אסטרונום טוען מדוע חיים תבוניים צצים סביב השמש כעת

השאלה מדוע קיימים חיים תבוניים ליד השמש בתקופה קוסמית ספציפית זו זכתה לתמיכה מדעית מאחד האסטרונומים העכשוויים המובילים. אבי לוב, המנהל המייסד של יוזמת החור השחור של אוניברסיטת הרווארד, טוען שגורמים קוסמולוגיים מסבירים מדוע איננו מוצאים תרבויות סביב כוכבים ננסיים בעתיד או כוכבים מסיביים בעבר רק סביב כוכב בגיל העמידה כמו השמש שלנו כעת.

ההשערה עולה מניתוח מתמטי קפדני שפורסם לפני עשור בכתב עת מיוחד. לפי חישוביו של האסטרונום, התפלגות החיים התבוניים ביקום אינה אקראית, אלא עוקבת אחר היגיון תצפיתי ופיזיקלי מוגדר היטב. המסקנה מאתגרת את הציפייה האינטואיטיבית שעלינו למצוא תרבויות בעיקר ליד כוכבים ננסיים, הנפוצים והארוכים ביותר בקוסמוס.

שפע של כוכבים ננסיים לעומת יכולת מגורים בפועל

כוכבים ננסיים מהווים את אוכלוסיית הכוכבים השולטת, עם מסה שווה ערך לעשירית בלבד מזו של השמש. משך חייהם עולה על טריליוני שנים, יותר מפי מאה מהמשך הצפוי של קיום השמש. התרחיש האידיאלי הזה לכאורה לאכסון חיים אינטליגנטיים מסווה בעיות פיזיות חמורות.

קרבתו של אזור המגורים לכוכב הננסי יוצרת תנאים לא נוחים. לפרוקסימה קנטאורי, הכוכב הקרוב ביותר למערכת השמש, יש אזור מגורים בין 0.023 ל-0.054 יחידות אסטרונומיות, שווה ערך לתקופות מסלול של 3.6 עד 14 ימי כדור הארץ. שני כוכבי לכת מקיפים את האזור הזה: פרוקסימה b, עם מסות כדור הארץ 1.1, ו-Proxima d, עם מסות כדור הארץ 0.26.

צימוד גאות ושפל מסנכרן את הסיבוב הפלנטרי עם תקופת המסלול, ויוצר צד אחד מואר באופן קבוע והשני בחושך מתמשך. הפרש הטמפרטורה בין האזורים הללו נמשך ללא הגבלת זמן. יתר על כן, התלקחויות שמש אלימות מ-Proxima Centauri מסירות אטמוספרות פלנטריות, ומבטלות את האפשרות של מים נוזליים על פני השטח. ללא מים, כימיית החיים כפי שאנו מכירים אותה לא יכולה להתפתח.

מדוע כוכבים מאסיביים נכשלים עבור חיים מורכבים

כוכבים בעלי תשע מסות שמש או יותר מציגים אי התאמה זמנית עם התפתחות חיים מורכבים. מחקר שנערך לאחרונה על ידי Loeb בשיתוף עם Devesh Nandal הוכיח שכוכב בעל תשע מסות שמש שומר על אזור בר קיימא למשך 30 מיליון שנה בלבד, ברדיוס מסלולי של כ-100 יחידות אסטרונומיות. עבור כוכבים גדולים מ-15 מסות שמש, טווח זה של פוטנציאל למגורים נעלם לחלוטין.

הקרינה האולטרה סגולה העזה ורוחות הכוכבים העזות של הכוכבים הללו מונעות את האבולוציה הממושכת הדרושה ליצירת תרבויות. היקום המוקדם, שנשלט על ידי כוכבים מסיביים, לא הציע תנאים למורכבות ביולוגית. לכוכבים אלו היה גם שפע מופחת של יסודות כבדים, החיוניים להיווצרות כוכבי לכת סלעיים וכימיה מבוססת פחמן.

צירוף המקרים הקוסמולוגי של השמש

השמש מציעה משך זמן של 12.2 מיליארד שנים, בדומה לעידן הנוכחי של היקום, המוערך ב-13.8 מיליארד שנים. יישור זה אינו צירוף מקרים סטטיסטי, אלא שיקוף של הסתברות תצפיתית.

• חיים אינטליגנטיים מתפתחים בתקופת ביניים של חיי כוכבים
• אזור מגורים סולארי ממוקם במרחק המתאים ליציבות האקלים
• מסת השמש מאפשרת מספיק זמן לאבולוציה ביולוגית
• היעדר התלקחויות שמש קטסטרופליות מגן על האטמוספירה של כדור הארץ
• יסודות כבדים בשפע בכמויות הדרושות לכימיה מורכבת

החישוב ההסתברותי מצביע על כך שהזמן הסביר ביותר למצוא מערכות חיים מתרחש באמצע חיי הכוכבים. אל לנו להיות מופתעים מכך שאנו קיימים במערכת השמש בעידן הקוסמי הנוכחי, שכן התנאים התכנסו לתצורה הספציפית הזו.

השלכות תצפיתיות של הטיעון

ניתוח קוסמולוגי מציע הסבר להעדר של סימנים של תרבויות סביב כוכבים ננסיים בגלקסיה, למרות השפע שלהם. אותם אילוצים פיזיים שהפכו את פרוקסימה קנטאורי לבלתי ראויה למגורים חלים על מיליארדי מערכות דומות אחרות הפרוסות על פני שביל החלב.

ההסבר פותר גם סתירות לכאורה עם מודלים של החיפוש אחר חיים מחוץ לכדור הארץ. אם תרבויות אינטליגנטיות צצות בעיקר קרוב לכוכבים בגיל העמידה כמו השמש, בתקופות קוסמיות הדומות לתקופות הנוכחיות, ההסתברות לגלות אותן בסביבה הגלקטית פוחתת באופן משמעותי. רוב הציביליזציות, אילו היו קיימות, היו תופסות תקופות קוסמיות מובחנות או אזורים מרוחקים של החלל.

לואב הוא המחבר רב המכר של “חיצוני: הסימן הראשון של חיים אינטליגנטיים מעבר לכדור הארץ” ומחבר שותף של ספר הלימוד “חיים בקוסמוס”, שניהם משנת 2021. המהדורה בכריכה רכה של ספרו “בין כוכבי” שוחררה באוגוסט 2024. הוא ניהל את המכון לתיאוריה וחישובים ב-Astro005 של המכון לתיאוריה וחישובים ב-Astro005. עד 2026 ועמד בראש מחלקת האסטרונומיה של הרווארד בין 2011 ל-2020.