מדענים גאולוגיים מציעים כי היעדר מאפיינים גיאולוגיים מסוימים על כוכבי לכת חיצוניים, כמו אוקיינוסים ויבשות יחד עם טקטוניקת לוחות מתמשכת, יכול להיות הסיבה לכך שתרבויות חוצניות מתקדמות הן כה נדירות, מה שמשנה את הציפיות של משוואת דרייק.
חוקרים מציעים שהמחסור באוקיינוסים, יבשות וטקטוניקת הלוחות ארוכת הטווח על כוכבי לכת חיצוניים מסביר כנראה את הנדירות של תרבויות חוצניות מתקדמות, מאתגר את ההערכות שמספקת משוואת דרייק ומתייחס לפרדוקס הפרמי.
מחקר חדש של מדען הגיאוגרפי של אוניברסיטת טקסס בדאלאס, ד"ר רוברט סטרן ועמית, מציע הסבר גיאולוגי מדוע לא נמצאו ראיות חותכות לתרבויות מתקדמות מחוץ לכדור הארץ (ET), למרות שמשוואת דרייק חוזה שצריכות להיות הרבה תרבויות כאלה ב הגלקסיה שלנו מסוגלת לתקשר איתנו.
במחקר שפורסם לאחרונה 12 בכתב העת דוחות מדעייםשטרן וד"ר טאראס גריה, פרופסור למדעי כדור הארץ במכון הפדרלי השוויצרי לטכנולוגיה בציריך, מציעים כי נוכחותם של אוקיינוסים ויבשות, כמו גם טקטוניקת הלוחות ארוכת הטווח, על כוכבי לכת נושאי חיים חיונית עבור אבולוציה של תרבויות פעילות ותקשורתיות (ACCs).
החוקרים מסכמים שהמחסור הסביר של שלוש הדרישות הללו על כוכבי לכת חיצוניים יקטין משמעותית את המספר הצפוי של תרבויות ET כאלה בגלקסיה.
"החיים קיימים על פני כדור הארץ כ-4 מיליארד שנים, אבל אורגניזמים מורכבים כמו בעלי חיים לא הופיעו עד לפני כ-600 מיליון שנה, וזה זמן לא רב לאחר שהחל הפרק המודרני של טקטוניקת הלוחות", אמר שטרן, פרופסור לבר-קיימא. מדעי מערכות כדור הארץ בבית הספר למדעי הטבע ומתמטיקה. "טקטוניקת הלוחות באמת מקפיצה את מכונת האבולוציה, ואנחנו חושבים שאנחנו מבינים למה."
מחקר של מדען הגיאוגרפי של אוניברסיטת טקסס בדאלאס, ד"ר רוברט סטרן ועמית, מציע הסבר גיאולוגי מדוע לא נמצאו עדויות חותכות לתרבויות מתקדמות מחוץ לכדור הארץ (ET), למרות שמשוואת דרייק, המוצגת כאן, מנבאת שיהיו הרבה תרבויות כאלה בגלקסיה שלנו שמסוגלות לתקשר איתנו. קרדיט: אוניברסיטת טקסס בדאלאס
איפה כולם?
בשנת 1961 הגה האסטרונום ד"ר פרנק דרייק משוואה שבה מספר גורמים מוכפלים יחד כדי להעריך את מספר התרבויות התבוניות בגלקסיה שלנו המסוגלות להודיע על נוכחותן לבני אדם:
N = R* איקס וע איקס נה איקס ול איקס ואני איקס וג איקס ל
N: מספר הציביליזציות ב שביל החלב גלקסיה שפליטות אלקטרומגנטיות שלה (גלי רדיו וכו') ניתנות לזיהוי.
R*: מספר הכוכבים הנוצרים מדי שנה.
וע: חלקם של אותם כוכבים עם מערכות פלנטריות.
נה: מספר כוכבי הלכת למערכת שמש עם סביבה מתאימה לחיים.
ול: החלק של כוכבי לכת מתאימים שעליהם מופיעים בפועל חיים.
ואני: החלק של כוכבי לכת נושאי חיים שעליהם צצים חיים תבוניים.
וג: חלק מהציוויליזציות שמפתחות טכנולוגיה שמייצרת סימנים ניתנים לזיהוי לקיומן.
ל: משך הזמן הממוצע (שנים) תרבויות כאלה מייצרות סימנים כאלה.
הקצאת ערכים לשבעת המשתנים הייתה משחק ניחושים מושכל, שהוביל לתחזיות כי תרבויות כאלה צריכות להיות נפוצות. אבל אם זה נכון, מדוע אין הוכחות חותכות לקיומם?
סתירה זו ידועה בתור פרדוקס פרמי, על שם הפיזיקאי הגרעיני והנובליסט ד"ר אנריקו פרמי, שהציג את השאלה באופן לא רשמי לעמיתים.
במחקרם, שטרן וגריה מציעים לחדד את אחד מגורמי משוואת דרייק – fאניחלקם של כוכבי לכת נושאי חיים שעליהם צצים חיים תבוניים – כדי לקחת בחשבון את נחיצותם של אוקיינוסים ויבשות גדולים ואת קיומה של טקטוניקת הלוחות במשך יותר מ-500 מיליון שנים על כוכבי לכת אלה.
"בניסוח המקורי, חשבו שהגורם הזה הוא כמעט 1, או 100% – כלומר, האבולוציה בכל כוכבי הלכת עם חיים תצעד קדימה, ועם מספיק זמן תהפוך לציוויליזציה אינטליגנטית", אמר סטרן. "נקודת המבט שלנו היא: זה לא נכון."
השפעת טקטוניקת הלוחות
טקטוניקת הלוחות היא תיאוריה שנוסחה בסוף שנות ה-60, הקובעת שקרום כדור הארץ והמעטפת העליונה נשברים לחתיכות נעות, או לוחות, שנעים לאט מאוד – בערך באותה מהירות שציפורניים ושיער צומחים.
במערכת השמש שלנו, רק לאחד מארבעת הגופים הסלעיים עם עיוות פני השטח ופעילות וולקנית – כדור הארץ – יש טקטוניקת לוחות. שלושה אחרים – וֵנוּס, מַאְדִים ו צדקהירח של איו – מעוותים באופן פעיל ויש להם הרי געש צעירים, אבל הם חסרים טקטוניקת לוחות, אמר שטרן. שני גופים סלעיים אחרים – מרקורי והירח – חסרים פעילות כזו והם מתים מבחינה טקטונית.
"הרבה יותר נפוץ שלכוכבי לכת יש מעטפת מוצקה חיצונית שאינה מקוטעת, מה שמכונה טקטוניקה בעלת מכסה אחת", אמר שטרן. "אבל טקטוניקת הלוחות יעילה הרבה יותר מטקטוניקת מכסה בודדת להנעת הופעתן של צורות חיים מתקדמות."
כאשר לוחות טקטוניים נעים, הם מתרסקים או מתרחקים זה מזה, ויוצרים מבנים גיאולוגיים כמו הרים, הרי געש ואוקיינוסים, המאפשרים גם לדפוסי מזג אוויר ואקלים מתונים להתפתח. באמצעות בליה, חומרים מזינים משתחררים לאוקיינוסים. על ידי יצירה והרס של בתי גידול, טקטוניקת הלוחות מפעילה לחץ סביבתי מתון אך בלתי פוסק מִין להתפתח ולהסתגל.
שטרן וגריה גם העריכו את החשיבות של נוכחות ארוכת טווח של מסות יבשה ואוקיינוסים גדולים לאבולוציה המובילה למין פעיל, בעל יכולת תקשורת.
"שני היבשות והאוקיינוסים נדרשים עבור ACCs כי האבולוציה של חיים רב-תאיים פשוטים עד מורכבים חייבת להתרחש במים, אך אבולוציה נוספת המובילה לתהייה לגבי שמי הלילה, רתימת אש ושימוש במתכות ליצירת טכנולוגיות חדשות, ולבסוף להופעתם של ACCs המסוגל לשלוח גלי רדיו וספינות רקטות לחלל, חייב לקרות ביבשה", אמר שטרן.
חידוד משוואת דרייק
צוות המחקר הציע עדכון למשוואת דרייק המגדירה את fאני כמכפלה של שני איברים: וocחלקם של כוכבי לכת חיצוניים הניתנים למגורים עם יבשות ואוקיינוסים משמעותיים, ו-fptחלקם של כוכבי לכת שהיו להם טקטוניקת לוחות לאורך זמן.
בהתבסס על הניתוח שלהם, סטרן אמר שחלק הכוכבים החיצוניים עם נפח מים אופטימלי כנראה קטן מאוד. הם מעריכים את הערך של foc נע בין 0.0002 ל-0.01. באופן דומה, הצוות הגיע למסקנה כי טקטוניקת הלוחות הנמשכת יותר מ-500 מיליון שנה היא גם חריגה ביותר, מה שמוביל לאומדן של fpt בפחות מ-0.17.
"כאשר אנו מכפילים את הגורמים הללו יחד, אנו מקבלים הערכה מעודנת של fאני זה קטן מאוד, בין 0.003% ל-0.2%, במקום 100%", אמר שטרן. "זה מסביר את הנדירות הקיצונית של תנאים פלנטריים נוחים לפיתוח חיים תבוניים בגלקסיה שלנו ופותר את פרדוקס הפרמי".
לפי נאס"א, יותר מ-5,000 כוכבי לכת אקזו-כוכבים אושרו בשביל החלב מתצפיות קרקעיות ופלטפורמות מקיפות כמו טלסקופי החלל קפלר וג'יימס ווב. בעוד שמדענים, כולל צייד כוכבי הלכת של UT דאלאס, ד"ר Kaloyan Penev, עוזר פרופסור לפיזיקה, השתפרו במציאת כוכבי לכת סביב כוכבים אחרים ובהערכת המספר הסלעי, אין להם עדיין את היכולת לזהות טקטוניקת הלוחות על כוכבי לכת חיצוניים.
"הביוגיאוכימיה טוענת שכדור הארץ המוצק, במיוחד טקטוניקת הלוחות, מאיץ את התפתחות המינים", אמר שטרן. "מחקרים כמו שלנו מועילים מכיוון שהם מעוררים חשיבה רחבה על תעלומות גדולות יותר ומספקים דוגמה כיצד אנו יכולים ליישם את הידע שלנו על מערכות כדור הארץ על שאלות מעניינות על היקום שלנו."
המחקר נתמך על ידי הקרן הלאומית למדע השוויצרית.
