کاروتک

تکنولوژی و علمی

تلویزیون و سینما

تلویزیون کاروتک

آیا ما در جهان تنها هستیم و هیچ تمدن هوشمند دیگری غیر از ما وجود ندارد؟ این سوالی است که ممکن است خیلی از ما از خودمان پرسیده باشیم و معادله دریک، دقیقا برگه تقلب شما به سمت پاسخ این سوال است. با کارو تک در بررسی معادله دریک همراه باشید.

معادله دریک، معادله‌ای است که برای تخمین تعداد تمدن‌ها در کهکشان ما یا به‌عبارت ساده‌تر، شانس یافتن حیات هوشمند در کهکشان راه شیری استفاده می‌شود.

بررسی معادله دریک

این معادله برای اولین‌بار توسط ستاره‌شناس رادیویی فرانک دریک در سال 1961 مطرح شد. دریک توانست تعداد تمدن‌های ارتباطی را با ضرب چندین متغیر محاسبه کند. طبق سازمان جستجوی هوش فرازمینی (SETI)، این معادله به‌صورت زیر نوشته می‌شود:

در ادامه تک‌تک اجزا و متغیر‌های این معادله را بررسی می‌کنیم:

• N = تعداد تمدن‌هایی در کهکشان راه شیری که انتشارات الکترومغناطیسی آن‌ها قابل تشخیص است.
• R* = سرعت مناسب تشکیل ستارگان برای توسعه حیات هوشمند.
• fp = کسری از ستارگان با منظومه‌های سیاره‌ای.
• ne = تعداد سیارات در هر منظومه شمسی با محیطی مناسب برای حیات.
• fl = کسری از سیارات مناسب که حیات می‌تواند در آن‌ها جریان داشته باشد.
• fi = کسری از سیارات حامل حیات که بر خلاف fi، حیات هوشمند در آن‌ها جریان دارد.
• fc = کسری از تمدن‌هایی که فناوری‌های پیشرفته‌ای دارند و نشانه‌هایی مبنی بر وجود خود را در فضای بی‌کران منتشر می‌کنند.
• L = مدت زمانی که تمدن‌های fc سیگنال‌های قابل تشخیص را به فضا منتشر می‌کنند.

همان‌طور که دیدید، متغیر‌های این معادله آن‌چنان چیز عجیبی نیستند و به‌طور کلی، دریک معادله دشواری نیست؛ اما چالش اصلی ما برای استفاده از این معادله این است که ستاره‌شناسان (حداقل در حال حاضر) اعداد ثابتی در مورد هیچ‌یک از این متغیرها ندارند؛ بنابراین هر گونه محاسبه معادله دریک در حال حاضر یک تخمین تقریبی باقی می‌ماند. با این حال، اکتشافاتی در برخی از این زمینه‌ها وجود دارد که به ستاره‌شناسان شانس بیش‌تری برای یافتن پاسخ می‌دهد.

اکتشافات اخیر جهان‌های صخره‌ای در نزدیکی پروکسیما قنطورس (ستاره‌ای از منظومه آلفا قنطورس) و TRAPPIST-1 توجه عموم را به جستجوی حیات افزایش داده است. با این حال، این ستاره‌ها کوتوله‌های قرمزی هستند که ممکن است برای زندگی بیش‌از‌حد ناپایدار باشند. برای درک این‌که زندگی در کجا ممکن است و این‌که آیا می‌توان با تمدن‌های هوشمند فرازمینی دیگر ارتباط داشت یا خیر، به‌طور قطع به مطالعه بیش‌تری نیاز است.

اکتشافات سیاره‌های فراخورشیدی

ستاره‌شناسان مطمئناً می‌توانستند در سال 1961 وجود سیارات دیگری را در خارج از منظومه شمسی تصور کنند؛ اما تا سال 1995 طول کشید تا اولین سیاره فراخورشیدی تأیید شده در اطراف یک ستاره دنباله اصلی به‌نام 51 Pegasi b پیدا شود. این کشف آغازگر دوره جدیدی برای علم اخترشناسی برای ردیابی بسیاری از سیارات دیگر در سراسر جهان بود.

به‌طور سنتی، سیارات از طریق دو روش یافت می‌شوند: تماشای عبور آن‌ها از یک ستاره (که باعث تاریکی می‌شود و می‌توان فاصله آن از زمین را اندازه‌گیری کرد) یا بررسی امواج گرانشی که سیارات هنگام چرخش به دور ستاره مادرشان ایجاد می‌کنند. اخیراً، تکنیکی به‌نام «تأیید چندگانه (Verification by Multiplicity)» ارائه شده است که به اخترشناسان اجازه می‌دهد به سرعت سیستم‌هایی که دارای چند سیاره هستند را شناسایی کنند.

تخمین تعداد کل سیارات در جهان به‌معنای واقعی کلمه دشوار است؛ اما یک مطالعه آماری نشان می‌دهد که در کهکشان راه شیری، هر ستاره به‌طور متوسط ​​1.6 سیاره دارد و اگر محاسبات خود را بر اساس این مقدار انجام دهیم، متوجه می‌شویم که به‌طور تقریبی 160 میلیارد سیاره بیگانه در کهکشان ما به وجود دارد. (این مطالعه از تکنیکی به نام عدسی گرانشی استفاده کرد که تغییرات منحنی‌های نور را هنگام عبور ستاره نسبتاً نزدیک از مقابل اجرام دورتر مشاهده می کند.)

تا مارس 2018، وجود بیش‌از 3708 سیاره فراخورشیدی تأیید شده است. بخش بزرگی از آن‌ها توسط فضاپیمای کپلر (یک تلسکوپ فضایی) شناسایی شده‌اند. کپلر توانست نقاطی را در صورت فلکی ماکیان بین سال‌های 2009 و 2013 قبل از مأموریت K2 به‌دقت بررسی کند. سپس دانشمندان با بررسی داده‌های ارائه شده توسط این فضاپیما، توانستند چندین سیاره فراخورشیدی پیدا کنند و هنوز که هنوز است، به اکتشاف از این اطلاعات ادامه می‌دهند.

چه سیاره‌هایی برای حیات مناسب هستند؟

در حالی که سیاراتی به اندازه مشتری به‌دلیل اندازه بزرگ و تأثیر آن‌ها بر ستاره مادرشان به‌راحتی در تلسکوپ‌ها قابل مشاهده هستند، تحقیقات ارائه شده از تلسکوپ فضایی کپلر نشان می‌دهند که سیارات سنگی رایج‌ترین سیارات در کیهان هستند. برای مثال، تعدادی از اکتشافات کپلر که در فوریه 2014 اعلام شد، عمدتاً شامل ابرزمین‌ها یا سیاراتی بودند که کمی بزرگ‌تر از زمین هستند و طبق ادعای بسیاری از دانشمندان، قابل سکونت در شرایط مناسب هستند.

با این حال، در میان سیاراتی که توسط همه تلسکوپ‌ها کشف شده‌اند، تنها بخش کوچکی از آن‌ها احتمالاً دارای محیطی مناسب برای زندگی هستند. اخترشناسان هنوز نمی‌توانند این معیار را به‌طور قطعی اندازه‌گیری کنند، اما احتمالاً چند عامل وجود دارد که در صورت بررسی آن‌ها، می‌توان گفت که یک سیاره قابل سکونت است؛ عواملی مانند این‌که یک سیاره چقدر به ستاره مادرش نزدیک است و اتمسفر آن از چه چیزی تشکیل شده است.

از مارس 2018، کاتالوگ سیارات فراخورشیدی قابل سکونت دارای 53 سیاره است که خوش‌بختانه می‌توانند برای زندگی مناسب باشند و در میان آن‌ها، 13 سیاره بیش‌تر از بقیه قابل سکونت هستند. این پروژه بخشی از آزمایشگاه زیست‌پذیری سیاره‌ای در دانشگاه پورتوریکو در آرسیبو است.

به‌عبارتی، این سیارات بازنمایی هنری از تمام سیارات اطراف ستارگان دیگر (سیاره‌های فراخورشیدی) با پتانسیل پشتیبانی از حیات سطحی هستند. البته همه آن‌ها بزرگ‌تر از زمین هستند و ما هنوز در مورد ترکیب و قابلیت سکونت آن‌ها به‌طور قطع مطمئن نیستیم؛ زیرا تا موقعی که به‌صورت فیزیکی قابلیت حیات را بر روی آن‌ها آزمایش نکنیم، از هیچ چیز مطمئن نیستیم. فقط می‌دانیم که به‌نظر می‌رسد اندازه و مدار مناسبی برای حمایت از حیات جانداران دارند.

یافتن حیات در خارج از زمین (حتی حیات باکتری‌ها)، گام بسیار مهمی در جهت درک بهتر معادله دریک خواهد بود. البته ستاره‌شناسان از یافتن حیات در منظومه شمسی خودمان هنوز دست برنداشته‌اند. مناطق مختلفی وجود دارند که می‌توانند میزبان محیط‌های قابل سکونت در حال حاضر یا در گذشته بوده باشند؛ مانند سیاره مریخ یا قمر مشتری اروپا.

اما زمانی که بتوانیم به‌طور قطع یک سیاره دارای حیات را تشخیص دهیم، مرحله بعدی تعیین نحوه ارسال پیام به فرازمینی‌ها و این‌که آیا آن‌ها می‌توانند آن را دریافت یا درک کنند، خواهد بود. در مقیاس کوچک، اخترشناسان پیام‌هایی را به ستاره‌ها ارسال کرده‌اند و در موارد معدودی، دیسک‌هایی را روی فضاپیما (مانند وویجر) قرار داده‌اند تا هر کسی در همسایگی آن را بخواند و احتمالاً زمین را برای ارتباطات بیش‌تر پیدا کند.

ستاره‌های کوتوله سرخ

فهرست سیارات فراخورشیدی شناخته‌شده، شامل تعدادی سیاره است که دور ستارگان کوتوله قرمزی می‌چرخند که از خورشید خودمان کوچک‌تر و کم‌نورتر هستند. طبق داده‌های قبلی که توسط کپلر ارائه شده بود، تشخیص سیاره‌ای که جلوی خورشید را می گیرد، آسان‌تر بود. هم‌چنین تأیید این‌که آیا یک سیاره واقعاً یک سیاره است یا خیر، بسیار ساده بود؛ زیرا سیاره‌ای که به دور ستاره‌ای کوچک‌تر می‌چرخد، کشش قوی‌تری را در اندازه‌گیری‌های سرعت شعاعی اعمال می‌کند.

از آن‌جایی که کوتوله‌های قرمز انرژی کم‌تری نسبت به خورشید تولید می‌کنند، هر سیاره صخره‌ای در منطقه قابل سکونت باید به ستاره نزدیک‌تر شود تا گرمای کافی برای حفظ آب مایع روی سطح دریافت کند. به‌طور خاص دو اکتشاف توجه عمومی زیادی را به خود جلب کرد. در سال 2016، ستاره‌شناسان یک سیاره سنگی را کشف کردند که به دور پروکسیما قنطورس، عضوی از منظومه ستاره‌ای آلفا قنطورس که تنها چهار سال نوری از زمین فاصله دارد، می‌چرخد. سپس در سال 2017، وجود هفت سیاره سنگی به‌اندازه زمین در اطراف ستاره TRAPPIST-1 تأیید شد که تنها 40 سال نوری از زمین فاصله دارند. برخی از این سیارات ممکن است در نگاه اول قابل سکونت باشند؛ اما وقتی داده‌ها و اطلاعات آن‌ها را بررسی شد، سوالات زیادی در مورد وجود حیات در ‌آن‌ها به‌وجود آمد که هیچ جوابی برای آن‌ها نبود.

با این حال، تحقیقات نوظهور روی ستاره‌های کوتوله قرمز نشان می‌دهد که آن‌ها ممکن است برای زندگی چندان دوستانه نباشند. در مثال پروکسیما قنطورس B، این سیاره به‌قدری به ستاره خود نزدیک است که طبق ادعای دانشمندان، در آن فقط جزر و مد وجود دارد؛ چه برسد به حیات. این بدان معنا است که یک طرف سیاره همیشه رو به ستاره است و طرف دیگر آن همیشه رو به فضا است. به‌عبارتی دیگر، یک طرف سیاره بسیار گرم و یک طرف سیاره بسیار سرد است، مگر این‌که باد وجود داشته باشد تا گرما را در اطراف پخش کند. این شرایط برای حیات بسیار چالش‌برانگیز است و اصطلحالات به آن، شرایط جزر و مدی می‌گویند.

حتی ستاره‌های کوتوله قرمز به‌طور کلی ممکن است در مکان‌های بسیار دردسرسازی باشند. آن‌ها از خورشید ما ناپایدارتر هستند؛ به‌خصوص زمانی که عمر کمی دارند. ستارگان می‌توانند همراه با شعله‌هایی که روزانه به فضا می‌فرستند، ذراتی بارداری را که از تاج‌ آن‌ها سرچشمه می‌گیرند را به بیرون ارسال کنند. بر اساس مطالعات سال 2017 که توسط مرکز پرواز فضایی گودارد ناسا در مریلند انجام شد، با گذشت زمان، تاج‌ یک ستاره می تواند به آرامی با حذف مولکول‌ها از بالا، جو را از بین ببرند. حتی اگر یک ستاره هیچ ذره‌ای از تاج خود را ارسال نکند، این احتمال وجود دارد که یک اشعه ایکس بسیار قوی را منتشر کند که می‌تواند هر حیاتی را در سطح از بین ببرد.

اخترشناسان در حال انجام مطالعاتی بر روی ستاره‌های کوتوله قرمز هستند تا مشخص کنند چقدر ممکن است خطرناک باشند؛ اما مطالعات بیش‌تر در مورد این سیستم‌ها ممکن است به تلسکوپ‌های پیشرفته‌تری از تلسکوپ‌های امروزی نیاز داشته باشد. از سال 2018، تس (TESS) ناسا (ماهواره بررسی سیارات فراخورشیدی) ستارگان نزدیک‌تر و درخشان‌تر از کپلر را مطالعه خواهد کرد و به‌طور بالقوه ده‌ها سیاره بالقوه قابل سکونت را در آینده پیدا خواهد کرد. تلسکوپ فضایی جیمز وب نیز که در سال 2020 به فضا ارسال شده است، این قابلیت را دارد که اتمسفر برخی از سیارات در مادون قرمز را برای کسب اطلاعات بیش‌تر در مورد ترکیب آن‌ها مشاهده کند. در همین حال، تلسکوپ بسیار بزرگ اروپایی (E-ELT) در شیلی در دست ساخت است و نور دریافتی از آن در سال 2024 پیش‌بینی می‌شود.