Astronomowie sugerują, że brak możliwości znalezienia cudzoziemców jest bezpieczny w kosmosie

Cztery miliardy lat temu osiem planet okrążyło słońce. Potencjał życia na drugim, trzecim i czwartym najdalej od gwiazdy, ale jeszcze nie istniał. Na Wenus nadmierny efekt cieplarniany zniszczył ten potencjał. Na Marsie niska grawitacja pozwalała wiatrowi słonecznemu zetrzeć atmosferę, zamrażając potencjał. Na Ziemi życie rozkwitło w oceanach, rozprzestrzeniło się i ewoluowało do punktu, w którym ci, którzy go posiadają, mogli zastanowić się nad własnym pochodzeniem.

Ale dlaczego Ziemia? Ta mało znana, ale zaskakująco silna teoria sugeruje, że jesteśmy we Wszechświecie sami lub prawie sami - nie dlatego, że życie jest rzadkie, ale dlatego, że koewolucja z siłami planetarnymi jest tak uciążliwa, że ​​większość życia nie przetrwa. Zwolennicy tej teorii, zwanej wąskim gardłem Gaiana, czerpią ze starszej hipotezy świata Gajańskiego, która sugeruje, że obecność życia zmienia środowisko, pomagając utrzymać warunki niezbędne do dalszego życia.

The Gaian Bottleneck, jest dość kontrowersyjny w społeczności naukowców badających początki życia. Naukowcy są podzieleni co do tego, czy Wenus i Mars kiedykolwiek żywili życie - w żadnym razie nie ma ostatecznego dowodu - i nadal nie ma zgody co do natury wczesnych procesów na Ziemi. Bez wyraźnego konsensusu co do pochodzenia życia na Ziemi i żadnych danych na temat życia w innych teoriach, takich jak Gaian Bottleneck stworzony przez Adityę Choprę, postdoc astrobiologię na University of Washington, i Charles Lineweaver nie można dokładnie udowodnić ani obalić. Zamiast tego stają się częścią złożonej sieci pomysłów dotyczących naszego związku z resztą wszechświata, które informują, w jaki sposób staramy się odpowiedzieć na jedno z najbardziej egzystencjalnych pytań ludzkości: Czy jesteśmy sami?

„Przewidujemy, że odkryjemy, że większość planet nie jest zamieszkana” - mówi Chopra Odwrotność, „I nie powinniśmy być rozczarowani”.

Fakt, że życie okazało się tak trudne do znalezienia poza Ziemią, od dawna intryguje naukowców, z których większość nie czuje się komfortowo przeskakując do wniosku, że jesteśmy sami. Najbardziej znany sposób przecinania się węzła sprzeczności, który się tworzy, nazywany jest tezą zwaną Wielkim Filtrem, która zakłada, że ​​zabijanie zdarzeń na poziomie wymierania wszystkich żywych istot występuje na wielu planetach stosunkowo często.

Ponieważ zdarzenia na poziomie ekstynkcji mogą przyjmować wiele różnych form, istnieje ogromna różnorodność hipotez Wielkiego Filtra i dziewięć różnych punktów, w których życie może zawieść. James Kasting, geofizyk z Penn State University, ujmuje to surowo. „Martwię się, że filtr jest w naszej przyszłości, a nie w naszej przeszłości”, mówi.

Jednak przy tak niewielkich danych dotyczących życia trudno jest dokładnie określić, jaki będzie punkt nacisku. „Wielki filtr może być tym wąskim gardłem Gaiana, ale może być źródłem samego życia”, wyjaśnia Kasting. „To może być pochodzenie eukariotów, pochodzenie seksu, pochodzenie inteligentnego życia - może być tak, że cywilizacje technologiczne, takie jak nasza, niszczą się same. Myślę, że zmiana klimatu może być dla nas wielkim filtrem. ”

Jednak Chopra i Lineweaver patrzą na brak życia we wszechświecie i dochodzą do przeciwnego wniosku: jeśli życie jest powszechne i nie znaleźliśmy go we wszechświecie, możliwe jest, że istniejemy po drugiej stronie filtra. Jeśli jest jeden punkt w ewolucji życia, który jest tak trudny, że powoduje wymarcie większości życia, to możliwe, że ziemianie byli tam i to zrobili.

Aby stworzyć hipotezę wąskiego gardła Gaiana, zwrócili się ku teorii dotyczącej interakcji między życiem a planetą zwanej hipotezą Gai. W świecie Gaja, istnienie życia jest tym, co czyni planetę możliwą do zamieszkania. Jest to kontrowersyjny pomysł, a kiedy po raz pierwszy zasugerowano go w latach siedemdziesiątych, zyskał on niemal teologiczny aspekt - że życie działa razem z procesami nieożywionymi, aby stworzyć samoregulujący się system. Teoria została przyjęta do pewnego stopnia dzisiaj - idea, że ​​efekty życiowe środowiska są ogólnie uzgodnione, ale społeczność naukowa w dużej mierze odrzuca aspekty antropomorficzne i teologiczne.

Kontrowersyjna część Gaian Bottleneck Chopra i Lineweavera jest jego zasadniczym założeniem, że wczesne życie mikrobiologiczne powstrzymuje Ziemię przed odwróceniem się jak Wenus czy Mars. Jest to prawie niemożliwe do udowodnienia, szczególnie dlatego, że trudno wyjaśnić, jaki wpływ ma życie na współczesne środowisko.

W ciągu ostatnich kilku milionów lat środowisko Ziemi było prawie najlepszym miejscem, jeśli jest się organizmem złożonym tlenowo, tak jak my, mówi James Kirchner, geochemik ze Szwajcarskiego Federalnego Instytutu Badawczego. „Musimy oczywiście uznać, że istnieje element błędu polegającego na przetrwaniu”. Kirchner podkreśla, że ​​większość organizmów żyjących na Ziemi wymarła i żyła w klimatach i biomach, które są całkowicie odmienne od tego, co istnieje na Ziemi dzisiaj - „Aby się odwrócić i powiedzieć, że klimat jest idealny, jest jak: oczywiście - dla nas”, mówi.

Ale Chopra wskazuje, że Ziemia była zdolna do zamieszkania przez inne organizmy w całej swojej historii, co nie ma miejsca w przypadku naszych planet siostrzanych, Wenus i Marsa. Istnieją teorie, że zarówno Wenus, jak i Mars mają jakąś formę życia mikrobiologicznego, mówi Chopra. Wiemy, że Mars miał w pewnym momencie rozległe oceany i jest prawdopodobne, że Wenus miała również oceany na wczesnym etapie życia planetarnego. W środowiskach takich jak te z wczesnej Ziemi sensowne byłoby, gdyby oboje mieli życie mikrobiologiczne, mówi Chopra. A porażka życia i niezdatne do zamieszkania warunki na obu planetach sugerują Choprze, że utrzymanie tego życia przez miliardy lat jest niezwykłe. Ale nie jest jasne, co uczyniłoby życie na Ziemi wyjątkowym. „To zależy od tego, jaki proces selekcji ma życie na Ziemi” - mówi Chopra. „Jest prawdopodobne, że niektóre z nich są rzadkie”.

Kiedy szukamy inteligentnego życia, podkreśla Chopra, przyjmujemy założenie, że życie wygasa po długim okresie. „Jednak późne wygaśnięcie życia jest czymś, na co nie mamy żadnego dowodu”, mówi. „Musimy, jako racjonalni naukowcy, zwrócić się ku idei wczesnego wyginięcia życia, na co mamy pewne dowody”.

Ale nie ma wielu dowodów na poparcie jednej z hipotez. Nie dotarliśmy do punktu, w którym możemy znaleźć kopalne dowody życia mikrobiologicznego na Wenus lub Marsie, więc hipoteza Chopry opiera się na badaniach nad pochodzeniem życia na Ziemi i jego hipotetyczną stratą na Wenus i Marsie. Jednym z wielkich podziałów między Choprą a sceptykami jest tempo utraty wodoru w kosmosie, co może prowadzić do wysychania planet. Chopra nie zgadza się z tym i uważa, że ​​w starożytnych skamieniałościach jest wystarczająco dużo dowodów sugerujących, że Ziemia została pokryta matami mikrobiologicznymi, które zmodyfikowały tempo utraty wodoru, utrzymując Ziemię w stanie nadającym się do zamieszkania.

Chopra przewiduje, że życie wyglądałoby zupełnie inaczej na Wenus i Marsie. Zamiast kolonii i silnych społeczności drobnoustrojów, uważa, że ​​Wenus i Mars mają kieszenie mikrobów. Na Wenus lub Marsie „znajdziemy osoby, które nie były w stanie kontrolować gazów cieplarnianych i albedo planety” - mówi. W tej teorii mikroby nie były wystarczająco współpracujące, aby wpływać na atmosferę lub odbijanie się powierzchni Wenus lub Marsa.

Bez współpracujących mikrobów wpływających na wczesną atmosferę większość życia wymarłaby bardzo wcześnie w historii planet, mówi Chopra. Aby uczynić inteligentne życie jeszcze rzadszym we wszechświecie, a Chopra wskazuje, że z całego życia na Ziemi tylko ludzie wydają się być inteligentnym życiem. „Tylko dlatego, że zdarzyło się to raz na Ziemi, nie oznacza, że ​​powinniśmy się tego spodziewać gdzie indziej.” Mimo to Chopra mówi, że jeśli znajdziemy planetę, która ma ciekłą wodę po miliardach lat, może to wskazywać, że taka planeta ma inteligentny życie - ale uważa, że ​​znalezienie takiej planety jest niezwykle mało prawdopodobne.

„Wszechświat nie ma obowiązku zapobiegania rozczarowaniu, że jesteśmy sami” - mówi Chopra. „Nawet jeśli nie jesteśmy sami we wszechświecie, tylko z powodu rzadkości planet zamieszkiwanych przez miliardy lat: rozsądnie jest założyć, że jesteśmy sami we wszechświecie lokalnym”.

Inni naukowcy cofnęli się przeciwko tej teorii, odrzucając założenia o utracie wody i wietrzeniu we wczesnym świecie, o istnieniu życia gdzie indziej. Lee Kump, biochemiczno-geolog z Penn State University, mówi, że istnieją modele, które pokazują, że Ziemia nadal będzie mokra bez życia mikrobiologicznego. A Kasting z Penn wskazuje również, że „nie wiemy, jak powszechne było życie na wczesnej Ziemi”. Jest sceptyczny, że mikroby mogły mieć wpływ na świat, ponieważ wczesna Ziemia nie miała zbyt eksponowanej ziemi. Istnieje również problem, że skały sprzed 3,5 miliarda lat są niezwykle rzadkie. Utrudnia to twierdzenie, czy życie było powszechne, czy też po prostu obecne w kieszeniach wokół otworów hydrotermalnych i płytkiej wody na wczesnej Ziemi.

Jednak bez silnego dowodu obserwacyjnego w obu przypadkach Kump zajmuje środkową pozycję w kwestii wpływu życia. „Jest bardzo prawdopodobne, że historia klimatu na naszej planecie była pod silnym wpływem, jeśli nie determinowana przez te interakcje z życiem”, mówi. „Ale to nie to samo, co stwierdzenie, że jedynym powodem, dla którego nadaje się do zamieszkania, jest życie.” Przesunięcie tej hipotezy poza pochodzenie życia na Ziemi do wszechświata jest trudne. „Kiedy otwierasz możliwość, że istnieją tam systemy słoneczne, które mogłyby być mniejszym wyzwaniem dla procesów fizycznych”, Kump mówi: „Trudno mi powiedzieć, że życie było absolutnie niezbędne. Musisz mieć strasznie dużo chwiejnych założeń uzyskać jakąkolwiek odpowiedź. ”

Poszukiwanie odpowiedzi to praca Kasting'a nad życiem. „Myślę, że życie pojawia się często, jeśli nie cały czas” - mówi. Jeśli naukowcy mogą dobrze przyjrzeć się 10-20 planetom podobnym do Ziemi w strefach nadających się do zamieszkania, uważa, że ​​znajdą życie. Szuka gazów takich jak podtlenek azotu lub metan w atmosferze z tlenem, ponieważ gazy te są trudne do wytworzenia bez życia.

Aby znaleźć te gazy, naukowcy będą potrzebować bardzo potężnego bezpośredniego teleskopu do obrazowania. Zredukowane gazy mogą występować w atmosferze w bardzo niskich stężeniach - kilkaset części na milion. „Chciałbym szansę przetestować tę hipotezę”, mówi Kasting, wskazując, że nie ma zbyt wiele czasu, aby to zrobić.

Bez względu na to, czy Chopra ma rację, czy nie, ważne jest dyskusja na temat związku między pochodzeniem życia a życiem pozaziemskim, mówi Kasting. „Potrzebujemy takich argumentów, ponieważ potrzebujemy impulsu do budowy dużych teleskopów i wykonywania przyszłych misji planetarnych”.

Bez eksperymentalnych dowodów na wąskie gardło Gaiana, teoria Chopry i Lineweavera pozostaje nieprzekonująca dla społeczności naukowej. Chopra ma nadzieję, że praca naukowców, takich jak Kasting, dostarczy odpowiedzi w ciągu najbliższych 30 lat. Jeśli chodzi o to, czy jesteśmy sami we wszechświecie, Chopra mówi, że odpowiedź, niezależnie od tego, czy jest tak czy nie, jest „głęboka bez względu na odpowiedź”.