Turbūt vienas iš svarbiausių egzistencinių klausimų, į kuriuos bandė ir tebebando atsakyti žmonija, yra „Ar mes vieniši Visatoje?“. Kol kas vienareikšmiško atsakymo nesulaukėme, nors bandymų būta, ir ne vieno.
Visgi nueitas jau nemažas kelias, bandant suprasti gyvybės prigimtį ir galimybes jai egzistuoti kitose planetose. Ir nors tai daugiausia teoriniai skaičiavimai ir filosofiniai pamąstymai, jie yra ne ką mažiau įdomūs, nei pro teleskopą pamatytas mums mojuojantis trigalvis aštuonkojis iš Kentauro alfos.
Senoviniai ieškojimai
Kaip ir daugelis kitų egzistencinių klausimų, šis ramybės žmonijai nedavė labai seniai. Juk didžioji dalis geografinių atradimų taip pat paremti bandymais išsiaiškinti, ar „ten, kažkur labai toli“ yra kažkokių į mus panašių padarų. Ir nesvarbu, ar tas „labai toli“ yra kita miško pusė, sunkiai įveikiamo kalnyno atskirta zona, Amerika, ar Marsas. Šiuo požiūriu bandymas rasti gyvybę kitose planetose nelabai skiriasi nuo Naujojo pasaulio tyrinėjimų. Net ir metodai kažkuo panašūs – į tolimą kraštą išsiųsta ekspedicija gauna kažkokios informacijos, pargabena ją atgalios ir visa tai bandoma suprasti. Ir nors XV a. Europoje būdavo pasakojama apie vienakojus vienaakius padarus Afrikos glūdumoje, o XXI a. Žemėje kalbama apie galimus biologinės veiklos pėdsakus Marso dulkėse, kol kas negalime atsakyti, ar pastarasis aiškinimasis yra nors kiek arčiau tiesos, nei tie ankstyvųjų Afrikos „tyrinėtojų“ prasimanymai.
Visgi vienas esminis skirtumas tarp geografinių atradimų praeityje ir dabartinių kosminių tyrinėjimų egzistuoja. Tolimus Žemės kampelius pamatyti galėjome tik į juos nukeliavę, o kitas planetas galime matyti ir pro teleskopus. Ir, daugeliu atvejų, būtent teleskopai yra vienintelis informacijos apie jas šaltinis. Tenka sugalvoti būdų, kaip teleskopais gaunamus duomenis interpretuoti ir įvertinti gyvybės egzistavimo galimybes. Čia iškyla ir pagrindinė problema – mes beveik visiškai negalime įsivaizduoti, kokia ta nežemiška gyvybė yra. Natūralus noras būtų tikėtis aptikti kažką panašaus į žmones, bet toks noras moksliškai nėra pagrįstas. Ir visgi kažkiek apsibrėžti tai, ko ieškoma, reikia, nes kitaip pasiklysime kosmoso platybėse ir net jei pro šalį praskris ištiestas draugystės čiuptuvas, praleisime jį pro akis, įdėmiai tyrinėdami intelekto požymius Saulės žybsniuose.
Pirmoji klaida – bandymas rasti kažką panašaus į mums pažįstamą gyvybę – davė daug peno fantastams. Bet ne tik jie pakliuvo į šias pinkles; mokslininkai taip pat ne kartą yra apsigavę. Štai XIX a. ir netgi praėjusio šimtmečio pradžioje daugelis astronomų buvo įsitikinę, kad Marse egzistuoja gyvybė. Viskas prasidėjo nuo kelių stebėjimų, kurių metu buvo aptiktos lyg ir tiesos linijos, besidriekiančios Marso paviršiumi. Taip pat XIX a. buvo išsiaiškinta, kad Marso dienos ilgis panašus į Žemės, taip pat labai panašūs ir ašies posvyriai į orbitos plokštumą. Taigi Marse irgi egzistuoja metų laikai. Pro teleskopus buvo matomi pokyčiai planetos paviršiuje, kintantys kartu su tais metų laikais. Padaryta, regis, natūrali išvada, kad tuos pokyčius nulemia kintanti augmenija, panašiai kaip ir Žemėje. O tiesios linijos priminė kanalus, kurie XIX a. Žemėje dygo kaip grybai po gero lietaus. Taip po truputį teorija apie Marse egzistuojančią gyvybę tapo kone visuotinai pripažinta. Ir tik XX a. pirmoje pusėje, gavus žymiai detalesnes raudonosios planetos nuotraukas, paaiškėjo, kad tai yra rausvų dykumų kraštas, o paviršiaus vaizdas kinta dėl dulkių audrų ir kintančio poliarinių kepurių dydžio. Kažkas panašaus į tiesius kanalus yra tiesiog kalnagūbrių metami šešėliai, kurie šiaip visai ne tiesūs, bet su mažais teleskopais taip galėjo pasirodyti.
Nors, pagerėjus teleskopams, Marso paviršius buvo detaliai išnagrinėtas, kita Žemės kaimynė Saulės sistemoje, Venera, tokiems stebėjimams nepasidavė. Kad ir kokie geri teleskopai buvo XX a. pradžioje, Veneros vaizdas liko išskydęs. Panagrinėjus detaliau, paaiškėjo, kad šią planetą, priešingai nei Marsą, dengia storas debesų sluoksnis. Toliau šioje istorijoje seka keletas, sakykime, įdomių išvadų. Pirmiausia nuspręsta, jog debesis sudaro vandens garai, kaip ir Žemėje. Na, o jei visą planetą dengia debesys, tai po jais turi būti labai daug vandens, taigi labai drėgna. Drėgnas paviršius? Savaime suprantama, tai pelkės. O kur yra pelkių, ten ir paparčiai auga. O gal net ir dinozaurai braidžioja? Šią istoriją labai šauniai apibendrino Karlas Saganas (Carl Sagan): „Stebėjimai – visiškai nieko nematome. Išvados – dinozaurai.“
Šios dvi istorijos puikiai iliustruoja, kokių problemų gali kilti, jei padaroma per daug prielaidų apie kitų pasaulių panašumus į mūsiškį. Mokslininkai šitą jau suprato ir stengiasi tokią klaidą daryti kuo rečiau. Tačiau kai kurie panašumai į Žemėje sutinkamą gyvybę greičiausiai yra tikėtini.
Gyvybės visuotinumai
Pirmas panašumas tarp gyvybės Žemėje ir kitur – cheminė sudėtis. Žemės gyvybė yra paremta anglimi, deguonimi ir vandeniliu (šie trys elementai sudaro maždaug 93 proc. žmogaus kūno masės), kitų cheminių elementų (pvz. fosforo ir azoto), nors jie ir būtini, yra gerokai mažiau. Galima būtų manyti, kad tai tėra atsitiktinumas, kad kitur gyvybė išsivystytų visiškai kitokia, jei tik vystytųsi iš kitokių medžiagų sudarytoje aplinkoje. Ir tai yra visiška tiesa, tačiau turimi duomenys leidžia spręsti, kad aplinka gyvybei formuotis visur yra sudaryta iš tų pačių elementų. Vandenilis sudaro didžiausią regimosios materijos masės dalį Visatoje. Antras pagal masę yra helis, tačiau jis beveik su niekuo chemiškai nereaguoja, taigi mums nerūpi. Trečias ir ketvirtas gausiausi elementai – atitinkamai deguonis ir anglis. Toliau seka geležis, neonas, azotas, silicis ir kiti. Taigi nors priemaišų kiekiai įvairiose planetose gali skirtis, pagrindinės sudedamosios dalys turėtų išlikti vandenilis, deguonis ir anglis. Būtent šių elementų junginiai, tų junginių cheminės savybės ir galimi pėdsakai, reakcijų metu paliekami planetų spektruose, yra vienas iš labiausiai ieškomų gyvybės egzistavimo įrodymų. Savaime suprantama, ne visi junginiai gali reikšti gyvybę, tačiau egzistuojanti biosistema neabejotinai turėtų didelę įtaką daugelio junginių kiekiams, taigi ir aptikti ją būtų įmanoma analizuojant tolimos planetos spektrą.
Antras panašumas – energijos balansas. Gyvybė yra gana sudėtinga sistema, o gamta sudėtingumo nemėgsta. Visi natūralūs procesai vyksta taip, kad kiekvienoje uždaroje sistemoje laikui bėgant entropija (sistemos „netvarkingumo“ matas) didėja. Tai reiškia, kad sistema artėja prie didžiausio įmanomo chaoso būsenos; gali pasirodyti keista, tačiau tokia būsena yra visiška šiluminė pusiausvyra. Gyvybė, priešingai, evoliucionuoja į vis sudėtingesnes formas – nuo pradinių bakterijų ir dumblių iki dabartinės gyvų padarų įvairovės. Tam tikslui gyvi padarai sunaudoja labai daug energijos, kurią gauna, tiesiogiai arba netiesiogiai, iš Saulės. Kitose planetose turėtų būti panašiai – iš žvaigždės gaunama energija sukaupiama gyvų padarų ir panaudojama gyvybei palaikyti. Energijos kaupimui Žemės gyvybė yra prisitaikiusi įvairius cheminius junginius, pavyzdžiui ATP molekulę. Kiekvienas toks junginys taip pat turėtų palikti pėdsakus atmosferoje, kuriuos teoriškai galima būtų aptikti.
Trečias panašumas – tirpiklio būtinumas. Žemėje gyvybė atsirado vandenyje. Tai – tikrai ne atsitiktinumas. Vanduo yra skystis, leidžiantis cheminiams elementams pasiekti vieniems kitus ir maišytis tarpusavyje. Taip pat vanduo yra tirpiklis, galintis suskaldyti didesnes molekules į smulkesnes, taip išlaisvindamas jose esančią energiją. Įvairiems kitiems metaboliniams procesams vanduo taip pat yra būtinas. Vietoje vandens galbūt tiktų ir kitas skystas tirpiklis, tačiau tik nedaugelis cheminių elementų ar junginių išlieka skysti tokiame dideliame temperatūros intervale, kaip vanduo. Viena galima alternatyva – etanas, kuris lydosi -181oC temperatūroje, o garuoja – -89oC. Tačiau visgi vanduo yra laikomas svarbiausiu faktoriumi, reikalingu gyvybės atsiradimui, todėl gyvybės paieškos kitose planetose dažniausiai susiveda į vandens pėdsakų paieškas.
Gyvybės zona
Su vandens egzistavimu susijęs vienas dažnai naudojamas terminas, skirtas planetų tinkamumo gyvybei įvertinimui. Tai – vadinamoji „gyvybės zona“ (angl. habitable zone). Ši zona yra apibrėžiama kaip sfera, dažniausiai išreiškiama tiesiog vidiniu ir išoriniu spinduliu, aplink žvaigždę, kurioje esančioje planetoje gali būti skysto vandens. Jei planeta yra arčiau žvaigždės, temperatūra joje per aukšta ir vanduo egzistuoja tik garų pavidalu, o jei ji yra toliau, vanduo sustingęs į ledą. Dėl šio požymio zona dar vadinama „Auksaplaukės zona“ (angl. Goldilocks' zone), o planetos joje – „Auksaplaukės planetomis“ (angl. Goldilocks' planets).
Paprasčiausias būdas apskaičiuoti gyvybės zonos ribas – įvertinti žvaigždės šviesį, kurį sugeria planeta, padaryti prielaidą, kad visą tą energiją planeta išspinduliuoja kaip absoliučiai juodas kūnas, ir apskaičiuoti to juodo kūno temperatūrą. Gaunamas rezultatas yra ne visiškai tikslus, nes neatsižvelgiama į atmosferos poveikį (šiltnamio efektą), galimą planetos šildymą iš vidaus (pvz. dėl aktyvaus vulkanizmo), temperatūros skirtumus įvairiose planetos paviršiaus vietose ir kitus reiškinius. Šitaip apskaičiuota Saulės gyvybinės zonos išorinė riba yra arčiau Saulės, nei Žemė! Žemės vidutinė temperatūra būtų maždaug dešimčia laipsnių žemiau nulio, tačiau laimei, atmosfera ją pakelia keliomis dešimtimis laipsnių.
Skaičiuojant gyvybės zonos ribas prie kitų žvaigždžių, dažniausiai skaičiuojama beveik taip pat paprastai: planeta identiška Žemei, skiriasi tik žvaigždės parametrai. Galimas atmosferos poveikis pridedamas prie planetos temperatūros, ir tiek. Taigi šie skaičiavimai yra labai netikslūs, bet naudingos (ir vizualios) informacijos duoda, o to dažnai pakanka. Deja, taip skaičiuojant „pametama“ šiek tiek galimų gyvybei tinkamų akmenėlių danguje. Tai – didžiųjų planetų palydovai, kurie net ir būdami toliau nuo žvaigždės, nei gyvybinė zona, gali būti pakankamai pašildomi milžinės planetos. Taip pat aukščiau minėtos planetos, kuriose aktyvus vulkanizmas, gali būti gerokai šiltesnės, nei gaunama iš šių skaičiavimų.
Kita vertus, toks paprastas skaičiavimas gali „gyvybei tinkamomis“ pakrikštyti planetas, kurios iš tikro gyvybei visiškai netinka. Nekalbu apie planetos sudėtį (dujinėse milžinėse į žemietišką panaši gyvybė greičiausiai neegzistuoja) ar kitas pačios planetos savybes. Pati žvaigždė savo planetų gyvybingumą gali nulemti ne tik šviesiu. Kitas labai svarbus aspektas – žvaigždės aktyvumas ir jos vėjo bei žybsnių stiprumas. Žvaigždės vėjas – tai energingų dalelių, protonų ir elektronų, srautas, sklindantis visomis kryptimis nuo žvaigždės. Jei vėjo kelyje pasitaikiusi planeta turi magnetinį lauką, šis neleidžia elektringoms dalelėms priartėti prie planetos paviršiaus. Žemėje ši kova tarp Saulės vėjo ir mūsų planetos magnetosferos matoma kaip šiaurės (ir pietų) pašvaistė, panašias Jupiterio ir Saturno pašvaistes galime matyti pro teleskopus. Tačiau toli gražu ne visoms planetoms taip pasisekė: Žemė turi magnetinį lauką dėl skystos geležies branduolio, Jupiteris ir Saturnas – dėl vandenilio srovių. Kitose planetose, kur tokių dalykų nėra, nėra ir magnetinių laukų, taigi Saulės vėjas netrukdomas pliekia planetos paviršių.
Net ir egzistuojančią magnetosferą stipresnis Saulės vėjo gūsis prispaudžia arčiau planetos. Jei mūsų Saulės aktyvumas smarkiai išaugtų, magnetosfera galėtų būti prispausta prie pat planetos paviršiaus ir nustotų saugoti mus nuo pražūtingo elektronų ir protonų lietaus. Kažkas panašaus greičiausiai vyksta planetose prie kitų žvaigždžių. Saulės aktyvumas (t. y. jos vėjo ir žybsnių stiprumas bei dažnis) yra gana mažas, palyginus su kitomis panašaus dydžio žvaigždėmis. Didesnės žvaigždės paprastai būna dar aktyvesnės.
Kuo tai blogai gyvybei? Ogi tuo, kad žvaigždės vėjo dalelės yra pakankamai energingos, kad suardytų molekules. Net ir Žemėje Saulės aktyvumo padidėjimai sukelia vėžinių susirgimų bangas. Jei magnetosfera mūsų nesaugotų, energingų dalelių kruša sudegintų visą gyvybę. Tokiomis sąlygomis nauja gyvybė susiformuoti tikrai negali, nes vos pradėjusios atsirasti, sudėtingėjančios struktūros yra suskaidomos kosminių spindulių. Taigi yra didelė tikimybė, kad net ir gyvybinėje zonoje (skaičiuojant pagal temperatūrą) esanti planeta, veikiama nuolatinio žvaigždės vėjo, gyva netaps. Tiesa, žvaigždės vėjo efektas gyvybei kol kas nėra detaliai apskaičiuotas, bet po truputį imama jį vertinti ir bandoma apibrėžti kitą gyvybinę zoną, paremtą būtent pražūtingos spinduliuotės poveikiu.
Dar vienas efektas, kenkiantis gyvybei, yra labai panašus į žvaigždės vėją. Tai – kosminiai spinduliai. Tai irgi yra protonų ir elektronų srautas, tik ateinantis ne iš konkrečios žvaigždės, bet iš kosmoso gelmių. Tokių dalelių energija – gerokai didesnė, nei žvaigždės vėjo; ji gerokai viršija netgi LHC pasiekiamus teraelektronvoltų eilės dydžio energijos lygius. Mums pasisekė, kad turime tą pačią magnetosferą ir atmosferą. Pirmoji nustumia dalį spindulių, o prasiskverbusieji susiduria su atmosferos atomais ir molekulėmis, šiuos suskaido, praranda daug energijos ir skyla į kitas daleles. Tos dalelės toliau sąveikauja su atmosfera ir po truputį suskyla į daug mažos energijos nekenksmingų dalelių. Šis procesas vadinamas atmosferine kaskada (angl. atmospheric cascade).
Jei planeta turėtų atmosferą, bet neturėtų magnetinio lauko, kosminiai spinduliai greičiausiai neturėtų didelės įtakos. Tačiau jei atmosfera yra reta arba jos išvis nėra, kosminių spindulių poveikis besiformuojančiai gyvybei būtų toks pat pražūtingas, kaip ir žvaigždės vėjo. Taip pat, kaip ir žvaigždės vėjo atveju, jei kosminių spindulių intensyvumas didesnis, tai ir apsisaugoti nuo jų sunkiau.
Iš kur atsiranda kosminiai spinduliai? Manoma, kad daugiausiai jų sukuria supernovų sprogimai. Taip pat jie gali atsirasti juodųjų skylių aktyvumo metu, ypač šioms paleidus materijos čiurkšles. Kad ir kokios būtų jų atsiradimo detalės, neabejojama, kad jų yra daugiau ten, kur didesnis žvaigždžių tankis. Kitaip tariant – kuo arčiau galaktikos centro, tuo daugiau kosminių spindulių. Šį pastebėjimą išreiškus skaičiais, galima apibrėžti galaktinę gyvybės zoną (angl. Galactic habitable zone) – galaktikos dalį, kurioje gali atsirasti gyvybė. Tiesa, kosminiai spinduliai nėra vienintelis šios zonos apibrėžimo dėmuo: taip pat svarbus metalingumas. Šis parametras, nurodantis santykinį sunkesnių už helį cheminių elementų kiekį aplinkoje (ar tai būtų tiesiog žvaigždė, ar galaktikos sritis), mažėja, tolstant nuo galaktikos centro. Kuo mažesnis metalingumas, tuo mažesnė tikimybė, kad sunkių elementų užteks planetoms susiformuoti. Taip apibrėžiama išorinė galaktinės gyvybės zonos riba.
Kaip matome, gyvybės zonos nėra labai tiksliai nustatyti „barjerai“, už kurių gyvybė niekaip negali atsirasti. Kai kurie mokslininkai išvis teigia, jog tokių sąvokų reikėtų atsisakyti ir tyrinėti kiekvieną planetą atskirai, nebandant pritempti jos parametrų prie apibendrintų „gyvybingumo“ kriterijų. Toks variantas, žinoma, būtų idealus, ir ateityje greičiausiai taip ir bus daroma. Tačiau kol kas mūsų turimi prietaisai neleidžia lengvai tyrinėti pavienių planetų, taigi apibendrinimai padeda bent jau įsivaizduoti, kokia tikimybė aptikti gyvybei tinkamą planetą kažkur toli kosmose.
-----
Pirmojoje straipsnio dalyje trumpai papasakojau apie žmonijos norą surasti panašių į save ir prie kokių kurioziškų „atradimų“ tai privedė. Taip pat pristačiau kelis fundamentalius gyvybės požymius, kuriais remiantis bandoma klasifikuoti už Saulės sistemos ribų esančias planetas kaip tinkamas ar netinkamas gyvybei. Vienas iš klasifikavimo aspektų – planetos buvimas (arba ne) gyvybės zonoje, regione aplink žvaigždę, kur gali būti gyvybei tinkamos sąlygos. Ši sritis nėra labai gerai apibrėžta ir idealiu atveju galbūt išvis nereikalinga, tačiau kol kas ji labai praverčia, taigi vis dar naudojama tyrimuose.
Šioje dalyje pristatysiu bandymus suskaičiuoti, kiek civilizacijų galėtų egzistuoti Galaktikoje, kaip bandoma su jomis susisiekti ir kodėl dar nepavyko (nebent tikėsime įvairiomis ateivių lankymosi istorijomis). Taip pat apžvelgsiu kelis bandymus rasti gyvybės požymių kitose Saulės sistemos planetose.
Viščiukus skaičiuoja rudenį, o kada ateivius?
Septintajame praėjusio amžiaus dešimtmetyje į kosmosą buvo nukreiptos pirmosios radijo antenos, kuriomis tikėtasi galbūt išgirsti nežemiškų civilizacijų skleidžiamą „triukšmą“, t. y. radijo bangas, iškeliavusias į kosmoso platybes. Išgirsti nieko nepavyko, bet viltis nemirė ir nuspręsta pabandyti išsiaiškinti, kaip geriau suplanuoti tokias paieškas. Taip gimė SETI projektas, o rengdamas vieną iš pirmųjų jo susitikimų, astrofizikas Frenkas Dreikas (Frank Drake) išmąstė lygtį, kuri leistų apskaičiuoti, kiek Galaktikoje yra protingų civilizacijų, su kuriomis teoriškai įmanoma susisiekti.
Ši bauginanti lygtis, susideda iš septynių dauginamųjų dešinėje pusėje, o jų reikšmė yra tokia. R* yra naujų žvaigždžių formavimosi greitis Galaktikoje, t. y. per metus atsirandantis naujų žvaigždžių skaičius. fp yra santykinė dalis žvaigždžių, prie kurių susiformuoja planetinės sistemos, o kiekvienoje tokioje sistemoje vidutiniškai ne planetų yra tinkamų gyvybei. Iš tų planetų tik dalyje fl gyvybė atsiranda, o protinga gyvybė išsivysto tik fi dalyje planetų, kuriose gyvybė atsirado. Komunikuoti su kitomis planetomis gali tik fc dalis protingų gyvybės formų. Visų šių dydžių sandauga duoda kasmet Galaktikoje atsirandančių naujų komunikuojančių su aplinka civilizacijų skaičių. Galiausiai šį skaičių padauginus iš L – vidutinio civilizacijos komunikavimo su aplinkiniu kosmosu laiko, – gaunamas vienu metu Galaktikoje egzistuojančių komunikuojančių civilizacijų skaičius.
Aišku, rašyti raides yra viena, bet jei norime suvokti, koks tas N, reikia pabandyti įrašyti ir skaičius dešinėje pusėje. Pirmasis buvo neblogai žinomas ir septintame dešimtmetyje, o dabar – dar geriau. Paukščių Take žvaigždėdaros sparta yra 5 Saulės masės per metus, o vidutinė žvaigždžių masė – šiek tiek mažesnė, nei Saulės. R = 10 – labai artimas teisybei skaičius. Visų kitų skaičių Dreikas negalėjo nei žinoti, nei įsivaizduoti, tačiau šiandieninė situacija yra kiek geresnė. Žvaigždžių dalis, turinti planetų, pagal Keplerio teleskopo duomenis, yra 35% (Dreikas naudojo 50% – ne taip toli nuo teisybės). Gyvybei tinkamų planetų – gerokai mažiau, maždaug vienas ar du procentai; įskaitant galimus gyvybei tinkamus palydovus, šis procentas gali šiek tiek padidėti, bet turbūt nežymiai. Dreikas buvo įrašęs irgi 2, tik ne procentus, o dvi gyvybei tinkamas planetas prie kiekvienos žvaigždės, kuri jų turi. Toks apsirikimas tik parodo, kaip toli galima nuklysti, visiškai neįsivaizduojant, apie kokius dydžius turėtų būti kalbama.
Kiti keturi parametrai šiandien nežinomi taip pat, kaip ir prieš penkis dešimtmečius. Belieka spėlioti. Sakykime, kad gyvybė atsiranda kiekvienoje tam tinkamoje planetoje, ir kiekviena gyvybės sistema išaugina bent vieną protingą rūšį, kuri būtinai sukuria technologinę civilizaciją ir pradeda transliuoti radijo bangas. Taigi visų šių trijų parametrų vietoje įrašykime labai optimistinius vienetus. Dreikas čia buvo įrašęs atitinkamai vienetą, 0,01 ir 0,01, tačiau manau, kad kai visiškai nežinome parametrų verčių, gerai būtų įvertinti teorines ribas. O štai paskutinį skaičių mes (galbūt) įsivaizduojame. Ir jis yra gerokai mažesnis, nei 10 tūkstančių, kurie buvo naudoti originaliame skaičiavime. Žmonija pirmuosius radijo bangų signalus į kosmosą pasiuntė berods 1936-aisiais metais (esu girdėjęs, kad pirmasis toks galingas signalas buvo Berlyno olimpinių žaidynių atidarymo ceremonijos TV transliacija, bet gali būti, kad tai mitas). Nuo tada praėjo vos kiek daugiau, nei 70 metų, bet dabar jau beveik jokie mūsų siunčiami signalai atsitiktinai į kosmosą neiškeliauja. Taip yra todėl, kad, taupant energiją, buvo sukurtos palydovinio ryšio stotys, kurios signalą gali priimti ir perduoti labai siaurais spinduliais. Jei mūsų civilizacijos vystymasis yra nors kiek panašus į „tipinį“, galima teigti, kad atsitiktinio signalų ištrūkimo į kosmosą periodas yra vos apie 100 metų. Vėliau bet kokie signalai, siunčiami į kitas planetas, yra tik specialiai kitų gyvybės formų paieškai skirti pranešimai. Žmonija keletą tokių yra išsiuntusi, bet ne plačiu spinduliu. Taigi rašome L = 100.
Surinkę visus šiuos skaičius ir juos sudauginę, gauname
N = 10 * 0,35 * 0,02 * 1 * 1 * 1 * 100 = 7.
Tai reiškia, kad, jei mūsų padarytos prielaidos teisingos, Galaktikoje šiuo metu egzistuoja septynios komunikuoti galinčios civilizacijos. Jei įrašytume mažiau optimistinius skaičius vietoje trijų vienetų, šis skaičius tikrai būtų mažesnis už vienetą. Palyginimui, Dreikas taip pat buvo gavęs N = 10. Padarius dar vieną prielaidą, kad visos civilizacijos gyvena Galaktikos diske, vidutinis atstumas tarp jų yra maždaug 50 tūkstančių šviesmečių (disko spindulys yra apie 100 tūkstančių šviesmečių, plotas πR2, padalinę iš dešimties gauname vidutinį plotą vienai civilizacijai, ištraukę šaknį gauname vidutinį atstumą tarp civilizacijų). Tai reiškia, kad jei gautume iš panašios civilizacijos žinutę, tai jis būtų pasenęs penkiasdešimčia tūkstantmečių, vadinasi išsiųstas tada, kai Žemėje tvyrojo ledynmetis ir jokios civilizacijos nebuvo nė kvapo.
O gal mes juos jau radome?
SETI antenos ne tik klausėsi kosmoso garsų. Ir jos nebuvo vienintelės, kurios tai darė. 1965-aisiais metais susidomėjimo tarp „ateivių medžiotojų“ sulaukė jauna astrofizikos doktorantė Džoselina Bel (Jocelyn Bell), kuri, tyrinėdama kvazarų (labai tolimų aktyvių galaktikų) spindulius, vienoje nuotraukų serijoje pastebėjo keistai tiksliai blyksintį tašką. Tas taškas užsižiebdavo tiksliai kas sekundę ir taip pat tiksliai užgesdavo. Iš pradžių objektas buvo pažymėtas LGM-1, tai reiškė „Little green men“ (Maži žali žmogučiai), nes nebuvo žinomas joks natūralus objektas, kuris galėtų pulsuoti taip reguliariai. Per keletą metų paslaptis buvo išaiškinta – paaiškėjo, jog tai yra neutroninė žvaigždė, turinti labai stiprų magnetinį lauką ir sparčiai besisukanti aplink ašį, nesutampančia su lauko ašimi.
Šviesos spinduliai iš neutroninės žvaigždės išlekia tik pro magnetinius polius, taigi visa sistema tampa tarsi kosminiu „švyturiu“ ar „šviesos strypu“, o tas strypas vis sukasi. Ir kartais jis atsisuka tiksliai į Žemę – tada mums atrodo, kad pulsaras sušvinta. Vadinasi, čia ne žali žmogeliukai mums mojuoja kosminiu prožektoriumi.
Kitas, šiek tiek panašus, įvykis nutiko visai neseniai – pernai. Kai buvo paskelbta apie galimai gyvybei tinkamos planetos Gliese 581g atradimą, netrukus pasirodė ir žinia apie tai, jog dar prieš dvejus metus toje dangaus vietoje pamatytas paslaptingas signalas. Ir nors vėliau suabejota ir šio signalo tikrumu, ir pačios planetos egzistavimo faktu, istorija sulaukė susidomėjimo. Keistų blykstelėjimų danguje vis yra pastebima, tačiau dažniausiai juos įmanoma paaiškinti prietaisų klaidomis, įvairiais trukdžiais arba žinomais fizikiniais procesais (pavyzdžiui, gravitaciniu mikrolęšiavimu). Visgi tikimybė, kad kažkur tarp jų slypi ir informacija apie nežemišką gyvybę, egzistuoja. Laikas parodys, ar tai tiesa.
Taip pat keletą kartų žmonės bandė į kosmosą išsiųsti pranešimus apie tai, jog šitame akmenėlyje prie neypatingos žvaigždutės gyvena protingos būtybės. Garsiausi tokie pranešimai – trys: Arecibo žinutė, Vojadžerio auksinis įrašas bei Pionieriaus plokštė. Pirmoji buvo išsiųsta radijo spinduliu iš Arecibo teleskopo žvaigždžių spiečiaus M13 link. Šiame vos poros šimtų baitų vienetų ir nulių rinkinyje surašyta informacija apie pagrindinius cheminius elementus, iš kurių sudaryta Žemės gyvybė, DNR molekulės struktūrą, parodyta žmogaus forma ir vidutinis ūgis, siunčiančiojo teleskopo dydis ir Žemės padėtis Saulės sistemoje. Ar tokį pranešimą gavusios nežemiškos būtybės sugebėtų jį iššifruoti? Greičiausiai niekados to nesužinosime, nes signalas tikslą pasieks tik po 25 tūkstantmečių. Ir netgi to tikslo, t. y. spiečiaus, ten jau nebebus, nes per tiek laiko jis gerokai pasislinks Galaktikoje.
Kitos dvi žinutės – jau nebe radijo signalai, bet fiziniai objektai, paleisti kartu su Pionieriais (Pioneer) 10 ir 11 bei abiem Vojadžeriais (Voyager). Šiuose kosminiuose zonduose, keliaujančiuose iš Saulės sistemos į tarpžvaigždines platumas, įdėtos plokštelės. Pioneriaus plokštelėje išraižyti vyro ir moters atvaizdai šalia paties zondo atvaizdo; taip pat pažymėta Saulės padėtis keturiolikos pulsarų atžvilgiu, o pulsarai identifikuoti pagal jų periodus, kurie išmatuoti, laiko vienetu imant vandenilio atomo hipersmulkiosios struktūros tranzicijos trukmę. Suprasti, kas ši tranzicija yra, nebūtina, tačiau tai yra vienas iš fundamentalių fizikinių procesų, vykstantis visur, skleidžiantis 21 centimetro bangos ilgio spindulius (kurie matomi visoje Galaktikoje ir kuriais naudojantis tyrinėjamas vandenilio pasiskirstymas) ir turėtų būti žinomi bet kuriai protingai gyvybei. Dar toje plokštėje parodyta ir iš kurios planetos Saulės sistemoje zondas paleistas.
Vojadžeriuose esantis „auksinis įrašas“ vienoje pusėje taip pat dekoruotas panašiais simboliais – vandenilio tranzicijos žymekliu, Saulės padėtimi. Kiti simboliai turėtų padėti suprasti, ką daryti su tuo disku, norint išgauti iš jo informaciją. Ta informacija įrašyta kitoje disko pusėje esančiose įrantose – iš principo tai yra patefono plokštelė, tiktai metalinė, o ne vinilinė. Plokštelėje įrašyti garsai ir vaizdai – Žemės gamtos pavyzdžiai, pasisveikinimai įvairiomis kalbomis, įvairių tautų ir laikų muzika, nuotraukos, moksliniai duomenys. Abu įrašai skirti padėti nežemiškai civilizacijai susidaryti vaizdą apie žmoniją ir Žemę bei parodyti, kur ji yra, kad galbūt pavyktų užmegzti kontaktą.
Šiuo metu ir Vojadžeriai, ir Pionieriai skrieja kažkur Saulės sistemos pakraščiuose, o gal jau ir išskrido už jos ribų. Tiksliai to žinoti negalime dėl dviejų priežasčių. Pirma, niekas tiksliai nežino, kur baigiasi Saulės sistema ir prasideda tarpžvaigždinė erdvė. Vienas iš Vojadžerių misijos tikslų – bandymas atsakyti į šį klausimą, tyrinėjant Saulės vėjo greitį. Antra, Vojadžerių padėtis Žemės atžvilgiu žinoma gana tiksliai, bet visgi su paklaida, o su Pionieriais kontaktas jau kurį laiką prarastas, taigi apie jų padėtis galime tik spėlioti. Bet kuriuo atveju tikėtis, kad šie zondai pasieks kitas civilizacijas kažkada greitai, neverta. Artimiausią žvaigždę jie pasieks tik po šimto tūkstančių metų, nors juda panašiu greičiu, kaip Žemė orbitoje aplink Saulę. Taigi, kad ir kas juos suras, tai bus tik tolimos praeities aidas, pasimetęs kosmoso platybėse. Atskridę į nurodytą vietą, galimi ieškotojai nepamatys nei Žemės, nei Saulės, nes ši bus gerokai pajudėjusi pulsarų atžvilgiu.
Kol kas bandymai išgirsti ateivius ar su jais susisiekti vaisių nedavė. Galbūt ateityje tai pasikeis, tačiau kol kas kyla natūralus klausimas, kodėl jų nėra. Šitaip prieiname prie Fermi paradokso.
Tai visgi kur tie ateiviai?
„Fermi paradoksas“, iškeltas dar 1950-aisiais metais , yra susijęs su Dreiko lygtimi ir jos rezultatais. Pasakojama, jog italas fizikas Enriko Fermis (Enrico Fermi) kartą savo kolegų paklausė: „Jei manome, kad nežemiškų civilizacijų Paukščių Take yra labai daug – o taip turėtų būti – tai kodėl mes nematome jų egzistavimo įrodymų?“ Įvairūs atsakymai – filosofiniai, matematiniai, netgi fantastiniai, – galvojami iki šiol. Pristatysiu keletą pagrindinių.
Pirmasis atsakymas, kurį galima sugalvoti, pasižiūrėjus į Dreiko lygties rezultatą, yra „tų ateivių iš tikro labai nedaug“. Jei atstumas iki artimiausios kitos civilizacijos yra 50 tūkstančių šviesmečių, pamatyti kažkokį jos egzistavimo įrodymą šansų praktiškai nėra. Tačiau reikėtų atkreipti dėmesį, kad Dreiko lygtyje yra skaičiuojamas radijo bangomis aptinkamų civilizacijų skaičius. Žmonių civilizacija egzistuoja jau penkis tūkstantmečius ir kol kas niekur nesiruošia pranykti. Kažkokius pokyčius savo planetai, kuriuos galima pamatyti iš kosmoso, darome maždaug nuo pramonės perversmo pradžios, taigi jau porą šimtmečių.
O jei galvotume tiesiog apie gyvybę Žemėje, tai ji egzistuoja išvis tris milijardus metų, o poveikis planetos atmosferai tikrai aptinkamas iš kosmoso, jei tik įmanoma išmatuoti planetos spektrą. Taigi jei civilizacijos egzistavimo laiką paimtume lygų 10000 metų, o gyvybės – 3 milijardus, gaunami rezultatai yra 700 planetų ir 210 milijonų planetų. Nors aptikti vieną iš 700 planetų Galaktikoje tikėtis nelabai verta, bet gyvybę turinti artimiausia planeta turėtų būti arčiau, nei už šimto šviesmečių. Taip arti esančią planetą mes greičiausiai jau būtume aptikę, nors tikimybė tikrai ne šimtaprocentinė. Tad viską apmąsčius atrodo, kad argumentas, jog kitur gyvybės nėra tiek jau daug, turbūt yra pakankamai svarus ir neblogai atsako į Fermi paradoksą.
Šis atsakymas, jog kitų civilizacijų yra paprasčiausiai labai mažai – tai vienas iš dviejų paradokso sprendimų. Iš filosofinės pusės atsakymą galima praplėsti. Galbūt civilizacijų nėra todėl, kad nėra gyvybei tinkamų planetų? O gal todėl, kad protinga gyvybė nedažnai išsivysto? Gal išsivysčiusi neilgai gyvena, nes susinaikina? O gal kiekvieną pradedančią stiebtis ir šnekėtis su kosmosu civilizaciją sunaikina kokie nors galaktiniai okupantai? O gal?.. Variantų prisigalvoti įmanoma daugybę, bet kol kas visi jie yra būtent filosofijos kompetencijoje, o ne astronomijos. Laikui bėgant, į vis daugiau jų galėsime atsakyti ir remdamiesi stebėjimų (bei skaitmeninių modelių) duomenimis, tačiau šių proveržių dar teks palaukti.
Antras platus atsakymas į „kosminės tylos“ klausimą – jie egzistuoja, bet su mumis nebendrauja ir/arba yra mums neaptinkami. Kelis šio atsakymo variantus jau minėjau aukščiau: gali būti, kad neaptinkami jie tiesiog dėl milžiniškų atstumų tarp žvaigždžių. Nors 50 tūkstančių metų, kuriuos sklistų šviesa tarp dviejų gyvenamų planetų, yra menkniekis, palyginus su Visatos amžiumi, bet jei įskaičiuotume laiką, kuris praėjo iki atsirandant pakankamiems sunkiųjų elementų kiekiams (keletas milijardų metų), prie jo pridėtume laiką planetų sistemoms susiformuoti ir stabilizuotis (dar koks milijardas metų), o dar – gyvybės atsiradimo ir evoliucionavimo trukmę (kuri Žemėje yra keturi milijardai metų, o kitur gali būti panaši), tai jau beveik dabartį ir pasiekiame, pradėję nuo Didžiojo sprogimo. Taigi visai gali būti, jog žmonija yra viena iš pirmųjų Paukščių Tako civilizacijų, gebanti komunikuoti su kosmosu. Jei kitos civilizacijos yra panašaus amžiaus, tai 50 tūkstantmečių pasidaro labai daug. Galų gale, net jei civilizacijos yra gerokai senesnės, galbūt jos taip pat suskaičiavo tikimybę susisiekti su proto broliais ir suprato, kad tam neverta švaistyti resursų – tarpžvaigždinei komunikacijai tiesiog nelemta egzistuoti.
Net jeigu visa tai ir netiesa, jei Galaktikoje yra pilna protingų civilizacijų, vis tiek gali būti, kad mes su jomis negalime komunikuoti. Pavyzdžiui, gal nei viena iš jų neskleidžia jokių signalų į kosmosą – žmonija juk jau beveik liovėsi tai dariusi, tad kodėl ir kiti neturėtų? O gal mes tiesiog nemokame klausytis, ir žalių žmogeliukų balsai pasimeta tarpžvaigždiniame triukšme, kurį tiesiog reikia tinkamai atkoduoti? O gal jie tyli, nes bijo atkreipti į save dėmesį? Ne per seniausiai Stivenas Hokingas (Stephen Hawking) perspėjo, kad bandyti užmegzti kontaktą gali būti pavojinga – kituose pasauliuose gali atsirasti panašiai galvojančių. Galbūt jie tyli, nes bijo atkreipti mūsų dėmesį? Gal žmonija yra dirbtinai izoliuota nuo Galaktinės bendruomenės, laikantis iš „Star Trek“ serialo pažįstamos Pirminės direktyvos? Vėlgi, kuo toliau, tuo labiau filosofiniai (ar net fantastiniai) klausimai iškyla. O kuris iš šių pasvarstymų yra teisingas, jei išvis kuris nors bent apytikriai arti teisybės, – sužinosime turbūt tik tolimoje ateityje. Kol kas Galaktika su mumis nesikalba. Bet ar verta dėl to nustoti bandyti ją prakalbinti? Manau, kad neverta, bet tai tikrai ne visų mokslininkų požiūris.
Arčiau namų
Paklajoję po Galaktikos platybes ir nieko ten neradę, sugrįžkime į savo kosminius namus – Saulės sistemą. Galbūt čia kur nors tūno nežemiška gyvybė? Tokia gyvybė tikrai nėra protinga civilizacija (nebent ji pasislėpusi po savo planetos ar palydovo paviršiumi ir gyvena visiškai atsiskyrusi nuo aplinkos), Marse kanalų nėra, Veneroje dinozaurai pelkėse nesimurkdo... Tačiau bent gyvybės užuomazgų gal pavyktų rasti? Juk Saulės sistemos planetas galime tyrinėti gerokai detaliau nei kitų žvaigždžių sistemas, tad nebūtina daryti kai kurių prielaidų ir galima ieškoti įvairesnių gyvybės pavyzdžių, nei tik anglimi paremtas vandeningas žemietiškas variantas.
Artimiausias akmenėlis greta mūsiškės Žemės, ir kol kas vienintelis, kuriame apsilankė žmonės, – Mėnulis. Kai kurios planetinių sistemų ir gyvybės vystymosi teorijos teigia, jog jei ne jis, tai ir gyvybės Žemėje nebūtų, mat didelio palydovo (Mėnulio ir Žemės masės santykis yra didesnis, nei bet kurio kito palydovo masės santykis su jo planeta Saulės sistemoje) egzistavimas užtikrina planetos ašies stabilumą, kuris būtinas atsirandančiai gyvybei nepranykti dėl per sparčiai kintančios temperatūros. Bet ar gali gyvybė egzistuoti Mėnulyje? Ne vienas rašytojas fantastas galvojo, kad gali, bet ten nuskridę astronautai rado tik plikus akmenis, padengtus dulkių sluoksniu. Atgabentuose uolienų pavyzdžiuose gyvybės pėdsakų irgi nerasta.
Atrodė, kad Mėnulis yra visiška dykvietė... Kol prieš pusantrų metų NASA palydovas LCROSS (Lunar CRater Observation and Sensing Satellite, Mėnulio kraterių stebėjimo ir zondavimo palydovas), paleidęs į Mėnulio paviršių raketą, jos išmestame dulkių debesyje aptiko bent 100 kilogramų vandens! Kiti stebėjimai ir kompiuteriniai modeliai rodo, jog dideli Mėnulio plotai gali būti nuolatiniame šešėlyje, paslėpti nuo Saulės spindulių, kurie vandenį iškart išgarintų; taip pat vandens ledo gali būti po palydovo paviršiumi. Organikos tame lede aptikti nesitikima, bet vandens egzistavimas gerokai palengvintų galimas ateities misijas į Mėnulį. Vandenį galėtų naudoti ir žmonės (jei tik galėtų jį išgauti), ilgą laiką dirbantys Mėnulio paviršiuje, ir robotizuoti prietaisai, iš vandens lengvai galintys pasigaminti vandenilio ir deguonies mišinį, tinkamą naudoti kaip raketinį kurą.
Kita planeta, į kurią vis nukrypsta gyvybės ieškotojų akys, teleskopai ir zondų trajektorijos – raudonasis Marsas. Nors kanalų jame nėra, ir jokia paslaptinga civilizacija nesislepia, tik ir laukianti, kada čia mus užpulti, kaimyninė planeta nestokoja paslapčių. Jos paviršiuje matyti ilgi grioviai, primenantys išdžiūvusias upių vagas. Kartais tos vagos pasikeičia, atsiranda naujos. Poliarinėse kepurėse gausu „sauso ledo“ (sukietėjusio anglies dvideginio), bet taip pat yra ir sustingusio vandens. Antarktidos ledynų ir po jais tvyrančių vandens telkinių tyrimai leidžia spėti, kad panašūs polediniai ežerai egzistuoja ir Marse.
Galbūt skysto vandens yra ir kitose Marso platumose, giliai po paviršinėmis uolienomis? Bet ramybės neduoda klausimas, kur pasidėjo vanduo, kuris tikrai turėjo kadaise egzistuoti Marso paviršiuje. Dabar toks vanduo, kaip ir Mėnulyje, iškart išgaruotų, bet praeityje turėjo tekėti upėmis ir banguoti vandenynais. Kas atsitiko, kas pasikeitė Marse, kad staiga prieš kelis milijardus metų iš galbūt gyvybei tinkamos planetos jis pavirto uolėta dykyne? Atsakymą į šį klausimą bando rasti marsaeigiai ir jų duomenis tyrinėjantys mokslininkai. Reikia tikėtis, kad pavyks, o gal ir gyvybės užsilikusios kur nors požemiuose (teisingiau būtų sakyti – pomarsiuose) aptiksime.
Toliau nuo Saulės aptikti vandens gerokai sunkiau; didžioji jo dalis yra sustingusi į ledą arba išsisklaidžiusi didžiųjų planetų atmosferose. Gyvybės tokiose sąlygose ieškoti kol kas nebandoma. Tačiau yra dar keletas vietų, kur tikimasi rasti kažko panašaus į gyvybės formas. Ir netgi ne tokias, kaip Žemėje. Įdomiausia tokia vieta – didžiausias Saturno palydovas Titanas. Tai yra vienintelis objektas Saulės sistemoje, neskaitant Žemės, kuriame aptikti paviršiniai skysčio telkiniai.
Tiesa, tas skystis yra etano ir metano mišinys. Bet ir šis chemikalas, panašiai kaip vanduo, gali būti puikus tirpiklis, palengvinti cheminių elementų pernašą ir netgi leisti susiformuoti sudėtingoms struktūroms. Tokios struktūros galėtų sudaryti ištisą ekosistemą – vartoti etane esantį vandenilį, jungti jį su acetilenu ir išskirti metaną. „Cassini-Huygens“ zondo duomenys, išnagrinėti praeitą vasarą, leidžia daryti išvadą, kad kažkas panašaus į tokią ekosistemą egzistuoja, nors gali būti, kad pastebėtą vandenilio apytaką ir acetileno trūkumą galima paaiškinti ir kitokiais procesais. Ar ši ekosistema, jei ji egzistuoja, yra „gyva“? Tai iš dalies priklauso nuo to, ką laikysime gyvybe, o šiuo klausimu nesutaria ir daugelis mokslininkų. Bet kuriuo atveju, Titane tikrai vyksta kažkas įdomaus, ir reikia tikėtis, kad netolimoje ateityje sužinosime gerokai daugiau apie jo paslaptis.
Dar viena vieta, kurioje gali egzistuoti „keista“ gyvybė – Jupiterio palydovas Europa. Manoma, kad po jo paviršiumi egzistuoja poledinis vandenynas, o jo gelmėse, prie terminių šaltinių, gali egzistuoti gyvybė. Panaši autonominė ekosistema gyvuoja Žemės vandenynų gelmėse – daugelis jos narių egzistuoja visiškai nepriklausomai nei nuo Saulės šviesos, nei nuo maisto šaltinių iš tolesnės aplinkos. Teoriškai polediniame vandenyne Europoje gali egzistuoti net ir deguonimi kvėpuojantys organizmai, nes kosminiai spinduliai yra pajėgūs suskaidyti paviršinį ledą ir taip prisotinti vandenį deguonies. Bet ir šių teiginių didžioji dalis yra tik spekuliacijos, o stebėjimų duomenys vienareikšmiško atsakymo nepateikia.
Kol kosmoso tolybės tyli ir žali žmogeliukai mums iš kitų žvaigždžių nemojuoja, bandome ieškoti panašių į save arčiau. Proto brolių rasti nesitikime, tačiau bet koks gyvybės egzistavimo įrodymas, ypač jei tai būtų smarkiai nuo žemiškosios besiskirianti gyvybė, būtų milžiniškas žingsnis pirmyn, padėsiantis mums suprasti gerokai daugiau ir apie Žemės gyvybės atsiradimą bei raidą.
Pabaiga
Šiame kiek eklektiškame rašinyje pabandžiau pristatyti kai kuriuos svarbius dalykus, susijusius su gyvybės paieškomis už Žemės ribų. Visų temų apžvelgti, jau nekalbant apie detalų jų pristatymą, tikrai nesugebėčiau, tačiau tikiuosi, kad papasakoti dalykai padės lengviau susigaudyti pranešimuose apie galimas gyvybei tinkamas planetas, atradimus Marse ar Mėnulyje bei keistus signalus kažkur iš kosmoso. Proto brolių paieška masina žmones nuo neatmenamų laikų ir masins turbūt dar labai ilgai. Ar surasime juos? Parodys tik laikas. Tačiau kol kas žali žmogeliukai lieka tik fantastikos ir teorinių tyrimų objektų. Gal tai ir ne blogiausias variantas...
Kastytis Zubovas
