"Hinni a szomszédban kell!" - egykori matematika tanárom (a szomszéd épület templom volt)

Rorgosh Tudiblog

A Fermi paradoxon megoldása - I.

Elméletek, avagy tényleg mindenre gondoltunk?

2017. október 22. - Rorgosh

A tudományos műsorokban, sőt, a tudományos cikkekben is egyre többet lehet találkozni egy kifejezéssel: a Fermi paradoxonnal, melyre ilyen vagy olyan választ igyekeznek adni a szerzők.

De mi is ez a paradoxon?

Nagyon egyszerűen fogalmazva: ha olyan általánosak az élet feltételei az univerzumunkban és azon belül szűkebb otthonunkban, a tejúton, akkor miért nem találkoztunk más értelmes fajjal? Avagy miért nem kopogtat ET a nemzetközi űrállomás zsilipjén?

Persze van, aki szerint találkoztunk velük (UFO hívők), de tudományosan igazolt kapcsolatra eddig nem került sor. Azért tekintik paradoxonnak, mivel a fizika törvényei alapján csak a mi saját galaxisunkban, a tejúton sok tízmilliárd olyan csillag található, amely alkalmas lehet arra, hogy egy földszerű bolygó, vagy hold keringjen körülötte (illetve egy közeli gázóriása körül), és a nagy számok törvénye alapján néhány milliárd körül csak kering életre alkalmas égitest. Még ha ezek nagy részén nem is fejlődött ki intelligens, műszaki civilizációt felépíteni képes faj, akkor is jónéhány műszakilag fejlett fajnak kell élnie a tejúton. Avagy miért nem jelentkezik ET?

Elméletekben persze nincs hiány, amelyek két fő csoportra oszthatóak. Az egyik elméletcsoport (rare earth) szerint a Földi viszonyok meglehetősen specifikusak és ráadásul szerencsénk is volt az evolúció során, így valójában nagyon-nagyon kevés fejlett civilizáció alakulhatott ki, akik így olyan messze vannak tőlünk, hogy esély sincs a kapcsolatfelvételre.

A másik elméletcsoport szerint ugyan meglehetősen gyakori a műszakilag fejlett fajok kialakulása, azonban azok a nukleáris láncreakció feltalálása után szeretik kipusztítani magukat egy vidám atomháborúban (nuclear holocaust).

Érdemes egy picit elgondolkodni az elméletek alapjain. Ha valaki elkezd csillagászatot olvasni, akkor az első, amit olvas – és többnyire el is hisz – hogy a Föld egy átlagos bolygó és a Nap csak egy átlagos csillag és a tejút egy átlagos galaxis. Csakhogy mindegyik kijelentés csak félig igaz.

Kezdjük a Földdel. Valójában a Földet tekinthetjük átlagos bolygónak (a naprendszer négy kőzetbolygójának egyikének) vagy különlegesnek is – hiszen épp a Föld a legnagyobb a kőzetbolygók között és csak a Földnek van a kőzetbolygók közül nagyméretű holdja és van jelentős mennyiségű víz a felszínén.

Az igazság az, hogy a Föld a naprendszeren belül különleges bolygó, hiszen két olyan fontos sajátossága is van, ami egyedivé teszi – és vélhetően ezek össze is függenek. A Föld hatalmas vízkészlete ugyanis legegyszerűbben úgy magyarázható, hogy a Protoföld – Theia ütközéskor az egyik (saját tippem szerint a Theia, de ez nem szükségszerűen igaz) nem klasszikus kőzetbolygó volt, hanem egy a külső bolygók holdjaihoz hasonló, vízben gazdag égitest. Ez talán furcsának tűnhet, de érdemes észrevenni: a Jupiter és a Neptunusz néhány holdja hasonló méretű (vagy épp nagyobb) mint a Merkúr, és ezen holdak aztán bővelkednek vízben. Ha ilyen égitesttel ütközött a Protoföld az nemcsak azt magyarázná meg, hogy miért van a Földön ennyi víz, hanem azt is, hogy a Vénuszon és a Marson miért nincs ennyi: egyszerűen ők nem ütköztek olyan nagyobb égitesttel, aminek magas lett volna a víztartalma – vagy ha igen, akkor az ütközéskor kivetődő vizet nem bírta a frissen megnőtt égitest gravitációja megtartani.

Az igazság az, hogy a Nap is minden, csak nem egy átlagos csillag – hacsak az átlagosra valaki ki nem talált egy olyan fogalmat, amelybe a legnehezebb 10% határán lévő is belefér. Merthogy a Napunk két szempontból is különleges. Egyrészt magányos csillag, nincs kísérője (bár néha felmerül egy barna törpe lehetősége, de annak eleddig semmi nyoma), másrészt nehezebb a Tejút csillagainak 90%-ánál. Ugyanis az átlagos csillagok a vörös törpék – ők adják a csillagok kb. kétharmadát. Az ő szemszögükből (egy ténylegesen átlagos csillag tömege a Napénak kb. egyharmada lehet) nézve a Nap egy fősorozatbeli sárga óriás – ennek megfelelően sokmilliárd év múlva olyasmi fog vele történni, ami az említett átlagos vörös törpével sohasem: vörös óriássá fog dagadni – hogy aztán később a vörös törpékhez hasonlóan fehér törpe legyen belőle.

Miért érdekes mindez?

Azért mert egy lakható bolygó (vagy hold) valószínűleg egy magányos csillag körül kering (a Tejút kb. 300 milliárd csillagából vagy 200-220 milliárd kilőve) – ott van ugyanis olyan stabil pálya, ahol a bolygó folyamatosan a lakható zónában kering. Az is fontos hogy a csillag kellően hosszúéletű legyen – az evolúció nem egy kapkodó dolog – így a valóban nagytömegű (a Nap tömegének kb. másfélszerese felett) csillagok kiesnek a képből (még 8-10 milliárd csillag kiesik a megmaradt 80-100 milliárdból).

Ugyanakkor a csillag tömege azt is befolyásolja, hogy milyen széles a csillag lakhatósági zónája. Különösen, ha olyan „extra” kitételeink vannak, hogy az ne nézzen mindig ugyanazzal az oldalával a csillaga felé. A kistömegű csillagoké nagyon szűk, olyannyira, hogy megeshet, hogy ezek többségének nincs is ebben a sávban keringő bolygója, míg az olyan szép nagyokéba, mint a Nap akár több is belefér (a mi esetünkben kettő vagy három, erről megoszlanak a vélemények), ami erősen megnöveli az esélyét annak, hogy legalább egy megfelelő pályán keringő bolygója legyen. Persze attól még, hogy van bolygó a jó tartományban, még nem biztos, hogy lakható is. A Nap körül 3 bolygó kering az alkalmas tartományban (én ezt fogadom el, de lehet, hogy tévedek), mégis csak egyen van élet (legalábbis ami bonyolultabb az egysejtűeknél). Nyilván ugyanúgy van ez máshol is – a jó pályán keringő bolygók, holdak egy része (meglehet nagyobbik része) lakhatatlan. 

Persze felmerülhet, hogy legalább egy vörös törpe lakhatósági tartományában több megfelelő bolygó is található. Ám ezek forgása minden bizonnyal gravitációsan kötött, vagyis folyamatosan ugyanaz a felük néz a csillag felé. Éppen ezért a vörös törpék esetében csak az órisábolygók holdjai kerülhetnek valójában szóba, ugyanakkor egy óriásbolygó jelenléte vélhetően minden más bolygót távol tart a lakhatósági zónától. Persze ettől még akár több holdja is lehet, ám ne feledjük, a komplex, intelligens élet kialakulásához viszonylag nagy tömegű bolygó (hold) kell, enélkül ugyanis az égitest képtelenné válhat sűrű légkör fenntartására. Ez egy alsó tömeghatárt jelent, ami nagyjából a mars tömege környékén, vagy kicsival a felett alakulhat. Ugyanakkor itt a naprendszerben nem látunk mars tömegű holdat az óriásbolygók körül, ami persze nem jelenti azt, hogy máshol nem lehet. De arra utalhat, hogy ez nem túl gyakori jelenség.

Mindamellett a vörös törpék egynémely viselkedése (óriási röntgenkitörések) arra utal, hogy nem feltétlenül ideális környékek ezek az élet kialakulásához.

Ha már itt tartunk – mármint, hogy mi mennyire átlagos – a tejút is igen messze van az átlagos galaxis besorolástól. A galaxisok többsége – nagyon döntő többsége – törpegalaxis, ám a tejút nem az, hanem inkább a másik véglet: óriásgalaxis. Olyannyira az, hogy több, mint egytucatnyi törpegalaxis kísérője van (mi több, a lokális galaxishalmaz negyedik legnagyobb galaxisa, a Nagy Magellán felhő a tejút körül kering).

A fentiek alapján úgy tűnhet, hogy a rare earth elmélet az, ami működik. Ám érdemes továbbgondolni. A tejút egy hatalmas óriásgalaxis, többszázmilliárd csillaggal. A nap ugyan messze nem átlagos, de azért hasonló csillagok milliárdjai vannak a tejúton - szintén magányosan. Emellett a vörös törpék sem feltélenül esnek ki a képből. A kitöréseik durvának tűnhetnek - és azok is - de ez csak annyit jelent, hogy a lakható bolgyókon lévő evolúciónak hosszabb idő kell olyan a vízfelszínek közelében és a szárazföldeken élő fajok kialakításához, amelyek képesek ellenállni az intenzív sugárzásnak. És egy vörös törpe esetében siatségre igazán nincs ok, sokszor annyi ideig maradnak a fősorozatban, mint a mi napunk.

A föld naprendszeren belüli egyedisége sem jelent túl sokat. A víz ugyanis eléggé közönséges anyag, így vélhetően a Tejút csillagai körül rengeteg olyan égitest kering, amely bővelkedik benne. A bolygóformálódás ütközései során pedig sok helyen kialakulhatott olyan viszonylag nagy tömegű kőzetbolygó, amely nemcsak jelentős vízkészlettel bír, de képes egy viszonylag sűrű légkör fenntartására is. Így a Földet lakhatóvá tévő események egyáltalán nem különlegesek, ezáltal a 20-80 milliárd jó pályán keringő égitest közül alighanem jónéhány milliárd lakható lehet.

Vagyis az fejlett, intelligens élet feltételei eléggé sok helyen adottak lehetnek, így vélhetőleg több száz vagy ezer (netán milliós nagyságrend) olyan bolygó és nagyméretű hold lehet, ahol kialakult értelmes faj és megkezdte a műszaki fejlődését.. Ám mégsem találjuk őket. Miért? Tényleg szétnukizták önmagukat? 

Az utóbbira a nem túl valószínű a helyes válasz. Mi egyetlen olyan fajt (saját magunkat) ismerünk, amely eljutott addig a technológiai szintig, hogy kiirtsa saját magát, és minthogy ezt a cikket írom, úgy tűnik, hogy mi – legalábbis e téren – képesek voltunk megfékezni a hülyeségünket. Semmi okunk feltételezni, hogy mások ne tettek volna ugyanígy, bár persze mi még messze vagyunk a csillagközi utazástól.

Folyt köv.

A bejegyzés trackback címe:

https://hinniaszomszedban.blog.hu/api/trackback/id/tr7613048118

Kommentek:

A hozzászólások a vonatkozó jogszabályok  értelmében felhasználói tartalomnak minősülnek, értük a szolgáltatás technikai  üzemeltetője semmilyen felelősséget nem vállal, azokat nem ellenőrzi. Kifogás esetén forduljon a blog szerkesztőjéhez. Részletek a  Felhasználási feltételekben és az adatvédelmi tájékoztatóban.

Könyveslány 2017.10.22. 19:48:40

Lem Kiberiáda című könyvében van egy erre húzható novella. Lényege, hogy a "fejlegek" azaz a legfejlettebb intelligens lények csak heverésznek a tengerparton és pornót néznek. Ahányszor csak segíteni próbáltak primitív létformáknak (beleértve az emberiséget is), mindig rossz sült ki belőle. Ezért csak ülnek napon és leszarják a Földet :)