问伊森:外星文明可以接近多远?


最接近地球的世界是贫瘠,无人居住的月亮。 但是您可以想象另一个人口稠密的世界将离我们有多近-甚至在太阳系中。 他能和我们有多近?

在我们绕地球公转的地球上,我们代表着唯一的智慧生命。 在太阳系中某个地方曾经存在着生命,或者仍然存在微生物,但就智能,复杂,多样和多细胞的生命而言,我们的世界已经超越了我们希望在这里找到的一切。 合理的外星人,如果他们生活在另一个世界的某个地方,至少在距我们不到光年的地方就可以找到。 但是真的有必要在整个银河系中如此吗? 这正是我们的读者想知道的:
不考虑星际旅行,两个独立的智能文明可以存在多近?如果它们在不同的恒星系统中发展,大致遵循我们称为生命的道路? 在球状星团中,恒星的密度可能非常大-但是密度太大是否会妨碍世界的宜居性? 居住在密集星团中的天体物理学家对宇宙和寻找系外行星的想法将完全不同。

为了使生命浮现,有必要经历几个阶段,但其构成要素实际上无处不在 。 即使我们将自己的生活限制在化学上接近我们的生活,宇宙中也有许多可能性。


原子能够在行星和太空中结合成分子,包括有机分子。 生命是否有可能不仅出现在地球出现之前,而且根本没有出现在地球上?

对于岩石行星,有机分子和生命构成要素的出现,有必要收集大量重元素。 宇宙不是随他们而生的! 大爆炸之后,宇宙中氢和氦的含量为99.999999%,并且其中没有碳。 氧气,氮气,磷,钙,铁和其他生活必需的复杂元素。 为了达到这个阶段,有必要让几代恒星生活,燃烧所有燃料,在超新星爆炸中死亡,并重新利用新形成的重元素来生成下一代恒星。 需要合并中子星,其中诞生了最重的元素,其中许多元素是地球和人体生命过程所需的大量元素。 所有这些都需要大量的天体物理学。


欧米茄(Omega)或Messier 17星云是一个强烈,活跃的恒星形成区域,从边缘我们可以看到它-这解释了它的尘土飞扬外观。 在宇宙发展的不同阶段形成的恒星具有不同比例的重元素。

尽管在大爆炸之后地球形成于90亿年前,但宇宙并不需要等待那么久。 我们将恒星分为三种类型的人口
  1. 种群I:像太阳这样的恒星,其中1-2%的组成元素比氢和氦重。 由已经回收的材料组成,并且在它们的行星系统中,存在着适合生活的气体巨人和岩石行星。
  2. 人口二:通常是越来越大的恒星。 其中重元素的含量仅为太阳的0.001-0.1%,而且它们的大部分世界都是稀有气体。 它们太原始了,对于生命的外观而言,它们的重元素也很少。
  3. 人口三:宇宙的第一颗恒星必须完全未被重元素污染。 它们尚未被发现,但从理论上讲,它们是第一批恒星。

对最早的星系的研究表明,它们几乎完全由恒星族II组成。 但是离我们较近的地方,混合了年轻与老年,富裕和贫金属的恒星。


正确显示了太阳与许多最近的恒星之间的距离,但是如果按比例缩放图片,那么即使是最大的恒星,其尺寸也将不到像素的百万分之一。

在考虑开普勒444系统时,从开普勒飞行任务中学到了最重要的教训之一。 这是我(有行星)人口I的一颗恒星,但它们比地球年龄大得多。 我们的世界只有45亿年的历史,开普勒444系统具有112亿年的历史-也就是说,宇宙可以很早地形成类似于地球的世界-至少在地球出现70亿年之前。 鉴于这种可能性,以及像银河系中心这样的区域比我们更快,更强地富含金属的事实,宇宙中(甚至在银河系中)可能存在一些更有利于出现智能生活的地方,比太阳地球系统。


围绕着一颗年轻的太阳状恒星的气体中所含的糖分子。 生命的基本成分可以存在于任何地方,但并不是每个包含这些成分的星球都能诞生生命

鉴于我们对非常适合生命起源的恒星位置的了解,两个外星文明之间的距离有多近? 在哪里可以找到他们? 答案将根据条件而变化? 让我们看一下五个关键功能。


表面上反映出艺术家对TRAPPIST-1系统及其行星的幻想。 每个世界的水供应潜力都通过树冰,水坑和蒸汽传播。 但是,尚不清楚在这些世界中是否有大气层,或者母星是否将它们吹走了。 有一件事很明显-潜在有人居住的世界彼此靠近,距离仅约100万公里。

1)在一个太阳系中。 这只是一个梦想。 在太阳系的早期,金星,地球和火星(甚至可能是与地球碰撞并孕育月球的假想星球泰伊 )也同样适合居住。 他们的外壳和大气充满了生命的成分,表面上有液态水。 离地球最近的金星和火星经过了几千万公里:金星为3800万,火星为5400万。 但是在M级恒星 (红矮星)周围,分裂的行星要短得多:在TRAPPIST-1系统中,潜在有人居住的世界之间只有约100万公里。 围绕着巨大世界或双星行星运行的双月卫星可能彼此更加接近。 如果生命是在一定条件下成功出生的,为什么不应该在几乎同一地点两次出生?


Terzan 5球状星团-通过非常大的望远镜观看。 靠近群集中心,密度更高,并且稳定性可与任何其他区域相比。

2)在球状星团中。 球状星团是成千上万个恒星的巨大集合,形状像球形,直径为几十光年。 在外缘,恒星之间的典型距离约为一光年,在最密集星团的内部区域,恒星可以共享相对较小的距离,例如太阳和柯伊伯带 。 即使在如此稠密的环境中,这些恒星系统中行星的轨道也必须保持稳定,并考虑到我们所知道的比开普勒444早得多的球状星团(即112亿年的历史)出现的原因,应该有很好的生命和宜居性候选。 数百个天文单位的距离,尽管它们由于恒星的运动而随着时间而变化,但可以说是两个文明之间令人惊讶的近距离相遇。


近红外高分辨率照片使我们能够在银河系中心打开三个恒星超级 团簇 由于波长接近红外的光会穿过位于地球和银河系中心之间的密集尘埃,因此我们能够看到这些超级团簇。 这些是Central Parsek,Quintipllet和Arches的集群。 但是这些星团中以及整个银河系中心的所有恒星都还很年轻。

3)在银河系中心附近。 您离星系中心越近,星星越密集。 离中心几光年,恒星的密度非常高,远高于球状星团中心。 从某种意义上说,银河系的中心是一个更密集的环境,有大的黑洞,极重的恒星以及形成恒星的新星团-所有这些都不在球状星团中。 但是,我们在银河系中心看到的那些恒星存在的问题是,它们都相对年轻。 也许由于当地环境的高度可变性,甚至长达十亿年的恒星也很少在那里生活。 尽管它们的密度很高,但它们不太可能具有发达的文明。 他们只是寿命不够。


获得各种大小,颜色和质量的恒星,包括许多明亮的蓝色恒星,其质量比太阳大数十倍甚至数百倍。 这可以在半人马座星座的NGC 3766恒星疏散 星团中看到。

4)在密集的星团或螺旋臂中。 好吧,那在银河平面上形成的星团呢? 旋臂比银河系的通常区域更密集,并且在那里年轻的恒星更有可能出现。 这些时期遗留下来的星团通常包含数千个位于数光年内的恒星。 但是,恒星不会长时间保持这种状态。 一个典型的开放星团仅在几百万年内就消失了,其中只有一小部分可以存活数十亿年。 恒星不断进出螺旋臂,包括太阳。 通常,即使一个星团中恒星之间的典型距离范围为0.1到1光年,但它们不太可能适合作为生命摇篮的角色。


对数距离图,显示旅行者号航天器,我们的太阳系和最近的恒星

5)分布在星际空间。 在其他情况下,恒星处于自身状态,我们可以观察到:它们之间的距离约为数光年。 接近银河系中心,您可以将此距离减少到在开放星团中发现的距离,从0.1到1光年。 但是,如果距离太近,我们将在银河系中心遇到一个问题:合并,互动和其他可能干扰您稳定环境的灾难。 您可以减小距离,但是典型的星际空间不适合此。 如果您坚持和解,那么最好的选择是等到另一颗恒星接近原始恒星时再发生-对于典型的恒星,这种情况大约在一百万年内发生一次。


在距太阳一定距离处恒星通过的概率图。 该图在两个轴上都是对数的。

尽管我们并不认为智能外星生命会像行星和恒星那样频繁地在宇宙中发生,但每个满足必要条件的世界都是一个机会。 而且,每当您有机会时,您都将以最大概率获得成功的机会。 所有这些可能性都是可以实现的! 发生这种事件的可能性可能很小,但是直到我们去那里看看那里有什么,不那里有什么之前,至关重要的是客观地评估宇宙可以为我们提供什么样的外星情报。 事实绝对是存在的,但重要的是要了解,如果我们很幸运,它可能比我们今天甚至想像的还要接近!

Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN414597/


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