Þversögn Fermis

„Það eru tvær mögulegar útkomur: Ef niðurstöðurnar staðfesta tilgátuna, þá hefurðu gert mælingu. Ef niðurstöðurnar stinga í stúf við tilgátuna, þá hefurðu gert uppgötvun.“

- Enrico Fermi

Enrico Fermi (1901-1954) var einn fremsti eðlisfræðingur 20. aldar og hlaut Nóbelsverðlaunin árið 1938. Á þeim tíma höfðu fasistar komist til valda á Ítalíu og nasistar í Þýskalandi. Eftir að hann tók við verðlaununum í Svíþjóð ákvað hann að snúa ekki aftur til Ítalíu heldur flutti sig um set til Bandaríkjanna. Þar setti hann upp fyrsta kjarnakljúfinn og varð síðar einn af aðalmönnunum í Manhattan-áætluninni um smíði fyrstu kjarnorkusprengjanna. Frumefni númer 100 í lotukerfinu, fermín, er nefnt honum til heiðurs.

Dag einn árið 1950 sat hópur kjarneðlisfræðinga í Los Alamos rannsóknarstöðinni við hádegisverðarborðið þegar umfræðan fór að snúast um möguleikann á lífi í geimnum. Meðal þeirra sem þarna voru var ítalsk-bandaríski eðlisfræðingurinn Enrico Fermi. Umræðan snerist um líkurnar á því að þróuð menningarsamfélög væru til í Vetrarbrautinni. Fermi á þá að hafa spurt: „Hvar eru allir?“ Fermi var ekki að velta fyrir sér hvers vegna fáir voru mættir í hádegismat, heldur var hér um að ræða alvarlega vísindalega spurningu sem menn spyrja sig að enn í dag og hafa ekkert svar við.

Fermi hugsaði með sér að ef til eru milljarðar af byggilegum reikistjörnum í Vetrarbrautinni, og milljónir vitsmunavera eru þarna úti, hvers vegna hefur engin heimsótt jörðina? Hvers vegna höfum við ekki orðið vör við neitt? Þessi staðreynd hefur síðan verið þekkt undir nafninu „þversögn Fermis“ en stundum kölluð „þögnin mikla“.

Kjarninn í þversögninni er næstum eins einfaldur og vangaveltur Fermis. Sú hugmynd að hvorki við né jörðin okkar sé á nokkurn hátt sérstök ætti að þýða að aðrar jarðir, og önnur þróuð samfélög sem geta ferðast milli stjarnanna, ættu að vera tiltölulega algeng í Vetrarbrautinni. Hægt er að komast að þessari niðurstöðu út frá Drake-jöfnunni, nema að tilgátan um sjaldgæfar jarðir sé rétt.

Fermi taldi réttilega að menningarsamfélag, eldra en okkar, sem byggi yfir tækni til að ferðast milli stjarnanna, gæti á tiltölulega skömmum tíma lagt undir sig alla Vetrarbrautina. Á fáeinum milljónum ára gæti hver stjarna orðið nýlenda tæknivædds samfélags. Nokkur milljón ár hljóma sem langur tími en í raun og veru er hann afar skammur, samanborið við aldur Vetrarbrautarinnar (yfir 10 milljarðar ára). Ekki hafa nein sannfærandi merki fundist um heimsóknir geimvera til jarðarinnar (sjá geimverutrúarbrögð) og þar af leiðandi höfum við tvær hugmyndir sem stangast á:

  • Ef hvorki við né jörðin erum sérstök gætu önnur þróaðari samfélög nú þegar hafa stofnað nýlendur í Vetrarbrautinni.

  • Hugmyndin um vetrarbrautarsamfélag bendir til að við ættum að vera umvafin sönnunargögnum um þessi samfélög - en burtséð frá sögusögnum um geimdiska eru engin slík sönnunargögn til.

Þegar tvær þess háttar hugmyndir stangast á er talað um þversögn. Ólíkt sumum öðrum þversögnum (t.d. „Þessi setning er ósönn“) þá hlýtur þessi þversögn að eiga sér lausn. Einfaldasta lausnin er þessi: Vetrarbrautin er ekki byggð vegna þess að við erum fyrsta menningarsamfélagið sem nær háu tæknistigi. Sé þetta rétt eru allar SETI-rannsóknir tímasóun - það er enginn þarna úti til að hafa samband við.

Engar Von Neumann vélar, ekkert líf?

Hægt er að rannsaka Vetrarbrautina á nokkrum milljónum árum með svokölluðum von Neumann-vélum. Von Neumann-vélar eru sjálfstæðar vélar sem nema ný lönd í Vetrarbrautinni, nýta auðlindirnar og fjölga sér sjálfar. Afritin fara svo til næsta hnattar og gera það sama, aftur og aftur. Þessa hugmynd setti ungversk-bandaríski stærðfræðingurinn John von Neumann (1903-1957) fram fyrstur og trúlega væri þetta fljótlegasta og ódýrasta leiðin til að kanna Vetrarbrautina. Þess vegna vaknar upp spurningin: „Ef auðvelt er að smíða von Neumann-vélar, og nægur tími hefur verið fyrir hendi, hvar eru þá geimverurnar? Hvar eru vísbendingarnar um fyrri ferðalög?“ Þannig má umorða þversögn Fermis með því að spyrja: „Hvar eru von Neumann-vélarnar?“

Árið 1981 nýtti eðlisfræðingurinn Frank Tipler hugmyndina um von Neumann-vélarnar til að leysa þversögnina. Tipler taldi að samfélög gætu lagt Vetrarbrautina undir sig á e.t.v. 300 milljón árum, innan við 5% af aldri Vetrarbrautarinnar. Um leið og samfélag gæti smíðað von Neumann-vélar, myndi það byrja að dreifa sér um Vetrarbrautina. Þetta krefst örlítið betri tækni en við búum yfir í dag. Ef samfélög eru algeng ætti Vetrarbrautin þegar að vera uppfull af slíkum vélum. Ekkert bendir til þess að svo sé og þess vegna komst Tipler að þeirri niðurstöðu að við værum ein.

Carl Sagan og William Newman, sem voru á þeim tíma stjörnufræðingar við Cornellháskóla, svöruðu rökum Tiplers. Þeir bentu fyrst á að Tipler vanmat fjölda von Neumann-véla. Veldisaukning sýnir að ein slík vél getur umbreytt öllum massa Vetrarbrautarinnar í afrit af sér á innan við tveimur milljónum ára. Vitsmunaverur sem búa yfir tækninni til að smíða vélarnar eru jafnframt nógu greindar til að gera sér grein fyrir hættunni og leggja því ekki út í slíkt. Sagan og Newman sögðu að ef von Neumann vél væri send út í geiminn fyrir slysni eða af illum hug, væri það skylda annarra samfélaga að koma í veg fyrir sýkinguna áður en hún breiddist stjórnlaust út um Vetrarbrautina.

x Mögulegar lausnir á þversögn Fermis

Sú staðreynd að geimverur virðast ekki vera meðal okkar á jörðinni virðist benda til þess að það séu engar vitsmunaverur í Vetrarbrautinni. Þetta kann að hljóma undarlega en margir telja þetta rökræna niðurstöðu sem draga má af svo einfaldri athugun. Til eru margar aðrar skýringar á þversögn Fermis sem útskýra hvers vegna við virðumst einmana í risastórri Vetrarbraut sem við gerum ráð fyrir að sé full af öðrum greindari samfélögum. Við getum skipt hugsanlegum lausnum í þrjá flokka:

Hér að neðan skoðum við hvern flokk fyrir sig.

Þær eru hérna

Einfaldasta lausnin á þversögn Fermis er sú að „þær“ séu þegar komnar hingað, eða hafi verið hér í fortíðinni.

Þessi lausn, er nýtur mestrar hylli meðal almennings, byggir m.a. á þeirri hugmynd að fljúgandi furðuhlutir séu geimskip og að margar af helstu byggingum fornaldar, s.s. píramídarnir, Stonhenge og fleira, hafi verið reistar af geimverum frá öðrum hnöttum en ekki mönnum. Vísindamenn efast mjög um þetta vegna þess að lítið er um haldbær sönnunargögn sem renna stoðum undir þessar hugmyndir.

Lausn 1: Fljúgandi furðuhlutir eru geimskip

Hinn 24. júní 1947 varð Kenneth Arnold fyrstur manna til að sjá „fljúgandi disk“ yfir Cascade-fjallgarðinum í Washington-ríki í Bandaríkjunum. Hann sagðist hafa séð nokkra fljúgandi hluti og lýsti þeim eins og „diskum á tjörn“. Nafnið hélst og fjölmiðla þyrsti í slúður um „fljúgandi diska“. Margir tóku því sem vísu að þarna væri annað hvort um að ræða fljúgandi diska - annað hvort með Sovétmönnum eða geimverum.

Ef geimdiskar eru raunverulegir er komin lausn á þversögn Fermis. Af öllum hugsanlegum lausnum er þessi vinsælust. Margir trúa því enn að fljúgandi diskur hafi brotlent í Roswell í Nýju-Mexíkó seint í júní 1947 (ótrúlega nærri þeim tíma þegar diskarnir sáust fyrst) og að bandaríski herinn hafi fundið lík geimveru í brakinu. Við ætlum ekki að verja miklum tíma í að tala um geimdiska og aðra fljúgandi furðuhluti hér, heldur höfum við útbúið sérstaka síðu um geimverutrúarbrögð.

Lausn 2: Þær voru hér og skildu eftir sig sönnunargögn

Nazcalínurnar: Lendingarstaður geimvera í Perú eða táknmynd af könguló?

Heldur lítið hefur fundist af sönnunargögnum fyrir því að geimverur séu að heimsækja jörðina. En kannski hafa þær heimsótt okkur fyrir löngu, að minnsta kosti sólkerfið, þegar enginn gat þekkt þær. Ætli það séu til einhverjar vísbendingar um þetta?

Á sjöunda og áttunda áratug 20. aldar varð svisslendingurinn Erich von Däniken frægur fyrir bókaflokk þar sem hann hélt því fram að geimverur hefðu heimsótt jörðina fyrir mörg þúsund árum og lagt grunninn að menningu okkar. Máli sínu til stuðnings benti hann á margar af stórkostlegustu fornminjum heims, t.d. Stonehenge í Bretlandi, helgitákn Inkanna á Nazca-sléttunni í Perú (sagði að það væri flugvöllur) og fleira. Engin bóka hans inniheldur nokkrar sannanir fyrir þessum tilgátum hans og hafa þær mörgum sinnum verið hraktar.

Auðvitað er ekki hægt að segja með fullri vissu að geimverur hafi aldrei heimsótt jörðina. Hver veit nema þær hafi komið hingað fyrir milljarði ára og hver veit hvaða merki, ef nokkur, eru um þá heimsókn? Á meðan okkur skortir sönnunargögn er réttast að gera ráð fyrir því að jörðin hafi aldrei verið heimsótt.

Lausn 3: Þær eru til og eru við

Erfðafræðin hefur komið okkur í skilning um hversu náskylt allt líf á jörðinni er. Kannski barst það til jarðar utan frá. Kannski erum við öll afkomendur annarra geimvera!

Þessi hugmynd, um að lífið hafi borist til jarðar, er gömul og má líklega rekja aftur til Grikkjans Anaxagóras. Við vitum lítið um hvernig lífið kviknaði á jörðinni. Hugsanlega barst það hingað utan úr geimnum, frá Mars eða að réttu hráefnin hafi borist með halastjörnum. Ólíklegra er að það hafi borist utan sólkerfisins en ekkert er hægt að segja til um það með vissu. Okkur þyrstir í að vita hvernig lífið varð til.

Ef til vill hittum við fyrir einn daginn þær verur sem komu með lífið til jarðar. Þá höfum við leyst þversögn Fermis: vitsmunaverur eru til vegna þess að við spruttum af þeim. Hvar eru þær? Þær eru hér, vegna þess að við erum geimverur.

Lausn 4: Dýragarðurinn og stjörnuverið

Önnur möguleg lausn er svokölluð dýragarðshugmynd. Hana setti John Ball fram árið 1973. Þessi hugmynd segir að vitsmunaverur séu alls staðar; mörg tæknivædd samfélög muni staðna eða standa andspænis tortímingu á meðan önnur þróa tækni yfir langan tíma. Þróuðustu samfélögin væru á margan hátt herrar alheimsins; vanþróuð samfélög tortíma sér, verða tamin eða aðlöguð. Spurningin er þá hvernig þróuð menningarsamfélög beita völdum sínum. Ball velti fyrir sér hvort jörðin sé verndarsvæði sem þróaðri vitsmunaverur hafa sett til hliðar fyrir okkur. Ástæða þess að við verðum ekki vör við þær er sú að þær vilja ekki að við finnum þær og þær búa yfir tækninni til að koma því þannig fyrir. Dýragarðurinn gerir þannig ráð fyrir að þróaðar vitsmunaverur séu einfaldlega að fylgjast með okkur.

Þeir sem leggja átrúnað á fljúgandi geimdiska eru oft fylgjandi þessari hugmynd því þeir telja hana réttlæta trú þeirra. Dýragarðshugmyndin gerir einmitt ráð fyrir hinu gangstæða; við ættum ekki að sjá fljúgandi diska eða aðra yfirburðatækni. Ef fljúgandi diskar eru geimskip gengur dýragarðshugmyndin ekki upp.

Er heimurinn okkar vanþróaður tækniheimur eins og í kvikmyndinni The Truman Show?

Margir annmarkar eru á þessari hugmynd. Hana er ekki til dæmis ekki hægt að prófa. Í öðru lagi gerir hugmyndin ráð fyrir að við mennirnir séum einstakir. Hvers vegna ættu vitsmunaverur að hafa áhuga á vanþróaðri tegund eins og okkur (að því gefnu að það séum við sem þær hafa áhuga á en ekki höfrungar eða apar)? Í þriðja lagi þarf bara eitt vanþroskað samfélag til að stinga fingrunum inn í búrið til þess að við verðum þess vör. Í fjórða lagi skýrir hugmyndin ekki hvers vegna við sjáum engar vísbendingar um geimverur í Vetrarbrautinni. Hvar eru verkfræðiafrek þeirra og samskiptakerfi?

Aðrar útfærslur á hugmyndinni eru ekki jafn aðlaðandi, t.d. tilraunastofuhugmyndin sem segir að við séum viðfangsefni tilrauna hjá þróaðri geimverum!

Önnur lausn af svipuðum meiði er stjörnuvershugmyndin. Hana setti vísindaskáldsagnahöfundurinn Stephen Baxter fram og er hún miklu meira framandi en hugmynd Ball. Baxter velti fyrir sér hvort það sé mögulegt að heimurinn sem við búum í sé sýndarveruleiki, nokkurs konar stjörnuver.

Þessi hugmynd hefði vissulega ekki getað komið fram fyrr en tölvutæknin ruddi sér til rúms. Margar vísindaskáldsögur hafa verið skrifaðar með þessa hugmynd að leiðarljósi og sömuleiðis margar vinsælar kvikmyndir.

Hver veit? Kannski er heimurinn okkar hátæknilegur eins og í The Matrix eða vanþróaðri eins og í The Truman Show. Kannski rekst Voyager 1 geimfarið einhvern tímann á svartan málmvegg og þá er leikurinn úti hjá hönnuðum stjörnuversins!

Þær eru til en hafa ekki enn haft samband

Afstaðan sem margir vísindamenn hafa við spurningunni um vitsmunalíf í geimnum er þessi: Vetrarbrautin inniheldur tugi þúsunda byggilegra hnatta og á einhverjum þeirra eru vitsmunaverur sem eru tæknilega fremri okkur. Þessa ályktun draga þeir af því að jörðin er hefðbundin reikistjarna á braut um „vísitölusól“ í venjulegum hluta Vetrarbrautarinnar. Vísindamenn sem taka þess afstöðu verða hins vegar að svara spurningu Fermis: Ef vitsmunaverur eru til, hvers vegna eru þær þá ekki komnar hingað? Hvers vegna höfum við ekkert heyrt frá þeim?

Fjölmargar lausnir eru til, allt frá tæknilegum (geimferðir milli stjarna eru erfiðar) til félagslegra (öll tæknivædd samfélög munu óhjákvæmilega tortíma sér). Einn veikleiki af mörgum í þessum lausnum, sérstaklega þeim félagslegu, er að til að svara þversögninni verður þetta að eiga við um allar vitsmunaverur.

Lausn 5: Stjörnurnar eru órafjarri

Kannski er lausnin á þversögninni sú að fjarlægðir milli stjarnanna koma í veg fyrir ferðalög milli þeirra. Kannski skiptir engu hve tæknivætt samfélag verður, það getur ekki yfirstigið hindranir geimferðalaga. (Þetta gæti útskýrt hvers vegna geimverur hafa ekki heimsótt okkur, en ekki endilega hvers vegna við höfum ekki heyrt frá þeim.)

Þótt stjörnurnar séu í órafjarlægð eru ferðalög milli þeirra ekki óframkvæmanlegar. Við höfum þegar smíðað geimför sem komist hafa út úr sólkerfinu.

Voyager 1 var skotið á loft 5. september 1977 og varð fjarlægasti manngerði hluturinn í geimnum þann 17. febrúar 1998, þá lengra frá sólu en

Plútó. Voyager ferðast á aðeins 17 km/s og mun eftir um 40.000 ár sigla framhjá stjörnunni AC +79 3888 í innan við 1,6 ljósára fjarlægð. Þetta er vandamálið í hnotskurn: ef þú ferðast ekki hratt verður ferðatíminn langur.

Í alheiminum er ljóshraðinn eina hraðatakmörkunin. Ljóshraði í tómarúmi er 299 792 km/s svo hraði Voyager 1 er aðeins 0,0058% af hraða ljóssins. Fjarlægðir í geimnum eru svo miklar að þær mælast í ljósárum, sú fjarlægð sem ljósið ferðast á einu ári. Þannig er næsta fastastjarnan við sólin, Proxíma Centauri, í 4,22 ljósára fjarlægð. Geimfar á ljóshraða væri meira en fjögur ár á leið til nææstu sólstjörnu en Voyager 1 um 73.000 ár að ferðast sömu vegalengd. Þess vegna telja margir að ferðalög í geimnum séu óhagkvæm en þó ekki ómöguleg.

Ef til vill er mögulegt að kanna Vetrarbrautina á svipuðum hraða og Voyager. Árið 1929 setti John Bernal fram hugmyndir um „geimarkir“, hægfara sjálfbært geimskip sem inniheldur heilan heim af farþegum. Margar kynslóðir myndu lifa og deyja áður en örkin kæmist á leiðarenda. Annar möguleiki er farþegarnir sofni djúpsvefni og vakni á leiðarenda, eins og í Alien-myndunum.

Ef við viljum komast til stjarnanna á skikkanlegum tíma verðum við að smíða geimfar sem getur ferðast á hraða sem er ekki aðeins brotabrot af ljóshraðanum. Jafnvel þá gæti ferðatíminn orðið langur á okkar mælikvarða. Þannig myndi ferðalag til stjörnunnar Epsilon Eridani, sem er í tíu ljósára fjarlægð frá sólinni, á 10% af ljóshraða tekið 105 ár. Fáir í áhöfninni myndu eftir móðurstjörnunni þegar þeir sæju nýju stjörnuna.

Einstein slæst með í för

Albert Einstein (1879-1955)

Hundrað og fimm ára ferðalag til stjörnunnar Epsilon Eridani á 10% ljóshraðans miðast við tímamælingu athuganda á jörðinni. Samkvæmt afstæðiskenningunni mæla geimfarar um borð 0,5% skemmri tíma en jarðarbúar. Því nær sem hraðinn er ljóshraðanum, þeim mun meiri verða áhrifin. Ef geimfar ferðaðist til Epsilon Eridani á 99,9% af ljóshraðanum, tæki það 10,5 ár að ljúka ferðinni miðað við athuganda á jörðinni, en fyrir geimfarana tæki ferðalagið aðeins 171 dag! Ef við gætum ferðast enn hraðar væri ferðalag að fjarlægustu vetrarbrautum alheimsins mögulegt á einni mannsævi. Hins vegar mætti búast við því að sólin væri orðin að hvítum dverg þegar við snerum til baka.

Orkunotkunin við ferðalög milli stjarna er gífurleg. Frank Drake bendir á í viðtali við Stjörnufræðivefinn að til að koma geimskipi á 10% af ljóshraðanum þurfi orku sem er svipuð og sú orka sem mannkynið notar á hundrað árum.

Ef samfélag nær að búa til geimskip sem ná umtalsverðum hraða (t.d. 1% af ljóshraðanum eða meira) yrði geimskipið í mikilli hættu ef það rækist á litlar rykagnir. Að vernda skipið og áhöfnina fyrir slíkum árekstrum krefst mjög góðra skjalda. Auk þess ferðast stjörnurnar á mismunandi hraða í þrívíðu rúmi sem gerir það enn erfiðara að komast auðveldlega til stakrar stjörnu. Ef þessi vandkvæði koma í veg fyrir geimferðir milli stjarnanna þá höfum við kannski lausn á þversögn Fermis.

Lausn 6: Þær hafa ekki haft tíma til að komast til okkar

Algeng viðbrögð þegar fólk heyrir fyrst af þversögn Fermis er: „Tja, þær hafa ekki haft tíma til að koma til okkar.“ Þetta hefur stundum verið kölluð tímabundin skýring á þversögninni.

Útreikningar benda til þess að það taki milli 0,6 til 1,2 milljón ár að ferðast milli sinn hvors endans á Vetrarbrautinni. Milljón ár er langur tími á okkar mælikvarða en afar lágur samanborið við aldur Vetrarbrautarinnar. Hversu fljótt menningarsamfélag leggur vetrarbraut undir sig er annað mál. Carl Sagan benti á að „Róm var ekki byggð á einum degi - þótt maður geti gengið þvert yfir hana á fáeinum klukkustundum“. Með öðrum orðum, sá tími sem það tekur að leggja undir sig Vetrarbrautina er brot af þeim tíma sem það tekur að ferðast þvert í gegnum hana. Svo hvers vegna höfum við ekki orðið vör við neitt?

Lausn 7: Þær halda sig heima

Margir vísindamenn gera ráð fyrir því að vitsmunaverur eins og við hafi hug á að kanna geiminn þegar ákveðnu tæknistigi er náð. Kannski er þetta röng ályktun. Við erum, þegar öllu er á botninn hvolft, ekki komin lengra en til tunglsins og ef til vill komumst við innan tveggja áratuga til Mars. Ef til vill veldur blanda sinnuleysis og bágs efnahags því að vitsmunaverur haldi sig heima.

Ástæða er til að vona að eftir því sem tækninni fleygir fram verði geimferðalög ódýrari, einfaldari og tíðari.

Til lengri tíma litið væri skynsamlegt fyrir okkur að stofna nýlendu á Mars, til að tryggja það að mannkynið komist af ef slys henda jörðina. Með vaxandi þekkingu verður okkur æ betur ljóst hve hættulegur staður jörðin er. Lífið getur hæglega þurrkast út af völdum smástirna eða halastjarna; samfélag okkar hrunið ef risaeldgos eiga sér stað eða ef loftslagsbreytingar fara úr böndunum. Jörðin hefur verið nokkuð friðsöm á þeim tíma sem maðurinn hefur gengið hér um, en saga okkar er agnarlítið brot af milljarða ára sögu. Að trúa því að allt verði með kyrrum kjörum á jörðinni um alla framtíð vegna þess að við höfum ekki lent í meiriháttar hamförum, er álíka skynsamleg skoðun og afstaða manns sem stekkur niður þrjátíu hæða hús; hann hefur þegar fallið 29 hæðir án þess að skaðast og gerir þá ráð fyrir að allt verði í lagi.

Til enn lengri tíma litið er skynsamlegt að stofna nýlendur við aðrar stjörnur, ef eitthvað kæmi fyrir sólina okkar. Að lokum gæti virkilega verið ástæða fyrir okkur að fara eitthvert annað, ef við lifum nægilega lengi, þegar sólin lýkur við vetnisbirgðirnar í kjarnanum og breytist í rauðan risa.

Líklega þurfa vitsmunaverur mjög góða ástæðu til að halda sig heima. Alheimurinn kallar!

Lausn 8: Þær eru að senda merki til okkar en við kunnum ekki að nema þau

Kannski eru ferðalög milli stjarna óyfirstíganleg hindrun á vegi allra vitsmunavera. Það skýrir þá hvers vegna enginn hefur heimsótt okkur en ekki hvers vegna við höfum ekki heyrt í neinum. Ef ferðalög milli stjarna eru slíkum erfiðleikum bundin - nokkuð sem vitsmunaverur kæmust fljótt að - hvers vegna ættu þær þá að fela sig? Samfélög þyrftu ekki að óttast innrás árásargjarnra nágranna, því þeir væru allir alltof fjarlægir.

Áhugamenn geta tekið þátt í leitinni að lífi í geimnum með [email protected] forritinu.

Samfélög hafa engu að tapa með því að senda merki út í geiminn á meðan hugsanlegur ávinningur er stórkostlegur. Fjarskipti eru auk þess ódýrari en ferðalög. Ert þú ekki annars líklegri til að hringja í eða senda vini í útlöndum tölvupóst en að ferðast til hans, jafnvel þótt ferðalagið sé miklu skemmtilegra? Hvers vegna heyrum við þá ekki í neinum?

Ein lausn, sem er mjög líkleg, er sú að við vitum ekki hvernig merki aðrar verur senda. Þar af leiðandi vitum við ekki hvernig við eigum að hlusta. Við vitum ekki hvernig samskiptatækni aðrar verur ráða yfir. Útvarpsverkfræðingur frá 1939, sem ferðaðist til ársins 2005, gæti hæglega smíðað góðan útvarpsmóttakara en dregið þá ályktun að lítið væri um útvarpssendingar því hann vissi ekki af FM-tækninni. Sömuleiðis vissi hann lítið um leysigeislasamskipti, ljósleiðara eða gervitungl. Þannig er afar ólíklegt að við vitum hver fjarskiptatækni háþróaðra vitsmunavera eru.

Við getum hins vegar gert ráð fyrir því að allar vitsmunaverur lúti sömu eðlisfræðilögmálum og við sem setja samskiptatækninni ákveðnar skorður. Hugsanlegar samskiptaleiðir eru útvarpsbylgjur, þyngdarbylgjur, agnageislar og hraðeindargeislun.

Lausn 9: Þær eru að senda merki en við vitum ekki á hvaða tíðni

Til eru nokkrar mismunandi gerðir af merkjum sem við gætum leitað að, ef vitsmunaverur kjósa að nota útvarpsbylgjur. Einfaldasta merkið sem við gætum numið væri merki sem viljandi er sent til okkar, t.d. eins og í myndinni Contact. Ekki er ólíklegt að þróuð samfélög nálægt okkur myndu senda merki til okkar, því sólin okkar er góður kandídat fyrir byggilegar reikistjörnur, og þau gæti jafnvel fundið jörðina úr mikilli fjarlægð. Með þeirri tækni sem við búum yfir getum við fundið reikistjörnur á stærð við Satúrnus á sveimi umhverfis aðrar stjörnur. Tæknivæddari verur gætu áreiðanlega gert mun betur.

Frá því að menn uppgötvuðu útvarpstæknina höfum við sent útvarpsbylgjur út í geim og þannig ómeðvitað látið vita af tilvist okkar í mörg ár. Ef til vill á það sama við um önnur samfélög. En eins og Frank Drake benti á í getur bætt samskiptatækni orðið til þess að samfélögin hljóðna smám saman. Aðspurður um hvers vegna hann teldi svo vera sagði Drake:

 

Vegna þess samskiptatækni þeirra batnar stöðugt svo hún krefst minni orku. Þetta er að gerast mjög hratt hér hjá okkur. Ég nefndi dæmi í fyrirlestri mínum á ráðstefnunni að við notum nú 20 vatta senda til að varpa sjónvarpsgeisla til jarðar í stað þriggja milljón vatta senda áður fyrr. Allir þessir sendar krefjast lítillar orku, jafnvel þótt gervitunglin séu langt úti í geimnum. [...] Við eigum eftir að slökkva á öllum háorkusendunum sem þýðir að meginmerkið um tilvist okkar hverfur og við verðum sífellt lágværari; útvarpsmerkin sem hægt er að nema verða veikari. Þetta á við um öll okkar samskipti; samskipti við geimför og fleira nýta tækni sem krefst lítillar orku og þar að auki höfum við sérstaka merkjatækni. Við töldum eitt sinn að jörðin yrði bara bjartari og bjartari á útvarpstíðninni þegar tækninni fleygði fram, en því er öfugt háttað, við dofnum og dofnum. Þess vegna tel ég að menningarsamfélög séu aðeins björt í skamman tíma, e.t.v. fimmtíu eða hundrað ár.

 

Með nútímatækni er ekki auðvelt að leita eftir lekanum. Við ættum að reyna auðveldu hlutina áður en við tökumst á við þá flóknari og það er auðveldar að nema geislun sem ætluð er til samskipta. En á hvaða tíðni myndu aðrar verur velja að senda út á? Með öðrum orðum: á hvaða tíðni eigum við að hlusta?

Lausn 10: Við höfum ekki hlustað nógu lengi

Jodie Foster í hlutverki Ellie Arroway í kvikmyndinni Contact við útvarpssjónaukann í Arecibo í Púertó Ríkó.

Árið 1991 skrifaði Frank Drake um þá von sína að nema merki frá öðrum vitsmunaverum í bókinni Is Anyone Out There. „Þessi uppgötvun, sem ég á fyllilega von á að verða vitni að fyrir árið 2000, mun gjörbreyta gervöllum heiminum.“ Margt hefur gerst síðan bókin kom út en uppgötvunin hefur látið á sér standa. Kannski höfum við einfaldlega verið of óþolinmóð. Kannski er svarið við þversögn Fermis á leiðinni til okkar. Kannski hafa geimverur þegar reynt að hafa samband við okkur en við ekki hlustað nógu lengi.

Margir áhugamenn um SETI eru á þessari skoðun og hafa þeir nokkuð til síns máls. Ef við skoðum Arecibo-sjónaukann, þá á hann í dálitlum vandræðum með að nema merki frá öðrum verum. Ein ástæðan er sú að honum er beint að afar litlum hluta himinsins á hverjum tíma svo merkið getur hæglega farið framhjá. Auk þess eru mögulegar tíðnir gífurlega margar. Með öðrum orðum, til að nema útvarpsmerki frá öðrum verum verða sjónaukar okkar að vera stilltir á rétta tíðni og vera beint í rétta átt á réttum tíma. Ef leysigeislasamskipti eru notuð er mjög ólíklegt að jörðin verði fyrir einhverjum geisla; milljarðar menningarsamfélaga gætu verið að tala saman án þess að við yrðum þess vör. Þannig virðist rökrétt að segja að við höfum ekki leitað nógu lengi og höfum e.t.v. ekki verið nógu þolinmóð.

Sumum þykir þessi lausn á þversögninni ekki nógu góð. Geimverur hafa haft milljarða ára til að skilja eftir sig ummerki í sólkerfinu. Þær ættu að hafa látið sjá sig.

Lausn 11: Þær hafa enga löngun til að hafa samband

Hingað til höfum við gert ráð fyrir að vitsmunaverur hafi áhuga á að hafa samband við okkur. En hvað ef þær skyldu ekki hafa neinn áhuga? Lausnir á þversögninni af þessu tagi fela í sér að við verðum að geta okkur til um ástæður geimveranna, sem við getum auðvitað ekki. Það er engu að síður gaman að velta þessu fyrir sér.

Ein ástæða fyrir þögninni gæti verið ótti. Þegar menningarsamfélag sendir merki út í geiminn er það að láta vita af sér og opinbera tæknikunnáttu sína. Nágrannar gætu verið að hlusta og verið hættulegir. Við höfum vitaskuld ekki hugmynd um hvort aðrar geimverur hugsi svona, en það gera vissulega margar geimverur á jörðinni.

Önnur ástæða gæti verið skortur á forvitni. Kannski hafa aðrar verur ekki nokkurn áhuga á að kanna alheiminn eða hafa samband við verur í öðrum sólkerfum. Líklega myndu slík samfélög aldrei verða sér úti um næga tækni til samskipa ef forvitni er ekki drifkrafturinn.

Algengari rök eru þau að aðrar geimverur eru svo langt á undan okkur að þær vilja ekki hafa samband vegna þess að við getum ekki kennt þeim neitt, á sama hátt og við höfum lítinn áhuga á að tala við skordýr. En er það endilega svo? Það er vissulega ólíklegt að við kennum þeim eitthvað í vísindum eins og eðlisfræði. En eðlisfræði er í rauninni einföld því alheimurinn alls staðar byggður upp af sömu eðlisfræðilögmálum. Þau viðfangsefni sem aðrar verur gætu lært eitthvað af eru siðfræði, trúarbrögð og listir. Kannski hafa geimverurnar lítinn áhuga á að læra um rafsegulgeislun af okkur en þeim mun meiri áhuga á því hvernig augum við lítum alheiminn.

Lausn 12: Sjálfseyðing

Augljós lausn á þversögn Fermis hlýst ef gildi L - líftími tæknivædds menningarsamfélags í - er lágt. Eins og við vitum er náttúran hættulegur staður og hefur nokkrum sinnum nánast afmáð lífið af jörðinni. En vitsmunaverum stafar líka hætta af sjálfum sér.

Mannkynið hefur aldrei áður staðið fyrir jafn mikilli ógn af sjálfu sér og í kalda stríðinu, þegar lá við kjarnorkustyrjöld. Við höfum sloppið hingað til en það engin trygging fyrir því að við höldum velli. Kannski eru það dapurleg örlög samfélaga vitsmunavera að tortíma sér að lokum.

Eitt einkenni lífsins er fjölgun. Hugsanlega á þetta við um allt líf í alheiminum. Ef svo er standa aðrar geimverur hugsanlega andspænis sama vandamáli og við, að fjölga sér um of.

Þegar tæknin jókst og hagur og heilsa manna vænkaðist, fór okkur að fjölga hraðar. Í kringum 1650 bjó hálfur milljarður manna á jörðinni sem er fimmtíuföld aukning á nokkuð stöðugum íbúafjölda heimsins í 99% af sögu mannkyns. Um árið 1800 náði fólksfjöldinn milljarði sem er tvöföldun á aðeins 150 árum. Um 1930 náði íbúafjöldinn tveimur milljörðum og árið 1975 var mannkynið fjórir milljarðar - tvöföldun á aðeins 45 árum. Rétt fyrir 2000 vorum við loks orðin sex milljarðar og benda mannfjöldaspár til þess að við verðum um níu milljarðar árið 2050. Ljóst er að þessi mikla fjölgun getur ekki haldið svona áfram til lengdar.

Á endanum ná fæðingar- og dánartíðin jafnvægi. Þá stöndum við hins vegar frammi fyrir ýmsum efnahagslegum vandamálum sem það hefði í för með sér. Lífverur fjölga sér og þannig virðist það óhjákvæmilegt að aðrar lífverur standi frammi fyrir sama offjölgun.

Þær eru ekki til

Hugmyndin um að við séum ein er einfaldasta lausnin á þversögn Fermis og að sama skapi óvinsælust. Innan þessa flokks er hægt að nálgast hugsanlegar lausnir út frá nokkrum sjónarmiðum. Lausnirnar valda því að lokum að eitt eða fleiri gildi

Drake-jöfnunnar verða afar smá. Sé eitt gildi nálægt núlli, eða ef nokkur gildi eru lág, verður niðurstaðan hin sama, N = 1. Kannski erum við eina tæknivædda menningarsamfélag Vetrarbrautarinnar, og kannski erum við ein í öllum alheiminum.

Margir eru andvígir þessari lausn á heimspekilegum forsendum. Hún bendir nefnilega til þess að aðstæður okkar séu mjög sérstakar samanborið við önnur sólkerfi í Vetrarbrautinni. Sé það raunin, gengur það í berhögg við nánast allt sem við höfum lært frá tímum Kóperníkusar. Áður fyrr töldu forfeður okkar að við værum miðja alheimsins en síðari tíma uppgötvanir benda ekki til þess að við séum á neinn hátt sérstök. Jörðin er einungis reikistjarna á braut um tiltölulega hefðbunda stjörnu í vetrarbraut sem er ekki á neinn hátt mjög frábrugðin öðrum vetrarbrautum.

Hugmyndin er ekkert sérlega aðlaðandi en við getum ekki útilokað þennan möguleika. Kannski skortir aðrar vitsmunaverur hentugt umhverfi; kannski eru byggilegar jarðir sjaldgæfar. Kannski er lífið sjaldgæft; kannski er kviknun lífs úr dauðum efnum kraftaverki líkast eða þróun vitsmunalífs ólíkleg. Allt kæmi þetta unnendum tilgátunnar um sjaldgæfar jarðir ekkert á óvart.

Hér að neðan eru mögulegar lausnir í þessum flokki. Við erum í afar erfiðari stöðu að reyna að draga ályktanir út frá einu dæmi - jörðin er jú þegar allt kemur til alls eina lifandi reikistjarnan sem við vitum um - en hvað getum við annað? Óneitanlega hafa þeir hlutir sem við teljum nauðsynlega lífinu áhrif á okkur.

Lausn 13: Sólkerfi eru sjaldgæf

Kannski eru ekki til margir heppilegir staðir fyrir líf að verða til. Líf þarf líklega reikistjörnu á borð við jörðina til að kvikna og þróast. Þegar Carl Sagan taldi milljón menningarsamfélög byggja Vetrarbrautina, gerði hann ráð fyrir tíu reikistjörnum við hverja stjörnu. Kannski eru sólkerfi sjaldgæf og fp-gildi lágt. Sé fp lágt getur það staðið eitt og sér sem lausn á þversögn Fermis.

Stjörnufræðingar vissu lengi vel lítið um myndun sólkerfa. Í dag er talið að þau myndist úr gríðarstórum gas- og rykskýjum í Vetrarbrautinni. Vísbendingar um þetta sjást á mörgum stöðum í Vetrarbrautinni og hafa stjörnufræðingar meðal annars ljósmyndað rykskífur umhverfis nýfæddar stjörnur, sem eykur trúverðugleika skífukenningarinnar. Eitt er samt að ljósmynda rykskífu en annað að ljósmynda staka reikistjörnu.

Sólkerfi í myndun. Innrauð mynd af rykskífu í kringum stjörnuna Beta Pictoris sem er í 50 ljósára fjarlægð.

Hingað til hafa stjörnufræðingar uppgötvað yfir 145 reikistjörnur við aðrar sólir en ekki séð eina einustu þeirra (talan miðast við vorið 2005). Reikistjörnur endurvarpa sólarljósi frá móðurstjörnunni og eru því afar daufar miðað við stjörnuna. Við vitum að sólkerfi eru algeng í alheiminum og því getur það ekki verið lausn á þversögn Fermis.

Eða hvað? Hingað til höfum við aðeins fundið gasrisa vegna þess að tæknin setur okkur skorður. Stjörnufræðingar geta aðeins fundið risareikistjörnur eins og Júpíter við fjarlægar sólstjörnur í dag. Af stjörnunum sem hingað til hafa verið rannsakaðar höfum við aðeins fundið reikistjörnur við eina af hverjum tíu sólstjörnum. Þetta gæti stafað af því að gasrisar eru sjaldgæfir eða að almennt séu reikistjörnur sjaldgæfar.

Hvort lágt fp-gildi leysi þversögn Fermis er ekki hægt að segja til um í dag. Líklega er gildið mun lægra en bjartsýnustu menn töldu áður fyrr. Vonandi náum við að leysa úr þessu vandamáli í nánustu framtíð þegar sjónaukar verða stærri og betri (sjá Terrestrial Planet Finder, Darwin og Life Finder).

Lausn 14: Við erum fyrst

Efnafræði lífsins byggist upp á sex frumefnum: brennisteini, fósfor, súrefni, nitri, kolefni og vetni. Við Miklahvell myndaðist aðallega vetni og helíum (og örlítið af liþíni) en ekkert af efnunum sem nauðsynleg eru lífi. Þyngri frumefni en vetni og helíum urðu til síðar inni í stjörnunum sjálfum. Hráefni lífsins koma frá sprengistjörnum eða eins og þekktur vísindamaður orðaði það: „Við erum öll úr stjörnuryki!“

Ein lausn á þversögninni er því sú að þungu frumefnin hafi komið tiltölulega nýverið fram. Þannig skortir reikistjörnur í kringum eldri stjörnur þungu frumefnin svo líf getur aðeins orðið til við stjörnur sem eru tiltölulega ungar (eins og sólin okkar). Mannkynið væri þá meðal fyrstu menningarsamfélaganna, kannski hið fyrsta.

Hugsanlega á þessi lausn sinn þátt í þversögn Fermis en ólíklegt er að hún standi ein og sér. Þótt stjörnufræðingar telji Vetrarbrautina innihalda milljónir gamalla stjarna með nóg af þungum frumefnum fyrir myndun lífs er það væntanlega misjafnt á milli vetrarbrauta.

Lausn 15: Lífið er sjaldgæft

Þessi lausn er einna dapurlegust; lífið er kraftaverki líkast og því afar sjaldgæft. Við erum ein og jörðin eini staðurinn sem viðheldur vitsmunalífi - eina lífið í hinum sýnilega alheimi. Ástæðan gæti verið sú að það er erfitt fyrir náttúruna að skapa lífverur en á sama hátt gæti maður talið líf kvikna á reikistjörnu eins fljótt og aðstæður leyfa. Hér verðum við hins vegar að skoða hvað líf sé og hvernig það verður til.

Á jörðinni virðist lífið hafa orðið til mjög snemma í sögunni, eða strax og aðstæður leyfðu. Margt bendir til þess að líf hafi verið á jörðinni fyrir um 3,5 milljörðum ára og að það hafi jafnvel komið til sögunnar nokkur hundruð milljón árum fyrr. Enn eru menn litlu nær um hvernig lífið kviknaði á jörðinni. Hugsanlega barst það til jarðar utan úr geimnum, t.d. frá Mars.

Enn sem komið er vitum við ekki um neinn annan stað í alheiminum þar sem líf þrífst en jörðina. Þannig gæti þessi lausn á þversögn Fermis vel staðið ein og sér. Lífið er svo sjaldgæft að við erum ein í Vetrarbrautinni, jafnvel ein í alheiminum.

x Lausn 16: Lífbeltin eru mjó

Jafnvel þótt bergreikistjörnur verði til við stjörnur þarf annar þáttur að koma inn svo lífið eigi möguleika á að komast af í milljarða ára. Reikistjarnan verður að vera í réttri fjarlægð frá móðurreikistjörnunni, í svokölluðu lífbelti.

Staðsetning lífbeltis er háð orkuútgeislun (birtustigi) stjörnunnar. Því stærri og bjartari sem stjarnan er, þeim mun utar er beltið. Það er 0,1 SE (stjarnfræðieiningar AU) að breidd hjá efstu stjörnunni, 1 SE hjá stjörnu á við sólina (í miðið) og 2 SE við neðstu stjörnuna.

Á jörðinni er fljótandi vatn lykillinn að lífi. Gera má ráð fyrir að það sé einnig mikilvægt fyrir þróun lífs annars staðar (samanber greinina efnasambönd sem eru mikilvæg fyrir líf). Lífbelti er því skilgreint sem svæðið umhverfis stjörnu þar sem hitinn er nógu hár fyrir fljótandi vatn. Lífbelti okkar sólkerfis er að líkindum milli 0,95 SE* og 1,37 SE. Venus er aðeins nær sólu en innri jaðar lífbeltisins og Mars er rétt utan við ytri jaðarinn. Jörðin er hins vegar á hárréttum stað.

Lífbeltið færist með tímanum. Stjörnur af meginröð verða bjartari og heitari þegar þær eldast svo lífbeltið flyst utar. Þannig verður lífbelti sólkerfisins við Plútó eftir fáeina milljarða ára og loftslagið þar svipað og á Flórída.

Sé hugmynd okkar um myndun reikistjarna, þróun sólstjarna og þróun lofthjúpa rétt, virðist rökrétt að draga þá ályktun að í Vetrarbrautinni séu hugsanlega milljónir byggilegra hnatta.

*SE = stjarnfræðieining (meðalfjarlægðin á milli jörðu og sólar - u.þ.b. 150 milljón km)

x Lausn 17: Gasrisar eru sjaldgæfir

Eins og áður sagði í lausn 13 eru flestar reikistjörnur sem fundist hafa utan sólkerfisins gasrisar á borð við Júpíter. Hins vegar eru þessir gasrisar almennt mjög nálægt móðurstjörnunni, sumir jafnvel enn nær en Merkúríus. Kenningar okkar um myndun reikistjarna segja að gasrisar eigi ekki að myndast nær móðurstjörnunni en 3 SE fjarlægð (Júpíter er í um það bil 5 SE fjarlægð frá sólu). Þess vegna hefur það komið stjörnufræðingum talsvert á óvart að finna gasrisa svona nálægt sólstjörnum þar sem hitinn er gífurlegur (um 500°-800°C). Hafa þessar reikistjörnur því oft verið nefndar „heitir gasrisar“.

Eru vel staðsettir gasrisar eins og Júpíter sjaldgæfir?

Vísindamenn hafa velt fyrir sér ástæðum þess að heitu gasrisarnir eru svo nálægt móðurstjörnunni. Einn möguleikinn er auðvitað sá að kenningar okkar um myndun reikistjarna séu rangar. Hins vegar styðjast kenningarnar við athuganir okkur á sólkerfinu sem við höfum eytt talsverðu púðri í að rannsaka. Annar möguleiki er sá að heitu gasrisarnir hafi myndast fjær móðurstjörnunni en smám saman færst nær henni. Það getur ekki gerst eftir að sólkerfi er fullmyndað svo okkur stafar engin ógn af Júpíter. Ef gasrisi færist innar er útlitið ekki gott fyrir litlar bergreikistjörnur sem gætu hugsanlega hafa myndast nær sólstjörnunni og jafnvel í lífbeltinu. Því má ætla að stjörnur með heita gasrisa séu ólíklegri til að geta viðhaldið lífi.

Annar þáttur sem gæti haft áhrif er miðskekkja brautar reikistjörnu umhverfis móðurstjörnuna. Júpíter er á mjög stöðugri, næstum hringlaga braut sem gerir jörðinni kleift að vera líka á stöðugri, næstum hringlaga braut.

Ef heitur gasrisi eða gasrisi á mjög miðskakkri braut væri í sólkerfinu okkar, væri jörðin hugsanlega ekki til, að minnsta kosti ætti lífið mjög undir högg að sækja. Braut jarðar hefði breyst mikið og valdið miklum hitabreytingum því reikistjarnan væri annað hvort alltof langt frá sólinni eða alltof nálægt. Þess vegna telja margir vísindamenn lykilatriði fyrir byggilegan hnött að hafa góðan gasrisa, eins og Júpíter, í réttri fjarlægð.

En hvers vegna er gasrisi í réttri fjarlægð mikilvægur lífi? Í fyrsta lagi er Júpíter eins og risastór ryksuga sem sýgur í sig leifarnar frá myndun sólkerfisins, smástirni og halastjörnur, sem annars hefðu hugsanlega rekist á jörðina. Í öðru lagi sýna útreikningar að Júpíter hefur valdið því að smástirni söfnuðust saman í frumreikistjörnur á stærð við Mars á mjög óstöðugum brautum. Slíkum hnöttum er hættara við að rekast á aðra hnetti á hringlaga brautum. Ætti slíkur árekstur sér stað í dag yrði afleiðingarnar hrikalegar. Við myndun sólkerfisins gætu slíkir árekstrar þó hafa skipt sköpum. Tunglið gæti nefnilega verið afleiðing eins árekstrar og höfin jafnvel afleiðing annarra minni árekstra.

Skýrir tilvist gasrisa í rangri fjarlægð á miðskökkum brautum þversögn Fermis? Þeir gætu að minnsta kosti haft þau áhrif að lífið sé sjaldgæfara en ella í alheiminum.

x Lausn 18: Vetrarbrautin er hættulegur staður

Lífbelti innan vetrarbrautar

Á undanförnum árum og áratugum höfum við lært að alheimurinn er hættulegur staður. Við vitum að hamfarir eru algengar og af ýmsum toga. Stakt svarthol sem reikar inn í sólkerfi getur gleypt reikistjörnurnar og allt líf sem þar er að finna. Ein tegund af nifteindastjörnum sem kallast segulstjörnur (e. magnetar) yllu miklum skaða ef þær kæmu of nálægt. Mjög virkur kjarni í vetrarbraut er afar hættulegur staður. Gæti þetta skýrt þversögn Fermis? Stökum stjörnum stafar líklega ógn af svartholum og segulstjörnum og þótt kjarni Vetrarbrautarinnar sé staður til að varast, stafar lífinu líklega engin ógn af honum í örmum Vetrarbrautarinnar.

Þegar stjarna springur, sem er tiltölulega algengt á stjarnfræðilegan mælikvarða, losnar gífurlega orka úr læðingi. Ef stjarna springur í innan við 30 ljósára fjarlægð frá jörðinni gæti hún eytt stærstum hluta af lífi á yfirborðinu. Allar stjörnur hreyfast um geiminn og að lokum mun sólin ferðast nálægt stjörnu sem getur sprungið. (Hafi einhver áhyggjur er gott að vita af því að engin stjarnanna sem nú eru í innan við 60 ljósára fjarlægð er líkleg til að springa á innan við næstu fáeinum milljónum ára). Lykilspurningin er hve oft sprengistjörnur eru líklegar til að koma nógu nálægt jörðinni og valda aldauða á yfirborði jarðar (hugtakið aldauði er notað yfir það þegar stór hluti tegunda á jörðinni deyr út á sama tíma).

Birst hafa greinar í þekktum vísindatímaritum þess efnis að til sé eins konar lífbelti innan Vetrarbrautarinnar sem afmarkar það svæði þar sem aðstæður eru vænlegar fyrir líf (á sama hátt og lífbelti umhverfis sólstjörnur). Innan lífbeltisins eru stjörnurnar þétt saman og sprengistjörnur algengar. Utan lífbeltisins, í jaðri Vetrarbrautarinnar, er hins vegar of lítið af efnum til myndunar lífs. Þar hefur verið of lítið af sprengistjörnum til að auðga nágrenni sitt með þungum frumefnum.

Gammablossar eru mestu hamfarir sem þekkjast í alheiminum. Stafar lífinu ógn af þeim?

Gammablossar eru dæmi um annars konar hamfarir sem eru hættulegar fyrir lífverur í nálægum sólkerfum. Þeir eru orkumestu fyrirbæri sem þekkjast í alheiminum og sendir gammablossi frá sér meiri orku á féinum sekúndum en sólin gerir á allri ævi sinni. Hingað til hafa allir gammablossar sem við höfum séð orðið í fjarlægum vetrarbrautum. Ef svona blossi ætti sér stað í Vetrarbrautinni okkar gæti það boðað hættu fyrir lífverur á stóru stóru svæði umhverfis blossann. Vísindamenn leita því svara við spurningum eins og „hversu oft verða gammablossar í Vetrarbrautinni“ og „hversu slæmar yrðu afleiðingarnar“?

Líklegt er að gammablossar verði með um 100 milljón ára millibili í meðalstórum vetrarbrautum. Athyglisvert er að þessi gróflega reiknaði tími er næstum sá sami og tíminn sem líður á milli aldauða á jörðinni. Þess vegna hafa margir vísindamenn getið sér til um að gammablossar gætu staðið á bak við einhverja af þeim aldauðum sem orðið hafa hér á jörðinni.

Lausn 19: Sólkerfi eru hættulegir staðir

Þótt Vetrarbrautin sé hættulegur staður, stafar okkur líklega meiri ógn af fyrirbærum innan sólkerfisins, að minnsta kosti til skamms tíma litið. Við höfum þegar minnst á augljóstustu ógnina: loftsteinaárekstra. Litlir loftsteinar falla inn í lofthjúp jarðar á hverjum degi en stórir steinar - t.d. 20 km í þvermál - falla á jörðina á hundrað milljón ára fresti og valda gífurlegum hamförum. Talið er að aldauði dýrategunda fyrir 65 milljónum ára hafi verið af völdum smástirnis eða halastjörnu.

Lausn 20: Flekahreyfingar jarðar eru einstakar

Margir vísindamenn telja flekahreyfingar meðal mikilvægustu þáttanna í að mynda skilyrði fyrir þróun lífs. Fyrir því eru nokkrar ástæður:

Í fyrsta lagi virðist drifkraftur flekahreyfinga mikilvægur í myndun segulsviðs jarðar. Til að mynda segulsvið verður reikistjarna að snúast, innihalda rafleiðandi vökva og viðhalda iðustraumum. Í tilfelli jarðar er líklegt að án flekahreyfinga myndu iðustraumar hætta að flytja varma upp á yfirborðið og segulsviðið yrði ekki jafnsterkt og það er í dag. Segulsvið jarðar ver okkur gegn háorkuögnum frá sólinni sem geta feykt lofthjúpnum burt. Án segulsviðs hefði lífið ef til vill ekki getað þróast.

Í öðru lagi skópu flekahreyfingar meginlöndin og stuðla jafnframt að endurvinnslu þeirra. Reikistjarna með höf, eyjur og meginlönd er líklegri til að gera flóknari lífi kleift að þróast en reikistjarna án hafs eða meginlands. Flekahreyfingar valda því einnig að umhverfið breytist sem veldur fjölbreyttara lífi. Því fleiri sem dýrategundirnar eru, þeim mun líklegra er að einhver lifi af aldauða.

Í þriðja lagi leika flekahreyfingar lykilhlutkverk við stjórnun á yfirborðshita jarðar. Ef hitastigið félli of mikið og íshetturnar við heimsskautin stækkuðu í kjölfarið gæti orðið fimbulvetur á allri jörðinni. Ef hitastigið yrði of hátt gætu höfin byrjað að gufa upp. Aukið magn vatnsgufu í lofthjúpnum ylli gróðurhúsaáhrifum og jörðin yrði suðupottur. Ákveðnar örverur geta komist af við slík hitastig en flóknari lífverur geta ekki þrifist við slík hitastig. Flekahreyfingarnar fínstilla hitastigið í lofthjúpnum og gera jörðina lífvænlega.

Eldgos í Etnu á Sikiley. Þau hafa átt sinn þátt í að bjarga lífinu frá útrýmingu á kuldaskeiðum.
STÆRRI MYND

fermi_wie.jpg 94x141 Á jörðinni sjáum við merki um nokkur skeið þar sem ís hefur hulið stærstan hluta jarðarinnar (kenningin um „snjóboltajörð“). Jökulskeiðin á síðustu ísöld eru hlý miðað við þessar hamfarir, sem talið er að hafi orðið fjórum sinnum á síðustu 800 milljón árum, þar sem hver ísöld stóð yfir í 10 milljón ár eða meira. Svo virðist sem eins kílómetra þykk íshella hafi þakið stóran hluta hafanna. Íshellan gæti einnig hafa þakið höfin við miðbaug en hefur væntanlega ekki verið jafnheit þar og í grennd við pólana. Meðalhitastig hefur þá fallið niður í -50°C sem flestar lífverur geta ekki lifað við, nema e.t.v. í kringum eldfjöll eða undir þunnum ís við miðbauginn.

Eldfjöll hafa átt sinn þátt í að bjarga lífinu frá útrýmingu á snjóboltajörðinni. En þau geta líka verið lífinu afar varasamt og þurrkuðu næstum forfeður mannsins út fyrir um 75000 árum. Þá gaust eldfjallið Toba á Súmötru svo gífurlegu gosi að það má kalla það „ofureldgos“. Slík gos eru miklu öflugri en nýlegri gos, eins og t.d. í Píntúbófjalli, St. Helenu og í Lakagígum. Loftslagsfræðingar haf bent á að ofureldgos geti valdið eldfjallavetri, þar sem svo gífurlegt magn gjósku best upp í lofthjúpinn að sólarljósið á ekki greiða leið niður á yfirborðið og það kólnar á jörðinni í kjölfarið.

x Lausn 21: Tunglið er einstakt

Í sólkerfinu eru fjöldamörg tungl sem ganga í kringum sjö af níu reikistjörnum. Þrátt fyrir að tungl séu algeng í sólkerfinu, og tunglið okkar ekki stærsta tungl sólkerfisins, hafa grunsemdir vaknað um að tunglið okkar sé einstakt og geti jafnvel verið lausn á þversögn Fermis.

Tunglið hefur dregið úr sveiflum á möndulhalla jarðar.

Tunglið okkar er stórt miðað við jörðina og hefur tvíeykið stundum verið nefnt „tvöfalda plánetan“. Sé kenning okkar um tilurð tunglsins rétt gætu tvöfaldar plánetur verið sjaldgæfar. Í dag er talið að tunglið hafi orðið til við árekstur hnattar á stærð við Mars. Við áreksturinn kastaðist efni út í geiminn sem þéttist síðan í tunglið sem við sjáum í dag. Áreksturinn virðist hafa orðið á hárréttum tíma. Hefði hann orðið fyrr, þegar jörðin var ekki eins massamikil, hefði stærsti hluti efnisins kastast lengra út í geiminn og tunglið orðið smærra. Kannski eru svona árekstrar sjaldgæfir í nýmynduðum sólkerfum.

En hvernig hefði lífið orðið ef tunglið væri ekki til? Tunglið hefur áhrif á jörðina á nokkra vegu. Tunglið veldur t.d. sjávarföllum ásamt sólinni. Fljótlega eftir að tunglið myndaðist var það miklu nær jörðinni en nú svo sjávarföll hafa verið stærri. Margir vísindamenn telja sjávarföllin hafi haft mikið að segja um uppruna lífsins, til dæmis með því að koma næringarefnum yfir í grunn sjávarlón þar sem lífið gæti hafa kviknað.

Flóðkraftar frá tunglinu hafa líka áhrif á skorpu jarðar. Þyngdaráhrif tunglsins gætu þannig hafa aukið eldvirkni og landrek. Mögulegt er að jörð án tungls hefði verið óvirkari í skilningi jarðfræðinnar. Lofthjúpur jarðar, sem myndaðist af völdum lofttegunda úr eldfjöllum, hefði þá ekki myndast jafnhratt.

Mikilvægustu áhrif tunglsins er möndulhalli jarðar. Allar reikistjörnurnar halla mismikið en Merkúríus hallar svo lítið að aðstæður við miðbaug þar eru líkastar hugmyndum manna um helvíti. Reyndar eiga hægur snúningur reikistjörnunnar og nálægð við sól sinn þátt í þessum mikla hita. Aðstæður til lífs væru líklega mun erfiðari ef möndulhalli jarðar væri mjög breytilegur eða ef hann væri meiri eða minni en 23,5°. Á jörðinni virðast hallinn vera „réttur“ fyrir lífið.

Áreksturinn sem myndaði tunglið olli breytingu á snúningsási jarðar. Rannsóknir benda til að tunglið leiki lykilhlutverk í að jafnvægisstilla möndulhalla jarðar. Þetta er mikilvægt því örlitlar breytingar á möndulhallanum geta valdið miklum loftslagsbreytingum. Möndulhalli jarðar sveiflast um plús-mínus 1,5° á 41.000 árum. Þetta er lítil breyting en virðist tengjast tilkomu ísalda á jörðinni.

Mars hefur ekkert stórt tungl sem jafnvægisstillir möndulhallann. Möndulhalli Mars í dag er 25° en sveiflast milli 15° og 35° á 100.000 ára tímabili. Aðstæður til lífs á jörðinni væru ekki jafn góðar ef möndulhalli jarðar sveiflaðist svo mikið. Útreikningar hafa jafnvel leitt í ljós að án tungls gæti möndulhalli jarðar sveiflast um 90°. Lífið hefur aðlagast loftslagsbreytingum vel í gegnum tíðina en ef möndulhalli jarðar sveiflaðist líkt og hjá Mars er erfitt að sjá hvernig þróuð landdýr gætu þrifist.

Hér er mikið um „ef“ og „kannski“. Við vitum ekki hvort stórt tungl sé nauðsynlegt ef reikistjarna á að veita íbúum sínum þokkalegt heimili. En kannski útskýrir tunglið okkar hvers vegna við virðumst vera ein!

Lausn 22: Verkfærasmiðir eru sjaldgæfir

Vegurinn frá fyrstu frumdýrunum til dýranna sem við sjáum í dag var þyrnum stráður. Hugsanlega eru margar hindranir sem lífið þarf að yfirstíga áður en dýrategund getur blómstrað og kannski liggur lausn þversagnarinnar í þessum hindrunum. En sé lífinu gefinn nægur tími þarf það endilega að þýða að þróuð dýrategund sem getur smíðað útvarpssjónauka komi fram? Það þarf ekki að vera.

Eitt er það sem greinir manninn frá öðrum dýrategundum á jörðinni er sú staðreynd maðurinn er verkfærasmiður. Ef verkfærasmíði er einstök meðal manna gæti það vel verið lausn á þversögn Fermis. Ef til vill eru verkfærasmiðir sjaldgæfir í allri vetrarbrautinni. Án verkfæra til þess að smíða geimför eða útvarpssjónauka væri tegundinni ómögulegt að láta vita af sér.

Lausn 23: Tækni er ekki óhjákvæmileg

Fyrir meira en 30.000 árum deildi nútímamaðurinn jörðinni með annarri tegund manna, Neanderdalsmönnum (Homo Neanderthalensis). Þessi merkilega tegund var uppi í næstum 100 þúsund ár á kuldaskeiði og lifnaðarhættir hans eftir því. Þeir lifðu á svipuðum slóðum og nútímamaðurinn en hurfu svo skyndilega úr sögunni. Enginn veit hvað olli hvarfi Neanderdalsmannanna en ýmsar tilgáturnar hafa verið settar fram.

Neanderdalsmaðurinn var ekki mikill verkfærasmiður, sem kannski hefur haft sitt að segja um örlög tegundarinnar. Ef til vill á það sama við um aðrar tegundir sem finnast á öðrum hnöttum. Ef til vill var það slys eða heppni sem orsakaði þróun sköpunargáfunnar. Ef svo er gæti fjöldi menningarsamfélaga úti í geimnum sem geta haft samand við okkur verið afar lágur.

Lausn 24: Tungumálið er einstakt meðal manna

Tungumálið hefur reynst mjög mikilvægt fyrir mannkynið í harðri lífsbaráttu hér á jörðinni. Kannski er það öðrum tegundum ómögulegt að þróa með sér hæfileikann til að ferðast eða hafa samband milli stjarnanna ef þær skortir einhvers konar samskiptatækni eins og tungumál. Tungumálið gerir tegundum kleift að ræða nýjar hugmyndir, skrá þær og velta þeim frekar fyrir sér. Tungumálið gerir okkur að mönnum.

En hvernig verður tungumál til? Ekki er vitað hvort það varð til vegna skyndilegrar stökkbreytingar eða hvort það kom sjálfkrafa þegar menn náðu nógu háu vitsmunastigi. Forfeður okkar höfðu sennilega frumstætt tungumál sem byggðist á einhvers konar orðum og táknum. Til þess að tungumál geti þróast verða réttu líffærin að vera á réttum stöðum. Miðað við þróun mannsins verðum við að álykta að talað mál sé afleiðing nokkurra heppilegra umhverfisbreytinga og þróunnar; talað mál er lukkan ein. Ef við skoðum til dæmis hvað kom fyrir líkama forfeðra okkar á löngum tíma; endurmótun þindarinnar, barkakýlisins, vara, nasa, munnholsins og tungunnar, allt sem tungumáli er nauðsynlegt. Ekkert af þessu gerðist í réttri röð fyrir þróun talaðs máls. Ein breyting virðist einkennileg, staðsetning barkakýlisins neðarlega í hálsinum. Barkakýli lágt í hálsinum gefur tungunni nægt pláss til að hreyfast og mynda fjölda hljóða, en fæða og drykkir sem við gleypum verða að fara yfir barkann svo við köfnum ekki. Þannig hefur þróun og náttúruval gert okkur kleift að tala.

Kannski eigum við eftir að heimsækja hnött í framtíðinni sem er uppfullur af forvitnilegum lífverum, en engin þeirra býr yfir tungumáli.

Lausn 25: Vísindi eru ekki óhjákvæmileg

Eigi vitsmunaverur að hafa samband við okkur verða þær að búa yfir vísindalegri þekkingu, vegna þess að án vísindanna geta þær ekki smíðað útvarpssjónauka eða önnur tæki til samskipta. Ef vitsmunaverur læra verkfærasmíði og þróa með sér tækni og tungumál - munu þær þá óhjákvæmilega þróa aðferðir náttúruvísinda? Kannski er bara ein leið að vísindum sem menn eru svo heppnir að hafa fundið. Kannski er Vetrarbrautin uppfull af lífverum á kafi í listum og heimspeki en skortir vísindi.

Mörg samfélög á jörðinni hafa þróað stærðfræði og læknisfræði með ágætum árangri en engin náttúruvísindi. Svo virðist sem vísindi séu ekki óhjákvæmileg. Uppruni nútímavísinda má rekja til Grikkja fyrir um 2500 árum en þrátt fyrir að þeir hafi búið yfir mjög merkum vísindamönnum var það Akkílesarhæll grískra vísinda að viðhalda vitsmunalegu snobbi og meta íhugun meira tilraunir. Það tók næstum 2000 ár fyrir vísindin að þróast og verða eins og við þekkjum þau nú. Hvers vegna tók það svona langan tíma? Og hvers vegna blómstruðu þau aðeins á afmörkuðu landsvæði?

Önnur merk menningarsamfélög í Kína, Afríku og Miðausturlöndum bjuggu yfir stórkostlegri stærðfræði en ekkert þeirra virðist hafa fundið upp á öflugum vísindalegum aðferðum til að rannsaka náttúruna. Hvers vegna?

Líklega liggur fjöldi menningarlegra ástæðna þarna að baki. Sumir vísindamenn hafa bent á nokkrar hugsanlegar ástæður fyrir því að vísindi séu ekki óhjákvæmileg, t.d. heppni, umhverfishindranir og mismunandi hugmynda- og menningarumhverfi.

Við ætlum ekki að eyða miklum tíma í að skoða ástæður þessa en engu að síður kemur þetta til greina sem möguleg lausn á þversögn Fermis.

Samantekt

Við höfum nú skoðað nokkrar líklegar lausnir á þversögn Fermis, en höfum ekki hugmynd um hver þeirra, ef nokkur, er rétt. Sumar lausninar benda til þess að SETI-rannsóknir séu tímasóun en við vonumst til að þær beri árangur einhvern tímann. Óvissan er svo mikil að fyllilega óhætt er að halda leitinni að lífi í geimnum áfram. Árangurinn verður stórkostlegur, hvort sem við finnum eitthvað eða ekki neitt. Sama hver niðurstaðan verður getum við dregið undraverðar ályktanir út frá henni.

Kjarnorkusprenging

Veltum til að mynda fyrir okkur þeirri lausn að við séum ein. Sé raunin sú er menningarsamfélag ótrúlegt afrek og gríðarlega dýrmætt. Þá eru það við sem höfum þróast eftir allan þennan tíma meðal óteljandi stjarna, eini hluti alheimsins sem veit að hann er til. Við erum leið fyrir alheiminn að þekkja sig. Ef við erum ein væri sjálfstortíming okkar og glötun vísindalegrar þekkingar hræðilegur endir á nokkru sem tók alheiminn 13,7 milljarða ára að framkvæma. Þetta sjónarhorn sýnir að mannkynið og lífið allt á jörðinni er gífurlega dýrmætt. Að komast í raun um að svona er ástatt fyrir okkur getur hjálpað okkur að leggja smávægilegan skoðanaágreining og tilgangslausar styrjaldir til hliðar, svo við getum varðveitt allt það dásamlega sem hér er.

Út frá annarri lausn er hægt að draga hrikalega ályktanir. Ef þúsundum eða milljónum menningarsamfélaga hefur öllum mistekist að ferðast til stjarnanna, hvaða von eigum við þá? Við eigum aldrei möguleika á að ferðast langt út í geiminn, nema við hugsum einhvern veginn öðruvísi en öll önnur samfélög. Þessi lausn leiðir næstum óhjákvæmilega til þess að okkur mun mistakast, hvað sem við gerum, og tortímum okkur sjálf. Vonandi höfum við rangt fyrir okkur þar.

Þriðja lausnin er ef til vill ótrúlegust. Við erum nýbúar á sviði vetrarbrautarsamfélags sem hefur verið til í milljónir eða milljarða ára á undan okkur. Kannski leynir þetta samfélag tilvist sinni viljandi fyrir okkur en býður okkur þátttöku þegar við höfum sýnt að við séum þess verðug. Ef svo er gætum við staðið á jaðri ótrúlegs ævintýris sem mun leiða okkur lengra en nokkurn hefur órað fyrir.

Vonandi sérð þú, eftir þennan langa lestur, hvers vegna þversögn Fermis er svona flókin. Sama hvert svarið verður, það mun marka gífurlega djúp spor í sögu okkar. Kannski er ekki langt í að við komumst að sannleikanum, hver sem hann svo reynist vera.

Við lifum á einstökum tíma í mannkynssögunni þar sem við höfum bæði getuna til að tortíma okkur eða tryggja afkomendum okkar bjarta framtíð og endalausa möguleika. Ábyrgð okkar er mikil og raunar hefur engin kynslóð hingað til borið slíka ábyrgð. Okkur ber skylda að vernda eina heimili okkar í alheiminum og það sem á henni er.

Heimildir:

Bókin Where is Everybody: Fifty Solutions to the Fermi Paradox and the Problem of Extraterrestrial Life eftir Stephen Webb fæst m.a. hjá Amazon.com

Í þessari umfjöllun höfum við helst stuðst við þrjár frábærar bækur. Annars vegar Life in the Universe eftir þá Jeffrey Bennett, Seth Shostak og Bruce Jakosky og hins vegar Where is Everybody: Fifty Solutions to the Fermi Paradox and the Problem of Extraterrestrial Life eftir Stephen Webb. Lausnirnar sem hér er fjallað um eru að langmestu leyti úr bók Webbs. Ítarlegri útlistun á „Þær eru ekki til„-lausnunum er að finna í frábærri bók eftir Peter Ward og Donald Brownlee, Rare Earth.

Til baka á forsiðu

Opna Stjörnufræðivefinn í nýjum glugga
Til baka á forsiðu

Meira um stjörnulíffræði

Stjörnulíffræði á Stjörnufræðivefnum

Slóðir á aðra vefi: