crissansen-Totton은 Science Advances 저널에서 설명합니다. 지구상의 생명의 역사를 분석하면 산소와 같은 방식으로 생명의 존재를 나타내는 가스 혼합물을 식별 할 수있었습니다. 에 대해 말하자면 일산화탄소가 없는 메탄과 이산화탄소의 혼합물. 왜 마지막이 없습니까? 사실 두 분자의 탄소 원자는 서로 다른 산화 정도를 나타냅니다. 반응 매개 일산화탄소의 수반되는 형성 없이 비생물학적 공정에 의해 적절한 수준의 산화를 얻는 것은 매우 어렵습니다. 예를 들어, 메탄과 CO의 공급원인 경우2 대기 중에 화산이 있기 때문에 필연적으로 일산화탄소가 동반됩니다. 또한, 이 가스는 미생물에 빠르고 쉽게 흡수됩니다. 대기 중에 존재하기 때문에 생명체의 존재는 배제되어야 한다.
2019년 NASA는 발사 계획 제임스 웹 우주 망원경이산화탄소, 메탄, 물 및 산소와 같은 무거운 가스의 존재에 대해 이 행성의 대기를 보다 정확하게 연구할 수 있을 것입니다.
최초의 외계행성은 90년대에 발견되었습니다. 그 이후로 우리는 이미 잠재적으로 거주할 수 있는 것으로 보이는 약 4개를 포함하여 약 2800개의 시스템에서 거의 XNUMX. 외행성을 확인했습니다. 이 세계를 관찰하기 위한 더 나은 도구를 개발함으로써 우리는 그곳의 조건에 대해 더 많은 정보에 입각한 추측을 할 수 있을 것입니다. 그리고 그 결과가 무엇인지는 두고 볼 일입니다.
