Na potrzeby tej notki skorzystałem z modelu językowego Gemini celem pobrania danych szczegółowych. Wszystkie uzyskane wyniki zostały sprawdzone pod kątem ich prawidłowości,
Równanie Drake'a
Skąd wiemy że prawdopobieństwo istnienia pozaziemskich cywilizacji jest tak wysokie? Tu z pomocą przychodzi nam równanie Drake’a które narodziło się w 1961 roku podczas kameralnej konferencji w Green Bank w Zachodniej Wirginii. Frank Drake, młody radioastronom, został poproszony o zorganizowanie spotkania dotyczącego poszukiwania inteligencji pozaziemskiej (SETI). Aby nadać strukturę dyskusji, Drake napisał na tablicy siedem czynników, które decydują o liczbie cywilizacji w naszej galaktyce zdolnych do komunikacji.
Oto czynniki, które bierze pod uwagę :
R* – Szybkość powstawania gwiazd w naszej galaktyce.
fp – Odsetek tych gwiazd, które posiadają planety.
ne– Średnia liczba planet w danym układzie, na których panują warunki sprzyjające życiu.
fl – Prawdopodobieństwo, że na takiej przyjaznej planecie życie faktycznie powstanie.
fi – Prawdopodobieństwo, że powstałe życie rozwinie się w formę inteligentną.
fc – Odsetek cywilizacji, które stworzą technologię umożliwiającą komunikację w kosmosie (np. fale radiowe).
L– Średni czas istnienia takiej cywilizacji (jak długo wysyła ona sygnały, zanim np. wyginie lub zmieni technologię).
Wzór wygląda tak:
Okoliczności były wyjątkowe, ponieważ w tamtym czasie temat życia w kosmosie uznawano za pseudonaukę lub domenę science-fiction. Drake zgromadził jednak grupę wybitnych umysłów, w tym młodych naukowców takich jak Carl Sagan. Równanie nie powstało po to, by podać konkretny wynik, ale by uporządkować naszą niewiedzę i wskazać obszary wymagające badań.
. Oto udostępnione przez Gemini dwa przykładowe scenariusze: (wycinki ekranu)
Kosmiczna rzadkość czy kosmiczna zaraza ?
Przytoczmy tu argumenty dwóch wielkich ludzi uważających życie za przypadek bardzo rzadki lub akt jednorazowy i ich oponentów.
Jacques Monod w swojej słynnej książce "Przypadek i konieczność" twierdził, że biosfera jest jedynym takim miejscem we Wszechświecie. Jego zdaniem konfiguracja cząsteczek, która doprowadziła do powstania pierwszego układu zdolnego do replikacji, była tak astronomicznie mało prawdopodobna, że jej wystąpienie graniczyło z cudem. Monod pisał: „Wszechświat nie był brzemienny życiem”, co oznacza, że życie jest anomalią, a nie regułą.
Hoimar von Ditfurth, niemiecki popularyzator nauki, w swojej głośnej książce „Na początku był wodór” podjął bezpośrednią polemikę z pesymizmem Monoda.
Stwierdził on , że Monod popełnił błąd, traktując powstanie życia jako zdarzenie statystyczne (jak nagłe ułożenie się rozsypanych liter w poemat). Według Ditfurtha atomy i cząsteczki nie łączą się chaotycznie, lecz dążą do tworzenia coraz bardziej złożonych struktur zgodnie z prawami fizyki i chemii. Wskazywał też na istnienie mechanizmów samoporządkowania się systemów dalekich od równowagi. Materia ma „wrodzoną” skłonność do komplikowania swojej budowy, jeśli tylko ma dopływ energii (np. ze Słońca). Życie jest więc logicznym przedłużeniem ewolucji chemicznej.
Życie nie powstało w jednym momencie z martwej materii. Był to proces tysięcy drobnych, pośrednich etapów. Prawdopodobieństwo każdego z tych małych kroków z osobna było wysokie, co sumarycznie czyni powstanie życia niemal nieuniknionym w odpowiednich warunkach. Podczas gdy Monod pisał, że człowiek jest „cyganem na marginesie wszechświata”, Ditfurth dowodził, że jesteśmy jego integralną częścią. Skoro te same prawa fizyki działają wszędzie, życie musi być zjawiskiem uniwersalnym, a nie lokalnym błędem statystycznym.
Paul Davies – również zwolennik poglądu o unikalności życia, zwraca uwagę, że życie to nie tylko „zupa chemiczna”, ale przede wszystkim skomplikowany system przetwarzania informacji. Argumentuje, że przejście od nieożywionej materii do zakodowanej instrukcji (DNA/RNA) jest barierą, której współczesna nauka nie potrafi wyjaśnić. Według niego szansa na to, że martwe cząsteczki „same z siebie” ułożą się w funkcjonujący kod, jest bliska zeru. Polecam czytelnikom lekturę jego książki " Demon w Maszynie"
Chcę tu zwrócić uwagę czytelnika że pozycje Monoda i Ditfurtha są już dosyć wiekowe i zawarte tam tezy i informacje należy uaktualniać z obecnym stanem wiedzy - cóż nauka bardzo poszła naprzód. Nie umniejsza to wartości tych książek.
Współcześnie wiemy na pewno że : możliwa jest stosunkowo łatwa synteza składników życia ( białka, aminokwasy i inne związki organiczne) . Eksperyment Stanley Millera i jego następców oraz znalezienie związków organicznych w dalekim kosmosie podważa moim zdaniem argumentację Monoda. Zakładając liczbę możliwych prób samoistnej syntezy idącą w setki miliardów, nieuniknione jest powstanie złożonych cząstek organicznych mogących dać początek życiu. Dużo trudniej jest odeprzeć argumentację Daviesa. Mamy zbyt małą wiedzę by móc ten pogląd poprzeć lub jemu zaprzeczyć – stąd jest on wysoce dyskusyjny.
Wiemy też o powszechności występowania planet we Wszechświecie. Ich liczbę tylko w naszej galaktyce szacuje się na 400 miliardów.
Liczba planet i materiał wyjściowy nie są tu jedynymi czynnikami ograniczającymi. Życie wymaga obecności rozpuszczalnika ( wody) będącej jego środowiskiem. Odrzucam tu płynny metan, sugerowany często jako alternatywa wody, ze względu na zbyt niską temperaturę takiego środowiska, co jest bezpośrednio powiązane z ilością energii, jakie przyszłe życie miałoby do dyspozycji. Życie jakie znamy polega na przetwarzaniu dostępnej energii na potrzeby żywego organizmu. Zbyt mała jej ilość, moim zdaniem skutecznie hamuje powstawanie życia.
Wiemy też że woda jest bardzo powszechnym związkiem chemicznym we Wszechświecie. Tylko w naszym Układzie słonecznym mamy co najmniej dwa oceany poza Ziemią, zawierające większe ilości wody niż mamy jej na całej Ziemi (Europa i Enceladus). Odrzucam jednak takie potencjalne biosfery zamknięte – życie mogło tu powstać w postaci jednokomórkowej lub w prostych organizmach wielokomórkowych i występować tylko w takiej postaci. Badania jezior ukrytych pod grubą warstwą lodu a więc analogu takiej zamkniętej biosfery dowiodły że istnieje tam życie oparte tylko na mikroorganizmach. Nie napotkano bardziej złożonych zwierząt lub roślin. Barierą jest dostępność pożywienia – zwykle są to złożone cząsteczki organiczne lub energia z prostych reakcji chemicznych ( na zasadzie analogii do ziemskich kominów termalnych) . Możliwa jest więc śmierć „głodowa”. Pierwsze potencjalne żywe komórki żywiące się złożonymi związkami organicznymi, jeśli znajdą się w korzystnych warunkach szybko zwiększą swoją populację i wyczerpią powstałe abiotycznie zapasy takiego pożywienia co doprowadzi do ograniczenia wielkości takiej populacji. Na Ziemi rozwiązaniem stała się fotosynteza, dla biosfer zamkniętych nie ma takiej możliwości. Argumentem za brakiem dalszej ewolucji jest też brak większych katastrof naturalnych. Osłony przed promieniowaniem i zbyt wysoką lub niską temperaturą powodują że takie potencjalne biosfery są bardzo stabilne. A to właśnie katastrofy, naglę zmiany warunków środowiska, są motorem ewolucji To powody dla których odrzucam ten typ biosfery jako potencjalnie sprzyjający złożonemu wielokomórkowemu życiu.
Zostają nam więc planety na których woda istnieje w stanie ciekłym. Tu jedynym możliwym wyborem jest życie oparte na węglu i białkach.
Skąd taka pewność? Opieram się tu na pracach i obliczeniach dwóch amerykańskich naukowców: Lloyda Berknera i Lauristona Marshalla.
To właśnie oni w latach 60. XX wieku (m.in. w publikacjach dla IEEE Spectrum oraz Journal of the Atmospheric Sciences) sformułowali teorię dotyczącą ewolucji atmosfery ziemskiej, znaną dziś jako hipoteza Berknera-Marshalla.
Berkner i Marshall wykazali, że gdy poziom tlenu w atmosferze osiągnął zaledwie 0,1% (tzw. pierwszy punkt krytyczny) obecnego stanu, warstwa ta stała się nieprzepuszczalna dla promieniowania UV o długości fali ok. 250 nm. Tlen zadziałał jak precyzyjny filtr: blokował pasmo, które jest absorbowane przez kwasy nukleinowe i białka (powodując ich rozpad), a jednocześnie przepuszczał promieniowanie o większej długości fali, które dostarczało energii niezbędnej do dalszych syntez chemicznych. Skąd jednak pojawienie się tlenu w atmosferze?
Promieniowanie ultrafioletowe (UV) ze Słońca uderzało w parę wodną w górnych warstwach atmosfery, rozbijając ją na wodór i tlen. Lekki wodór uciekał w przestrzeń kosmiczną, natomiast cięższy tlen pozostawał w atmosferze. Promieniowanie powodowało ten sam efekt na powierzchni wody – efekt który nazywamy fotodysocjacją. Procesy te są niezbyt wydajne ale pozwalają osiągnąć tak niewielki procent tlenu w atmosferze. Każda planeta posiadająca oceany w stanie ciekłym , automatycznie faworyzuje życie oparte na białku.
Dodajmy do tego dwa czynniki wewnętrzne : duży księżyc stabilizujący „pogodę” i pory roku na planecie i obecność gazowego giganta (Jowisz) zmniejszającego ryzyko niszczącej kolizji z dużym obiektem. Systemy planetarne nie posiadający swojego Jowisza to częstsze katastrofy naturalne ( kolizje z dużymi obiektami ), brak dużego ciała stabilizującego nachylenia osi planety to nagłe zmiany warunków naturalnych których wyżej zoorganizowane zwierzęta nie przetrwają. O ile gazowych olbrzymów nie brakuje, to posiadanie dużego księżyca lub księżyców stabilizujących nachylenie osi planety może zaistnieć w szczególnych i rzadko spotykanych okolicznościach. Dośc powiedzieć że nawet niewielka zmiana kąta pod którym nastąpiło zderzenie Ziemi z Theją, spowodowała by powstanie dwóch małych księżyców zamiast jednego dużego. O życiu wielokomórkowym na lądzie, nie mówiąc już o formach inteligentnych można by było zapomnieć. Istotne jest też odpowiednie położenie w galaktyce, mamy podstawy sądzić że gościnne dla życia są peryferia galaktyki i nagle z 400 miliardów planet robi się 60-70 miliardów.
Stąd też moja opinia że życie jest powszechne w formach jednokomórkowych i prostych formach wielokomórkowych żyjących w wodzie, będącej naturalną osłoną przed niegościnnym lądem. Powstanie istot inteligentnych to olbrzymia rzadkość która w całej historii Galaktyki zdarzyła się zaledwie kilka razy. Mimo tych wszystkich ograniczeń inteligentne życie ma szanse gościć na wielu planetach naszej Galaktyki. Skąd taka opinia? Wystarczy jedna cywilizacja która posiądzie umiejętność terraformowania planet, bądź tworzenia syntetycznych habitatów na ogromną skalę i w okresie dwóch trzech tysięcy lat rozprzestrzeni się ona na kilkanaście planet w swoim kosmicznym sąsiedztwie. Nawet jej zagłada powodowana czynnikami ewolucyjnymi nie wpłynie niszcząco na jej „kolonie”. Życie inteligentne ma więc tendencją do samorozsiewania. Po dłuższym czasie może to doprowadzić do powstania kilku lub więcej inteligentnych ras istot rozumnych, będących potomkami jednej cywilizacji. Rozwiązuje to problem istnienia w krótkim przedziale czasu jednocześnie dwóch lub więcej cywilizacji. Otóż potomne cywilizacje również podlegają tym samym prawom, stąd też prawdopodobne jest że naszą Galaktykę zamieszkuje co najmniej kilkanaście potomków starożytnych cywilizacji. Trzeba tu uwzględnić że część inteligentnego życia może ulec samozniszczeniu (tzw. Wielki Filtr), my sami jesteśmy tego bardzo blisko. Rabunkowa eksploracja zasobów planety i zanieczyszczanie jej odpadami zmieniającymi biosferę, brak technologii skutecznej obrony przed dużymi ciałami które mogą uderzyć w Ziemię, Takich zagrożeń jest oczywiście więcej i inne cywilizacje prawdopodobnie też borykają się z podobnymi problemami.
Trzy bariery
Istnieją trzy bariery które należy pokonać by kontakt z inną cywilizacją był możliwy. Są to odległość do przemierzenia, czas wzajemnej komunikacji i bariery rozwojowe.
Problem pierwszy : Odległość. Nie potrafimy wyobrazić sobie kosmicznych odległości i musimy posłużyć się wyobrażalnymi dla nas wielkościami. Przy założeniu że Ziemia miałaby wielkość ziarenka maku ( a więc coś naprawdę małego) to Słońce miałoby średnicę około 11 centymetrów, co odpowiada wielkości dużego grejpfruta lub pomarańczy. Znajdowałoby się ono w odległości około 11,7 metra. Najbliższa gwiazda (Proxima Centauri) w tej samej skali znajdowałaby się w niewiarygodnej odległości około 3150 kilometrów. By w tej skali dolecieć do dalszych gwiazd np.: oddalonej o 100 lat biegu światła nalezałoby w tej skali przebyć 74 tysiące kilometrów. Te odległości można przebyć uzywając futurystycznego statku kosmicznego który porusza się z prędkością zbliżoną do prędkości światła. Astronauci dolecieli by do celu i wrócili ale w tym czasie na Ziemi minęło by od kilkudziesięciu do kilku tysięcy lat – zależnie od tego jak bardzo ich statek kosmiczny zbliżył się do prędkości światła i jak daleko byłby cel podróży. Przykładowo :
Cel: 100 lat światła - prędkość – 0,98 c - czas trwania lotu 20 lat - na ziemi upłynęło by 102 lata
Cel: 100 lat światła - prędkość – 0,999 c - czas trwania lotu cztery lata i sześć miesięcy lat - na ziemi upłynęło by 101 lat
Przy prędkości 0,9999 c czas trwania lotu to 51 dni. Przyjmijmy że jest sensowny upływ czasu na Ziemi, by spenetrować najbliższe gwiezdne otoczenie. Na tym kończą się sensowne możliwości podróży międzygwiezdnych. Dla porównania:
Cel: 26 000 lat światła ( jądro Galaktyki) - Na ziemi minęło by około 26 000 lat dla samej załogi przy prędkości 0,98 c ponad 5000 lat – przy 0,999 –ponad 1000 lat . Rozsądny czas podróży dla załogi ( lot tam i z powrotem_ to prędkość 0,999999 c przy takiej prędkości czas lotu to 36 lat. ( podaję te za dane za Gemini ).
Pomijając samą trudność zbudowania takiego statku, to nadawał by się tylko do bliskich lotów w obrębie sąsiednich gwiazd.
Jestem autorem hipotezy ( nie publikowanej) w której prędkość światła jest ściśle powiązana z właściwościami przestrzeni. Statek zbudowany na tej zasadzie mógłby poruszać się z prędkością wieleset razy szybciej od prędkości światła i dzięki aktywnej zmianie własności przestrzeni nie naruszał by STW i OTW. Wychodzi wtedy ciekawy efekt: Czas który upłynąl by na Ziemi byłby stosunkowo niedługi równy ilorazowi odległości celu i współczynnikowi mówiącemu ile razy szybciej od światła porusza się statek kosmiczny. Natomiast dla załogi statku czas lotu rozciągał by się na setki lat a w przypadku dalszych lotów na tysiąclecia. Przyjmując że moje domysły są słuszne ( co nie jest pewnikiem ) i zakładając możliwość długoletniej hibernacji załogi być może byłoby to możliwe. Niech czytelnik jednak zwróci uwagę że tych „ale” jest zbyt dużo by móc taką możliwość w obecnej chwili potraktować poważnie. Na razie trzeba takie rozważania potraktować jako formę science fiction.
Problem drugi: komunikacja - Przyjmijmy że odebraliśmy wiadomość od cywilizacji, której gwiazda jest położona w odległości 300 lat biegu światła (a więc stosunkowo blisko). Odpowiedź wysłaliśmy natychmiast – dotarła ona do adresata, który też odpowiedział natychmiast i po upływie 600 lat od naszej odpowiedzi usłyszeliśmy : „Jesteśmy szczęsliwi że mamy was tak blisko”.
Łatwo się zorientować że taka wymiana wiadomości nie ma sensu. Dlaczego kosmos milczy? Może zwyczajnie obcy też myślą zdroworozsądkowo i nie korzystają z takiej powolnej formy łączności. Być może istnieją szybsze środki komunikacji np.: dodatkowe wymiary przestrzenne w których kosmos jest dużo mniejszy i czas potrzebny na komunikację jest akceptowalny i nie ma sensu korzystać z tak powolnej metody komunikacji jaką zapewniają fale elektromagnetyczne.
Zakładając że pokonaliśmy przeszkody technologiczne napotykamy trzecią barierę – barierę rozwojową. To hipoteza „Zoo” – jesteśmy obserwowani ale nikt nie nawiązuje kontaktu. Wystarczy pomyśleć: Jesteśmy niecywilizowani, agresywni, - jeszcze niedawno życie ludzkie nie miało żadnej wartości a masowe mordy i wojny to nasza codzienność. Kontakt z tak prymitywną cywilizacją niesie tylko problemy i może nawet zagrozić życiu obcych istot. Poczytajcie wiadomości jak nawet dzisiaj, człowiek traktuje drugiego człowieka i spójrzcie na to oczyma kogoś całkiem zewnątrz. Jak mitomani i laicy zakłamują rzeczywistość innych ludzi, nawet całych narodów. Jak przyjęlibyśmy kosmicznych gości? Ilu z nas potraktowałoby by ich jak diabłów? Co stałoby się priorytetem w wymianie wiedzy? Przede wszystkim technologie które miałaby wartość praktyczną a więc prowadzą do posiadania lepszego uzbrojenia. Jak bardzo głupia musiała by być cywilizacja która nawiązała by z nami kontakt ?
Krótkie podsumowanie: Być może w obecnej chwili w naszej Galaktyce istnieje kilka lub więcej cywilizacji technologicznych, będących dalekimi potomkami kilku starożytnych wymarłych cywilizacji. Mnogość śladów i artefaktów każe przypuszczać że nawiązali oni kontakt z kulturami prymitywnymi . Być może jesteśmy obserwowani. Jesteśmy rasą agresywną i niebezpieczną. Technologia w naszych rękach to niebezpieczne narzędzie.
Napisałem kiedyś opowiadanie o lądowaniu na Ziemi obcych istot. Nie były one zainteresowane kontaktem ani wymianą technologii. Z uwagi na destrukcyjną działalność Ziemian w stosunku do własnej planety, uznali oni że więcej niż prawdopodobne jest samozniszczenie się populacji ludzkiej, Ich obecność na planecie to „rezerwacja miejsca” które będzie im się należało po zniknięciu ludzi, by zasiedlić Ziemię na nowo. Inne rasy inteligentne będą musiały uznać ich prawo do planety na zasadzie jej „zasiedzenia”. Cóż może być i tak że czekają aż sami się wykończymy …
Raz jeszcze przypomnę że pominąłem w tej notce wiele potencjalnych czynników sprzyjających życiu , jak też ograniczających możliwości jego powstania. Jest to opinia autora, a więc stopień subiektywności ocen jest na tyle wysoki że notka ta nie ma wartości merytorycznej a bardziej walor rozrywkowy i mam nadzieję że skłoni czytelników do ciekawych i nieszablonowych przemyśleń.
Komentarze
Pokaż komentarze (2)