Kirjastus Alpina on välja andnud kosmoloogi John Willise raamatu Kõik need maailmad on sinu. Avaldame väljavõtte teaduslikust ilukirjandusest, mis räägib, kuidas tulnukaid otsida.
Maavälise luure otsimine
Ah, SETI (maavälise intelligentsuse otsimine, maaväliste tsivilisatsioonide otsimiseks mõeldud projektide ja tegevuste üldnimetus ning võimalik kontakt nendega - toim.)! Nii kohtusime uuesti. Ükski teine astrobioloogia haru pole teadlaste ja nende uurimist rahastavate inimeste vahel nii vastuoluline. Kuid võib-olla ei ärata ükski teine astrobioloogia haru nii avalikku tähelepanu kui vendade otsimine.
Maal kuulatavate tuttavate raadiojaamade sageduste vahel asub elektrostaatilise müra maailm. See susisemine ja klõpsamine on meie planeedil, lähimas ruumis ja kogu Universumis toimuvate radiofüüsikaliste protsesside ühine heli. Aga mis siis, kui raadiolainete segaduse taga ei saa me eristada lihtsamat kunstlikku signaali: piiks-piiks-piiks?
Noorem raadioastronoomide põlvkond, kes kasvas üles pärast II maailmasõda saabunud kiire tehnoloogiaarengu ajastul, taipas ühtäkki, et neil on võime signaale edastada ja vastu võtta kaugustel, mis ületavad meie galaktika suurust. Kui meie, tehniliselt noor tsivilisatsioon, oleme õppinud sõnumeid edastama nii tohutute vahemaade taha, võib-olla leidub Universumis muid tsivilisatsioone, kes soovivad meiega kontakti luua? Võib-olla toimub tähtedevahelises eetris elavaid vestlusi ja peame lihtsalt õppima neid ära tundma?
Kui meie elementaarse elu otsingud väljaspool Maad edenesid väikeste sammudega, suunasid jõupingutused kõrgelt arenenud võõraste tsivilisatsioonide leidmiseks meid kaugele ette. Kogu selle raamatu jooksul olen teile kinnitanud, et meie esimene kokkupuude tulnukate eluga on tõenäoliselt mikroobide kontakt, mitte tulnukate meel. Oleme kogu oma tähelepanu suunanud põhikatsetele, et tuvastada ainevahetus või biokeemilised struktuurid, mis on omased kõige elementaarsematele eluvormidele. Nüüd seame endale kõrgemad ja tehnoloogilisemad eesmärgid - elu avastamine selle kõige arenenumal kujul.
Reklaamvideo:
Vestlus tuhande valgusaasta kaugusel
1959. aastal ilmus ajakirjas Nature ebatavaline artikkel. Mesilaste sülemimist ja kiirguse mõju punastele verelibledele käsitlevate artiklite vahele jäi ebatavalise pealkirjaga väljaanne: "Tähtedevaheliste teadete otsimine". Vaid kahel lehel esitasid Giuseppe Cocconi ja Philip Morrison üldise tegevuskava, mida järgnesid järgmise 50 aasta jooksul peaaegu kõik SETI projektid.
Cocconi ja Morrison jõudsid järeldusele, et raadiotehnika annab inimkonnale praktilise võime tähtede vahel signaale edastada ja see teeb neist suurepärase vahendi tehnoloogiliselt arenenud ja seetõttu intelligentsete tulnukate tuvastamiseks.
Raadioteleskoobid saavad signaale mitte ainult vastu võtta, vaid ka edastada. Kui me Maal edastame kosmosesse võimsa signaali, siis saab selle elektroonilise teate vastu võtta ja ära tunda samade omadustega tulnukateleskoop kümnete ja võib-olla isegi sadade valgusaastate kaugusel. Kuna raadiolained on vaid pika lainepikkusega footonid, liiguvad nad valguse kiirusel. Ehkki see sõnumite saatmine ei toimu kohe, võib see juhtuda ühe inimese elu jooksul.
Kuid isegi elektromagnetilise spektri raadiosagedusribas on kujuteldamatu sageduste massiiv, mida saab edastada. Kas otsingu piire on võimalik kuidagi kitsendada?
Cocconi ja Morrison keskendasid oma tähelepanu 1420 MHz sagedusele. See sagedus on seotud vesiniku emissiooniga, mis on universumi kõige rikkalikum element.
Vesiniku aatomid domineerivad meie galaktikas ja suuremal või vähemal määral kõigis teistes galaktikates, mida oleme täheldanud. Kui ergastatud vesiniku aatom naaseb stabiilsesse olekusse, eraldub üks valguskvant - footon. Footonikiirguse sagedus on võrdne 1420 MHz (astronoomid nimetavad neutraalse vesinikraadioside kiirgust lainepikkusega 21 cm, mis vastab sagedusele 1420 MHz) Sarnaselt kinodes olevale publikule, kes saate ajal põnevusega oma kohtadel askeldab, lähevad vesinikuaatomid aatomite kokkupõrke tagajärjel pidevalt erutatud olekusse, kiirates samal ajal raadiolainet lainepikkusega 21 cm.
Seega on vesinik üldlevinud spektrimajakana, mille kiirgus peaks olema tuttav kõigile tähistaeva vaatlejatele, olgu need inimesed või tulnukad.
Pealegi jääb 1420 MHz sagedus suhteliselt vabade elektromagnetilise spektri piirkondade vahele, kus meie galaktika taustmüra on peaaegu kuuldamatu. Astronoomid nimetasid seda vahemikku hiljem "kosmiliseks kastmisauguks": 21 cm lainepikkusega kiirgus, mida ümbritsevad suhtelise raadiovaikuse piirkonnad, võib saada suurepäraseks kohtumispaigaks, kus üle galaktika laiali paisatud tsivilisatsioonid saavad suhelda ja ideid vahetada.
Täpselt nagu meie?
Üksikute tähtede ja taeva avatud piirkondade kuulamine raadiosageduse vahemikus 1420 MHz on muutunud peaaegu kõigi viimase 50 aasta jooksul läbi viidud SETI projektide tavapäraseks tavaks. Kahjuks on kõigis SETI projektides algusest peale olnud üks üsna ilmne probleem. Cocconi ja Morrisoni esitatud arutluskäike võiks sama hästi sõnastada erinevalt: tulnukad kasutavad raadioteleskoope, sest meie kasutame neid; tulnukad edastavad andmeid sagedusel 1420 MHz, kuna me edastame sellel sagedusel; tulnukad suunavad oma saatjad päikesetaoliste tähtede poole, sest ka meie oleksime seda teinud.
Näib, et me teame peaaegu kõike selle kohta, kuidas tulnukad kavatsevad oma eksisteerimisest universumis teada anda. Sarnaseid kaalutlusi oleme varemgi kohanud: seda nimetatakse antropotsentrismiks - veendumuseks, et inimene on universumi keskmes. Kuid me ei ela enam päikesesüsteemi, galaktika ega universumi keskel. Miks peaks siis meie arusaam tähtedevahelisest suhtlusest olema ainus õige? Lühike vastus on, et nad ei peaks seda tegema, ükskõik kui palju me ka ei tahaks. Kuigi ma ei usu, et SETI suudab lähitulevikus kunagi kontakti luua, siis kui me lõpuks teate saame, saab antropotsentrism veel ühe löögi - vähemalt ma loodan seda.
Vaatamata kõigile nendele reservatsioonidele pole huvi SETI vastu aja jooksul vähenenud. Ausalt öeldes peame tunnistama, et otsime sellepärast, et suudame ja kuna see meid huvitab. Ma ütlesin varem, et meie praegused katsed avastada elu universumis - väga arenenud või algelised - on olemasolevate kujuteldamatu hulga võimalustega võrreldes väga piiratud. Cocconi ja Morrison olid esimeste astronoomide ja astrobioloogide seas, kes said aru, et peate alustama sellest, mis teil täna on.
Võib-olla on SETI põhimõtted idealistlikud ja antropotsentrilised, kuid kas SETI tegemiste ja elamiskõlblike eksoplaneetide elementaarsete eluvormide leidmise vahel on põhimõtteline erinevus? See näib olevat peamine küsimus, eriti kui kaks sarnast projekti konkureerivad rahastamise nimel. Vana hea traditsiooni kohaselt vastan sellele veel ühe küsimusega: kas keegi on maavälise intelligentsuse otsimise 50 aasta jooksul arvestanud, kui suured on meie võimalused edukaks saada?
Drake'i võrrand
1961. aastal, kaks aastat pärast Cocconi ja Morrisoni teate avaldamist, toimus Lääne-Virginias Green Banki raadioteleskoobi ruumides väike konverents. Konverentsi teema oli SETI tegevus ja sellel osales ainult 10 inimest nii erinevatest teadusvaldkondadest nagu neurobioloogia, keemia ja astronoomia. Nende hulgas oli Philip Morrison ja siis noor Carl Sagan.
Kokku saades arutasid nad tõenäoliselt paljusid ideid, mille kohta sa sellest raamatust lugesid.
Kohtumisel osales teiste hulgas astronoom Frank Drake. Ta on just lõpetanud projekti Ozma, mis on esimene katse tuvastada raadiosaateid Tau Ceti ja Epsilon Eridani tähesüsteemidest Green Banki raadioteleskoobi abil.
Soovides kokku võtta põhiküsimuse, mida sel päeval konverentsil arutati - mida peate teadma, et määrata intelligentsete tsivilisatsioonide arv, mis on valmis Linnutee galaktikas kontakti looma, kirjutas Frank tahvlile petlikult lihtsa valemi:
N = R * × fp × ne × fl × fi × fc × L.
Võrrandi tähenduse edastas üsna pikk lause: meie galaktikas täna viibivate maaväliste tsivilisatsioonide arv (N) on võrdne meie galaktikas aastas moodustunud tähtede arvu korrutisega (R *), planeetidega tähtede osaga (fp), keskmise ühe eluks sobivate tingimustega planeetide tähe kohta (ne) elu tekkimise tõenäosus sobivate tingimustega planeedil (fl), intelligentsete eluvormide tekkimise tõenäosus planeedil, millel on elu (fi), kontakti loomise tehnilise võimaluse olemasolu tõenäosus (fc)) ja sellise tsivilisatsiooni eluiga (L).
Nagu ma ütlesin, on võrrand petlikult lihtne, kuid samas ka petlikult hirmutav. Kui alustate vasakult küljelt, saate asendada suhteliselt tuntud väärtused. Näiteks Linnutee galaktikas moodustuvate tähtede arv aastas on umbes 4 päikesetaolist tähte aastas.
Saame seda väärtust täpsustada, kui võtame arvesse, et enamik uusi tähti on Päikesest väiksemad, kuid kui ma ütlen, et see arv on hästi teada, pean ma silmas seda, et meie hinnang pole rohkem ega vähem kui 100 korda suurem tegelikust väärtusest.
See on hea uudis. Kuid liikudes vasakult paremale, vähenevad meie teadmised võrrandi iga parameetri kohta kiiresti. Tegelikult, kui arvestada selliseid küsimusi nagu tehnoloogiliste tsivilisatsioonide eluiga, võime ainult eeldada, et see on rohkem kui 80 aastat (umbes kui kaua me selles etapis oleme) ja tõenäoliselt vähem kui Universumi eluiga. Nende väärtuste piires saab nimetada mis tahes muu numbri. Arvestades seda suurt ebakindlust, on Drake'i võrrandit rohkem kui üks kord kritiseeritud, kuna kõik katsed loendada kontakti loomiseks valmisolevate tsivilisatsioonide arvu lõpevad viljatute vaidlustega.
SETI ja Drake'i võrrandite pooldajad väidavad sageli, et Frank Drake tuletas selle valemi ainult selleks, et visandada mitmeid küsimusi, mida pidi sellel 1961. aasta konverentsil arutama. Sel juhul võime seda pidada teaduslikuks sooviloendiks - teemad, mis väärivad täiendavat uurimist kui tahame hinnata oma võimalusi luua kontakte võõraste tsivilisatsioonidega millalgi tulevikus. Drake'i võrrandi kriitikud näitavad, et me ei tea enamiku võrrandis sisalduvate parameetrite väärtust ja isegi kahtlustame nende suuruste väärtuste kehtestamise võimalust kunagi tulevikus.
Nii et kellel on õigus? Kas SETI algne kontseptsioon on põhimõtteliselt vale või veelgi hullem ebateaduslik? Lühidalt, see pole nii. Drake'i võrrand on täiesti tõene - isegi liiga tõene - teaduslik väide, mis näitab meie teadmatuse ulatust. Veelgi enam, Drake'i võrrandit saab ja tuleks käsitleda katsena välja selgitada, millised tegurid määravad hinnangu tsivilisatsioonidele, mis on meie Galaxy kontaktis valmis. Ärge maskeerige sellise probleemi olemasolu kõrvalehoidvate vastustega. Kui me tõesti tahame neid tsivilisatsioone avastada, peame mõistma oma teadmatuse piire ja seejärel asuma astuma samme teadmiste lünkade kõrvaldamiseks. Jah, praegu on enamik neist parameetritest meile teadmata, kuid see ei tähenda, et need poleks olulised või põhimõtteliselt teadmata.
Võtame näiteks Kepleri missiooni edukuse. Kepleri tehtud avastuste olulisuse mõistmiseks tuleb märkida, et 20 aastat pärast esimese eksoplaneedi avastamist saime suhteliselt usaldusväärse hinnangu fp parameetri - planeetidega tähtede osakaalu kohta. On muljetavaldav, et meil kulus vaid 20 aastat. Põhiküsimuste vastamiseks on vaja palju aega ja vaeva ning Drake'i võrrand on võimas viis jagada üks põhiküsimus mitmeks lihtsamaks.
Milline Drake'i võrrandi parameeter tundub teile kõige olulisem? Minu meelest see, mis jääb napilt üle meie tänapäevaste teadmiste piiri. Arvestades seda, mida me Drake'i muutujate kohta täna teame, on järgmine tundmatu parameeter elamiskõlblike planeetide arv tähe kohta. Kepler on juba lubanud meil selle esialgse hinnangu anda ja TESS ja PLATO viimistlevad seda tulevikus.
Võime astuda sammu edasi ja kaaluda, kui palju elamiskõlblikest planeetidest võib elu tekkida. See on üks kõige olulisemaid küsimusi - võib-olla isegi kõige fundamentaalsem -, sest Drake'i võrrandi lahendamiseks peame avastama elu väljaspool Maad. See on kõigi astrobioloogide küsimus, kas nad otsivad Titanist biomassi või ootavad Tau Ceti säutse. Mõlemal juhul õnnestumise või ebaõnnestumise tõenäosus määratakse sama Drake'i võrrandi abil, isegi kui see on algse ravimvormiga võrreldes enam-vähem kärbitud.
Ma ise tahaksin väga mõista, kuidas Drake'i võrrandi abil on võimalik hinnata vähemalt elementaarsete eluvormide arvu, rääkimata meie Twitteri potentsiaalsete "Twitteri" kasutajate arvu lugemisest.
Kuid kellelgi ei tule pähe kritiseerida teisi astrobioloogia valdkondi lihtsalt põhjusel, et me ei tea, milline on planeedi elu tekkimise tõenäosus koos selleks sobivate tingimustega. Tegelikult tõmbavad maavälise elu avastamise katsed endale nii palju tähelepanu, sest see on väga oluline ja täiesti uurimata teema.
Tuleb tunnistada, et seoses SETI-ga ilmub Drake'i võrrandisse veel mitu koefitsienti, mis nõuavad täiendavaid antropotsentrilisi eeldusi. Kui Frank Drake oma võrrandi kirjutas, järgis ta aga selget teadustraditsiooni. Meie poolt oleks tänamatu, kui kurdaks, et ta tõstatas terve rea põhiküsimusi, mille vastused meid eirasid. Päevakava, mille ta seadis 1961. aastal, on tänapäeval märkimisväärne ja sisaldab kokkuvõtlikult kõiki astrobioloogiaprobleeme.
Katkendi avaldamiseks pakub kirjastus Alpina
