Om du är ett fan av Sök efter utomjordisk intelligens (SETI) och Fermi paradox , då är det troligt att du har hört talas om ett koncept som kallas Bra filter . I korthet sägs det att livet i universum kan vara dömt att utplånas, antingen som ett resultat av katastrofala händelser eller på grund av omständigheter av eget skapande (dvs kärnvapenkrig, klimatförändringar, etc.) Under de senaste åren har det varit föremål för mycket prat och spekulationer, och inte bara i akademiska kretsar.
Stephen Hawking och Elon Musk har också vägt in i frågan och hävdat att mänsklighetens enda chans att överleva på lång sikt är att bli 'interplanetär'. För att ta itu med just denna möjlighet skapade ett forskarlag under ledning av NASA:s Jet Propulsion Laboratory (JPL) nyligen en tidslinje för potentiell mänsklig expansion bortom jorden . Enligt deras upptäckter har vi potentialen att bli interplanetära i slutet av århundradet och intragalaktiska i slutet av 24:e!
Tidningen som beskriver deras fynd publicerades nyligen den 27 julith, 2021, nummer av Galaxer .Det ansvariga teamet leddes av Jonathan H. Jiang, en huvudforskare och gruppledare vid NASA JPL:s geovetenskapssektion. Han fick sällskap av Kristen A. Fahy, en medlem av geovetenskapssektionen vid NASA JPL, och Philip E. Rosen, en pensionerad energiindustriingenjör.
The Great Filter föreslogs 1996 av Robin Hanson, en ekonom och forskarassistent vid Oxford Universitys Future of Humanity Institute (FHI). I en uppsats med titeln ' Det stora filtret – är vi nästan förbi det? ” han föreslog att det måste finnas något i den biologiska evolutionens stora schema som hindrar liv från att växa fram och/eller nå ett tillstånd av avancerad teknisk utveckling.
Detta var Hansons föreslagna resolution om varför mänsklighetens försök att hitta intelligent liv – trots dess antagna statistiska sannolikhet – har misslyckats hittills (aka. Fermis paradox). Men som Hanson klargör i sin artikel, har den stora filterhypotesen också enorma konsekvenser för mänskligheten. Beroende på var filtret är placerat – ett tidigt utvecklingsstadium eller ett senare – kan mänskligheten redan ha passerat det eller närmar sig det (inget av scenarierna är särskilt betryggande).
För sin studies skull föreslog Jiang och hans kollegor att mänskligheten sedan slutet av andra världskriget (och utvecklingen av kärnvapen) har gått in i ett 'Fönster av fara' som den ännu inte har tagit sig ur. I grund och botten, från denna tidpunkt och framåt, har människor haft förmågan att förstöra sig själva, antingen som ett resultat av kärnvapenkrig, biokrigföring eller antropogen klimatförändring – vilket Hanson föreslog som möjliga exempel på 'filtret'.
För att avgöra om människor har potential att sprida sig bortom jorden innan vi förstör den, utplånar oss själva, skapade de en grundmodell som förutsäger de tidigaste möjliga lanseringsdatumen för uppdrag som bemannas av människor från cis-månens rymd till utvalda destinationer i hela solsystemet och närliggande stjärnor. Som Jiang förklarade för Universe Today via e-post:
'Inledningsvis tittade vi på förhållandet mellan räckvidd och komplexitet för djupa rymduppdrag när de relaterar till utvecklingen av datorkraft, uttryckt kvantitativt som transistorer per mikroprocessor, inom rymdålderns tidsram. Genom att känna till trenden med datorkraft uttryckt på detta lätt kvantifierbara sätt, tillsammans med några nödvändiga antaganden, användes den trenden sedan för att hjälpa till att projicera trender för djupa rymduppdrag in i framtiden.'
Grafisk representation av de relativa avstånden mellan de närmaste stjärnorna och solen. Barnards stjärna är det näst närmaste stjärnsystemet till solen och den enstaka stjärnan närmast oss. Kredit: IEEC/Science-Wave/Guillem Ramisa
Detta väcker ett annat viktigt koncept, som är Moores lag , uppkallad efter den amerikanske ingenjören Gordon Moore. År 1965 observerade Moore att antalet transistorer på en integrerad krets (IC) kunde förväntas fördubblas vartannat år. Istället för att vara en 'lag' i strikt vetenskaplig mening, tjänar denna observation som ett sätt att karakterisera den exponentiella tillväxten av datoranvändning under senare hälften av 1900-talet och in i det 21:a (sammanfallande med rymdåldern).
Som Jiang förklarade skapades deras modell med enkelhet i åtanke och kommer förhoppningsvis att bli ett 'första lager' för en mer komplex modell i framtiden - en som går utöver datorkraft. Oavsett vilket gav modellen några ganska uppmuntrande resultat som tyder på att den mänskliga civilisationen har en bra chans att överleva på lång sikt. När man överväger specifika destinationer för robotuppdrag och besättningsuppdrag inom solsystemet och utanför, var den beräknade tidpunkten för potentiella lanseringsdatum överraskande positiv.
Till exempel förutspår modellen att det första mänskliga uppdraget till Mars kommer att ske någon gång i slutet av 2030-talet, uppdrag till Asteroidbältet på 2060-talet, till Jupiter (och de jovianska månarna) på 2070-talet och Saturnus 2080 (eller däromkring). Under tiden, robotuppdrag till extrasolära destinationer som Proxima Centauri (4,2 ljusår bort) och dess potentiellt beboeliga planet ( Nästa b ) skulle vara redo att användas om bara några år (t.ex. Genombrott Starshot ), men ett besättningsuppdrag skulle behöva vänta med att starta till 2250.
På liknande sätt skulle robotuppdrag och besättningsuppdrag till den solliknande stjärnan Tau Ceti (12 ljusår) ta några decennier längre, med robotar redo att lanseras på 2030-talet och människor till 2270. Robotuppdrag till TRAPPIST-1-systemet (~ 40 ljusår), med sina sju misstänkta stenplaneter, skulle vara redo för uppskjutning till ~2040 och ett besättningsuppdrag till ~2300. Slutligen övervägde de robot- och besättningsuppdrag till stjärnor belägna cirka 14 000 ljusår från Vintergatans centrum, som skulle kunna starta 2050 respektive ~2400 ().
Rymdutforskningsuppdrag som en funktion av uppskjutningstid och logaritmiska avstånd. Kredit: MDPI/Jiang, J.H., et al. (2021)
Från datumen och den logaritmiska karaktären hos de inblandade avstånden (visas ovan), är det uppenbart att det kommer att ta mänskligheten mycket längre tid att 'bli interstellär' än att bli en interplanetär art. Som Jiang och medförfattaren Rosen indikerade, om dessa avstånd kunde representeras i en mycket mindre skala, skulle Proxima Centauri fortfarande vara över 1 miljon km (700 000 mi) bort, medan Mars och månen skulle vara bara 1,6 km (1 mi) och 11 m (12 yards) bort:
'Självklart kommer det att krävas teknologier som vi ännu inte har utvecklat - från framdrivningssystem som kan uppnå åtminstone en blygsam procent av ljusets hastighet till livsuppehållande system som kan hålla en stor besättning vid liv och frisk under många år till decennier på djupet utrymme för beräkningskapacitet som kan hantera driften av sådana storslagna konstruktioner med begränsad mänsklig insats.
'Intergalaktiska resor, som till Vintergatans närmaste stora galaxgranne, Andromeda, är fortfarande mycket fiktion. Det finns dock ungefär 400 miljarder stjärnor här i Vintergatan – många har sina egna planetsystem – för att hålla oss sysselsatta ett tag framöver.”
Uppdrag till den centrala regionen av Vintergatan kan till och med innebära möjligheten att få kontakt med en eller flera utomjordiska arter. Detta är baserat på färsk forskning som också utförts av Jiang och hans medarbetare , vilket antyder att en region nära Vintergatans centrum är den mest sannolika platsen att hitta komplext liv och tekniska civilisationer (baserat på statistisk modellering).
Detta indikerades ytterligare av forskning ledd av Jason T. Wright , professor i astronomi och fysik och chef för Penn State Extraterrestrial Intelligence Center , som simulerade de troliga expansionsvägarna för rymdfarande civilisationer. I vilket fall som helst är dessa resultat inte på något sätt en indikation på att människor har undkommit 'filtret' eller att 'farans fönster' någonsin kommer att stängas helt.
'Det korta svaret är att vi inte är ute ur skogen ännu,' sa Rosen. 'Vi som art har ännu inte etablerat ens den första permanenta kolonin utanför världen. Det är dock glädjande att några anmärkningsvärda ansträngningar görs i denna riktning även när vi talar. Den tekniska potentialen och, i vissa håll som JPL/NASA, finns viljan helt klart där.”
Vad mer är, utsikten att bli en interplanetär art (eller interstellär) innebär mycket mer i form av fördelar än bara överlevnad. Visst, överklagandet av att inte ha alla våra ägg i en korg, och därigenom säkerställa mänsklighetens och otaliga andra jordarters överlevnad från alla mänskliga orsakade eller naturkatastrofer, är utan tvekan den bästa anledningen att expandera den mänskliga närvaron bortom den 'blekblåa' Punkt.'
Men det finns också potential för vetenskapliga genombrott, kommersialisering av cis-månrymden, asteroidbrytning, flytt av tillverkning till rymden, riklig energi och kraftigt accelererad utveckling som art. Rosen sa:
'Dessutom kan vissa kritiska resurser som är bristfälliga på jorden kompletteras från andra håll, till exempel metaller utvunna från asteroiden 16 Psyche, som av vissa astronomer anses vara en rest av en planetarisk kärna. Månen har föreslagits som en möjlig närliggande källa till extraherbart Helium-3, en isotop av helium som är ytterst sällsynt här på jorden och som kan hjälpa till att göra en relativt ren kärnfusion till verklighet.'
The Very Large Array (VLA) på natten. Kredit: NRAO/AUI/NSF; J. Hellerman
Att uppskatta huruvida mänskligheten någonsin kommer att komma förbi det stora filtret är ungefär som att svara om och när vi någonsin kommer att hitta bevis på intelligent liv bortom jorden. Ändå är det meriterande att skapa modeller som kan ge oss en bättre känsla för när viktiga milstolpsuppdrag kan hända. På ungefär samma sätt kan teoretiska studier som överväger hur och var liv kan uppstå hjälpa oss att begränsa sökandet efter utomjordisk intelligens.
I denna mening utgör modellen skapad av Jiang och hans medarbetare ett bra första steg som så småningom kan leda till mer djupgående prediktiva modeller. Utöver den exponentiella ökningen av datorkraft finns det många fler variabler som kan spela en viktig roll i framtiden för rymdutforskning som förtjänar att undersökas. Klimatförändringar kan säkert vara en av dem, även om det finns många andra värda att överväga. Som Fahy förklarade:
'Vi använde datorkraft eftersom det hade tidigare data, men det var bara en utgångspunkt. I framtiden skulle vi kunna göra en mer robust modell med hjälp av andra faktorer. Dessa inkluderar mänskliga faktorer, framdrivning och tekniska framsteg. Det finns vissa data om [mänskliga faktorer], hur livslängden för människor har ökat på grund av medicinska framsteg. Om vi har människor som lever över 100, 150 eller 200 år gamla, kanske det finns större chans att människor kommer att kunna föra fram teknologin inom sina områden. Kanske i framtiden finns det en annan Einstein som vi väntar på.'
'Vi står inför många hot här på jorden, klimatförändringar, biokrigföring, kärnvapen och naturliga hot som vi kanske inte kan göra något för att motverka - som ett asteroidanfall, extrem vulkanisk aktion', tillade Rosen. 'Vi har alla våra ägg i en korg. Det är en väldigt bra korg, men det är fortfarande bara en. Om du väntar tillräckligt länge kommer en naturkatastrof att inträffa. Universum är oförlåtande, som dinosaurierna fick reda på. Så det bästa alternativet för överlevnad är att diversifiera var vår art och andra jordarter lever.'
Det är kanske ytterligare ett potentiellt grepp från denna forskning. Om att utöka vår närvaro bortom jorden och cis-månens rymd dramatiskt ökar oddsen för vår överlevnad, så borde vi överväga att göra allt vi kan för att flytta upp tidtabellen. Så, förutom att vara en möjlig språngbräda mot mer begränsade prediktiva modeller, kan vi också betrakta denna forskning som en uppmaning till handling.