Ίθαν Σίγκελ, Η αναζήτηση εξωγήινης ζωής πρέπει να λάβει υπόψη αυτό το μάθημα του Στίβεν Κινγκ. Ethan Siegel, The search for alien life must heed this lesson from Stephen King

Αυτή η εικόνα της Γης τη νύχτα υπογραμμίζει τη δύναμη του πώς τα διαφορετικά χαρακτηριστικά είναι ορατά καθώς ο πλανήτης περιστρέφεται γύρω από τον άξονά του από μακριά. Παρόλο που ο νυχτερινός φωτισμός δεν θα ήταν ανιχνεύσιμος με την προβλεπόμενη τεχνολογία εάν η Γη ήταν εξωπλανήτης, υπάρχουν φασματικές και φωτομετρικές υπογραφές που θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για τον προσδιορισμό πολλών από τις ιδιότητες του πλανήτη μας από μακριά. This image of Earth at night highlights the power of how different features are visible as the planet rotates about its axis from afar. Even though night lighting would not be detectable with foreseeable technology were Earth an exoplanet, there are spectral and photometric signatures that could be used to determine many of our planet’s properties from afar. Credit: NASA’s Earth Observatory/NOAA/DOD

Εδώ στη Γη, τουλάχιστον πριν από 3,8 δισεκατομμύρια χρόνια και ίσως ακόμη νωρίτερα στην ιστορία του πλανήτη μας, η ζωή εμφανίστηκε στον κόσμο μας και έκτοτε συνεχίζεται. Έχουμε φωτοσυνθετική ζωή για τουλάχιστον τα τελευταία 2,7 δισεκατομμύρια χρόνια. Έχουμε ευκαρυωτική ζωή, με διαφοροποιημένα οργανίδια μέσα στα κύτταρά της, για περισσότερα από 2 δισεκατομμύρια χρόνια. Η πολυκύτταρη ζωή και η σεξουαλική αναπαραγωγή υπάρχουν εδώ και πάνω από ένα δισεκατομμύριο χρόνια. Και τα φυτά, τα ζώα και οι μύκητες εμφανίστηκαν όλα πριν από περισσότερα από 500 εκατομμύρια χρόνια. Πιο πρόσφατα, το δικό μας είδος εμφανίστηκε στη Γη: όχι μόνο έξυπνο, αλλά και τεχνολογικά προηγμένο, μεταμορφώνοντας τον κόσμο μας και έχοντας κάνει τα πρώτα μας βήματα στο διάστημα ξεκινώντας από τον 20ό αιώνα.

Η αποκάλυψη αυτής της ιστορίας, σε συνδυασμό με την αναγνώριση ότι τα ακατέργαστα συστατικά που οδήγησαν στη ζωή στη Γη βρίσκονται σε δισεκατομμύρια αστρικά συστήματα σε όλο τον γαλαξία μας και σε τρισεκατομμύρια γαλαξίες σε όλο το παρατηρήσιμο Σύμπαν, έχει οδηγήσει σε μερικά τεράστια ερωτήματα και σε μερικές εξίσου τεράστιες εικασίες.

• Σε πόσους άλλους κόσμους στο Ηλιακό μας Σύστημα αναδύθηκε ζωή;
• Πόσοι κατοικημένοι πλανήτες υπάρχουν στον γαλαξία μας αυτή τη στιγμή;
• Πόσοι πλανήτες σφύζουν από ζωή όπως η Γη;
• Πόσα έξυπνα εξωγήινα είδη υπάρχουν εκεί έξω και πόσα είναι πιο προηγμένα τεχνολογικά από εμάς;
• Και, ίσως το πιο ουσιαστικό, είμαστε μόνοι μας στο Σύμπαν;

Αυτά είναι από τα μεγαλύτερα υπαρξιακά ερωτήματα που μπορεί κανείς να θέσει, και ίσως αργότερα αυτόν τον αιώνα επιτέλους, για πρώτη φορά στην ιστορία, να έχουμε απάντηση σε ένα ή περισσότερα από αυτά. Αλλά μέχρι τότε, υπάρχει ένα ζωτικό μάθημα κατά της εξαγωγής πρόωρων συμπερασμάτων από μια απίθανη πηγή: τον μυθιστοριογράφο Στίβεν Κινγκ. Να τι πρέπει να γνωρίζουν όλοι, από επαγγελματίες αστροβιολόγους μέχρι απλούς ανθρώπους.

Η προοπτική ανίχνευσης και χαρακτηρισμού της ατμόσφαιρας ενός πραγματικά παρόμοιου με τη Γη πλανήτη, δηλαδή ενός πλανήτη στο μέγεθος της Γης στην κατοικήσιμη ζώνη του άστρου του, που περιλαμβάνει τόσο κόκκινους νάνους όσο και περισσότερα αστέρια σαν τον Ήλιο, είναι εφικτή. Με έναν κορωνογράφο επόμενης γενιάς, μια μεγάλη αποστολή υπεριώδους-οπτικής-υπέρυθρης ακτινοβολίας θα μπορούσε να βρει δεκάδες, ή και εκατοντάδες, πλανήτες στο μέγεθος της Γης για μέτρηση. The prospect of detecting and characterizing the atmosphere of a true Earth-like planet, i.e., an Earth-sized planet in the habitable zone of its star, including both red dwarf and more Sun-like stars, is within our reach. With a next-generation coronagraph, a large ultraviolet-optical-infrared mission could find dozens, or even hundreds, of Earth-sized worlds to measure. Credit: National Academies/Astro2020 decadal survey

Στην επική ιστορία του Stephen King, The Stand, ένας ιός που μετατρέπεται σε όπλο απελευθερώνεται κατά λάθος από ένα στρατιωτικό εργαστήριο και προκαλεί μια καταστροφική παγκόσμια πανδημία. Αυτό το βιολογικό όπλο ενός ιού - γνωστό τόσο ως υπεργρίπη όσο και με την κωδική του ονομασία Captain Trips - είναι εξαιρετικά μολυσματικό και σε σύντομο χρονικό διάστημα, το αρχικό ξέσπασμα στο Arnette του Τέξας έχει πλέον εξαπλωθεί σε κάθε χώρα της Γης. Η υπεργρίπη, σε διάστημα μόλις λίγων εβδομάδων, αποδεικνύεται μοιραία για σχεδόν όλους: σκοτώνοντας πάνω από το 99% του παγκόσμιου πληθυσμού. Μετά από περίπου ένα μήνα, σχεδόν όλοι οι άνθρωποι που κάποτε υπήρχαν στη Γη έχουν πεθάνει.

Ωστόσο, ένα από τα άτομα που βρίσκονται στο σημείο του «σημείου μηδέν» της αρχικής επιδημίας στην Αρνέτ του Τέξας αποδεικνύεται ότι είναι ο Στιούαρτ Ρέντμαν: ένα αξιοσημείωτο άτομο για έναν μόνο λόγο, το γεγονός ότι φαίνεται να έχει ανοσία στον ιό. Κρατείται βίαια καθώς ερευνητές και κυβερνητικοί αξιωματούχοι ελπίζουν να χρησιμοποιήσουν τις φαινομενικά μοναδικές ιδιότητες του σώματός του για να βρουν μια θεραπεία, αλλά καθώς όλο και περισσότεροι άνθρωποι υποκύπτουν στον ιό, αυτός δραπετεύει. Τελικά συναντά αρκετούς άλλους επιζώντες, όπου πολλοί από αυτούς ενώνονται για να προσπαθήσουν να δημιουργήσουν μια νέα κοινωνία από τα απομεινάρια του παλιού και να κάνουν την ανθρωπότητα να «αντισταθεί» σε μια σειρά από σκοτεινές δυνάμεις με επικεφαλής τον ανταγωνιστή της ιστορίας: τον υπερφυσικό Ράνταλ Φλαγκ.

Στο μυθιστόρημα του Stephen King «The Stand», όλοι οι άνθρωποι εκτίθενται σε έναν νέο ιό υπεργρίπης, γνωστό ως Captain Trips, και πάνω από το 99% αυτών πεθαίνουν από αυτόν. Ο σπάνιος άνθρωπος που επέζησε από τον ιό, σε μεγάλο βαθμό ανεπηρέαστος από αυτόν, θα έπρεπε ενδεχομένως να περάσει πολύς καιρός μέχρι να βρει έναν δεύτερο επιζώντα. Μέχρι να το κάνουν, θα ανησυχούσαν δικαιολογημένα για το αν ήταν πράγματι ο μόνος εναπομείνας ζωντανός άνθρωπος στη Γη. In Stephen King’s novel “The Stand,” all humans become exposed to, and more than 99% of them die from, a new superflu virus known as Captain Trips. The rare human who survived the virus, largely unaffected by it at all, would potentially have to go a very long while before finding a second survivor. Until they do, they would legitimately worry about whether they were, indeed, the only remaining living human on Earth. Credit: Nicolas Asfouri / AFP

Αυτό που κάνει αυτή την ιστορία τόσο σημαντική όταν σκεφτόμαστε την αναζήτηση εξωγήινης ζωής, όπως περιγράφει με τέχνη ο Κινγκ σε διάφορες ιστορίες, είναι αυτό που πρέπει να αναρωτιόταν ο καθένας από τους (σπάνιους, αλλά όχι μοναδικούς) επιζώντες της πανδημίας: είμαι μόνος; Είμαι ο τελευταίος, και ίσως ο μόνος, επιζών άνθρωπος στη Γη;

Έχει έναν χαρακτήρα — κάποιον που ζούσε σε μια απομονωμένη, αγροτική περιοχή και όχι σε αστικά ή προαστιακά κέντρα πληθυσμού όπου συχνά υπήρχαν πολλοί επιζώντες — που εξερευνούν την πιθανότητα μόνοι τους. «Είμαι μόνος; Τι θα χρειαζόταν για να με πείσει ότι δεν είμαι μόνος;»

Ο χαρακτήρας (σωστά!) εκτιμά ότι δεν έχει κανέναν τρόπο να μάθει πόσοι άνθρωποι επέζησαν ή αν ήταν οι μόνοι που είχαν απομείνει στη Γη ή όχι. Στην πραγματικότητα, δεν υπάρχει τρόπος να μάθει κανείς αν είναι μόνος ή όχι μέχρι να βρει ένα δεύτερο παράδειγμα ενός ζωντανού ατόμου: χωρίς ένα δεύτερο παράδειγμα, οι πιθανότητες θα μπορούσαν να κυμαίνονται από:

• Λοιπόν, οι λίγοι άνθρωποι που ήξερα να ψάχνω στην περιοχή μου είναι όλοι νεκροί, και είμαι ο μόνος επιζών από το πολύ μικρό δείγμα που έχω συλλέξει,
• Υπάρχει κάτι πολύ, πολύ ιδιαίτερο και σπάνιο στα χαρακτηριστικά και τις ιδιότητες που έχω, και ακόμα κι αν η Γη ήταν προηγουμένως γεμάτη με τρισεκατομμύρια ή ακόμα και τετράκις εκατομμύρια ανθρώπους, θα ήμουν ο μόνος που θα επιβίωνε.

Από επιστημονική αλλά και από μαθηματική άποψη, αυτός είναι ένας απίστευτα υπεύθυνος τρόπος προσέγγισης του παζλ.

Αν περπατούσατε στον δρόμο και βλέπατε μεγάλο αριθμό σωμάτων να ξαπλώνουν, ακίνητα και άψυχα, θα αρχίζατε να αναρωτιέστε αν υπάρχουν άλλοι άνθρωποι εκτός από εσάς που είναι ζωντανοί. Μόνο όταν εντοπίσετε έναν άλλο ζωντανό άνθρωπο, θα έχετε δίκιο να πειστείτε ότι δεν είστε ο μόνος ζωντανός άνθρωπος που έχει απομείνει στη Γη. If you were to walk down the street and find large numbers of bodies laying down, still and unliving, you would begin to wonder whether any humans other than you were alive at all. It wouldn’t be until you spotted another living human that you would be correct to be convinced you weren’t the only living human remaining on Earth. Credit: 350.org/flickr

Φανταστείτε τον εαυτό σας στο ακόλουθο σενάριο: ξυπνάτε ένα πρωί, μόνο και μόνο για να ανακαλύψετε, προς μεγάλη σας φρίκη, ότι κανείς άλλος γύρω σας δεν έχει ξυπνήσει σήμερα το πρωί. Οι άνθρωποι με τους οποίους ζείτε συνήθως στο σπίτι σας είναι όλοι στα κρεβάτια τους, αλλά τα σώματά τους είναι κρύα και ακίνητα. Πηγαίνετε στο σπίτι του γείτονά σας, αλλά δεν υπάρχει απάντηση εκεί. Καλείτε τους ανθρώπους στο τηλέφωνό σας, τον έναν μετά τον άλλον, κατεβαίνοντας την γραμμή, αλλά κανείς δεν απαντά. Μπείτε στο αυτοκίνητό σας και αρχίσετε να οδηγείτε, αλλά δεν βλέπετε κανένα άλλο αυτοκίνητο στο δρόμο. Είναι όλα παρκαρισμένα, όλα άδεια και κανένα κατάστημα δεν είναι ανοιχτό. Ανοίγετε τις εφαρμογές κοινωνικής δικτύωσης και αρχίζετε να στέλνετε μηνύματα σε όλους, ψάχνοντας για μια απάντηση ή ακόμα και μια κατάσταση "εθεάθη", όλα μάταια. Αρχίζετε να ψάχνετε για νέες αναρτήσεις, αλλά δεν βλέπετε καμία, εκτός από αυτό που μοιάζει με αυτοματοποιημένες αναρτήσεις ή τις φλυαρίες των bots.

Από μαθηματική άποψη, αυτό που κάνετε καθώς ρίχνετε το δίχτυ σας όλο και πιο πλατύ, ψάχνοντας πιο πλατιά για τυχόν σημάδια ζωής έξω από τον εαυτό σας, είναι να αυξάνετε το μέγεθος του δείγματος των «πιθανών ανθρώπων» που θα μπορούσαν να δείχνουν ότι είναι ζωντανοί: ότι δεν είστε μόνο εσείς.

• Όταν ερωτηθείτε για τα πρώτα 10 άτομα και διαπιστώσετε ότι είστε ο μόνος επιζών, θα μπορούσατε εύλογα να συμπεράνετε ότι το ποσοστό επιβίωσης είναι χαμηλό: πιθανότατα δεν θα υπερβαίνει το 1 στα 10.
• Μετά τα πρώτα 100 άτομα, αν εξακολουθείτε να είστε ο μόνος επιζών, είναι πιθανό να συμπεράνετε ότι το ποσοστό επιβίωσης είναι ακόμη χαμηλότερο: όχι περισσότερο από 1 στα 100.
• Μετά από 1000 άτομα, ένα εκατομμύριο άτομα ή ένα δισεκατομμύριο άτομα, αν εξακολουθείτε να είστε ο μόνος επιζών, θα συμπεραίνατε ότι το ποσοστό επιβίωσης είναι πιθανό να είναι 1 στα 1000, 1 στο εκατομμύριο ή 1 στο δισεκατομμύριο, το πολύ.

Αυτά τα τέσσερα γραφήματα δείχνουν τον αναμενόμενο αριθμό επιτυχιών που είναι πιθανό να επιτύχει κάποιος σε 18 δοκιμές ενός δίκαιου δείγματος, για πιθανότητες επιτυχίας ανά δοκιμή 10% (πάνω αριστερά), 25% (πάνω δεξιά), 50% (κάτω αριστερά) και 75% (κάτω δεξιά). Σημειώστε ότι η παρατήρηση ακριβώς 1 επιτυχίας δεν αποκλείει καμία από αυτές τις τέσσερις πιθανότητες και επίσης δεν σημαίνει απαραίτητα ότι το πραγματικό ποσοστό επιτυχίας θα ήταν 1/18. These four graphs show the expected number of successes one would be likely to achieve in 18 trials of a fair sample, for success probabilities per trial of 10% (upper left), 25% (upper right), 50% (lower left), and 75% (lower right). Note that observing exactly 1 success does not rule out any of these four possibilities, and also does not necessarily imply that the true success rate would be 1/18. Credit: Binomial Distribution/StatsRef

Ωστόσο, αυτή δεν είναι μια μαθηματικά αυστηρή δήλωση. Μαθηματικά, όταν κάνετε έρευνα σε 10 άτομα και βρίσκετε μόνο ένα παράδειγμα επιτυχίας, αυτό δεν σημαίνει ότι η πιθανότητα επιτυχίας είναι 1 στις 10. Στην πραγματικότητα, αν οι «πιθανότητες επιτυχίας» σας είναι στην πραγματικότητα 1 στις 10 και εκτελέσετε 10 ανεξάρτητες δοκιμές, θα καταλήξετε με ακριβώς μία επιτυχία περίπου στο 39% των περιπτώσεων. Στο 34% των περιπτώσεων, δεν θα έχετε καμία επιτυχία, στο 17% των περιπτώσεων θα έχετε δύο επιτυχίες και περίπου στο 10% των περιπτώσεων θα έχετε τρεις ή περισσότερες επιτυχίες.

Το γεγονός ότι διεξήγαγες 10 δοκιμές και παρατήρησες 1 επιτυχία δεν σημαίνει ότι οι πιθανότητες επιτυχίας είναι 1 στις 10 με γενική έννοια.

• Καταρχάς, αν γνωρίζατε την «πραγματική πιθανότητα» επιτυχίας και παίρνατε ένα ικανοποιητικό δείγμα από οποιονδήποτε αριθμό δοκιμών, δεν θα είχατε απαραίτητα έναν αριθμό επιτυχιών που να ισούται με την πραγματική πιθανότητα πολλαπλασιασμένη με τον αριθμό των δοκιμών. (Θα περιμένατε μια διωνυμική κατανομή επιτυχιών .)
• Δεύτερον, η «μία» παρατηρούμενη επιτυχία είναι απαραίτητη προϋπόθεση αυτής της δοκιμής. Εάν δεν υπήρχαν επιτυχίες, το πείραμα δεν θα μπορούσε ποτέ να είχε πραγματοποιηθεί, πράγμα που σημαίνει ότι πρέπει να εξαγάγετε συμπεράσματα με βάση τη χρήση της Bayesian στατιστικής , η οποία έχει περιορισμένη χρησιμότητα σε καταστάσεις όπως αυτή.
• Και τρίτον, δεν έχετε κανέναν τρόπο να γνωρίζετε ποια είναι η μεροληψία δειγματοληψίας σας : αν οι δοκιμές που έχετε διεξάγει αντιπροσωπεύουν ένα δίκαιο δείγμα του συνολικού πληθυσμού ή αν αντιπροσωπεύουν ένα μεροληπτικό δείγμα, όπου το δείγμα θα μπορούσε να είναι μεροληπτικό είτε υψηλότερα είτε χαμηλότερα από την πραγματική κατανομή.

Στην κορυφή, οι προβλέψεις πωλήσεων εισιτηρίων Powerball εξαρτώνται από το μέγεθος του Τζάκποτ. Αναμένονται πάνω από μισό δισεκατομμύριο εισιτήρια για κάθε Τζάκποτ άνω του 1 δισεκατομμυρίου δολαρίων. Στο κάτω μέρος, η αναμενόμενη αξία ενός εισιτηρίου Powerball των 2 δολαρίων, η οποία, λαμβάνοντας υπόψη τους φόρους και τα μοιρασμένα Τζάκποτ, κορυφώνεται σε τιμές Τζάκποτ περίπου μισού δισεκατομμυρίου δολαρίων και μειώνεται στη συνέχεια. At top, the Powerball ticket sales projections dependent on the size of the Jackpot; over half a billion tickets are expected for each Jackpot over $1 billion. At bottom, the expected value of a $2 Powerball ticket, which, when accounting for taxes and split Jackpots, peaks at Jackpot values of around half a billion dollars and decreases thereafter. Credit: Jeremy Elson

Ερευνώντας ένα ολοένα και μεγαλύτερο δείγμα, για όσο διάστημα εσείς οι ίδιοι αντιπροσωπεύετε τη μόνη γνωστή επιτυχία μέχρι στιγμής, το μόνο που μπορείτε να κάνετε είναι να θέσετε ολοένα και πιο αυστηρούς περιορισμούς στη μέγιστη πιθανοφάνεια οποιασδήποτε επιτυχίας. Ωστόσο, αν θέλετε να αποκτήσετε μια καλύτερη εκτίμηση της πραγματικής πιθανότητας επιτυχίας, υπάρχει μόνο ένας τρόπος για να φτάσετε εκεί: βρίσκοντας στην πραγματικότητα ένα δεύτερο παράδειγμα επιτυχίας.

Ο Κινγκ το σημείωσε κι αυτό, καθώς ο επιζών στην ιστορία του αναγνώριζε ότι εφόσον ήταν ο μόνος ζωντανός άνθρωπος που γνώριζε, δεν είχε κανέναν τρόπο να μάθει αν ήταν μόνος ή αν υπήρχαν άλλοι. Ωστόσο, μόλις ανακαλυπτόταν ένα δεύτερο ζωντανό άτομο, ο επιζών μπορούσε τότε δικαιολογημένα να συμπεράνει ότι υπήρχαν περισσότεροι από δύο συνολικά επιζώντες: πιθανότατα υπήρχε ένας πληθυσμός πολλών άλλων που είχαν επίσης επιβιώσει.

Και πάλι, τα στατιστικά στοιχεία υποστηρίζουν τον King σε αυτό. Εάν έχετε μεγάλο αριθμό δειγμάτων αλλά μόνο μία επιτυχία — ειδικά εάν βρίσκεστε σε μια κατάσταση όπου αυτή η μία επιτυχία (δηλαδή, η δική σας) είναι απαραίτητη για να ξεκινήσει καν η μελέτη — δεν γνωρίζετε ποιες είναι οι πιθανότητες επιτυχίας. Ωστόσο, εάν βρείτε μια δεύτερη επιτυχία ενώ η συντριπτική πλειοψηφία όλων των πιθανών δειγμάτων παραμένει αδιερεύνητη, μπορείτε να είστε σίγουροι ότι θα υπάρξουν πολλές άλλες περιπτώσεις επιτυχούς έκβασης. Εάν έχετε ένα νικητήριο λαχείο και αφού ελέγξετε 10.000 άλλα λαχεία βρείτε έναν δεύτερο νικητή, τότε εάν γνωρίζετε ότι υπάρχουν συνολικά ένα δισεκατομμύριο λαχεία για να διαλέξετε, πιθανότατα υπάρχουν και πολλά άλλα (πιθανώς αρκετές χιλιάδες ακόμη) νικητήρια λαχεία.

Αν και η Γη περιέχει το πιο υγρό νερό στην επιφάνειά της από οποιονδήποτε από τους 8 πλανήτες, το περισσότερο νερό σε οποιαδήποτε μορφή βρίσκεται στο φεγγάρι του Δία, Γανυμήδη. Στη συνέχεια κατά σειρά είναι ο Τιτάνας του Κρόνου, η Καλλιστώ του Δία και η Ευρώπη του Δία. Ο πλανήτης Γη έχει μόνο την 5η θέση σε νερό, τοποθετώντας τον μπροστά από τον Πλούτωνα, τη Διώνη, τον Τρίτωνα και τον Εγκέλαδο, οι οποίοι καταλαμβάνουν την 6η έως την 9η θέση στο Ηλιακό Σύστημα, αντίστοιχα. Άλλα, λιγότερο εξερευνημένα αντικείμενα της ζώνης Κάιπερ, όπως η Έριδα, ίσως αξίζουν μια θέση σε αυτήν τη λίστα. Although Earth contains the most liquid water on its surface of any of the 8 planets, the most water in any form is found on Jupiter’s moon Ganymede. Next in order is Saturn’s Titan, Jupiter’s Callisto, and Jupiter’s Europa. Planet Earth has only the 5th most water, placing it ahead of Pluto, Dione, Triton, and Enceladus, which land in 6th through 9th place in the Solar System, respectively. Other, more poorly explored Kuiper belt objects, such as Eris, may yet deserve a place on this list. Credit: NASA

Στην αναζήτηση εξωγήινης ζωής, βρισκόμαστε ακόμη σε αυτό το πολύ πρώιμο στάδιο που αναρωτιόμαστε αν είμαστε μόνοι ή όχι. Εδώ, στο δικό μας Ηλιακό Σύστημα, γνωρίζουμε ότι δεν υπάρχουν εξωγήινοι που να μεταμορφώνουν κόσμους σε κανένα από τα μέρη που έχουμε αναζητήσει και που θα μπορούσαν ενδεχομένως να τους φιλοξενήσουν, συμπεριλαμβανομένων του Άρη, της Αφροδίτης, του Τιτάνα, της Ευρώπης, της Γανυμήδης, της Καλλιστούς, του Τρίτωνα, του Εγκέλαδου ή του Πλούτωνα. Δεν έχουμε βρει καμία αδιάσειστη απόδειξη για την ύπαρξη ζωής στο παρόν σε κανέναν από αυτούς τους κόσμους, και ακόμη και τα στοιχεία για την ύπαρξη ζωής στο παρελθόν είναι τόσο ελάχιστα όσο και αμφίβολα . Αλλά επίσης δεν έχουμε ψάξει πολύ προσεκτικά ή πολύ καλά. Θα μπορούσαν ακόμη να υπάρχουν μικροβιακές μορφές ζωής που ευδοκιμούν σε, πάνω ή μέσα σε αρκετούς από αυτούς τους κόσμους.

Δεν έχουμε βρει καμία υπογραφή νοήμονων εξωγήινων, μέσω άμεσων αναζητήσεων και των προσπαθειών του SETI, αν και πάλι, η δύναμή μας να αναζητήσουμε την παρουσία τους περιορίζεται σε λίγες μόνο μεθόδους ανίχνευσης και σε μια σχετικά μικρή ακτίνα αναζήτησης εντός του γαλαξία μας.

Και παρά το γεγονός ότι πρόσφατα ξεπέρασαν το όριο των 6.000 ανακαλυφθέντων εξωπλανητών , σχεδόν όλοι αυτοί οι γνωστοί κόσμοι είναι εξαιρετικά εχθρικοί στη ζωή, όπως η πλειοψηφία των κόσμων:

• είναι πολύ μεγαλύτερα από τη Γη, με πυκνή ατμόσφαιρα υδρογόνου και ηλίου,
• είναι πολύ θερμότερα και πιο κοντά στα άστρα τους από τη Γη, και πολύ θερμά για να φιλοξενήσουν υγρό νερό στις επιφάνειές τους,
• ή, για τους μικρότερους, στο μέγεθος της Γης, είναι πιθανό να περιστρέφονται γύρω από μικρούς, αμυδρούς, ακόμη ενεργά εκλάμπτοντες κόκκινους νάνους αστέρες.

Παρόλο που είναι πλέον γνωστοί περισσότεροι από 6.000 επιβεβαιωμένοι εξωπλανήτες, με περισσότερους από τους μισούς από αυτούς να έχουν αποκαλυφθεί από το Kepler, δεν υπάρχουν πραγματικά ανάλογα των πλανητών που βρίσκονται στο Ηλιακό μας Σύστημα. Ανάλογα με τον Δία, τη Γη και τον Ερμή παραμένουν όλα ασαφή με την τρέχουσα τεχνολογία. Η συντριπτική πλειοψηφία των πλανητών που βρίσκονται μέσω της μεθόδου της διάβασης βρίσκονται κοντά στο μητρικό τους άστρο, έχουν ~10% την ακτίνα (ή, ισοδύναμα, ~1% της επιφάνειας) του μητρικού τους άστρου ή περισσότερο και βρίσκονται σε τροχιά γύρω από άστρα μικρής μάζας και μικρού μεγέθους. Although more than 6,000 confirmed exoplanets are now known, with more than half of them uncovered by Kepler, there are no true analogues of the planets found in our Solar System. Jupiter-analogues, Earth-analogues, and Mercury-analogues all remain elusive with current technology. The overwhelming majority of planets found via the transit method are close to their parent star, are ~10% the radius (or, equivalently, ~1% the surface area) of their parent star or more, and are orbiting low-mass, small-sized stars. Credit: NASA/Ames/Jessie Dotson and Wendy Stenzel; annotated by E. Siegel

Στην πραγματικότητα, παρά όλους τους κόσμους που γνωρίζουμε, δεν υπάρχουν γνωστοί υποψήφιοι για «δίδυμους πλανήτες της Γης»: ένας κόσμος στο μέγεθος της Γης σε αποστάσεις παρόμοιες με τη Γη από αστέρια σαν τον Ήλιο.

Κι όμως, παρά την έλλειψη οποιωνδήποτε σημαδιών ζωής εκεί έξω, παρά τις όποιες προσεγγίσεις έχουμε κάνει μέχρι τώρα, υπάρχουν βάσιμοι λόγοι να πιστεύουμε ότι ο γαλαξίας είναι στην πραγματικότητα ένα πολύ φιλικό προς τη ζωή μέρος. Τα ακατέργαστα συστατικά για τη ζωή - τα βαρέα στοιχεία που οδηγούν στο σχηματισμό βραχωδών πλανητών, οργανικών μορίων και ζωντανών πλασμάτων - είναι πανταχού παρόντα σε όλο το επίπεδο του Γαλαξία: εκεί όπου βρίσκονται τα περισσότερα από τα άστρα του. Τα περισσότερα από τα γνωστά άστρα έχουν συγκρίσιμα κλάσματα βαρέων στοιχείων με αυτά που βρίσκονται στον Ήλιο, και όταν εξετάσαμε τα νεοσχηματιζόμενα αστρικά συστήματα, τείνουν να παράγουν δίσκους που σχηματίζουν πλανήτες.

Πάνω από το 80% των αστεριών, με βάση τις έρευνές μας, υποψιάζεται ότι έχουν πλανήτες. Πλανήτες στο μέγεθος της Γης είναι συνηθισμένοι γύρω από αστέρια σε όλες τις αποστάσεις, και πλανήτες στο μέγεθος της Γης σε σωστές αποστάσεις από τα γονικά τους αστέρια για να υποστηρίζουν υγρό νερό στις επιφάνειές τους (υποθέτοντας ότι έχουν ατμόσφαιρα σαν τη Γη) αναμένεται να είναι συνηθισμένοι: υπάρχουν σε ποσοστό μεταξύ 1-10% όλων των αστρικών συστημάτων. Αστέρες σαν τον Ήλιο, επίσης, είναι συνηθισμένοι, αντιπροσωπεύοντας μεταξύ 1-10% όλων των αστεριών. Γνωρίζουμε πολλά τέτοια αστέρια, μερικά από τα οποία είναι έντονα υποψιασμένα ότι έχουν πλανήτες, ακριβώς στην αυλή μας, όπως το Ταύ Κήτους , το Άλφα Κενταύρου Α , το Έψιλον Ηριδανού , το 61 Κύκνου και το Έψιλον Ινδού . Αν και υπάρχουν πολλά άλλα, αυτά τα πέντε αστέρια βρίσκονται όλα σε απόσταση μόλις 12 ετών φωτός από τη Γη.

Στις αρχές του 21ου αιώνα, έχουμε χαρτογραφήσει με επιτυχία σχεδόν όλα τα αστέρια στη γειτονιά μας σε τρισδιάστατο χώρο. Τα πιο κοντινά σε εμάς αστέρια δεν ευθυγραμμίζονται πάντα με τα αστέρια που μπορούμε να δούμε, καθώς αυτό που είναι ορατό καθορίζεται από έναν συνδυασμό απόστασης και εγγενούς φωτεινότητας, αλλά όλα τα αστέρια πέρα ​​από τον Ήλιο βρίσκονται σε πολύ, πολύ μεγαλύτερη απόσταση από οτιδήποτε μέσα στο Ηλιακό μας Σύστημα. Το σύστημα Άλφα/Εγγύτατου του Κενταύρου είναι τριαδικό και έχει τα τρία πιο κοντινά στον Ήλιο μας αστέρια αυτή τη στιγμή. Το αστέρι του Μπάρναρντ είναι το τέταρτο πιο κοντινό και είναι το πλησιέστερο σύστημα απλών αστέρων στο δικό μας. In the early 21st-century, we’ve successfully mapped out practically all the stars in our neighborhood in three-dimensional space. The closest stars to us don’t always align with the stars we can see, as what’s visible is determined by a combination of distance and intrinsic brightness, but all stars beyond the Sun are at a much, much greater distance than anything within our Solar System. The Alpha/Proxima Centauri system is a trinary, and has the three closest stars to our Sun at present; Barnard’s star is the fourth closest, and is the nearest singlet star system to our own. Credit: Andrew Z. Colvin

Ο λόγος που άστρα σαν κι αυτά είναι σημαντικά, ωστόσο, είναι επειδή η ανθρωπότητα βρίσκεται στο χείλος του σχεδιασμού, της κατασκευής και της λειτουργίας των πρώτων τηλεσκοπίων μας, τα οποία θα είναι ικανά να μετρούν το φως από κόσμους στο μέγεθος της Γης σε αποστάσεις παρόμοιες με τη Γη γύρω από (περίπου) άστρα παρόμοια με τον Ήλιο.

• Αν αυτοί οι κόσμοι έχουν ατμόσφαιρες, μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε την επιστήμη της φασματοσκοπίας για να διασπάσουμε αυτό το φως στα μήκη κύματος που το αποτελούν, αποκαλύπτοντας τους τύπους αερίων, ομίχλης, νεφών και χημικών ενώσεων που υπάρχουν.
• Αν αυτός ο κόσμος έχει εποχιακές διακυμάνσεις στο ατμοσφαιρικό του περιεχόμενο, όπως τα επίπεδα διοξειδίου του άνθρακα της Γης κυμαίνονται εποχιακά, θα μπορέσουμε να το ανιχνεύσουμε.
• Αν ο κόσμος αλλάξει χρώμα ή φωτεινότητα με την πάροδο του χρόνου, ακόμη και από ένα μόνο εικονοστοιχείο, μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε αυτές τις αλλαγές για να συμπεράνουμε πράγματα όπως η περίοδος περιστροφής του πλανήτη, η παρουσία νεφών, η ύπαρξη ηπείρων και ωκεανών, η υποχώρηση ή η προώθηση των πάγων και το αν οι χερσαίες μάζες αλλάζουν χρώμα με τις εποχές. (Το τελευταίο από αυτά θα ήταν μια αναλογία με τις ηπείρους της Γης που πρασινίζουν και καφετίζουν περιοδικά.)

Αυτά τα αστεροσκοπεία περιλαμβάνουν το επίγειο Εξαιρετικά Μεγάλο Τηλεσκόπιο και το Γιγαντιαίο Τηλεσκόπιο Μαγγελάνου , τα οποία βρίσκονται ήδη υπό κατασκευή, καθώς και το σχεδιαζόμενο Τηλεσκόπιο Τριάντα Μέτρων . Περιλαμβάνουν την ιδέα του ExoLife Finder , το οποίο βρίσκεται υπό ανάπτυξη, και την προγραμματισμένη ναυαρχίδα αποστολή της NASA για τη δεκαετία του 2030: το Παρατηρητήριο Κατοικήσιμων Κόσμων . Εάν υπάρχει ζωή σε πλανήτες που περιβάλλουν οποιοδήποτε από τα πλησιέστερα στη Γη άστρα σαν τον Ήλιο, η επόμενη γενιά επίγειων και διαστημικών τηλεσκοπίων θα έχει μια εξαιρετική ευκαιρία να την εντοπίσει.

Αριστερά, μια εικόνα της Γης από την κάμερα DSCOVR-EPIC. Δεξιά, η ίδια εικόνα υποβαθμίστηκε σε ανάλυση 3 x 3 pixel, παρόμοια με αυτήν που θα δουν οι ερευνητές σε μελλοντικές παρατηρήσεις εξωπλανητών (υποθέτοντας ότι το φως από το κεντρικό pixel διαχέεται σε γειτονικά). Αν κατασκευάσουμε ένα τηλεσκόπιο ικανό να επιτύχει ανάλυση ~60–70 μικροδευτερολέπτων τόξου, θα μπορούσαμε να απεικονίσουμε έναν πλανήτη σαν τη Γη σε αυτό το επίπεδο στην απόσταση του Άλφα Κενταύρου. Το Παρατηρητήριο Κατοικήσιμων Κόσμων, με έναν νέο κορωνογράφο, καθώς και το επίγειο ExoLife Finder, θα μπορούσε να απεικονίσει κόσμους στο μέγεθος της Γης σε αποστάσεις παρόμοιες με τη Γη από αστέρια σαν τον Ήλιο, αν και μόνο ως ένα μόνο pixel. Left, an image of Earth from the DSCOVR-EPIC camera. Right, the same image degraded to a resolution of 3 x 3 pixels, similar to what researchers will see in future exoplanet observations (assuming the light from the central pixel bleeds into adjacent ones). If we were to build a telescope capable of obtaining ~60–70 micro-arc-second resolution, we’d be able to image an Earth-like planet at this level at the distance of Alpha Centauri. Habitable Worlds Observatory, with a novel coronagraph, as well as the ground-based ExoLife Finder, could image Earth-sized worlds at Earth-like distances from Sun-like stars, albeit only as a single pixel. Credit: NOAA/NASA/Stephen Kane

Αλλά το να μην το βρούμε, κάτι που είναι επίσης μια επιλογή, δεν σημαίνει απαραίτητα ότι είμαστε μόνοι. Δεν σημαίνει καν απαραίτητα ότι η ζωή ή οι κατοικημένοι πλανήτες ή ακόμα και οι νοήμονες εξωγήινοι είναι σπάνιοι. Σημαίνει ότι δεν έχουμε ακόμη ψάξει με αρκετή ακρίβεια για να βρούμε το βασικό στοιχείο που θα μας διδάξει ότι δεν είμαστε μόνοι: ένα δεύτερο παράδειγμα επιτυχίας, κάπου αλλού πέρα ​​από τη Γη σε αυτό το Σύμπαν. Καθώς ψάχνουμε με όλο και μεγαλύτερη ακρίβεια, ρίχνοντας όχι μόνο ένα ευρύτερο δίχτυ για το πού θα μπορούσε να βρίσκεται η ζωή, αλλά εξετάζοντας πιο βαθιά και ολοκληρωμένα τις πιθανές τοποθεσίες όπου θα μπορούσε να κρύβεται ζωή του παρελθόντος ή του παρόντος, μπορούμε να περιμένουμε δύο περιόδους:

• μια περίοδο όπου δεν έχουμε ανιχνεύσει οριστική ζωή πέρα ​​από τη Γη, όπου οι περιορισμοί μας γίνονται όλο και καλύτεροι, επιτρέποντάς μας να θέσουμε αυστηρότερα ανώτατα όρια στη συχνότητα και την αφθονία της ζωής στο Σύμπαν,
• ακολουθούμενη από μια ανακάλυψη που θα αλλάξει για πάντα τον τρόπο που βλέπουμε τη θέση μας στο Σύμπαν: την ανακάλυψη μιας δεύτερης περίπτωσης ζωής κάπου στο Σύμπαν.

Μέχρι να έχουμε αυτή τη δεύτερη περίπτωση ζωής, δεν έχουμε κανέναν τρόπο να αποκλείσουμε την πιο τρομακτική πιθανότητα από όλες: ότι είμαστε πραγματικά μόνοι σε όλο το Σύμπαν. Αλλά όταν έρθει αυτή η κρίσιμη στιγμή - και όπως πολλοί επιστήμονες, είμαι πεπεισμένος ότι κάποια μέρα θα έρθει - και βρούμε την πρώτη ισχυρή περίπτωση ζωής πέρα ​​από τη Γη, όχι μόνο θα γνωρίζουμε ότι δεν είμαστε μόνοι στο Σύμπαν, αλλά θα μπορούμε να συμπεράνουμε ότι υπάρχουν πολλά παραδείγματα εκεί έξω. Μέχρι τότε, θα πρέπει όλοι να θυμόμαστε το μάθημα του Stephen King: ότι ένα παράδειγμα μπορεί να σημαίνει ότι υπάρχει μόνο ένα σε όλη την ύπαρξη, αλλά αν μπορέσουμε να βρούμε δύο, μπορούμε να είμαστε σίγουροι ότι υπάρχουν πολλά άλλα.

Πηγή: https://startswithabang.substack.com/p/the-search-for-alien-life-must-heed