Życie w kosmosie


Twierdzenie, że Ziemia to jedyny zaludniony świat w nieskończonej przestrzeni jest równie absurdalne jak przekonanie , iż na całym polu prosa wyrośnie tylko jedno ziarenko.

Metrodor, filozof grecki z IV wieku p.n.e.

Na początku lat 90-tych Frank Drake był całkowicie przekonany, że najnowsze programy badawcze powinny jeszcze przed rokiem 2000 wykazać, iż nie jesteśmy sami we Wszechświecie. Nic takiego się nie zdarzyło. Raz na jakiś czas dochodziły do nas jakieś wiadomości o spektakularnych odkryciach: wody na Europie (księżyc Jowisza) czy też meteorytu ALH84001, który był domniemanym nosicielem śladów życia z Marsa. Wszystkie te znaleziska nie przyniosły jednak bezspornego i bezpośredniego dowodu na istnienie życia w Układzie Słonecznym. Badania trwają; do 2008 roku naukowcy spodziewają się szczegółowych danych na temat gleby i skał na Marsie (misja Phoenix), a także misje lądowników Beagle 2 i Mars Exploration Rover mają przynieść dane odnośnie życia na Marsie. Jak widać eksploracja Czerwonej Planety będzie trwała i można spodziewać się epokowych odkryć.

Zdjęcie tej samej części w promieniowaniu widzialnym i radiowymAle nie tylko w Układzie Słonecznym powinniśmy mieć nadzieję na odnalezienie jakichkolwiek form życia. Wszechświat jest olbrzymią przestrzenią składająca się z około 100 miliardów galaktyk, w których znajduje się około 300 miliardów gwiazd. Jeżeli nawet przyjmiemy, że galaktyk jest miliard i w każdej z nich jest 100 miliardów gwiazd, daje to liczbę, którą trudno sobie nawet wyobrazić. Jedno jest pewne - w naszym Wszechświecie gwiazd jest pod dostatkiem. Dlaczego więc w tak olbrzymiej przestrzeni ma istnieć tylko jedna inteligentna cywilizacja? Takie pytanie zadał sobie Frank Drake już w czasach dzieciństwa.

Drake jako jeden z pierwszych astronomów zainteresował się radioastronomią, która w latach 40-tych i 50-tych była w powijakach i niektórzy naukowcy oraz astronomowie bagatelizowali jej znaczenie. Drake jest także inicjatorem pierwszego programu nasłuchiwania sygnałów radiowych inteligentnego pochodzenia o nazwie OZMA (od imienia księżniczki z opowiadania "Ozma z Oz"). Był współautorem programu SETI, jego dyrektorem i do dziś pełni urząd w tym instytucie. Drake nie był osamotniony w swoich poczynanich. Można przytoczyć tu tak sławne nazwiska jak Stephen W. Hawking, Malvin Calin (Nobel z chemii), Manfred Eigen (Nobel z chemii), Edward M. Purcell (Nobel z fizyki), Otto Struve ("ojciec" współczesnej astrofizyki), Carl Sagan, Philip Morrison, wielu rosyjskich badaczy kosmosu oraz mnóstwo naukowców, którzy uczastniczyli przy programach SETI lub byli sygnatariuszami Apelu SETI (List wysłany do wydawcy "Science" wzywający organizacje światowe do skoordynowania wysiłków na rzecz systematycznych poszukiwań cywilizacji pozaziemskich, podpisany przez wielu wybitnych naukowców).

Wielu naukowców jest przekonanych, że gdzieś we Wszechświecie istnieje inna inteligenta forma życia - jednak "Gdzie ona jest?". I właśnie to pytanie zadane przez wybitnego włoskiego fizyka-teoretyka Enrico Fermiego stanowi treść tak zwanego paradoksu Fermiego. Brzmi on następująco: gdyby istniały inne cywilizacje, z pewnością przewyższałyby one nas swoją techniką o tysiące lub nawet setki tysięcy lat. A to z kolei spowodowałoby, że musiałyby skontaktować się z nami lub zaznaczyć swoją obecność we Wszechświecie kolonizując go. Nie wiemy jak długo cywilizacja musi istnieć, żeby osiągnąć taki rozwój technologiczny, aby w miare szybko podróżować między gwiazdami. Może czas potrzebny na osiągnięcie takiego poziomu technicznego jest dłuższy niż czas życia cywilizacji? Pamiętajmy, że na życie czyha wiele niebezpieczeństw - od samozagłady przez wyczerpanie surowców po globalne kataklizmy (eksplozja supernowej, zderzenie z planetoidą, komety itp. Itd.). Chociaż wszystkie te zjawiska są dla nas mało prawdopodobne, w skali Wszechświata są dosyć częstym zjawiskiem i mogą stanowić potencjalne zagrożenie dla każdej cywilizacji.

Czego potrzeba, żeby na danej planecie rozwinęło się życie i w końcu powstały tam inteligentne organizmy? Trzeba spełnić kilka podstawowych warunków opisanych za pomocą tzw. równania Drake'a. Należy je traktować z lekkim przymrużeniem oka, gdyż nie jest ono ściśle naukowe. Istnieje wiele rodzajów poniższego równania, trudno z niego otrzymać jednoznaczny wynik. Ponadto wielkość poszczególnych czynników zależy od tego, kto je ustala. Frank Drake przede wszystkim chciał przemycić wielką idee za pomocą łatwo przyswajalnej formy.

Równanie Drake'a brzmi następująco:

Wzór
gdzie:

N - liczba wykrywalnych cywilizacji w przestrzeni kosmicznej.
R - tempo formowania się gwiazd.
Tempo formowania się gwiazd, np.: w naszej galaktyce szacuje się na 1 do 20 gwiazd rocznie. Można także spotkać zamiennie czynnik, który wyznacza nam ilość gwiazd we Wszechświecie lub galaktyce. Nie interesują nas jednak wszystkie gwiazdy. Szukamy przede wszystkim takiej, która podobna jest bardzo do naszego Słońca. Według szacunków takowych jest około 5%, czyli gwiazdy typu G (nasze Słońce) są dość rzadkie. Zatem współczynnik R wynosiłby około 0,05.
fp - ułamek gwiazd posiadających planety.
Istnieje kilka teorii na temat powstawania planet. Jedna z nich mówi, że każda gwiazda posiada przynajmniej jedną planetę, jak nie więcej, powstałą na skutek koagulacji materii. Wynikiem koagulacji są obiekty zwane planetozymalami, które zderzając się z innymi podobnymi obiektami powodują powstanie planet.
Ale czy planety mogą krążyć wyłącznie wokół gwiazd? Rudy Schilda z Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics zakłada istnienie tak zwanych "włóczęgów", czyli planet samotnie wędrujących w przestrzeni kosmicznej. Wedle wszystkich dostępnych nam informacji, naukowcy doszli do wniosku, że we Wszechświecie jest bardzo duża liczba planet-włóczęgów, porównywalna nawet z liczbą gwiazd. Planety te, w porównaniu do "zwykłych", są pozbawione najważniejszego źródła energii: gwiazdy, czyli dość nikłe są szanse na powstanie tam życia.
Nauka dotycząca planet spoza Układu Słonecznego jest bardzo młoda, istnieje dopiero od 13 lat. Pierwszą pozasłoneczną planetę, a nawet układ planetarny odkrył polski astronom Aleksander Wolszczan (którego zasługi w niektórych książkach są pomijane i pierwszeństwo odkrycia pozaziemskiejplanety jest przypisywane Michaelowi Mayorowi). Na planetach odkrytych przez Wolszczana na pewno nie ma już życia, gdyż krążą one wokół pulsara PSR B1257+12' w gwiazdozbiorze Panny.
Na podstawie najnowszyszch badań naukowcy doszli do wniosku, że współczynnik fp waha się w granicach od 0,2 do 0,5.
Artystyczna wizja planety krążącej wokół gwiazdy Pegasi 51 (podobnej do Słońca)ne - liczba planet nadających się do życia.
Przede wszystkim, aby powstało życie na planecie, musi występować woda w stanie ciekłym. Planeta musi także znajdować się na odpowiedniej orbicie, w tak zwanej "strefie zamieszkiwalnej", która w naszym układzie znajduje się w odległości 1,37 promienia orbity Ziemi od Słońca do 0,94 promienia orbity Ziemi od Słońca. Jednak jeżeli odkryta zostanie woda na Europie (satelicie Jowisza), będzie trzeba zweryfikować pojęcie "strefy zamieszkiwalna" i rozszerzyć ją. Do powstania życia jest potrzebny także tlen, który jest jednym z najbardziej reaktywnych (dość łatwo tworzy związki z innymi pierwiastkami) pierwiastków we Wszechświecie. Obce organizmy nie muszą korzystać z tlenu w takim stopniu jak ludzie, ale jego odkrycie na którejś z planet dałoby solidne podstawy do kontynuowania poszukiwania życia na ich powierzchni.
Naukowcy oszacowali, że około 10% planet może stworzyć dogodne warunki do zaistnienia życia. Współczynnik wynosi więc 0,1.
Zdjęcie Europy zrobione przez Voyagera 2fl - ułamek planet, na których życie sie pojawiło.
Współczynnik ten jest bardzo trudny do oszacowania, ale naukowcy obeznani z tematem pozaziemskich cywilizacji przewidują (nie wiem na jakiej podstawie), że jego wartość wynosi około 0,1 lub 0,2.
fi - ułamek planet, na których życie wyewoluowało do form inteligentnych.
Jak można się domyślić, ten współczynnik też jest jedną wielką niewiadomą. Nie istnieją na to żadne dostępne dane (oprócz naszego układu). Jednak został on oszacowany przez Drake'a i jego kolegów na liczbę z przedziału od 0,1 do 0,5.
fc - ułamek planet zamieszkiwanych przez intelgentne formy życia zdolne do komunikacji międzygwiezdnej.
Kolejny współczynnik niemożliwy do oszacowania. I tu także został on oszacowany bez żadnych solidnych podstaw na liczbę z przedziału od 0,1 do 0,2. Trzeba tu zaznaczyć, że pozaziemskie cywilizacje wcale nie muszą posługiwać się komunikacją radiową - mogą dysponować o wiele bardziej zaawansowaną formą łączności, której my nie jesteśmy w stanie wykryć.
L - czas, w którym te cywilizacje będą wykrywalne.
Jest to czynnik, który można także nazwać "długowiecznością cywilizacji". Czas istnienia cywilizacji może się wahać od tysiąca do milionów lat. Jak widać czynnik ten jest jeszcze większą niewiadomą niż poprzednie, jednak nie jest aż tak bardzo istotny w rozważaniach na temat życia pozaziemskiego.

Jeżeli odpowiednie czynniki podstawimy do wzoru wyjdzie nam wynik: N=L, czyli liczba wykrywalnych inteligentnych cywilizacji jest równa średniemu czasowi życia typowej cywilizacji.

Równanie Drake'a zostało ciepło przyjęte przez naukowców. Inaczej było z oszacowanymi współczynnikami, które uważane były przez niektórych za wyssane z palca (przychylam się do tej tezy). Współczynniki R i fp są uznawane za wiarygodne i nie podlegają większym wahaniom. Z liczbową wartością czynnika fp można się już spierać i uważać, że jest ona bardzo mała jak i bardzo duża. Ja opowiadam się za wersją, którą podał Frank Drake i także wielu innych naukowców, czyli 0,1. Natomiast ze współczynnikami ne, fl oraz fi sprawa się bardzo komplikuje, gdyż dokładnie nie wiadomo w jaki sposób powstaje życie z podstawowych pierwiastków. Warto zwrócić uwagę także na fakt, że czynniki fi i fc są sobie prawie równoważne gdyż cywilizacja, która jest inteligentna, bardzo szybko może uzyskać technologię zdolną do komunikacji międzygwiezdnej.
Na podstawie tych współczynników Frank Drake oszacował liczbę pozaziemskich inteligentnych cywilizacji na od tysiąca do setków milionów. Liczba ta była bardzo duża i wielu naukowców nie podzieliło jego optymizmu. Zweryfikowano dane i podano liczbę od 1 do 1 miliona.

Ale powstanie życia nie jest takie łatwe jak w ekserymencie Stanleya L. Millera (1953), który stwierdził, że w mieszaninach metanu, amoniaku i wody, pod wpływem wyładowań elektrycznych powstają związki o znaczeniu biologicznym, np. aminokwasy. Jeszcze nikomu nie udało się stworzyć z węgla, tlenu, azotu i innych pierwiastków cząsteczki DNA, ani nawet opisać dokładnie i przejrzyście procesu jej tworzenia. Jednak życie to nie tylko cząsteczka DNA, to także dogodne i specyficzne warunki potrzebne do jej utworzenia, a także rozwijania się w wyższe formy życia. Nawet nasz mały księżyc ma olbrzymi wpływ na naszą planetę i życie na niej. Jowisz to olbrzymi gazowy strażnik, który od początku ściąga na siebie zagrożenie w postaci meteorów, planetoid czy nawet komet. Tych czynników determinujących powstanie życia jest bardzo wiele i zależności między nimi są bardzo skomplikowane. Ale czy wielkość naszego Wszechświata nie powoduje, że naturalnym procesem są ponowne narodziny życia?

Inną drogę obrał Amir Aczel, profesor statystyki w Bentley College. Wyliczył on w bardzo prosty sposób prawdopodobieństwo istnienia życia pozaziemskiego.

  • Załóżmy, że procent gwiazd mających planetę wynosi 50%.
  • Następnie przyjmijmy, że (zgodnie z realiami Układu Słonecznego) 1 na 9 planet znajduje się w "strefie zamieszkiwalnej", czyli spełnia warunki, aby powstało na niej życie.
  • Teraz załóżmy, że powstanie cząsteczki DNA (która jest podstawą życia) wynosi 1 na biliard (10^15).
  • Teraz łatwo obliczyć, że prawdopodobieństwo powstania życia wokół dowolnej pojedynczej gwiazdy wynosi 0,5*10^-15.
  • Policzmy prawdopodobieństwo zdarzenia przeciwnego (np. jeśli prawdopodobieństwo wypadku wynosi 0,0003 to prawdopodobieństwo, że wypadku nie będzie wynosi 1-0,0003=0.9997) czyli prawdopodobieństwo, że nie powstanie życie wokół dowolnej pojedyńczej gwiazdy, bedzie wynosiło 1-0.5*10^-15.
  • Przyjmijmy, że liczba gwiazd we Wszechświecie wynosi 3*10^22 (wynik wymnożenia liczby galaktyk przez średnią liczbe gwiazd znajdujących się w jednej galaktyce).
  • Teraz wyliczymy prawdopodobieństwo (sumy niezależnych zdarzeń) życia na orbicie przynajmniej jednej innej niż Słońce gwiazdy w znanym nam Wszechświecie.

Wzór

Nawet jeżeli założymy, że prawdopodobieństwo powstania cząsteczki DNA wynosi jeden na kwintylion (10^30), nic to nie zmienia. Wynik powyższego równania jest bowiem nierozróżnialny od jedynki dla dowolnego istniejącego obecnie komputera na świecie. Wedle teorii Amira Aczela istnienie obcej cywilizacji jest w 100% prawdopodobne.

Jeżli nawet założyć (a nawet mieć pewność), że gdzieś powstały i żyją inne niż nasze cywilizacje, to:

  • Nie wiadomo czy obce cywilizacje będą chciały nawiązać z nami łączność.
  • Nie wiemy czy dysponują na tyle zaawansowaną technologią, by nadać lub odebrać sygnał z Ziemi.
  • Nie wiemy czy my potrafimy tak naprawdę przechwycić ten sygnał, a tym bardziej wątpliwe jest poprawne odczytanie go i rozszyfrowanie jego znaczenia.
  • Nikt nie wie w jakie rejony Wszechświata należy wycelować nasze aparatury nadawczo-odbiorcze.
  • Nie jesteśmy w stanie wskazać poziomu rozwoju obcej cywilizacji i tym samym określić prawdopodobieństwa możliwości porozumienia się z nią (np. trudno jest się porozumieć z chomikiem z klatki za pomocą radiostacji).

Takich wątpliwości można mieć wiele i dlatego teoria Drake'a i pracowników SETI ma tyle samo przeciwników co zwolenników. Jednak jednego można być pewnym: nie ma 100% empirycznego dowodu na istnienie pozaziemskiego życia, jak i nie ma 100% pewności, że takie życie nie istnieje. Znacznie bardziej prawdopodobne i logicznie sensowne jest jednak założenie, że życie jest powszechne we Wszechświecie. Sceptycy pozaziemskiego życia nie mają tak silnego poparcia w logice, jak można bowiem zaprzeczać czemuś, co nie zostało jeszcze odkryte, a jest bardzo prawdopodobne? Ich sposób myślenia można przyrównać do grupy fizyków (i to najwyższej rangi!), którzy na początku XX wieku ogłosili manifest, w którym zawarli dowody na to, że... wszystko zostało już wymyślone, chociaż logika nakazywała większy sceptycyzm w tej kwestii.



blog comments powered by Disqus