Kehidupan Luar Bumi dan Di Mana Untuk Mencari Mereka

Kita pasti akan, dalam milenium ini.

Suatu ketika dahulu, ada batu kesepian yang melayang di angkasa di sekitar bintang biasa. Seseorang memutuskan untuk menanamnya dengan molekul yang meniru diri dan bercuti sebentar dan kembali ke tempat yang tidak menarik ini kemudian. Mereka tidak pernah kembali tetapi saya tertanya-tanya bagaimana reaksi mereka yang akan disambut oleh lebih daripada 8,500,000 jenis entiti mandiri, masing-masing mempunyai sesuatu yang istimewa dan unik untuk dirinya sendiri.

Satu ketika dulu, maksud saya kira-kira 4.6 bilion tahun yang lalu. Sebanyak saya ingin mempercayai bahawa kisah ini benar dan bahawa 'mereka' suatu hari nanti akan kembali, kebenarannya mungkin berbeza.

Sekiranya seseorang bertanya kepada saya, "Apa dua perkara yang paling luar biasa dan membingungkan bagi anda?", Jawapan saya tanpa keraguan adalah, luasnya alam semesta ini dan kepelbagaian kehidupan di Bumi. Malam yang tak terhitung jumlahnya menatap langit dan hari-hari yang tak terhitung jumlahnya memerhatikan alam semula jadi, belum ada jawapan yang pasti.

Apakah kita? Di mana semuanya bermula?

Dari pemahaman kita sekarang, alam semesta kita berusia sekitar 13.8 bilion tahun. Ini adalah ekosistem yang sangat kuno yang dipenuhi dengan detik-detik bersejarah, tetapi yang terpenting, sepanjang keberadaannya, ada satu peristiwa luar biasa yang menonjol dan mengagumi para saintis hingga kini, asal usul kehidupan.

Seolah-olah alam semesta mencipta kehidupan untuk menentukan dirinya sendiri.

Hari ini, saya ingin mengemukakan soalan yang tidak dapat dielakkan,

"Adakah kita benar-benar bersendirian?"

Saya bukan hanya akan bertanya tetapi memberi jawapan pasti pada akhir artikel ini.

Untuk menyelesaikannya, kita mesti terlebih dahulu memahami bagaimana kehidupan mula wujud dan apa yang membuatnya berkembang seperti yang kita ketahui sekarang. Sekiranya kita mengetahui bahagian 'apa', kita akan tahu di mana mencarinya.

Kami sebenarnya selangkah lebih maju dalam pencarian kami. Kita mempunyai Bumi, seluruh planet yang penuh dengan makhluk hidup yang menunjukkan kepada kita keadaan yang diperlukan agar kehidupan dapat berkembang. Satu fakta yang mengagumkan mengenai planet kita adalah bahawa kehidupan ada di mana sahaja kita melihat. Jangkauan terdalam lautan di mana sinar matahari bahkan tidak dapat menembus, merebus geyser semula jadi dan kawasan di sekitar gunung berapi aktif, membeku kawasan kutub: kehidupan ada di mana-mana.

Ideanya sederhana, "Jika ia berlaku sekali, kemungkinan besar ia akan berlaku lagi. Lagipun, alam semesta suka berkala. "

Mari kita pergi mencari harta karun antarbintang untuk mencari tempat di tempat lain yang boleh kita panggil pulang suatu hari nanti. Kita akhirnya dapat menemui kehidupan dalam bentuk mikroba, tetapi mencari kehidupan yang cerdas adalah urusan sebenar. Mari kita hadkan pencarian kita di tempat yang kita boleh bertahan seperti yang kita lakukan di sini. Tempat seperti ini kemungkinan besar mempunyai jenis kehidupan yang kita pasti pasti ada, kehidupan berasaskan karbon terbentuk. Kami juga mengehadkan pencarian kami ke galaksi Bima Sakti.

Setelah merenung sebentar, berikut adalah senarai penapis prasyarat yang saya buat untuk menyempitkan carian kami.

✔ Tapis 1: Bintang dan Planet Berbatu

Bintang terbakar (Sumber Gambar: Tenor)

Matahari adalah sumber tenaga utama bagi sebahagian besar kehidupan di Bumi, secara langsung atau tidak langsung. Beberapa bentuk kehidupan dapat bertahan tanpa adanya bintang, tetapi pada skala yang lebih besar dan kompleks, kita pasti memerlukan tenaga bintang. Sehingga baru-baru ini, para saintis tidak begitu yakin apakah sistem suria kita adalah "Yang Satu" atau yang ada di antara banyak orang di luar sana. Dengan misi Kepler yang baru selesai, keraguan ini dapat diatasi. Kita sekarang dapat dengan yakin menyatakan bahawa hampir setiap bintang lain di luar sana mempunyai sistem planet di sekitarnya, yang bermaksud ada lebih banyak planet daripada bintang di galaksi kita. Mari kita hadkan pencarian kita ke planet-planet yang mengorbit bintang-bintang seperti Matahari kerana kita tahu pasti bahawa bintang seperti itu dapat memberikan keadaan yang sesuai untuk hidup.

Inilah intuisi ringkas. Sekiranya terdapat bintang di tempat lain yang hampir sama ukuran dan usia dengan Matahari, adakah ia juga mempunyai sistem planet yang serupa di sekitarnya? Apa kebarangkalian sistem seperti itu juga akan memiliki planet seperti Bumi dan kehidupan akan berkembang di sana dengan cara yang sama seperti di sini?

Ciri-ciri asas berkembar solar berpotensi adalah seperti berikut:

  • Ia mestilah bintang urutan utama jenis G, iaitu bintang (pada dasarnya seperti matahari) yang sama ukurannya dengan Matahari dan menyatu hidrogen ke helium, dan akan terus melakukannya selama kira-kira 10 bilion tahun sehingga kehabisan bahan bakar dan kemudian berkembang menjadi gergasi merah hanya untuk akhirnya menumpahkan lapisan luarnya untuk menjadi kerdil putih.
  • Suhu permukaannya kira-kira 5700 K dan usia sekitar 4,6 bilion tahun memberi masa yang cukup untuk kehidupan cerdas (seperti yang kita ketahui) berkembang.
  • Ia mesti mempunyai logam yang serupa dengan Matahari. Ini adalah ukuran pelbagai unsur dalam bintang yang lebih berat daripada hidrogen atau helium. Apa yang menjadikan ini sebagai harta benda yang menarik adalah secara tidak langsung dapat menunjukkan apakah dan jenis eksoplanet yang dimiliki oleh sistem bintang. Bintang dengan logam yang lebih tinggi mungkin mempunyai raksasa gas dan planet berbatu yang berputar di sekelilingnya. Kita dapat membuat perkiraan bahawa bintang dengan logam yang serupa dengan Matahari boleh mempunyai planet serupa di sekitarnya.

Menyaring dari data terkini bintang yang diperhatikan, kami mempunyai banyak calon baik yang berada dekat dengan kembar suria. Kami akan menghubungi mereka tidak lama lagi, tetapi sekarang mari kita lihat kriteria lain yang dipertimbangkan.

✔ Penapis 2: Air Cecair

Titisan air cair (Sumber Gambar: Reddit)

Pada suatu hari yang baik, dua atom hidrogen terikat pada atom oksigen, dan begitu juga eliksir kehidupan. Air sangat penting untuk kelangsungan hidup jenis kita. Manusia biasa tidak akan bertahan lebih dari seminggu tanpanya.

Jarak dari bintang di mana suhu sempurna untuk air cair ada sering disebut sebagai Zon Goldilocks. Sebaik-baiknya, suhu permukaan mestilah antara -15 hingga sekitar 70 darjah Celsius. Tumpuan kami adalah pada planet-planet yang terdapat di zon bintang induknya. Berdasarkan data Kepler, para astronom menganggarkan bahawa terdapat sebanyak 11 miliar planet berukuran Bumi yang mengorbit bintang induknya di Zon Goldilocks!

✔ Penapis 3: Komposisi Atmosfera

Lampu utara terbentuk apabila zarah-zarah bermuatan berinteraksi dengan atmosfera kita.

Kita memerlukan oksigen untuk metabolisme dan lapisan ozon untuk melindungi kehidupan dari sinaran berbahaya Matahari. Tekanan dan komposisi mesti tepat untuk membantu kita bertahan dan berkembang maju. Kita juga memerlukan kesan rumah hijau tanpa bumi lebih sejuk. Walaupun beberapa bentuk kehidupan dapat wujud dalam keadaan yang lebih sukar, mari kita hadkan diri kita dalam pencarian ini.

Sekiranya anda tertanya-tanya bagaimana kami dapat memahami suasana eksoplanet yang berjarak beberapa tahun cahaya, kami mempunyai kaedah yang mudah tetapi berkesan untuk melakukannya. Dengan memerhatikan spektrum cahaya dari bintang yang juga melintasi atmosfer exoplanet, kita dapat menentukan unsur-unsur yang ada di dalamnya. Atom dan molekul, secara umum, menyerap panjang gelombang cahaya tertentu (ini khusus untuk elemen, oleh itu lebih seperti cap jari elemen itu). Dalam pemerhatian spektrum kami, panjang gelombang cahaya ini akan hilang menunjukkan kehadiran mereka di atmosfer eksoplanet.

✔ Penapis 4: Medan Magnetik

Medan magnet bumi melindungi kita dari angin suria (Sumber gambar: NASA)

Kehadiran medan magnet mempunyai hubungan yang kuat dengan banyak perkara. Sebagai contoh, pertimbangkan rumah kedua berpotensi kita, Marikh. Atmosferanya jauh lebih tipis (kira-kira 100 kali) daripada Bumi. Walaupun di dalam Zona Goldilocks, hampir tidak ada air cair di permukaan. Tidak menghairankan juga, tidak ada jejak kehidupan. Bumi, sebaliknya, berkembang dengan kehidupan. Satu perbezaan yang berbeza di sini adalah ketiadaan medan magnet yang kuat di Marikh.

Dari pemahaman kita sekarang, medan magnet planet tidak hanya membantunya mengekalkan atmosferanya hingga tahap tertentu tetapi juga melindungi kita dari angin suria dan zarah-zarah bermuatan tinggi yang lain dengan memesongkannya.

✔ Tapis 5: Jarak Dari Pusat Galaksi

Sekiranya anda fikir berada di Zon Goldilocks bintang sudah cukup, anda salah. Sistem bintang juga mesti ada dalam apa yang dikenali sebagai 'Galactic Habitable Zone'. Ini adalah kawasan galaksi di mana kehidupan mempunyai peluang terbesar untuk memperoleh rezeki. Sebaik-baiknya, ia berada pada jarak yang selesa dari pusat galaksi dan tidak berhampiran dengan supernova atau peristiwa hebat yang boleh menimbulkan ancaman kepupusan. Bumi berada di satu tempat dengan persekitaran kosmik yang agak damai.

Ini adalah zon galaksi yang boleh dihuni Bima Sakti, seperti yang diramalkan oleh Lineweaver et al (2004).

✔ Penapis 6: Faktor Pelbagai Lain

Terdapat beberapa faktor lain yang boleh mempengaruhi evolusi kehidupan. Bumi adalah satu-satunya planet yang dikenali untuk menjadi tuan rumah, tetapi bukan begitu. Bumi juga satu-satunya yang mempunyai tektonik plat (ada beberapa pemerhatian yang menunjukkan aktiviti serupa pada bulan Musytari, Europa). Mereka membantu mengekalkan suhu yang stabil di planet ini. Ini mengisyaratkan bahawa tektonik plat mungkin penting untuk hidup tetapi saintis berpendapat bahawa itu mungkin bukan keperluan mutlak.

Pertimbangan lain adalah kehadiran 'Good Jupiters' dalam sistem. Raksasa gas seperti Musytari yang mengorbit lebih jauh dari bintang induknya mungkin sebenarnya berperanan untuk memesongkan asteroid besar dari arah perlanggaran ke arah planet berbatu dalam. Ini dapat membantu mencegah kepupusan besar-besaran memberi cukup masa untuk kehidupan cerdas berkembang.

Walaupun asal usul kehidupan di Bumi nampaknya merupakan hasil dari serangkaian peristiwa yang diatur terlalu baik untuk menjadi kebetulan semata-mata, yang membuat saya berfikir bahawa tidak unik adalah ukuran alam semesta ini yang tidak dapat dibayangkan. Sistem bintang dan planet yang memenuhi semua kriteria di atas mempunyai peluang yang sangat baik untuk menjalani kehidupan di luar bumi. Memandangkan sejumlah besar seperti 11 bilion planet seperti Bumi, rasanya mungkin ada di antara mereka yang mesti memiliki kehidupan yang cerdas, tetapi ada sesuatu yang aneh.

Terlalu banyak kemungkinan untuk kita tidak bersendirian. Permulaan kecil di tempat lain dengan beberapa juta tahun semestinya telah melahirkan peradaban berteknologi maju yang mungkin sudah dapat menjelajahi galaksi kita. namun di mana sahaja kita melihat ke angkasa, hampir tidak ada tanda tangan bio atau tekno, hanya keheningan yang mendalam, kekosongan kegelapan. Sebarang tuntutan sebaliknya selalu ditolak sebagai penggera palsu. Ini pada dasarnya adalah paradoks Fermi. Di mana semua orang?

Sebelum kita bergerak, mari kita terlebih dahulu mengira bagaimana kehidupan biasa seharusnya, secara statistik. Ini dapat diketahui dengan menggunakan Drake Equation yang terkenal:

Sumber: Wikipedia

Kami tidak mempunyai nilai yang tepat untuk parameter ini tetapi dua anggaran yang berbeza menyatakan bahawa, kita sendirian atau terdapat lebih dari 15.600.000 peradaban di galaksi kita. Ini sama ada di mana-mana atau mana-mana senario. Tidak ada di antara betweens.

Lebih dekat dengan kebenaran daripada sebelumnya, sudah waktunya untuk menjelajahi alam semesta dengan menggunakan data yang kita miliki (pada saat menulis artikel ini).

Kembali ke perbincangan mengenai bintang seperti Matahari, kita setakat ini telah mengenal pasti enam belas calon yang berada di dekat kembar, di mana lima daripadanya telah mengesahkan eksoplanet mengorbit mereka. Tetapi jangan menaruh harapan tinggi. Alam semesta selalu mempunyai sesuatu untuk memenuhi harapan kita.

Salah satu bintang itu, HD 164595 mempunyai planet (bernama HD 164595b) sekurang-kurangnya 16 kali lebih besar daripada Bumi yang mengorbitnya setiap 40 hari. Ia dianggap seperti Neptunus dan mungkin tidak dapat mengekalkan kehidupan, tetapi yang menarik pada bulan Mei 2015, para astronom mengesan isyarat radio pelik yang datang dari arah itu. Ada yang gembira kerana ia berasal dari orang asing tetapi kekurangan bukti dan pemerhatian lebih lanjut menolak tuntutan tersebut.

Bintang lain bernama HD 98649 didapati mempunyai planet yang mengorbitnya di orbit eksentrik yang pelik. Ia mungkin rumah yang tidak mungkin seumur hidup, tetapi ada harapan yang lebih baik sekitar 2700 tahun cahaya. Di sinilah letaknya YBP 1194, salah satu kembar suria terbaik yang dijumpai setakat ini. Namun, bintang ini adalah bahagian dari gugus bintang yang lebih besar, tidak seperti Matahari, namun ada sebuah eksoplanet yang mengorbitnya yang menunjukkan bahawa mereka dapat menjadi biasa walaupun di antara kelompok bintang. Yang satu ini diperkirakan 100 kali lebih besar dari Bumi dan mengorbit mengejutkan dekat dengan bintangnya. Ini meletakkan tanda tanya mengenai kebiasaan sistem ini walaupun ada planet lain yang belum ditemui di Zon Goldilocks bintang.

Sistem planet HIP 11915 berkembar suria yang lain jauh lebih menarik. Kami telah mengesahkan bahawa gergasi gas berukuran Musytari mengorbit bintang ini, dan yang lebih menarik, hampir pada jarak yang sama dengan Musytari ke Matahari kita. Ini mengisyaratkan adanya planet berbatu dalam dalam sistem, salah satunya boleh menyerupai Bumi. Para saintis meramalkan bahawa ini boleh menjadi Sistem Suria 2.0. Lebih banyak pemerhatian perlu dibuat untuk mengesahkan perkara yang sama.

Menjimatkan yang terbaik untuk yang terakhir, kami mempunyai bintang Kepler-452 yang terletak sekitar 1402 tahun cahaya dari kami. Ia mempunyai exoplanet yang mengorbit dengan jangka masa 384.843 hari, hampir dengan sebilangan besar yang kita kenal. Planet ini juga berada di dalam Zona Goldilocks bintangnya dan suhu permukaannya diperkirakan serupa dengan Bumi!

Tepat ketika anda berfikir bahawa potongan teka-teki itu sesuai dengan lancar, kami menghadapi masalah dengan bintang induknya. Ia jauh lebih tua daripada Matahari (hampir sekitar 1.5 bilion tahun), oleh itu sistem ini lebih mirip versi masa depan kita. Bagaimanapun, jika kehidupan berkembang di sana seperti yang berlaku di Bumi, peradaban mereka akan berjuta-juta tahun mendahului kita, dan begitu juga keadaan di sana. Kami tidak mempunyai bukti yang jelas untuk ini tetapi ia adalah pertaruhan yang kuat untuk dibuat. Para saintis dari Institut SETI (Pencarian untuk Kecerdasan Ekstraterestrial) telah mula mengimbas kawasan ini untuk mencari isyarat makhluk asing. Mungkin hanya perlu waktu sebelum kita menjumpai sesuatu.

Sumber Gambar: NASA

Misi Kepler telah melakukan pekerjaan yang luar biasa dalam menemukan Kepler-452b dan sekarang misi TESS saat ini beroperasi dengan tujuan tunggal untuk mengenal pasti lebih banyak eksoplanet. Kami bahkan belum pernah menjelajah hujung puncak gunung es. Semakin banyak data akan masuk pada tahun-tahun akan datang dengan misi baru yang dirancang dan kami berada di landasan yang betul dalam pencarian kami. Walaupun setelah menyempitkan beberapa faktor dan mengenakan sekatan ketat, kami masih mempunyai banyak tempat lagi untuk diterokai dan mencari kehidupan.

Semua pemerhatian ini dibuat di galaksi Bima Sakti, dan hanya dalam 50 tahun terakhir, kami telah membuat beberapa penemuan yang menjanjikan. Alam semesta kita dianggarkan mempunyai lebih daripada 200 bilion galaksi. Walaupun kita menganggap bahawa kehidupan hanya ada di satu planet di setiap galaksi lingkaran, jumlah peradaban luar angkasa haruslah besar.

Daripada mencari tempat yang ideal di mana kehidupan dapat wujud, pendekatan yang lebih sederhana adalah mencari isyarat dari ruang dalam. Teorinya, kehidupan yang cerdas kemungkinan besar akan menghantar transmisi ke angkasa seperti kita. Mengesan isyarat radio yang menggambarkan transmisi yang disengajakan atau dikodkan adalah bukti yang dijamin untuk kehidupan yang cerdas. Kami telah lama mendengar isyarat sedemikian.

Pada masa lalu, terdapat beberapa program seperti Project Ozma, Projects Sentinel, META, BETA, dan Project Phoenix, semuanya dengan objektif utama untuk mengesan isyarat luar bumi. Seperti yang anda duga, tidak ada yang berjaya setakat ini.

Ini bukan carian rawak, dan ada beberapa petunjuk yang perlu dicari. Salah satunya ialah frekuensi radio lubang air di mana para saintis umumnya mencari tanda-tanda komunikasi. Frekuensi khas ini sepadan dengan garis spektrum ion hidroksil dan hidrogen, dua sebatian paling banyak di alam semesta. Ini menjadikannya 'saluran sepi', iaitu tanpa suara (yang diserap oleh mereka) menjadikannya ideal untuk komunikasi luar angkasa.

Para saintis juga telah mencari pelbagai megastruktur alien yang telah berteori, seperti Dyson Sphere, Swarm or Ring, Space Mirror, Hypertelescope, Shkadov Thruster, dll. Ini adalah beberapa struktur sci-fi yang gila tetapi secara teorinya masuk akal dan dapat dibina oleh tamadun maju. (Jenis 2 pada Skala Kardashev, ukuran biasa yang digunakan untuk menilai kemajuan teknologi peradaban)

Apakah isyarat yang kita dapati setakat ini?

Wow! isyarat diwakili sebagai

Sebilangan besar masa, ruang sunyi sepi dan bahkan beberapa saat ketika sesuatu dikesan, ia mungkin penggera palsu. Walaupun begitu, kami telah menemui beberapa yang benar-benar misteri seperti Wow! Isyarat yang kini difikirkan oleh beberapa saintis hanyalah dari komet yang lewat.

Sumber radio SHGb02 + 14a yang ditemui pada tahun 2003 nampaknya lebih tidak wajar. Ia berada di dalam kawasan lubang air, dan beberapa kali diperhatikan dengan frekuensi yang sama. Yang membuatnya pelik ialah arah dari mana ia tidak mempunyai bintang di rantau ini! Sehingga kini, tidak ada penjelasan yang jelas mengenai asal usulnya.

Terdapat beberapa program yang sedang beroperasi sekarang dan kami akan terus mencari isyarat yang lebih menarik. Ada juga protokol yang dirumuskan yang disebut 'Post Detection Policy' yang menetapkan garis panduan universal untuk apa yang harus dilakukan setelah penemuan berpotensi.

Intuisi umum untuk menganggap isyarat yang tidak diketahui berasal dari asing adalah seperti berikut:

  • Ia tidak boleh kelihatan semula jadi. Harus ada beberapa tanda yang jelas seperti lebar jalur yang sempit, modulasi, pengekodan, pelbagai frekuensi, dll.
  • Seharusnya bukan anomali satu kali (yang secara umum menunjukkan bahawa ia hanyalah gangguan atau penggera palsu). Kita seharusnya dapat memerhatikannya berulang-ulang dari kedudukan yang sama di langit.
  • Ia harus berasal dari titik tertentu dan hanya dari sudut itu. Sekiranya isyarat seperti itu diterima dari semua arah, kemungkinan ini adalah sumber semula jadi walaupun kita mungkin tidak tahu apa yang boleh menyebabkannya. (contohnya, Pancutan Radio Cepat (FRB))

Sekiranya anda seorang ahli astronomi amatur dan mencari sesuatu yang memenuhi kriteria ini, anda mungkin akan menyukai sesuatu yang asing. Breakthrough Listen adalah inisiatif baru-baru ini yang dimulakan dalam usaha mendengarkan bintang-bintang tetangga kita. Data astronomi yang dikumpulkan semasa program ini disediakan untuk orang ramai. Anda boleh mengaksesnya dan menjalankan penyelidikan anda sendiri!

Kekurangan bukti mungkin menggoda kita untuk membuat kesimpulan awal, tetapi kita baru sahaja memulakan pencarian dan saya percaya bahawa kawasan kosmik kita penuh dengan rahsia yang menunggu untuk ditemui.

Ketahui ini, pada waktu anda melihat ke langit malam. Kemungkinan besar di dekat titik yang sekelip mata di suatu tempat ada tempat seseorang memanggil rumah, dan mungkin, mungkin saja, seseorang menatap tepat pada kita sambil merenungkan pertanyaan yang sama dengan kita, "Apakah kita semua benar-benar sendirian?"

Sangkaan saya, dalam 1000 tahun ke depan, kita akan menemui atau dijumpai oleh rakan kosmik kita. Dan saat itu adalah yang paling penting dalam semua kewujudan manusia. Inilah sedikit pesanan yang ingin saya sampaikan kepada orang asing yang membaca artikel ini pada masa akan datang (baik, saya cukup bercita-cita tinggi):

"Hai! Tidak pasti jika anda dapat memahami perkara ini tetapi terima kasih atas semua inspirasi. Jauh sebelum kami mengetahui tentang anda, anda telah memberi inspirasi kepada generasi penasaran dan penjelajah seperti saya untuk mengimpikan kewujudan di luar langit ... "

Dan inilah jawapan saya untuk soalan itu. Tidak, kita tidak bersendirian, kita tidak pernah dan tidak akan pernah. Dalam senario terburuk, walaupun pemikiran saya menjadi salah, kami masih akan menjumpainya.

Di suatu tempat, kita akan menjadi makhluk asing yang kita cari selama ini.

Gambar di atas menunjukkan gambaran seorang artis mengenai aliran peristiwa dalam sejarah Alam Semesta 13-bilion tahun dari Big Bang di sebelah kanan atas berlawanan arah jarum jam hingga pembentukan kehidupan di Bumi di kanan bawah. (Kredit Imej: Indiana University Bloomington)