Οι προσομοιώσεις Galaxy προσφέρουν μια νέα λύση στο παράδοξο Fermi

Επανεκτύπωση με άδεια από Quanta Το ιστολόγιο Abstractions του περιοδικού.

Από όσο ξέρει κανείς, ήμασταν πάντα μόνοι. Είμαστε μόνο εμείς σε αυτήν την απαλή μπλε κουκκίδα, «σπίτι σε όλους όσους αγαπάτε, σε όλους όσους γνωρίζετε, σε όλους όσους έχετε ακούσει ποτέ», όπως το έθεσε τόσο αξέχαστα ο Carl Sagan. Κανείς δεν τηλεφώνησε ούτε πέρασε. Και όμως το σύμπαν είναι γεμάτο αστέρια, σχεδόν όλα αυτά τα αστέρια έχουν πλανήτες, και ορισμένοι από αυτούς τους πλανήτες είναι σίγουρα βιώσιμοι. Πού είναι λοιπόν όλοι;

Ο Ιταλός φυσικός Ενρίκο Φέρμι υποτίθεται ότι ήταν ο πρώτος που έθεσε αυτό το ερώτημα, το 1950, και έκτοτε οι επιστήμονες έχουν προσφέρει πολλές λύσεις για το ομώνυμο παράδοξό του. Ένα από τα πιο διάσημα ήρθε από τον ίδιο τον Σάγκαν, με τον Γουίλιαμ Νιούμαν, ο οποίος υποστήριξε σε μια εφημερίδα του 1981 ότι χρειαζόμαστε απλώς υπομονή. Κανείς δεν το έχει επισκεφτεί γιατί είναι όλοι πολύ μακριά. Χρειάζεται χρόνος για να εξελιχθεί ένα είδος αρκετά έξυπνο ώστε να εφεύρει διαστρικά ταξίδια και χρόνος για να εξαπλωθεί αυτό το είδος σε τόσους πολλούς κόσμους. Κανείς δεν είναι ακόμα εδώ.

Άλλοι ερευνητές έχουν υποστηρίξει ότι η εξωγήινη ζωή μπορεί σπάνια να γίνει διαστημική (όπως ακριβώς έγινε ποτέ μόνο ένα είδος στη Γη). Κάποιοι υποστηρίζουν ότι τα είδη με γνώσεις τεχνολογίας, όταν εμφανίζονται, γρήγορα αυτοκαταστρέφονται. Άλλοι πάλι προτείνουν ότι εξωγήινοι μπορεί να έχουν επισκεφτεί στο παρελθόν ή ότι μας αποφεύγουν επίτηδες, έχοντας γίνει αρκετά έξυπνοι ώστε να είναι καχύποπτοι με όλους τους άλλους. Ίσως η πιο απαισιόδοξη απάντηση είναι ένα θεμελιώδες έγγραφο του 1975, στο οποίο ο αστροφυσικός Μάικλ Χαρτ δήλωσε ότι ο μόνος εύλογος λόγος που κανείς δεν το έχει επισκεφτεί είναι ότι πραγματικά δεν υπάρχει κανείς εκεί έξω.

Τώρα έρχεται ένα έγγραφο που αντικρούει τους Sagan και Newman, καθώς και τον Hart, και προσφέρει μια νέα λύση στο παράδοξο Fermi που αποφεύγει τις εικασίες σχετικά με την εξωγήινη ψυχολογία ή ανθρωπολογία.

Η έρευνα, η οποία βρίσκεται υπό εξέταση από το The Astrophysical Journal , υποδηλώνει ότι δεν θα χρειαζόταν τόσος χρόνος όσο σκέφτηκαν οι Sagan και Newman για έναν διαστημικό πολιτισμό να πηδήξει στον γαλαξία, επειδή οι κινήσεις των αστεριών μπορούν να βοηθήσουν στην κατανομή της ζωής. «Ο ήλιος έχει γυρίσει το κέντρο του Γαλαξία 50 φορές», είπε ο Τζόναθαν Κάρολ-Νέλενμπακ, αστρονόμος στο Πανεπιστήμιο του Ρότσεστερ, ο οποίος ηγήθηκε της μελέτης. «Οι αστρικές κινήσεις από μόνες τους θα σας έκαναν την εξάπλωση της ζωής σε χρονικές κλίμακες πολύ μικρότερη από την ηλικία του γαλαξία». Ωστόσο, αν και οι γαλαξίες μπορούν να εγκατασταθούν πλήρως αρκετά γρήγορα, το γεγονός της μοναξιάς μας δεν είναι απαραίτητα παράδοξο:Σύμφωνα με προσομοιώσεις του Carroll-Nellenback και των συνεργατών του, η φυσική μεταβλητότητα θα σημαίνει ότι μερικές φορές οι γαλαξίες θα διευθετηθούν, αλλά συχνά όχι - λύνοντας το δίλημμα του Fermi .

Το ερώτημα του πόσο εύκολο θα ήταν να εγκατασταθεί ο γαλαξίας έπαιξε κεντρικό ρόλο στις προσπάθειες επίλυσης του παραδόξου Fermi. Ο Χαρτ και άλλοι υπολόγισαν ότι ένα μόνο διαστημικό είδος θα μπορούσε να κατοικήσει τον γαλαξία μέσα σε λίγα εκατομμύρια χρόνια, και ίσως ακόμη και σε 650.000 χρόνια. Η απουσία τους, δεδομένης της σχετικής ευκολίας με την οποία θα έπρεπε να εξαπλωθούν, σημαίνει ότι δεν πρέπει να υπάρχουν, σύμφωνα με τον Χαρτ.

Οι Sagan και Newman υποστήριξαν ότι θα χρειαζόταν περισσότερος χρόνος, εν μέρει επειδή οι μακρόβιοι πολιτισμοί είναι πιο πιθανό να αναπτυχθούν πιο αργά. Οι γρηγορότερα αναπτυσσόμενες, αρπακτικές κοινωνίες μπορεί να αποσυντονιστούν πριν προλάβουν να αγγίξουν όλα τα αστέρια. Ίσως λοιπόν να έχουν υπάρξει πολλές βραχύβιες, ταχέως αναπτυσσόμενες κοινωνίες που κλείνουν το μάτι ή μερικές μακρόβιες, αργά επεκτεινόμενες κοινωνίες που απλώς δεν έχουν φτάσει ακόμα, όπως ο Jason Wright του Πολιτειακού Πανεπιστημίου της Πενσυλβάνια, συν-συγγραφέας του νέα μελέτη, συνόψισε το επιχείρημα των Sagan και Newman. Αλλά ο Ράιτ δεν συμφωνεί με καμία από τις δύο λύσεις.

«Αυτό συνδυάζει την επέκταση του είδους στο σύνολό του με τη βιωσιμότητα μεμονωμένων οικισμών», είπε. «Ακόμα κι αν ισχύει για ένα είδος, δεν πρόκειται να είναι αυτός ο σιδερένιος νόμος της ξενοκοινωνιολογίας, όπου αν επεκτείνονται, είναι αναγκαστικά βραχύβια». Εξάλλου, σημείωσε, η ζωή στη Γη είναι ισχυρή, «και επεκτείνεται πολύ γρήγορα».

Στη νέα τους εργασία, οι Carroll-Nellenback, Wright και οι συνεργάτες τους Adam Frank από το Rochester και Caleb Scharf του Πανεπιστημίου Columbia προσπάθησαν να εξετάσουν το παράδοξο χωρίς να κάνουν αδόκιμες υποθέσεις. Διαμόρφωσαν το μοντέλο της εξάπλωσης ενός «μετώπου οικισμού» σε όλο τον γαλαξία και διαπίστωσαν ότι η ταχύτητά του θα επηρεαζόταν έντονα από τις κινήσεις των αστεριών, τις οποίες προηγούμενες εργασίες -συμπεριλαμβανομένων των Sagan και Newman- αντιμετώπιζαν ως στατικά αντικείμενα. Το μέτωπο των οικισμών θα μπορούσε να διασχίσει ολόκληρο τον γαλαξία με βάση μόνο τις κινήσεις των αστεριών, ανεξάρτητα από τη δύναμη των συστημάτων πρόωσης. "Υπάρχει πολύς χρόνος για εκθετική ανάπτυξη που βασικά οδηγεί σε διευθέτηση κάθε συστήματος", δήλωσε η Carroll-Nellenback.

Αλλά το γεγονός ότι δεν υπάρχουν διαστρικοί επισκέπτες εδώ τώρα - αυτό που ο Χαρτ αποκάλεσε «Γεγονός Α» - δεν σημαίνει ότι δεν υπάρχουν, λένε οι συγγραφείς. Ενώ ορισμένοι πολιτισμοί μπορεί να επεκταθούν και να γίνουν διαστρικοί, δεν διαρκούν όλοι για πάντα. Επιπλέον, δεν είναι κάθε αστέρι ένας εκλεκτός προορισμός και δεν είναι κάθε πλανήτης κατοικήσιμος. Υπάρχει επίσης αυτό που ο Frank αποκαλεί «το φαινόμενο Aurora», μετά το μυθιστόρημα του Kim Stanley Robinson Aurora, στο οποίο οι άποικοι φτάνουν σε έναν κατοικήσιμο πλανήτη στον οποίο ωστόσο δεν μπορούν να επιβιώσουν.

Όταν ο Carroll-Nellenback και οι συνεργάτες του συμπεριέλαβαν αυτά τα εμπόδια εγκατάστασης στο μοντέλο τους και έκαναν πολλές προσομοιώσεις με διαφορετικές πυκνότητες άστρων, πολιτισμούς σπόρων, ταχύτητες διαστημικών σκαφών και άλλες παραλλαγές, βρήκαν μια τεράστια μέση λύση ανάμεσα σε έναν σιωπηλό, άδειο γαλαξία και έναν που βρίθει από ζωή. . Είναι πιθανό ο Γαλαξίας να είναι μερικώς διευθετημένος ή κατά διαστήματα. ίσως μας επισκέφτηκαν εξερευνητές στο παρελθόν, αλλά δεν το θυμόμαστε και πέθαναν. Το ηλιακό σύστημα μπορεί κάλλιστα να βρίσκεται ανάμεσα σε άλλα εγκατεστημένα συστήματα. δεν έχει επισκεφτεί για εκατομμύρια χρόνια.

Ο Anders Sandberg, μελλοντολόγος στο Ινστιτούτο Future of Humanity του Πανεπιστημίου της Οξφόρδης, ο οποίος έχει μελετήσει το παράδοξο Fermi, είπε ότι πιστεύει ότι τα διαστημικά σκάφη θα διαδώσουν τους πολιτισμούς πιο αποτελεσματικά από τις αστρικές κινήσεις. «Αλλά η ανάμειξη των αστεριών θα μπορούσε να είναι σημαντική», έγραψε σε ένα email, «καθώς είναι πιθανό να εξαπλώσει τόσο τη ζωή, μέσω της τοπικής πανσπερμίας»—την εξάπλωση των χημικών προδρόμων της ζωής—«και την ευφυΐα, αν είναι πραγματικά δύσκολο να ταξιδέψεις μεγάλες αποστάσεις."

Ο Φρανκ θεωρεί τη νέα εργασία του και των συναδέλφων του ως αισιόδοξη για το SETI. Ο ίδιος και ο Ράιτ λένε ότι τώρα πρέπει να ψάξουμε περισσότερο για σήματα από εξωγήινους, κάτι που θα είναι δυνατό τις επόμενες δεκαετίες, καθώς τα πιο εξελιγμένα τηλεσκόπια ανοίγουν τα μάτια τους στο πλήθος των εξωπλανητών και αρχίζουν να βλέπουν την ατμόσφαιρά τους.

«Μπαίνουμε σε μια εποχή που θα έχουμε πραγματικά δεδομένα σχετικά με τη ζωή σε άλλους πλανήτες», είπε ο Frank. "Αυτό δεν θα μπορούσε να είναι πιο σχετικό από τη στιγμή που ζούμε."

Ο Seth Shostak, αστρονόμος στο Ινστιτούτο SETI που έχει μελετήσει το παράδοξο Fermi για δεκαετίες, πιστεύει ότι είναι πιθανό να εξηγηθεί από κάτι πιο περίπλοκο από την απόσταση και τον χρόνο—όπως η αντίληψη.

Ίσως δεν είμαστε μόνοι και δεν ήμασταν. «Τα σκαθάρια στην αυλή μου δεν παρατηρούν ότι περιβάλλονται από έξυπνα όντα—δηλαδή τους γείτονές μου κι εγώ», είπε ο Σοστάκ, «αλλά παρ' όλα αυτά είμαστε εδώ».

Η Rebecca Boyle είναι μια βραβευμένη ανεξάρτητη δημοσιογράφος στο Saint Louis του Missouri. Είναι συγγραφέας για το  The Atlantic και συχνός συνεργάτης στο FiveThirtyEight. Η Rebecca είναι επίσης μέλος του ομαδικού επιστημονικού ιστολογίου The Last Word on Nothing. Η δουλειά της εμφανίζεται τακτικά στο  Scientific American,  New Scientist,  Αιών,  Ενσύρματο,  Popular Science, και άλλες εκδόσεις, και έχει ανθολογηθεί δύο φορές στο Best American Science &Nature Writing .

ΠΡΟΣΟΧΗ:Τι μας διδάσκει ο Ντόναλντ Τραμπ για το Παράδοξο Φέρμι