НаукаЦветомира Бекриева / 2 юни 2020

Сами ли сме в нашата Галактика?

Вероятността да има други цивилизации е огромна. Шансовете ни за контакт с тях обаче са минимални.

Артистична илюстрация на планетата TRAPPIST-1e. Източник: NASA/JPL-Caltech

В опит да отговорят на този въпрос, космическите агенции по цял свят създават сложни високотехнологични уреди, с които да откриват планети извън Слънчевата система, или екзопланети, и да изследват какви са условията на тях.

Пасажен метод

Най-голям принос в това начинание има наскоро „пенсионираният“ космически телескоп Kepler на NASA, който е отговорен за повече от половината открити екзопланети. В края на мисията Kepler, на 18 април 2018 г. е изстрелян наследникът му – телескопът TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite), който се очаква да открие повече от 20 000 екзопланети за двугодишната продължителност на мисията.

Методът, по който двата споменати телескопа засичат екзопланети, се нарича пасажен метод. Той се основава на измерването на загубата на светлина от звездата при преминаване на планетата пред нея. Така се откриват по-голямата част от екзопланетите днес, но той не е единственият. Освен него съществуват още няколко метода, които в миналото са допринесли много за търсенето на планети отвъд Слънчевата система.

С помощта на тези усъвършенствани уреди до днес астрономите са открили над 4000 планети, обикалящи около други звезди в Млечния път, като само от началото на 2020 г. досега са открити почти 100 такива. Можете да следите точния брой на потвърдените екзопланети в реално време на сайта на NASA.

Повечето открити екзопланети са от вида горещи Юпитери – газови гиганти, които орбитират много близо до звездата си. Това е така, тъй като тези планети са по-лесно откриваеми чрез известните методи. Открити са обаче и стотици скалисти или планети от земен тип - това са планети, съставени основно от метали и силикатни скали, точно като Земята.

За да прилича една планета на Земята, освен споменатата структура, тя трябва да притежава и един куп други характеристики. Те са свързани с разположението на звездната система в Галактиката, разположението на планетата спрямо звездата, големината на планетата и наличието на атмосфера, магнитно поле и подходящ химичен състав.

Индекс на подобие на Земята
За да могат да се подредят откритите екзопланети по тези показатели и да разберем кои приличат най-много на Земята, немският професор по астрономия в Техническия университет в Берлин Дирк Шулц Макуч успява да изведе числов индекс. Той се нарича Индекс на подобие на Земята (Earth Similarity Index - ESI) и позволява въз основа на всички тези показатели да се пресметне доколко процента дадена планета прилича на Земята.

Планетата с най-висока оценка чрез този индекс – 0,95, се нарича TRAPPIST-1e. Тя е открита с помощта на легендарния космически телескоп Spitzer, чиято дейност беше преустановена по-рано тази година. Това означава, че условията на тази планета са 95% сходни с тези на Земята. Разположена е на 40 светлинни години от нашата планета и обикаля около TRAPPIST-1, която е хладна звезда от вида червено джудже.

Планетата TRAPPIST-1e се намира в обитаемата зона на звездата си. Това е ключово за развитието на живот, защото това говори за наличието на вода в течно агрегатно състояние на повърхността. Поради това тя често е илюстрирана от художници и графични дизайнери в синьо-зелени краски досущ като Земята. Освен това планетата притежава почти еднаква маса, радиус, плътност, гравитация и температура със Земята.

Изумителното в звездната система около звездата TRAPPIST-1 е, че в нея планетата TRAPPIST-1e не е единствена – там съществуват цели седем скалисти планети с размери подобни на земните. Това прави тази звездна система една от първите цели за наблюдение на космическия телескоп James Webb, който се очаква да бъде изстрелян на 31 март 2021 г. Очакванията към мисията са големи, тъй като той ще бъде способен да открива белези на живот (биомаркери) чрез изследване на атмосферите на екзопланети.

Съществуват още десетки екзопланети, които изглеждат досущ като Земята, поради което се допуска съществуването на живот и на тях. Предстоят обаче още много изследвания, за да можем да подкрепим предположенията си с доказателства.

„Ако открием много планети, подобни на нашата, това означава, че най-вероятно не сме сами и че някой ден бихме могли да се присъединим към останалия интелигентен живот във Вселената", споделя Уилиям Боруцки, главен изследовател към мисията Kepler.

Уравнението на Дрейк
Вдъхновен от идеята живот, възникнал извън Земята, американският астроном и астрофизик Франк Дрейк решава да опита да даде отговор на въпроса колко би трябвало да са съществуващите извънземни цивилизации в Млечния път, които са способни да комуникират. За тази цел през 1961 г. той използва методите на математиката, за да даде числено изражение на броя цивилизации, с които бихме могли да влезем в комуникация. Под формата на уравнение, известно днес като уравнение на Дрейк, той обобщава съвкупността от вероятности за стечение на определени обстоятелства, които биха довели до съществуването на такива цивилизации.

Тези обстоятелства включват определяне на: дяла от звездите, около които има планети; дяла от планетите с добри условия за обитаемост; дяла от планетите с добро условия, на които действително се развива живот; възможността да се развие интелигентен живот и възможността една цивилизация да бъде технологично напреднала, за да може да комуникира.

За изчисляването му се използват екстраполирани (прогнозни) данни от досегашни изследвания за всеки компонент. За един от тях обаче не разполагаме с никаква статистическа информация – не знаем каква е вероятността на една планета с добри условия за живот такъв реално да възникне. Това е така, тъй като единствената планета, на която знаем, че това се е случило, е Земята.

Не липсват критици на това уравнение. Те посочват, че то може да даде много голям диапазон от стойности дори с малка промяна в някой от компонентите, което го прави не достатъчно информативно.

Въпреки това се правят опити да се определи броя на технологичните цивилизации според това уравнение, като оценките варират между няколко десетки според песимистичните и няколко милиона според оптимистичните прогнози. Ако желаете да „си поиграете“ с вероятностите и да стигнете до свой отговор за броя на съществуващите цивилизации, можете да намерите калкулатор за уравнението на Дрейк тук.

Парадокс на Ферми

Защо тогава все още не сме успели да влезем в комуникация с такава цивилизация досега? Още в края на XX в. италианският физик Енрико Ферми си задава този въпрос и така той остава в историята като Парадокс на Ферми.

Съществуват много теории за това защо все още не сме успяли да влезем в контакт с друга технологична цивилизация. Според някои това е доказателство, че извънземни не съществуват, а според други би трябвало да има някакво обяснение за това.

Възможно е такива цивилизации да съществуват, но поради разминаване в технологиите или поради големите галактични разстояния, да не можем да обменяме съобщения. Според други пък е много малък шансът две цивилизации да съществуват в един и същ период от време – те гласят, че със сигурност или са съществували такива цивилизации, или предстои да се зародят, но ние се разминаваме с тях във времево измерение.

Съществува и хипотеза, според която просто не сме търсили достатъчно дълго време. Изобретяването на радиотелескопа се случва през 1937 г. и това се счита за момента, в който вече сме способни да изпращаме и получаваме съобщения от космоса. Тези 80-тина години са невероятно кратък период в космически мащаби и поради това е възможно установяването на контакт все още да предстои.

Друга вероятност е да не „слушаме“ правилно. Възможно е извънземните цивилизации да използват честоти, на които изследователите не допускат, че е възможен пренос на сигнали и поради това да не ги долавяме. Голям проблем е, че търсенето на такива сигнали е свързано с големи инвестиции, които организациите занимаващи се с търсене на интелигентен извънземен живот (Search for Extra-Terrestrial Intelligence - SETI) трябва да направят. За да бъдат уловени сигнали на извънземни цивилизации, са нужни много по-усъвършенствани уреди или много голям късмет.

Съществуват и по-екзотични хипотези, като тази за зоопарка, според която извънземните цивилизации просто не желаят да комуникират с нас, дори да имат възможност. Възможно е Земята да е наблюдавана и изучавана от напреднали цивилизации с изследователска или стратегическа цел.

Коя е правилната за момента не може да се каже. Едно е сигурно обаче – ние живеем в изключително вълнуващ период. Ежедневно се правят открития и тестват нови технологични уреди, с които да изучаваме Вселената, така че може би е само въпрос на време да успеем да влезем в контакт с някоя чужда цивилизация.