Na ručku sa Fermijem

,,Svemir je poprilično veliko mesto. Ako smo tu samo mi, to se čini kao protraćen prostor.’’  – Karl Sagan, Kontakt (1985)

Jedna od glavnih misli koje prožimaju Saganov roman, kao i njegovu kasniju filmsku adaptaciju, kroz istoriju opčinjavala je svakoga ko je razmišljao na ovu temu: da li je zaista moguće da smo sami u beskonačno velikom univerzumu? Šta su dosadašnja saznanja nauke o paradoksalnom nedostatku inteligentnog, pa i bilo kakvog života u do sada otkrivenim delovima svemira?

James Webb teleskop najdetaljni pogled u svemir do sada

Izvor slike: https://www.wbur.org/onpoint/2022/07/25/james-webb-space-telescope-humanitys-deepest-glimpse-into-the-universe-yet 

Šta sve znamo o svemiru

Granice vidljivog svemira određene su horizontom čestica ili kosmološkim horizontom, maksimalne distance sa koje su fotoni mogli da putuju do posmatrača tokom celokupnog postojanja svemira. Najskoriji proračuni daju nam procenu da je poluprečnik vidljivog svemira 14.200 Mpc (megaparseka) što je oko 46 milijardi svetlosnih godina ili 4,38×1023 km. Starost svemira, vreme proteklo od Velikog praska, procenjuje se na oko 13,8 milijardi godina. Nepodudarnost starosti svemira sa njegovim prečnikom u svetlosnim godinama postoji usled konstantnog širenja od momenta nastanka do danas.

Prema katalogu naseljivih egzoplaneta (eng. Habitable Exoplanets Catalog — HEC) do sada je otkriveno ukupno 59 potencijalno naseljivih egzoplaneta, dok konzervativniji kriterijumi (koji ubrajaju samo stenovite planete sa mogućnošću održavanja vode u tečnom stanju na površini) taj broj svode na 21 planetu. Upravo nedavno razvijeni HITE (eng. Habitability Index for Transiting Exoplanets) detaljno procenjuje i kvantifikuje mogućnost održavanja tečne vode na površini planete, što se smatra jednim od preduslova za nastanak i opstanak života, barem onakvog kakvog mi poznajemo. HITE, pored lokacije egzoplanete u takozvanoj Goldiloks zoni (poziciji u odnosu na zvezdu koja omogućava uslove za opstanak života) uzima u obzir i parametre poput veličine planete, pravilnosti orbite i energije koju planeta odašilje nazad u svemir. 

Do sada poznate potencijalno naseljive planete

Izvor slike: https://phl.upr.edu/projects/habitable-exoplanets-catalog

Paradoks

Iako nije bio prvi koji je postavio pitanje o nedostatku kontakta sa vanzemaljskim civilizacijama, ime italo-američkog fizičara Enrika Fermija se, zahvaljujući poznatoj anegdoti u naučnim krugovima, vezuje za ovaj važan problem astrobiologije. Prema priči, nakon ručka i neformalnog razgovora sa kolegama o tada aktuelnim ,,letećim tanjirima’’ i zaključka da oni očigledno ne postoje, Fermi se iznenada naglas zapitao: ,,Ali gde su svi?’’.

Enrik Fermi (1901 – 1954)

Izvor slike: https://www.atomicheritage.org/profile/enrico-fermi 

Fermijev paradoks odnosi se na naizgled kontradiktorni odnos veličine i starosti svemira sa nedostatkom inteligentnog života van Zemlje. Imajući u vidu ono što znamo o svemiru, vrlo je suvislo zapitati se zašto do sad nismo stupili u kontakt sa nekom nama sličnom ili čak razvijenijom civilizacijom. Mnogi autori bavili su se ovim problemom i predložen je veliki broj potencijalnih „rešenja’’ Fermijevog paradoksa, neka od njih vredi spomenuti i razmotriti.

Pre svega, treba imati u vidu koliko su planete nalik Zemlji, sa svim povoljnim uslovima koji omogućavaju nastanak i opstanak života, retke. Pored toga što planeta mora biti u naseljivoj ili takozvanoj ‚‚Goldilocks” zoni, moraju biti ispunjeni brojni drugi uslovi kako bi život uopšte nastao. Znamo da galaksija u kojoj se planeta nalazi mora biti dovoljno stara, bez prisustva kosmičkih fenomena poput kvazara i ostalih velikih izvora zračenja smrtonosnih za život. Orbita celog solarnog sistema ne sme zalaziti u opasne zone galaksije negostoljubive za život. Zvezda u čijem sistemu se planeta nalazi ne sme biti prevelika ni premala i mora imati stabilno i kontinuirano odašiljanje energije. Previše eliptična orbita planete dovodi do prevelikih fluktuacija u temperaturi, dok preterano brza rotacija (Zemljinu rotaciju je značajno usporio Mesec) dovodi do pojave ekstremnih vremenskih prilika na površini i posledično do preterane erozije, što onemogućava formiranje zemljišta. Znamo da mora postojati i optimum tektonskih pokreta na planeti kao i odgovarajuća masa planete (prevelika masa planete je uzrok prejake gravitacije i preterano guste atmosfere, obrnuto važi za premale planete). Velike planete u sistemu, poput Jupitera u našem, osiguravaju da određena porcija svemirskih objekata poput asteroida (potencijalno smrtonosnih za kompletan život na planeti) biva privučena ka njima, a ne prema planeti na kojoj ima života. Zemlja takođe poseduje i magnetno polje koje pruža zaštitu živom svetu od smrtonosnog kosmičkog zračenja. Objašnjenje koje je bilo naročito popularno tokom nuklearnih tenzija hladnog rata jeste da inteligentne civilizacije poput naše nisu retke, ali da postoji tendencija tih civilizacija ka samouništenju i da civilizacije same po sebi nisu dugovečne, što znači da, iako su neke postojale, njihovo postojanje u svemiru se ne preklapa sa našim.

Habitabilna zona, ‚‚Goldilocks” zona

Izvor slike: https://www.ontarioparks.com/parksblog/the-goldilocks-zone/ 

Ostala rešenja paradoksa osvrtala su se na druge mogućnosti, poput toga da vanzemaljske civilizacije ne mogu biti detektovane, jednostavno nemaju mogućnost ili izbegavaju komunikaciju sa nama. Nameće se i pitanje da li bismo mogli da prepoznamo vanzemaljska bića kao živa ili inteligentna, imajući u vidu da čak i zemaljski organizmi poput virusa dovode u pitanje naše definicije živog.

Hipoteza Velikog filtera

Izvor slike: https://waitbutwhy.com/2014/05/fermi-paradox.html 

Uz najoptimističniju procenu verovatnoće postojanja svih ovih preduslova, verovatnoća za postojanje planete gostoljubive za život jako je mala. Treba da imamo u vidu i da je, čak i da život nastane, put od abiogeneze i jednostavnih organizama do inteligentnog života i svemirske kolonizacije serija malo verovatnih događaja evolucije i razvoja civilizacije. Hipoteza Velikog filtera govori nam da bar jedan od ovih događaja može biti prepreka na putu ka razvoju civilizacije od jednostavnog života.

Drejkov pokušaj

Nedavno je naučni svet potresla vest o smrti američkog astrofizičara i astrobiologa Frenka Drejka, pionira astrobiologije i autora čuvene Drejkove jednačine — matematičke procene broja aktivnih vanzemaljskih civilizacija sa kojima možemo stupiti u kontakt. Jednačina je 1961. godine zamišljena od strane Drejka kao tema za diskusiju na prvom neformalnom sastanku na temu potrage za vanzemaljskom inteligencijom (Search for Extraterrestrial Intelligence — SETI). Na ovom sastanku je prisustvalo desetak eminentnih stručnjaka iz različitih oblasti, među njima već spomenuti Karl Sagan, ali i biohemičar Melvin Kalvin, koji je u toku ovog sastanka telefonom obavešten da je dobio Nobelovu nagradu. Ova jednostavna jednačina računa broj civilizacija koje proizvode uočljive signale (N) na osnovu proizvoda sedam faktora: godišnjeg broja novonastalih zvezda koje mogu podržati život (R*), udela tih zvezda koje imaju sopstvene planetarne sisteme (fp), broja planeta po sistemu koje su gostoljubive za nastanak života (ne), udela tih planeta na kojima dođe do nastanka života (fl), udela fl planeta na kojima dođe do nastanka inteligentnog života (fi), udela civilizacija koje razviju tehnologiju koja proizvodi uočljive znakove postojanja civilizacije (fc) i prosečnog broja godina tokom kojih neka civilizacija odašilje uočljive signale (L).

Drejkova jednačina

Izvor slike: www.seti.org

Frenk Drejk (1930 – 2022)

Izvor slike: https://www.nytimes.com/2022/09/05/science/space/frank-drake-dead.html 

Drejkova jednačina, međutim, nije savršena. Kao i kada je prvi put prikazana javnosti, jedino što pouzdano znamo jeste koliko zvezda nastane na godišnjem nivou. To znači da od 1961. godine do danas, svi faktori osim prvog su čisto nagađanje. Sa manjom sigurnošću, na osnovu dosadašnjih otkrića, možemo proceniti broj zvezda sa planetarnim sistemima i planetama gostoljubivim za život. Nepostojanje pouzdanih procena svih ostalih faktora je uzrok vrlo raznolikih proračuna tokom godina, koji su varirali od toga da u galaksiji postoji samo jedna takva civilizacija (na planeti Zemlji), Drejkove procene N na oko 10.000, pa do čak nekoliko miliona.

Tokom godina mnogi su predlagali izmene jednačine, dodavanje novih faktora, drugačije načine proračuna. Ipak, glavni doprinos Drejkove jednačine nije u njenoj matematičkoj primeni. Kao i te 1961. godine kada je osmišljena, predstavlja odličnu osnovu za početak diskusije i razmatranja o našoj potrazi za vanzemaljskim civilizacijama.
Nakon više od 60 godina, potraga se nastavlja.

Izvori: 

• Barnes, R., Meadows, V. and Evans, N., 2015. COMPARATIVE HABITABILITY OF TRANSITING EXOPLANETS. The Astrophysical Journal, 814(2), p.91.
• Halpern, Paul, and Nick Tomasello. “Size of the observable universe.” Advances in Astrophysics 1.3 (2016): 135-137.
• https://www.seti.org/drake-equation-index
• https://phl.upr.edu/projects/habitable-exoplanets-catalog
• https://youtu.be/rDPj5zI66LA