Geolodzy sugerują, że brak pewnych cech geologicznych na egzoplanetach, takich jak oceany i kontynenty, a także utrzymująca się tektonika płyt, może być powodem tak rzadkiego występowania zaawansowanych cywilizacji pozaziemskich, co zmienia oczekiwania wynikające z równania Drake’a.

Kosmonauci wokół jaja obcych sci-fi - ilustracja — fot. Depositphotos

Naukowcy sugerują, że niedobór oceanów, kontynentów i długoterminowa tektonika płyt na egzoplanetach prawdopodobnie wyjaśnia rzadkość zaawansowanych cywilizacji pozaziemskich, podważając szacunki dostarczone na podstawie równania Drake’a i odnosząc się do paradoksu Fermiego.

➔ PRZECZYTAJ TAKŻE: Zaawansowane życie powinno osiągnąć swój szczyt już miliardy lat temu

Nowe badania przeprowadzone przez geologa z Uniwersytetu Teksasu w Dallas, dr. Roberta Sterna i jego współpracownika, sugerują geologiczne wyjaśnienie, dlaczego nie znaleziono jednoznacznych dowodów na istnienie zaawansowanych cywilizacji pozaziemskich (ET), mimo że równanie Drake’a przewiduje, że takich cywilizacji powinno być wiele w naszej galaktyce.

W badaniu opublikowanym niedawno w czasopiśmie Scientific Reports Stern, dr Taras Gerya, profesor nauk o Ziemi w Szwajcarskim Federalnym Instytucie Technologii w Zurychu, proponuje, że obecność oceanów i kontynentów, a także długoterminowa płyta tektonika na planetach nośnych jest niezbędna dla ewolucji aktywnych, komunikatywnych cywilizacji (ACC, z ang. Active, Communicative Civilizations).

Naukowcy doszli do wniosku, że prawdopodobny niedobór tych trzech wymagań w przypadku egzoplanet znacząco zmniejszyłby oczekiwaną liczbę takich cywilizacji pozaziemskich w galaktyce.

Życie istnieje na Ziemi od około 4 miliardów lat, ale złożone organizmy, takie jak zwierzęta, pojawiły się dopiero około 600 milionów lat temu, czyli niedługo po rozpoczęciu współczesnego epizodu tektoniki płyt. Tektonika płyt naprawdę uruchamia machinę ewolucji i uważamy, że rozumiemy dlaczego.
– powiedział Stern, profesor zrównoważonego rozwoju Nauki o systemach Ziemi w Szkole Przyrodniczo-Matematycznej

Równanie Drake’a – gdzie oni wszyscy są?

Badania przeprowadzone przez geologa z Uniwersytetu Teksasu w Dallas, dr. Roberta Sterna i jego współpracownika, sugerują geologiczne wyjaśnienie, dlaczego nie znaleziono rozstrzygających dowodów na istnienie zaawansowanych cywilizacji pozaziemskich (ET), mimo że pokazane tutaj równanie Drake’a przewiduje, że powinno być wiele takich cywilizacji w naszej galaktyce zdolnych do komunikowania się z nami.

W 1961 roku astronom dr Frank Drake opracował równanie, w którym pomnożono przez siebie kilka czynników, aby oszacować liczbę inteligentnych cywilizacji w naszej galaktyce, które są w stanie ujawnić ludziom swoją obecność.

Równanie Drake'a — matematyczny wzór na prawdopodobieństwo znalezienia życia lub zaawansowanych cywilizacji we wszechświecie — Równanie Drake’a — matematyczny wzór na prawdopodobieństwo znalezienia życia lub zaawansowanych cywilizacji we wszechświecie | fot. Uniwersytet w Rochester

Równanie Drake’a określa wzór:

$N=(R_{\star }\cdot f_{p}\cdot n_{e}\cdot f_{l}\cdot f_{i}\cdot f_{c})\cdot L,$

gdzie:
$N$ – liczba cywilizacji pozaziemskich, z którymi ludzkość może się komunikować (czyli z założenia cywilizacji technologicznych),
$R_{\star }$ – szybkość powstawania gwiazd w naszej Galaktyce,
$f_{p}$ – odsetek gwiazd, które mają planety,
$n_{e}$ – średnia liczba planet znajdujących się w ekosferze gwiazdy, tj. na których może powstać życie,
$f_{l}$ – odsetek planet w ekosferze, na których życie powstanie,
$f_{i}$ – odsetek planet zamieszkanych, na których życie rozwinie inteligencję (czyli stworzy cywilizację),
$f_{c}$ – odsetek cywilizacji, które będą chciały komunikować się z ludzkością,
$L$ – średni czas istnienia takich cywilizacji.

Przypisywanie wartości siedmiu zmiennym było grą polegającą na zgadywaniu, która doprowadziła do przewidywań, że takie cywilizacje powinny być powszechne. Ale jeśli to prawda, dlaczego nie ma przekonujących dowodów na ich istnienie?

Ta sprzeczność znana jest jako Paradoks Fermiego, nazwany na cześć fizyka jądrowego i noblisty, doktora Enrico Fermiego, który nieformalnie zadał to pytanie swoim współpracownikom.

W swoim badaniu Stern i Gerya proponują udoskonalenie jednego ze współczynników równania Drake’a – f_i, ułamka planet nośnych, na których pojawia się inteligentne życie – aby uwzględnić konieczność istnienia dużych oceanów i kontynentów oraz istnienie tektoniki płyt w celu uzyskania bardziej niż 500 milionów lat na tych planetach.

„W pierwotnym sformułowaniu uważano, że współczynnik ten wynosi prawie 1, czyli 100%, co oznacza, że ewolucja na wszystkich planetach, na których istnieje życie, postępuje naprzód i po odpowiednim czasie przekształca się w inteligentną cywilizację” – powiedział Stern. „Nasza perspektywa jest taka: to nieprawda”.

Wpływ tektoniki płyt

Tektonika płyt to teoria sformułowana pod koniec lat 60. XX wieku, która głosi, że skorupa i górny płaszcz Ziemi są rozbite na ruchome kawałki, czyli płyty, które poruszają się bardzo powoli – mniej więcej tak szybko, jak rosną paznokcie i włosy.

W naszym Układzie Słonecznym tylko jedno z czterech ciał skalistych z deformacją powierzchni i aktywnością wulkaniczną – Ziemia – ma tektonikę płyt. Trzy inne – Wenus, Mars i księżyc Jowisza Io – aktywnie się odkształcają i mają młode wulkany, ale brakuje im tektoniki płyt – powiedział Stern. Dwa inne ciała skaliste – Merkury i Księżyc – nie wykazują takiej aktywności i są martwe tektonicznie.

Mężczyzna stojący na szczycie skał - ilustracja — fot. Depositphotos

„Znacznie częściej planety mają zewnętrzną, stałą powłokę, która nie jest fragmentaryczna, co jest znane jako tektonika pojedynczej pokrywy” – powiedział Stern. „Ale tektonika płyt jest znacznie skuteczniejsza w napędzaniu pojawienia się zaawansowanych form życia niż tektonika pojedynczej pokrywy”.

Gdy płyty tektoniczne się poruszają, zderzają się ze sobą lub oddalają od siebie, tworząc struktury geologiczne, takie jak góry, wulkany i oceany, które również umożliwiają rozwój umiarkowanych wzorców pogodowych i klimatycznych. W wyniku wietrzenia składniki odżywcze przedostają się do oceanów. Tworząc i niszcząc siedliska, tektonika płyt wywiera umiarkowany, ale nieustanny stres środowiskowy na ewolucję i adaptację gatunków.

Stern i Gerya ocenili także znaczenie długotrwałej obecności dużych mas lądowych i oceanów dla ewolucji prowadzącej do powstania aktywnego gatunku zdolnego do komunikacji.

Zarówno kontynenty, jak i oceany są potrzebne dla ACC, ponieważ ewolucja od prostego do złożonego życia wielokomórkowego musi zachodzić w wodzie, ale dalsza ewolucja prowadzi do zastanawiania się nad nocnym niebem, ujarzmiania ognia i wykorzystywania metali do tworzenia nowych technologii, aż w końcu do pojawienia się ACC zdolnego do wysyłania fal radiowych i wysyłania rakiet w przestrzeń kosmiczną, musi odbywać się na lądzie.
— powiedział Stern

Udoskonalanie równania Drake’a

Zespół badawczy zaproponował rewizję równania Drake’a, które definiuje f_i jako iloczyn dwóch terminów:

foc – frakcji nadających się do zamieszkania egzoplanet ze znaczącymi kontynentami i oceanami
oraz
fpt – frakcji planet, które miały długotrwałą tektonikę płyt.

Na podstawie swojej analizy Stern stwierdził, że odsetek egzoplanet posiadających optymalną objętość wody jest prawdopodobnie bardzo mały. Szacują wartość zakresów ogniskowych od 0,0002 do 0,01. Podobnie zespół doszedł do wniosku, że tektonika płyt trwająca ponad 500 milionów lat jest również bardzo nietypowa, co prowadzi do oszacowania fpt na poziomie mniejszym niż 0,17.

„Kiedy pomnożymy te czynniki razem, otrzymamy dokładne oszacowanie f_i, które jest bardzo małe i wynosi od 0,003% do 0,2% zamiast 100%” – powiedział Stern. „To wyjaśnia niezwykłą rzadkość sprzyjających warunków planetarnych dla rozwoju inteligentnego życia w naszej galaktyce i rozwiązuje paradoks Fermiego”.

Według NASA na podstawie obserwacji naziemnych i platform orbitalnych, takich jak teleskopy kosmiczne Keplera i Jamesa Webba, potwierdzono istnienie ponad 5000 egzoplanet na Drodze Mlecznej. Chociaż naukowcy, w tym poszukiwacz planet z UT Dallas, adiunkt fizyki dr Kaloyan Penev, osiągnęli coraz większą skuteczność w znajdowaniu planet krążących wokół innych gwiazd i szacowaniu liczby planet skalistych, nie mają jeszcze możliwości wykrywania tektoniki płyt na egzoplanetach.

Biogeochemia zakłada, że stała Ziemia, zwłaszcza tektonika płyt, przyspiesza ewolucję gatunków. Badania takie jak nasze są przydatne, ponieważ stymulują szerokie myślenie o większych tajemnicach i stanowią przykład tego, jak możemy zastosować naszą wiedzę o układach ziemskich do rozwiązywania interesujących pytań dotyczących naszego wszechświata.
— powiedział Stern

Odniesienie:
The importance of continents, oceans and plate tectonics for the evolution of complex life: implications for finding extraterrestrial civilizations (pol. Znaczenie kontynentów, oceanów i tektoniki płyt dla ewolucji złożonego życia: implikacje dla znajdowania cywilizacji pozaziemskich) Robert J. Stern i Taras V. Gerya, 12 kwietnia 2024 roku, Scientific Reports.
DOI: 10.1038/s41598-024-54700-x

Opisane badania były wspierane przez Szwajcarską Narodową Fundację Nauki.

➔ Obserwuj nas w Google News, aby być na bieżąco!

źródło: Scientific Reports | SciTechDaily
zdjęcia wykorzystane we wpisie pochodzą z Depositphotos

mobiRANK.pl

Geolodzy odkrywają tajemnicę, dlaczego jeszcze nie spotkaliśmy kosmitów?