10 دقیقه
تحقیق جدید احتمال وجود زندگی هوشمند نزدیک را ضعیف می‌داند
تحلیلی که در جلسه مشترک EPSC–DPS2025 در هلسینکی ارائه شد، نتیجه می‌گیرد که تمدنهای فناورانه در راه شیری ممکن است به‌طرز فوق‌العاده‌ای پراکنده باشند. با استفاده از مدل‌هایی که جو سیارهای، تنظیم آب‌وهوای بلندمدت و بازههای زمانی لازم برای پدیدار شدن هوش و فناوری را ترکیب می‌کنند، پژوهشگران دکتر مانوئل شِرف و پروفسور هلموت لمر (پژوهشگاه فضایی، آکادمی علوم اتریش، گراتس) برآورد می‌کنند که نزدیک‌ترین تمدن فناورانه معاصر ممکن است در حدود 33,000 سال نوری از زمین فاصله داشته باشد.
این مطالعه ادعای اثبات مطلق تنهایی انسان را مطرح نمیکند؛ بلکه نشان میدهد که مجموعه‌ای از شرایط سیارهای و زمانی بسیار محدود باید همزمان برقرار باشند تا گونه‌ای بتواند فناوری پیشرفته خلق کند و همزمان با ما قابل آشکارسازی باشد. همین محدودیت‌ها شمار مورد انتظار هوش‌های فرازمینی قابل آشکارسازی (ETI) را به‌شکل قابل توجهی کاهش میدهد و احتمال قرارگیری نزدیک‌ترین نامزدها را به فواصل بسیار دور در سراسر کهکشان منتقل میکند. به عبارت دیگر، حتی اگر حیات در برخی سیارات به‌وجود آید، ترکیب خواص مورد نیاز برای رسیدن به تمدن فناورانه و همزمان بودن آن با ما نادر خواهد بود.
توازن دی‌اکسید کربن، تکتونیک صفحهای و طول عمر قابل سکونت
یکی از نتایج اصلی به دی‌اکسید کربن (CO2) جوی و نقش تکتونیک صفحهای در تنظیم بلندمدت قابل سکونت بودن مربوط میشود. چرخه کربن–سیلیکات که توسط تکتونیک صفحهای مدیریت میشود، به‌صورت آهسته CO2 را از جو حذف کرده و آن را در سنگ‌ها محبوس می‌سازد؛ سپس بازده آتشفشانی بخشی از این کربن را دوباره به هوا بازمی‌گرداند. این توازن تعیین میکند که یک سیاره برای چه مدت میتواند فتوسنتز را حفظ کند و زیست‌بومی مولد اکسیژن را نگه دارد. درک این چرخه برای پیش‌بینی پایداری زیست‌محیطی روی بازههای زمانی میلیاردساله حیاتی است.
این نمودار حداکثر تعداد ETIهایی را نشان میدهد که در حال حاضر ممکن است در راه شیری وجود داشته باشند. خط نارنجی پیوسته سناریوی سیاراتی با جو نیتروژن–اکسیژن و 10 درصد دی‌اکسید کربن را توصیف میکند. در این حالت، میانگین طول عمر یک تمدن باید حداقل 280,000 سال باشد تا یک تمدن دوم همزمان در راه شیری وجود داشته باشد. تغییر در مقدار دی‌اکسید کربن جو نتایج متفاوتی به همراه می‌آورد. اعتبار تصویر: Manuel Scherf و Helmut Lammer.
مقدار بسیار کم CO2 در نهایت فتوسنتز را محروم میکند و تولید اکسیژن را پایان میدهد؛ مقدار بسیار زیاد نیز میتواند به شرایط گلخانه‌ای یا جوّ مسموم منتهی شود. نویسندگان سناریوهایی را مدل‌سازی کرده‌اند که در آن سیارات دارای کسری از CO2 هستند—مقادیر تا چند مرتبه بزرگ‌تر از سطح ردپای زمین امروز. برای مثال، جو نیتروژن–اکسیژنی با 10٪ CO2 میتواند، تحت شرایط سیارهای و ستاره‌ای ویژه، زیست‌بومی را برای حدود 4.2 میلیارد سال پشتیبانی کند. در مقابل، جویی با 1٪ CO2 ممکن است زیستبوم را برای تا حدود ~3.1 میلیارد سال نگه دارد. این طول عمرها بسیار وابسته به روشنایی ستاره میزبان، فاصله مداری و میزان فعالیت تکتونیکی سیاره هستند؛ تغییر هر کدام میتواند بازه قابل سکونت را به شکل چشمگیری جابه‌جا کند.
تکتونیک صفحهای به‌نظر می‌رسد که نقش تعیین‌کننده‌ای داشته باشد: بدون آن، تنظیم بلندمدت CO2 مختل میشود و پنجرههای قابل سکونت یا بسیار کوتاه‌مدت یا ناپایدار خواهند بود. مقاله همچنین استدلال میکند که سطوح قابل توجهی از اکسیژن—که تخمین زده میشود حداقل حدود 18٪ به‌صورت حجمی باشد—احتمالاً برای امکان‌پذیر ساختن فناوری‌هایی که به احتراق و متالورژی دمای بالا وابسته‌اند لازم است. پایین‌تر از آن آستانه، فرآیندهای ذوب مبتنی بر آتش و دیگر فرایندهایی که در توسعه فناوری ما مرکزی بودند، غیرممکن یا بسیار دشوار به‌نظر می‌رسند. این نکته نشان میدهد که ترکیب شیمیایی دقیق جو به‌اندازه حضور مایعات سطحی یا فاصله از ستاره اهمیت دارد.
از مدت زیستبوم تا تعداد تمدنها
شِرف و لمر این طول عمرهای سیارهای را به شانس آماری هم‌زیستی دو گونه فناور متصل می‌کنند. روی زمین، حیات پیچیده و تمدن فناورانه در بازه‌ای در حدود 4.5 میلیارد سال پدیدار شد. برای اینکه یک گونه دیگر با انسان همزمان باشد، سیاره‌اش باید زیست‌بومی را برای مدت کافی میزبانی کند تا هوش و فناوری شکل بگیرد—و سپس آن تمدن باید به مدت کافی ادامه یابد تا همزمان با ما وجود داشته باشد. این دو شرط (طول عمر زیستبوم و طول عمر تمدن) در عمل به معنای نیاز به همگرایی چند عامل نادر هستند.
در سناریوی نماینده مقاله (10٪ CO2 جوی)، میانگین طول عمر تمدن لازم برای اینکه حتی یک ETI دیگر همزمان با انسان وجود داشته باشد، حدود 280,000 سال برآورد شده است. برای داشتن ده تمدن همزمان در راه شیری، میانگین طول عمرها باید بیش از حدود ~10 میلیون سال باشند. از آنجا که این ارقام طولانی به‌طرز چشمگیری بزرگ‌تر از تاریخ مکتوب انسانی هستند، تعداد مورد انتظار ETIهای همزمان پایین می‌آید و نزدیک‌ترین نامزدهای محتمل کمیاب و فاصله‌دار خواهند بود. این محاسبات پیام روشن دارد: حتی اگر احتمال پدیدآمدن زندگی در هر سیارهای به‌اندازه‌ای متوسط باشد، انتظار همزمانی تمدنها به‌دلیل نیاز به طول عمرهای بسیار بلند پایین می‌آید.
تصویر هنری از کهکشان راه شیری ما که موقعیت خورشید را نشان میدهد. منظومه شمسی ما حدود 27,000 سال نوری از مرکز کهکشان فاصله دارد. نزدیک‌ترین گونه فناور ممکن است 33,000 سال نوری دور باشد. اعتبار تصویر: NASA/JPL–Caltech/R. Hurt (SSC–Caltech).
ترکیب این احتمال‌ها با توزیع ستاره‌ای کهکشان منجر به برآورد فاصله 33,000 سال نوری میشود: خورشید ما حدود 27,000 سال نوری از مرکز کهکشان فاصله دارد، بنابراین بسیاری از ETIهای محتمل می‌توانند در سمت دیگر راه شیری واقع شده باشند. نویسندگان تأکید می‌کنند که این یک انتظار آماری است نه یک آشکارسازی مستقیم؛ یعنی این نتیجه میگوید کجاها با احتمال بیشتر باید جستجو کنیم اما به‌تنهایی اثبات وجود یا عدم وجود تمدنها نیست. به‌علاوه، توزیع چگالی ستاره‌ای، وجود مناطق با فلزیته بالا یا پایین، و تأثیرات دینامیک کهکشانی نیز می‌توانند نقشی در پراکندگی این جمعیت فرضی ایفا کنند.
محدودیت‌ها و عوامل بدون کمیت
نویسندگان چندین مجهول مهم را که مدل هنوز قادر به کمّی‌سازی آن‌ها نیست، به رسمیت می‌شناسند: احتمال اینکه اصلاً حیات پدید آید؛ فراوانی تبدیل حیات به فتوسنتز؛ بسامد حیات چندسلولی؛ و احتمال اینکه موجودات هوشمند فناوری ابداع کنند. اگر این عوامل بسیار محتمل باشند، ETIها می‌توانند از آنچه مدل نشان میدهد بیشتر باشند. اگر نادر باشند، کهکشان واقعاً ممکن است از تمدنهای فناورانه به‌صورت پراکنده‌ای پر شده باشد یا حتی تقریباً خالی باشد. این عدم قطعیت‌ها نشان میدهد که نتایج فعلی باید با احتیاط تفسیر شوند و نیازمند دادههای بهتر برای پارامترهای زیستی و تکاملی هستند.
رویکرد مقاله نشان میدهد که قابلیت سکونت تنها درباره قرار گرفتن در «منطقه قابل سکونت» ستاره نیست؛ بلکه به زمین‌شناسی سیاره، تنظیم آب‌وهوای بلندمدت، شیمی جو و تکامل حیات پیچیده در بازههای زمانی زمین‌شناسی نیز وابسته است. به عبارت دیگر، مفهوم «قابل سکونت» باید فراتر از وجود آب مایع بلافاصله زیر نظر گرفته شود و ترکیبی از فرآیندهای دینامیک، شیمیایی و زیستی بلندمدت را دربر گیرد.
دیدگاه یک متخصص
دکتر پریا آناند، اخترفیزیک‌دان و مروج علم، در این‌باره میگوید:
"این مطالعه به‌طرزی زیبا زمین‌شناسی سیارهای و شیمی جو را با مسئله آماری تمدنهای همزمان پیوند میدهد. یادآور میشود که آشکارسازی ETIها تنها به ساخت تلسکوپ‌های بهتر یا شنیدن سیگنال‌های رادیویی ختم نمی‌شود؛ بلکه نیازمند درک این است که زیست‌بوم‌های فناورانه بلندمدت چقدر نادر ممکن است باشند. حتی یک آشکارسازی قطعی میتواند دیدگاه ما را دربارهٔ گستردگی حیات در جهان بازنویسی کند."
پیامدها برای SETI و جستجوهای آینده
برای جستجوی حیات فرازمینی هوشمند (SETI)، نتایج اندوهناک اما ناامیدکننده نیستند. اگر تمدنهای فناورانه کمیاب و دور باشند، باید استراتژی‌های جستجو را پالایش کنیم و طیف نشانههای فناورانه (technosignatures) مورد جستجو را گسترش دهیم. SETI رادیویی سنتی همچنان ارزشمند است، اما جستجوهای نوری برای پرتوهای لیزر پالسی، جستجوهای فروسرخ برای نشانههای گرمایی زائد، و بررسی طیفهای جوی برای تکنوسِیگنیچرهای احتمالی (نسبت‌های گازی نامتعارف در طیفهای سیارات فراخورشیدی) اهمیت فزاینده‌ای دارند. هر یک از این روش‌ها بخش متفاوتی از فضای پارامتری را پوشش می‌دهند و ترکیب آن‌ها شانس موفقیت کلی را افزایش میدهد.
تجهیزات جاری و برنامه‌ریزی‌شده—مانند تلسکوپ‌های زمینی بسیار بزرگ، تلسکوپ فضایی جیمز وب و رصدخانه‌های فضایی آتی—توانایی ما را در مشخصه‌یابی جوهای سیارات فراخورشیدی و جستجوی بایوسِیگنیچرها و تکنوسِیگنیچرها بهبود خواهند بخشید. در عین حال، آرایه‌های رادیویی گسترده میدان و بررسی‌های عمیق هدفمند می‌توانند نواحی متفاوتی از پارامترها را کاوش کنند. ترکیب دادههای چندطیفی (رادیویی، نوری، فروسرخ و طیفی) مسیر قوی‌تری برای آزمون مدل‌های آماری فراهم می‌آورد.
شِرف و لمر این دیدگاه عمل‌گرایانه را بازتاب می‌دهند: سرمایه‌گذاری مستمر در SETI و مشخصه‌یابی سیارات فراخورشیدی تنها راه برای آزمون این مدل‌های آماری است. یک نتیجهٔ عدم‌یافت توافقی (null result) محدودیت‌ها را تقویت خواهد کرد؛ و یک کشف مثبت بی‌تردید یکی از بنیادی‌ترین یافته‌های علمی خواهد بود که تصور ما از مقیاس و پراکندگی حیات را تغییر میدهد.
نتیجه‌گیری
تحلیل جدید ارائه‌شده در EPSC–DPS2025 جستجوی هوش فرازمینی را در قالب شرایط سیارهای کمّی قرار میدهد: زیست‌بوم‌های پایدار بلندمدت که توسط تکتونیک صفحهای نگهداری می‌شوند و سطح CO2 متعادل و اکسیژن کافی برای توسعه فناوری را دارا باشند، ترکیب‌هایی نادر هستند. تحت فروض واقع‌گرایانه دربارهٔ این الزامات و طول عمرهای احتمالی تمدنها، نزدیک‌ترین تمدن فناورانه‌ای که همزمان با بشریت وجود دارد ممکن است ده‌ها هزار سال نوری فاصله داشته باشد. این مطالعه اهداف مهمی را برای پیگیری رصدی مشخص میکند—جوهای سیارهای، شاخص‌های تکتونیک و سطوح اکسیژن—و ارزش علمی ادامهٔ استراتژی‌های متنوع SETI و کار دقیق در علم سیارات فراخورشیدی را تقویت میکند. در نهایت، ترکیب مدل‌های زمین‌شناسی، زیست‌شناسی تکاملی و آمار کهکشانی راهی عملی برای تمرکز تلاشهای آینده در این حوزه فراهم می‌آورد.
منبع: scitechdaily
ارسال نظر