الفلك

إلى أي مدى يمكن أن نكتشف أن الأرض بها حياة؟

إلى أي مدى يمكن أن نكتشف أن الأرض بها حياة؟



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

تخميني هو أن الكواكب الحاملة للحياة بعيدة جدًا عن أن يتم اكتشافها. أعتقد أنه لا يمكننا العثور إلا على الكواكب الموجودة داخل كرة حول كوكبنا يبلغ قطرها 100 سنة ضوئية ، لكنني أظن أن الكواكب الحاملة للحياة قد تكون أبعد من ذلك بكثير.

أود أن أقدر قطر الكرة التي يمكننا من خلالها اكتشاف الحياة على كوكب آخر ثم تقدير احتمالية وجود حياة داخل هذا المجال.

على سبيل المثال ، أعط تقنيتنا الحالية ما هي أبعد مسافة يمكن أن تكون قادرة على اكتشاف الحياة على الأرض؟ كم عدد النجوم مثل شمسنا في هذا المجال؟ كم من الوقت سيستغرق SETI لاستبعاد كل من هذه النجوم؟


يعتمد على ما تعنيه باكتشاف الحياة. كما هو موضح في هذا المنشور "ماذا لو" من قبل راندال مونرو ، فإن الطحالب على الأرض ستخبر الفضائيين عنا قبل أن نتمكن من إخبارهم عنا.

إذا كنت تعتبر وجود الماء السائل أو وجود $ O_2 $ بمثابة اكتشاف للحياة ، فيمكن إجراء هذا الاكتشاف من خلال دراسة طيف الكواكب خارج الطاقة الشمسية ، والقياسات التي يمكننا إجراؤها حاليًا. تم اكتشاف أبعد كوكب خارج شمسي تم اكتشافه حتى الآن على مسافة 27700 سنة ضوئية. لذا ، فإن الإجابة الجزئية على أسئلتك ستكون دراسة طيف كل كوكب خارج شمسي موجود داخل المنطقة الصالحة للسكن داخل النجم للبحث عن إشارات تدل على وجود حياة. لدينا حاليًا تقنية لقياس طيف الانعكاس البصري لكوكب خارج الطاقة الشمسية ، على سبيل المثال ESO's VLT ، ومرصد Gemini وجهاز OSIRIS على GTC ولكن لا أعرف ما إذا كان SETI لديه هذه القدرة. يمكنك البحث عن عمل الدكتورة سارة سيجر.


أجد هذا صعبًا جدًا للإجابة ، طريقة الكشف مهمة في المدى الذي يمكننا اكتشافه. هناك طريقتان محتملتان يمكنني التفكير فيهما ، إحداهما متفوقة على الأخرى. تتضمن الطريقة الأولى سرعة الضوء وإنتاجنا للموجات. والثاني يتعلق بكيفية تكييف غلافنا الجوي.

بدأ إنتاجنا للموجات (الراديو) في أواخر القرن التاسع عشر ، إذا استخدمنا نقطة مرجعية ، على سبيل المثال عام 1900 ؛ نحن نبث منذ 115 عامًا ، وبسرعة الضوء ، يمكن لنوع لا يبعد عنا أكثر من 115 سنة ضوئية أن يكتشفنا. ومن هنا جاءت فكرة برنامج SETI كما اقترحها راهول ، بقصد بث أنفسنا.

أفضل طريقة ، والتي يمكنني رؤيتها تعمل مع البشر في بحثهم عن الآخرين ، هي التسمم الجوي. هناك هيدروكربونات محددة في غلافنا الجوي يعتقد أنها تنتج فقط من قبل الإنسان ، إذا فكرنا بهذه الطريقة ، فمن المعقول أن نكتشف أيضًا تسممًا في الغلاف الجوي حول كوكب خارج المجموعة الشمسية. إن اكتشاف الأكسجين ببساطة ليس كافيًا ، لأنه لا يشير إلى وجود الحياة ، يمكن إنتاج الأكسجين بشكل طبيعي بكميات محدودة كما هو موجود في أي مكان آخر في النظام الشمسي ، ولكن للحفاظ على أشكال الحياة القائمة على الكربون مثلنا ، يجب أن يكون هناك وفرة كبيرة. يعد الكشف عن الملوثات الطريقة الأكثر منطقية لتصور الاكتشاف. إذا كنا قادرين على إنتاج عناصر غير موجودة بشكل طبيعي ، فهذا مؤشر واضح على أن نوعًا ما وضعها هناك. يعتمد هذا أيضًا على سرعة الضوء ، ومع ذلك فإن الملوثات التي يصنعها الإنسان كانت موجودة في عصر ما قبل الموجة ، وكان لديها وقت أطول لنقل الضوء من إنتاجنا للأمواج. الجانب السلبي هو طريقة اكتشاف الملوثات ، فنحن نعتمد حاليًا كبشر على إما استخدام نجم مع كوكب عابر لتحديد التكوين ، أو استخدام بيانات طيفية أقل دقة (والتي لا تشير إلى مادة الغلاف الجوي).

وجهة نظر أخرى تبحث في مقياس كارداشيف ، يمكن للمرء أن يقول أن لدينا التكنولوجيا لتحديد هذه الإجابة بناءً على استهلاك الطاقة. إذا تمكنا من اكتشاف مجال جاذبية هائل ولا يوجد مصدر واضح للطاقة ، فقد يتم حصاد الطاقة من قبل أنواع أخرى ؛ مثل كرة دايسون. أعتقد أن مثل هذا الاكتشاف سيكون من السهل جدًا التغاضي عنه لأنه ليس شيئًا يبحث عنه جنسنا بنشاط. في حين أن هذا ينطبق على المزيد من الاكتشاف النظري ، فقد تكون أنواع أخرى قادرة على اكتشاف استهلاك الطاقة على كوكبنا ، من خلال إضاءة كوكبنا والغلاف الجوي إلى جانب زيادة درجات حرارة السطح.

أعتقد في أحسن الأحوال ، بالنسبة للتدخل البشري ، أننا قد ننظر في نطاق 100-150 سنة ضوئية. بالنسبة لاكتشاف الحياة بشكل عام ، لا يمكنني تخيل عصر ما قبل الحداثة إذا كانت هناك طريقة بسيطة لتحديد أن الحياة موجودة إذا نظرنا إليها من مكان آخر بصرف النظر عن حقيقة أن لدينا نظامًا مستقرًا يحتوي على الماء السائل والأكسجين في الغلاف الجوي.

قد نعتمد بشكل كبير على تقديم الحجة من وجهة نظرنا حول أشكال الحياة القائمة على الكربون ، إذا كان هناك نوع آخر متقدم أو أكثر منا لم يكن يعتمد على الكربون ، فمن المحتمل جدًا أنهم يبحثون عن مؤشرات أخرى أكثر محلية لأنواعهم الخاصة ، بنفس الطريقة التي نبحث بها عن المؤشرات التي نتخيل اكتشافنا بها.

تعديل: بناءً على طلب روب جيفريز ؛ لا ، استخدام القياس الضوئي العابر باستخدام التكنولوجيا الحالية ليس ممكنًا بعد. في1lyستظهر الأرض على شكل2.776*10^-4"->3600 * (180 / π) * (12734 / 9.460 * 10 ^ 12)أو2.776mas، وهو ممكن من خلال التلسكوب الكبير جدًا التابع لـ ESO والذي يتمتع بدقة زاويّة قادرة على التصوير في ميلي ثانية. في10 مراتستظهر الأرض على شكل2.776*10^-5"->3600 * (180 / π) * (12734 / 9.460 * 10 ^ 13)أو277.6μas، ممكن بعد الانتهاء من مصفوفة تلسكوب Cherenkov التي تتمتع بدقة زاوية قادرة على التصوير في ميكرو ثانية قوسية. في حين أن مصفوفة تلسكوب Cherenkov ، يقتصر على100μasفي400 نانومتروغير قادر على التصوير1μas، في هذا المستوى التالي نحن نتخيل100 ثانية. يمكن للمركبة الفضائية Gaia حل ما يصل إلى20μasومع ذلك غير قادر على التصوير في هذا المستوى. يُظهر مركز أبحاث أميس التابع لناسا قدرات دقة تصل إلى5 μasفي محاولة لحل وصولا إلى1μas، ولكن مرة أخرى هذا ليس دقة التصوير. بالنسبة لموجات الراديو ، يكفي حقًا أنني لم أذكر قانون التربيع العكسي وتدهور الموجة. بالنسبة لنا كبشر ، نعم ، قد يكون من الممكن بضع سنوات ضوئية مع عالم من الاحتمالات ينفتح مع مصفوفة الكيلومتر المربع.

إذا كنت تريد مني التراجع عن تخميني من المرة الأولى ، فإن قياس ضوئي للتلوث والعبور ممكنان في الواقع باستخدام التكنولوجيا الحالية الموجودة في1ly، على قدم المساواة مع أجهزة استقبال الراديو الموجودة في الداخلعام واحد. إذا رفضت حقيقة أن الأدوات الجديدة لم يتم بناؤها بعد ، فيمكنك زيادة هذا إلى حد كبير100 ثانية، فقط لأن شيئًا ما لم يتم بناؤه لا يجعل التكنولوجيا غير موجودة (هل تقنية SKA مجدية؟ نعم ، لدينا التكنولوجيا لتحقيق ذلك الآن ، لم نقم بذلك. هذا يفعل ليس جعلها تكنولوجيا غير موجودة).

نشرت Seti Home اكتشافًا لأول كوكب بحجم الأرض تم اكتشافه من العبور. يدعي المنشور الإضافي من قبل مكتبة جامعة كورنيل أن الكوكب يقع داخل المنطقة الصالحة للسكن ويعني أنه من الممكن أن يكون له غلاف جوي وسائل H20 على سطحه. اكتشفت المركبة الفضائية كبلر هذه النتيجة ، في حالة عدم معرفتك ، يرسم كبلر منحنيات الضوء أثناء عبور الجسم عبر وجه جسم آخر ، وهذا ما يسمى العبور. حتى الإشارة إلى أن هذه التكنولوجيا غير موجودة بالفعل هو أمر غير معقول ، إذا كنت تريد نظيرًا حقيقيًا للأرض كما هو ، مع وجود التكنولوجيا بالفعل ؛1ly، إذا كنت ترغب في استخدام التكنولوجيا الممكنة ولكن ليست مبنية ؛100 ثانية.


لقد أجلت الإجابة على هذا السؤال لأنه يبدو واسعًا جدًا دون تحديد نوع طرق الكشف المقترحة. ولكن إذا أجبت عنها مباشرة من منظور - إذا أخذنا النظام الشمسي ووضعناه على مسافة ما منا ، فهل يمكننا اكتشاف علامات الحياة على كوكب الأرض - فربما تكون الإجابة لا.

استخدام التكنولوجيا الحالية (وأعني بذلك التجارب والتلسكوبات المتوفرة الآن) ربما لن نكون قادرين على اكتشاف الحياة على الأرض حتى لو تم رصدها من مسافة بضع سنوات ضوئية. لذلك لا توجد نجوم داخل هذا المجال (بخلاف الشمس).

  1. لم يتم حتى الآن اكتشاف كواكب تشبه الأرض تمامًا حول نجم آخر. وهذا يعني أنه لا شيء له كتلة ونصف قطر ومدار مماثل عند 1 au (أو قريب منه) من نجم من النوع الشمسي [EDIT: هناك بالطبع منافس قريب في Kepler-452b ، على الرغم من أنه 60 ٪ أكبر من الأرض ؛ جينكينز وآخرون. 2015.]. مع التكنولوجيا الحالية ، أصبح في متناول اليد. لذلك فإن أي بحث موجه عن الحياة على الأرض له عدد محدود من الأماكن التي يبدأ فيها. إذا لم تتمكن من اكتشاف الكوكب على الاطلاق ثم لا توجد أي فرصة على الإطلاق للنظر في تكوين الغلاف الجوي للبحث عن المؤشرات الحيوية (مثل الأكسجين مع الغاز المختزل مثل الميثان ، أو مركبات الكربون الكلورية فلورية من حضارة صناعية - Lin et al. 2014). الكواكب الخارجية الوحيدة التي تم قياس تركيبات الغلاف الجوي لها (بشكل فج ومبدئي) هي "كواكب المشتري الساخنة". - الكواكب الخارجية العملاقة التي تدور بالقرب من نجومها الأم.

  2. يمكن أن يبحث البحث "الأعمى" عن تواقيع الراديو وهذا بالطبع ما تفعله SETI. إذا كنا نتحدث عن اكتشاف "الأرض" ، فعلينا أن نفترض أننا لا نتحدث عن محاولات بث متعمدة للاتصال ، ولذا يجب أن نعتمد على اكتشاف "الثرثرة" الراديوية العشوائية والإشارات العرضية التي تولدها حضارتنا. كان مشروع SETI Phoenix البحث الأكثر تقدمًا عن إشارات الراديو من الحياة الذكية الأخرى. نقلاً عن Cullers et al. (2000): "الإشارات النموذجية ، على عكس أقوى إشاراتنا ، تقع تحت عتبة الكشف لمعظم الاستطلاعات ، حتى لو كانت الإشارة صادرة من أقرب نجم". نقلا عن Tarter (2001):"في المستويات الحالية من الحساسية ، يمكن لعمليات البحث المستهدفة بالموجات الدقيقة أن تكتشف الطاقة المكافئة لأجهزة الإرسال التلفزيونية القوية على مسافة سنة ضوئية واحدة (حيث لا توجد نجوم أخرى) ... "اللبس في هذه التصريحات يرجع إلى حقيقة أننا فعل تصدر إشارات تبث أقوى في اتجاهات معينة محددة جيدًا ، على سبيل المثال لإجراء القياس في النظام الشمسي باستخدام الرادار. تم حساب هذه الإشارات بحيث يمكن ملاحظتها على مدى ألف سنة ضوئية أو أكثر. لكن هذه الإشارات موجزة ، وتنبعث من زاوية ضيقة للغاية ومن غير المرجح أن تتكرر. يجب أن تكون محظوظًا جدًا لأنك تراقب الاتجاه الصحيح في الوقت المناسب إذا كنت تجري عمليات بحث مستهدفة.

ومن هنا تأكيدي أنه مع الأساليب والتلسكوبات الحالية لا توجد فرصة كبيرة للنجاح. ولكن بالطبع تتقدم التكنولوجيا ، وقد تكون هناك فرص أفضل في السنوات العشر إلى العشرين القادمة.

تتمثل الخطوة الأولى في البحث الموجه في العثور على كواكب مثل الأرض. ستكون الفرصة الرئيسية الأولى مع المركبة الفضائية TESS ، التي سيتم إطلاقها في عام 2017 ، وهي قادرة على اكتشاف الكواكب بحجم الأرض حول ألمع 500000 نجم. ومع ذلك ، فإن المهمة التي تستغرق عامين ستحد من القدرة على اكتشاف نظير الأرض. أفضل رهان للعثور على كواكب أخرى سيأتي لاحقًا (ربما في عام 2024) بإطلاق أفلاطون ، وهي مهمة مدتها ست سنوات تدرس مرة أخرى ألمع النجوم. ومع ذلك ، هناك قفزة كبيرة إلى الأمام مطلوبة لإجراء دراسات للأغلفة الجوية لهذه الكواكب. قد يتطلب التصوير المباشر والتحليل الطيفي مقاييس تداخل فارغة محمولة في الفضاء ؛ لا تتطلب الملاحظات غير المباشرة لتأثيرات الطور والتحليل الطيفي للإرسال عبر الغلاف الجوي لكوكب خارج المجموعة الشمسية دقة زاوية كبيرة ، فقط دقة هائلة ومنطقة تجميع. من المحتمل أن يتطلب التحليل الطيفي لشيء بحجم الأرض حول نجم عادي حجمًا أكبر خليفة إلى تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST - إطلاق 2018) ، أو حتى مساحة تجميع أكبر مما ستوفره E-ELT في العقد المقبل. على سبيل المثال ، يجادل Snellen (2013) أن الأمر سيستغرق 80-400 عبورًا من وقت التعرض (أي 80-400 سنة!) لاكتشاف إشارة المرقم الحيوي لنظير الأرض باستخدام E-ELT!

لقد تم اقتراح أن مشاريع وتقنيات التلسكوبات الراديوية الجديدة مثل مصفوفة الكيلومتر المربع قد تكون قادرة على اكتشاف "الثرثرة" الراديوية بالصدفة إلى مسافات تصل إلى 50 جهاز كمبيوتر ($ سيم 150 دولارًا سنة ضوئية) - انظر Loeb & Zaldarriaga (2007). يمكن لهذه المجموعة ، التي من المقرر أن تبدأ التشغيل الكامل في وقت ما بعد عام 2025 ، مراقبة العديد من الاتجاهات في وقت واحد لإشارات البث. يقدم Tarter et al نظرة عامة جيدة على ما يمكن أن يكون ممكنًا في المستقبل القريب. (2009).


شاهد الفيديو: Hoe is de maan ontstaan? DE MAAN (أغسطس 2022).