پارادوکس فرمی: بیگانگان کجا هستند؟

تصویر هنری از سطح یک سیاره در سیستم تراپیست ـ1 که میزبان هفت جهان تقریباً به اندازه زمین است. (اعتبار تصویر: NASA/JPL-Caltech)

 

پارادوکس فرمی به دنبال پاسخ به این سوال است که بیگانگان کجا هستند.

 

با توجه به اینکه منظومه شمسی ما در مقایسه با بقیه جهان بسیار جوان است (تقریباً 4.5 بیلیون سال سن دارد، در مقایسه با 13.8 بیلیون)- و رسیدن به سفر بین ستاره‌ای ممکن است نسبتاً آسان باشد، با توجه به زمان کافی، ممکن است زمین قبلاً توسط بیگانگان بازدید شده باشد.

 

این پارادوکس نام خود را از فیزیکدان برنده جایزه نوبل، انریکو فرمی گرفته است.

 

نمایندگان مؤسسه جستجوی هوش فرازمینی (SETI) در ماونتین ویو، کالیفرنیا، در پارادوکس فرمی نوشتند: «فرمی دریافت که هر تمدنی با مقدار متوسطی از فناوری موشکی و انگیزه‌های امپریالیستی می‌تواند به سرعت کل کهکشان را مستعمره خود کند». “در طی چند ده میلیون سال، هر منظومه ستاره‌ای می‌تواند زیر سلطه امپراتوری قرار گیرد. دهها میلیون سال ممکن است مانند یک پروژه طولانی به نظر برسد، اما در واقع در مقایسه با سن کهکشان بسیار کوتاه است.”

 

فرمی در سال 1954 درگذشت، بنابراین کاوش و توضیح این ایده به دست افراد دیگری مانند مایکل هارت افتاد که مقاله‌ای با عنوان “توضیحاتی برای عدم وجود موجودات فرازمینی در زمین” در فصلنامه انجمن سلطنتی نجوم (RAS) در سال 1975 نوشت. (برخی می‌گویند این اولین مقاله‌ای است که پارادوکس فرمی را بررسی می‌کند، اگرچه اثبات این ادعا کمی سخت است.)

 

هارت در چکیده مقاله می‌نویسد: «ما مشاهده می‌کنیم که هیچ موجود هوشمندی از فضا در حال حاضر روی زمین وجود ندارد. “پیشنهاد می‌شود که این واقعیت را می‌توان با این فرضیه توضیح داد که هیچ تمدن پیشرفته دیگری در کهکشان ما وجود ندارد.”

 

با این حال، او خاطرنشان کرد که تحقیقات بیشتری در زمینه بیوشیمی، شکل‌گیری سیاره‌ها و اتمسفر برای محدود کردن بهتر پاسخ مورد نیاز است.

 

هارت استدلال کرد که بیگانگان هوشمند قبلاً می توانستند در مقطعی از تاریخ سیاره ما از زمین دیدن کرده باشند، مگر اینکه سفر خود را کمتر از دو میلیون سال پیش آغاز کنند. او فکر می کرد که فقدان ظاهری چنین بازدیدهایی به احتمال زیاد به دلیل فقدان موجودات بیگانه هوشمند است. اما او چهار توضیح بالقوه دیگر را نیز بیان کرد:

ـ بیگانگان هرگز به اینجا نیامدند زیرا یک مشکل فیزیکی “که سفر فضایی را غیرممکن می‌کند” وجود دارد که می‌تواند مربوط به نجوم، زیست شناسی یا مهندسی باشد.

ـ بیگانگان به سادگی ترجیح دادند هرگز به ما سر نزنند.

ـ تمدنهای پیشرفته فراتر از زمین به تازگی به وجود آمده‌اند تا بیگانگان به ما دسترسی نداشته باشند.

ـ بیگانگان در گذشته از زمین دیدن کرده‌اند، اما ما آنها را مشاهده نکرده‌ایم.

فرانک تیپلر، استاد فیزیک در دانشگاه تولین، استدلال هارت را در سال 1980 با مقاله ای با عنوان “موجودات هوشمند فرازمینی وجود ندارند” که در فصلنامه RAS نیز منتشر شد، دنبال کرد. بخش عمده مقاله او به چگونگی به دست آوردن منابع برای سفرهای بین ستاره‌ای می‌پردازد که او پیشنهاد کرد که می‌توان با حرکت نوعی هوش مصنوعی خود-تکثیر شونده از منظومه ستاره‌ای به منظومه ستاره‌ای و ایجاد کپی‌هایی از خود در حین سفر، دست یافت.

 

از آنجایی که شواهدی از چنین ماشین‌های پیشرفته‌ای هرگز بر روی زمین یافت نشد، تیپلر استدلال کرد که احتمالاً ما تنها اطلاعات موجود در آنجا هستیم. او همچنین در مقاله‌ای در سال 1980 نوشت که کسانی که به هوش فرازمینی اعتقاد دارند شبیه به علاقه مندان به بشقاب پرنده (شیء پرنده ناشناس) هستند، زیرا هر دو اردوگاه معتقدند “ما با مداخله معجزه آسای بین ستاره‌ای از دست خودمان نجات خواهیم یافت.”

 

امروزه موضوع هوش فرازمینی موضوعی پرطرفدار است و هر ساله مقالات متعددی از گروههای تحقیقاتی مختلف منتشر می‌شود و این ایده که تمدنهای پیشرفته ممکن است فراتر از زمین وجود داشته باشند، با انقلاب جاری سیاره فراخورشیدی تقویت شده است.

 

بسیاری از املاک و مستغلات بالقوه قابل سکونت در آنجا وجود دارد

کیهان فوق العاده وسیع و قدیمی است. داده‌های جمع‌آوری‌شده توسط تلسکوپ‌های مختلف نشان می‌دهد که جهان قابل مشاهده حدود 92 بیلیون سال نوری وسعت دارد (و همیشه سریع‌تر و سریع‌تر رشد می‌کند) و اندازه‌گیری‌های جداگانه نشان می‌دهد که حدود 13.82 بیلیون سال قدمت دارد.

 

بنابراین تمدن‌های بیگانه زمان زیادی برای ظهور و گسترش داشته‌اند – اما احتمالاً باید از یک خلیج بزرگ کیهانی عبور کنند تا به ما برسند.

 

هنگامی که فرمی سخنان معروف خود را بیان کرد، تنها سیاره‌هایی که دانشمندان از آنها می‌دانستند در منظومه شمسی خودمان واقع شده بود. اما در سال 1992، اخترشناسان دنیاهایی را دیدند که دور یک جسد ستاره‌ای بسیار متراکم به نام تپ اختر می‌چرخند و چند سال بعد، اولین سیاره فراخورشیدی در اطراف یک ستاره شبیه به خورشید تایید شد.

 

در حال حاضر بیش از 5000 سیاره فراخورشیدی تایید شده وجود دارد که هر ساله تعداد بیشتری از آنها یافت می‌شود. تعداد زیاد جهانهای بیگانه نشان می‌دهد که زندگی ممکن است در سراسر کیهان فراوان باشد.

 

با گذشت زمان، با تلسکوپهای پیشرفته‌تر، دانشمندان قادر خواهند بود ترکیبات شیمیایی اتمسفر برخی از سیارات فراخورشیدی مجاور را بررسی کنند. اما “نزدیک” یک اصطلاح نسبی است. نزدیکترین سیاره فراخورشیدی شناخته شده، پروکسیما b، در فاصله 4.2 سال نوری از ما قرار دارد که تقریباً 25 تریلیون مایل (40 تریلیون کیلومتر) است.

 

هدف نهایی این است که بفهمیم سیارات سنگی چقدر در «منطقه قابل سکونت» ستارگان مادرشان تشکیل می‌شوند که به طور سنتی به عنوان محدوده‌ای از فواصل مداری تعریف می‌شود که در آن آب می‌تواند در سطح جهان به صورت مایع وجود داشته باشد. با این حال، سکونت‌پذیری فقط مربوط به آب نیست. عوامل دیگری مانند فعالیت ستاره میزبان و ترکیب جوی سیاره نیز باید در نظر گرفته شوند. (و دلایل دیگری وجود دارد که چرا منطقه قابل سکونت، همانطور که به طور سنتی تعریف می شود، به طور فزاینده‌ای بیش از حد ساده تلقی می‌شود. به عنوان مثال، قمرهای یخی در منظومه شمسی خودمان، مانند اروپای مشتری و انسلادوس زحل، بسیار فراتر از منطقه قابل سکونت قرار دارند و ممکن است هنوز هم باشند. در دریاهای زیرزمینی خود پناهگاه زندگی هستند.)

 

با وجود چنین هشدارهایی، به نظر می رسد املاک و مستغلات قابل سکونت زیادی در آنجا وجود دارد. به عنوان مثال، یک مطالعه در نوامبر 2013 با استفاده از داده‌های تلسکوپ فضایی کپلر ناسا نشان داد که از هر پنج ستاره شبیه به خورشید، یک سیاره تقریباً به اندازه زمین است که در منطقه قابل سکونت به دور آن می‌چرخد. چند ماه بعد، دانشمندان کپلر “سیاره‌ای از 715 جهان تازه کشف شده” را منتشر کردند. بسیاری از این سیارات با استفاده از تکنیک جدیدی به نام “تأیید از طریق چندگانگی” تایید شدند که تا حدی بر اساس منطق احتمال کار می‌کند. (اجسامی که از جلوی ستاره عبور می‌کنند یا به صورت گرانشی آن را می‌کشند، به احتمال زیاد سیارات هستند تا ستارگان همدم، زیرا یک ستاره همدم در نزدیکی به احتمال زیاد کل سیستم را در طول زمان بی‌ثبات می‌کند.)

 

تصویر هنری از تلسکوپ فضایی کپلر ناسا در حال شکار سیارات فراخورشیدی. (اعتبار تصویر: ناسا)

 

با این حال، ستارگان شبیه خورشید، جمعیت اقلیت در کهکشان ما هستند. حدود سه چهارم ستارگان راه شیری کوچک و کم نور هستند که به کوتوله‌های قرمز معروف هستند. ستاره شناسان چندین جهان سنگی پیدا کرده اند که در منطقه قابل سکونت کوتوله‌های قرمز در حال چرخش هستند – برای مثال پروکسیما b و سه سیاره در منظومه تراپیست ـ1 که حدود 39 سال نوری از زمین فاصله دارد و در مجموع هفت جهان سنگی را در خود جای داده است. اما مشخص نیست که چنین سیاراتی واقعا چقدر قابل سکونت هستند، زیرا کوتوله‌های قرمز به خصوص در دوران جوانی خود بسیار فرار هستند. بنابراین فوران‌های ستاره‌ای ممکن است به سرعت اتمسفر نوپای سیارات کوتوله قرمز جوان «منطقه قابل سکونت» را منفجر کنند و این امر باعث می‌شود که حیات در آنجا جای پای خود را بسیار دشوار کند. دانشمندان می‌گویند برای درک بهتر این ستارگان و توانایی حیات برای تداوم در اطراف آنها به مطالعه بیشتری نیاز است.

 

محققان ابزارهای بیشتری برای انجام چنین کارهایی به دست می آورند. به عنوان مثال، ماهواره بررسی سیارات فراخورشیدی گذر ناسا (TESS) در آوریل 2018 با موفقیت پرتاب شد و به زودی جانشین کپلر شد که در اواخر همان سال بازنشسته شد. تلسکوپ فضایی جیمز وب گازهای بالقوه با امضای زیستی در اتمسفر سیارات فراخورشیدی مجاور را در کنار بسیاری از وظایف دیگر پیدا خواهد کرد. انتظار می‌رود ماموریت پلاتو (گذرهای سیاره‌ای و نوسانات ستاره‌ها) آژانس فضایی اروپا در سال 2026 پرتاب شود. سه رصدخانه عظیم زمینی که به اندازه کافی برای استشمام هوای سیارات فراخورشیدی قدرتمند هستند – تلسکوپ بسیار بزرگ ماژلان و تلسکوپ سی‌متری – قرار است اواخر این دهه نیز آنلاین شوند و یکی از پروژه‌های بسیار جاه‌طلبانه که به نام Breakthrough Starshot شناخته می‌شود، هدفش مطالعه پروکسیما b و دیگر جهان‌های نزدیک است. اگر توسعه فناوری به خوبی پیش برود، اولین فضاپیمای روباتیک بین ستاره‌ای می‌تواند در حدود سال 2050 پرتاب شود.

 

 

چنین مأموریت‌ها و ابزارهایی به دانشمندان کمک می‌کند تا درک خود را از اختر زیست‌شناسی تقویت کنند که نسبتاً ابتدایی باقی مانده است،. به عنوان مثال، ما حتی نمی‌دانیم که آیا در حیاط خلوت ما جهان‌های میزبان زندگی وجود دارد یا خیر. مطالعات اینجا روی زمین نشان داده است که میکروب‌ها می‌توانند در محیط‌های شدید زنده بمانند و نشان می‌دهد که حیات میکروبی ممکن است در مریخ، اروپا، انسلادوس و/یا قمر غول پیکر تیتان زحل وجود داشته باشد. اما ما هیچ یک از آن دنیاها را به اندازه کافی کاوش نکرده ایم که مطمئن باشیم.

 

با این حال، پارادوکس فرمی بسیار بزرگتر از میکروبها فکر میکند. برای حل آن، ما نه تنها باید بدانیم که حیات در سیارات بیگانه چقدر متداول می‌شود، بلکه باید بدانیم که چقدر توانایی و تمایل به برقراری ارتباط با سایر اشکال حیات هوشمند یا سفر در میان ستارگان را به دست می‌آورد.

 

تعداد تمدن‌های بیگانه هوشمند و قابل شناسایی توسط معادله دریک تخمین زده می‌شود. به قول موسسه ستی، معادله – نوشته شده به صورت “N = R* • fp • ne • fl • fi • fc • L” – دارای متغیرهای زیر است:

«N: تعداد تمدنهای کهکشان راه شیری که گسیل‌های الکترومغناطیسی آن‌ها قابل تشخیص است.

R*: میزان تشکیل ستارگان مناسب برای توسعه حیات هوشمند (تعداد در سال).

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 در واقع حیات در آنها ظاهر می‌شود.

fi: کسری از سیارات حامل حیات که حیات هوشمند در آنها پدید می‌آید.

fc: بخشی از تمدن‌هایی که فناوری‌ای را توسعه می‌دهند که نشانه‌های قابل تشخیصی از وجود آنها تولید می‌کند.

L: میانگین مدت زمانی که چنین تمدن‌هایی چنین نشانه‌هایی را تولید می‌کنند (سال).

 

هیچ یک از این مقادیر در حال حاضر با قطعیت شناخته نشده است که پیش بینی را دشوار می‌کند. بنابراین پارادوکس فرمی زمینه مناسبی برای حدس و گمان است و دانشمندان و افراد عادی صدها توضیح ممکن را در طول سالها ارائه کرده‌اند.

 

پاسخ چه می‌تواند باشد؟

این ایده‌ها طیف بسیار گسترده‌ای دارند.

 

 

به عنوان مثال، در سال 2015، دانشمندانی که داده‌های تلسکوپ فضایی هابل و تلسکوپ فضایی کپلر را تجزیه و تحلیل کردند، به این نتیجه رسیدند که زمین احتمالاً یک شکوفایی اولیه است. به گفته محققان، تنها 8 درصد از تمام جهان‌های بالقوه قابل سکونت که تا به حال در کیهان وجود خواهند داشت، در زمان شکل‌گیری زمین در حدود 4.5 بیلیون سال پیش بوده‌اند. بنابراین این یک توضیح ممکن برای این پارادوکس است: بیگانگان خواهند آمد، اما هنوز الان نه.

 

یا شاید زندگی آنقدر شکننده است که نمی‌توان برای مدت طولانی زنده ماند. مطالعه‌ای در سال 2016 نشان داد که بخش اولیه تاریخ یک سیاره سنگی می‌تواند برای حیات بسیار مفید باشد که معمولاً ممکن است از 500 میلیون سال یا بیشتر پس از سرد شدن سیاره و در دسترس شدن آب مایع به وجود بیاید. به نظر می‌رسد تاریخ زمین خودمان این نتیجه‌گیری را تقویت می‌کند. شواهدی وجود دارد که نشان می‌دهد حیات در حدود 4.1 بیلیون سال پیش در اینجا پدید آمده است و قطعاً در 3.8 بیلیون سال پیش ایجاد شده است. اما آن زمانهای خوب ممکن است به لطف یک اثر گلخانه‌ای فراری (همانطور که مدت‌ها پیش در زهره رخ داده است) یا سایر تغییرات آب و هوایی زیاد دوام نیاورند.

 

آدیتیا چوپرا و چارلی، محققین، می‌گویند: «بین پالسهای اولیه گرما، یخ زدگی، تغییرات محتوای فرار و بازخوردهای مثبت، حفظ حیات در یک سیاره سنگی در ابتدا مرطوب در منطقه قابل سکونت ممکن است مانند تلاش برای سوار شدن بر یک گاو وحشی باشد. بیشتر حیات از بین می‌رود.» زندگی ممکن است در جهان نادر باشد، نه به این دلیل که شروع آن دشوار است، بلکه به این دلیل که حفظ محیطهای قابل سکونت در طول بیلیون سال اول دشوار است.

 

تعدادی از متفکران پیشنهاد کرده‌اند که تمدن‌ها ممکن است به زودی پس از اینکه از نظر فناوری توانمند شوند، خود را از بین ببرند. باز هم، زمین تا حدودی از این فرضیه پشتیبانی می‌کند: بشریت در جریان بحران موشکی کوبا در سال 1962 به طرز نگران کننده‌ای به جنگ هسته‌ای نزدیک شد و ما ممکن است در حال نابودی خودمان و بسیاری از دیگر حیاتهای روی کره زمین، باشیم.

 

عوامل بسیار دیگری نیز وجود دارد که باید در نظر گرفته شود. به عنوان مثال، آلن استرن، دانشمند سیاره‌شناسی، رهبر مأموریت افق‌های نو ناسا به پلوتو، اخیراً اظهار داشت که رایج‌ترین محیط‌های میزبان حیات در کهکشان راه شیری ممکن است اقیانوسهای مدفون مانند دریاهای انسلادوس و اروپا باشد. بعید به نظر می‌رسد که موجوداتی که در چنین مناطقی تکامل می یابند، فضاپیماهایی توسعه دهند. در واقع، بسیاری از آنها ممکن است حتی ندانند که دنیاهای دیگری برای کشف وجود دارد.

 

روانشناسی بیگانه نیز می‌تواند در این زمینه نقش داشته باشد. به عنوان مثال، شاید تمدنهای بیگانه پیشرفته زیادی وجود داشته باشد، اما بیشتر آنها تمایلی به برقراری ارتباط با ما یا بازدید از زمین ندارند. شاید زمین و ساکنان آن به اندازه کافی برای آنها جالب نباشند که بتوانند با آنها سر و کار داشته باشند – و تا زمانی که بشریت به اندازه کافی هوش و شایستگی برای پذیرفتن در “باشگاه کهکشانی” نشان ندهد، جالب نخواهد بود.

 

یا شاید بیشتر بیگانگان باهوش به عنوان یک قاعده کلی تمایل دارند که ساکت بمانند، زیرا نگران این هستند که تماس با همسایگان کیهانی خود باعث بردگی یا نابودی آنها شود. تعدادی از محققان، از جمله استیون هاوکینگ فقید، چنین احتمالاتی را در این استدلال که بشریت نباید حضور خود را به طور فعال تبلیغ کند، استناد کرده اند.

 

سپس مشکلات لجستیکی یافتن بیگانگان هوشمند وجود دارد. جهان بسیار بزرگ و فوق‌العاده قدیمی است. بشریت فقط 200000 سال است که وجود داشته است و ما فقط از سال 1960.به سیگنال‌های رادیویی احتمالی از E.T گوش می‌دهیم. بنابراین احتمال همپوشانی زمان و مکان با تمدن بیگانه قابل تشخیص زیاد به نظر نمی‌رسد.

 

اکثر محققان می‌گویند احتمالاً هیچ راه حل واحدی برای پارادوکس فرمی وجود ندارد. ترکیبی از عوامل – از جمله، شاید، برخی از مواردی که در بالا مورد بحث قرار گرفت – احتمالاً مسئول “سکوت بزرگ” هستند که در حال حاضر با ما روبرو هستیم. و ماهیت آن عوامل ممکن است نسبتاً به زودی مورد توجه واضح‌تری قرار گیرد.

 

به عنوان مثال، می‌گویند دانشمندان شواهدی از حیات میکروبی گذشته یا حال در مریخ، اروپا یا جسم دیگری در منظومه شمسی خودمان پیدا می‌کنند و این موجودات نشان دهنده یک “پیدایش دوم” هستند – چیزی کاملاً متفاوت از حیات روی زمین. چنین کشفی قویاً نشان می‌دهد که ادامه حیات در سراسر کیهان کار سختی نیست و به محققان این امکان را می‌دهد تا از یک توضیح احتمالی فرمی پارادوکس از فهرست طولانی عبور کنند.

 

ترجمه: سارا سیدحاتمی

منبع:

Fermi Paradox: Where are the aliens?

By Elizabeth Howell

https://www.space.com/25325-fermi-paradox.html