Gdje su svi izvanzemaljci? Možda su uglavnom mikrobni (i mrtvi)

Jedna od trajnih zagonetki u astrobiologiji je zašto još nismo pronašli nijednog vanzemaljca - i vrijedi još jedan pogled, u svjetlu Posljednji (i bez presedana) napor Breakthrough Listena pronaći neke u novom istraživanju milijuna zvijezda u našoj galaksiji. Astronomi procjenjuju da u Mliječnom putu postoji između 200 i 400 milijardi zvijezda. Keplerov teleskop dokazao je da mnoge zvijezde imaju planete i ako je Zemlja na bilo koji način a tipična planeta, trebali bismo vidjeti neke dokaze o životu negdje drugdje u galaksiji nakon 13,8 milijardi godina. Osim, naravno, nemamo. Ovo je poznato kao Fermi paradoks.

DO papir astrobiologa Aditya Chopra i Charley Lineweaver s Australijskog nacionalnog sveučilišta imaju objašnjenje zašto je to možda tako. To je modifikacija takozvane teorije 'Velikog filtra' i hipoteze Gaia, i tvrdi da život na većini planeta može izumrijeti nedugo nakon što se prvi put razvije. To bi djelomično objasnilo zašto napori poput Breakthrough Listen do sada nisu uspjeli pronaći rezultate koje traže. Prije nego što se pozabavimo Gaianovom teorijom uskog grla, razgovarajmo o većoj Gaianovoj hipotezi.



Gaianova hipoteza

Prvo predložio James Lovelock, Gaia hipoteza predlaže da živi organizmi stupaju u interakciju s anorganskim materijalom na planeti na način koji održava ili regulira uvjete za život na planetu.



Lovelock predlaže tri središnja argumenta: 1). Zemlja je izuzetno povoljno stanište za život, 2). Život je uvelike izmijenio planetarnu kemiju i okoliš, uključujući i atmosferu i more, i 3). Zemljina okolina ostala je prilično stabilna tijekom dugog vremenskog razdoblja.

Od ove tri točke, # 2 je apsolutno istinita. Na primjer, znamo da je događaj poznat kao Veliki događaj oksigenacije ubio veći dio života na Zemlji kada kisik - proizveden kao otpad iz anaerobnih cijanobakterija - više nije mogao apsorbirati anorganski izvori. Poznato je da život na Zemlji postoji više od 3,8 milijardi godina, ali tek prije nekih 2,5 milijardi godina kisik se počeo pojavljivati ​​u mjerljivim količinama, a razina O2 u atmosferi nije se približavala modernim koncentracijama sve do prije nekih 850 milijuna godina.



1599px-Oxygenation-atm-2

Procijenjeni razvoj atmosferskog kisika. Gornje crvene i donje zelene crte predstavljaju raspon procjena. Faze su: 1. faza (3.85–2.45Gyr (Ga)), 2. faza (2.45–1.85Ga), 3. faza (1.85–0.85Ga), 4. faza (0.85–0.54Ga) i 5. faza (0.54Ga– predstaviti). Slika na Wikipediji

Čak i ako je GOE bio naš jedini dokaz za potencijalni planetarni utjecaj biološkog života, transformacija Zemljine atmosfere dokaz je da biologija apsolutno može promijeniti planetarne uvjete. No, dokaze da je Zemlja izuzetno povoljno stanište za život potkopava ono što danas znamo o razdobljima geološkog vremena u kojima je Zemlja bila gotovo u potpunosti smrznuta (takozvana 'Zemlja snježnih gruda'), dok je točka 3 - Zemljina okoliš stabilnost - oslabljena je postojanjem događaja poput Velikog događaja oksigenacije, koji je izbrisao ogroman broj vrsta na Zemlji. U stvari, proizvodnja kisika može zapravo biti izazvao Zemlja snježne grude. Ti događaji isključuju snažnu Geju ili ideju da je život optimizira biosfera kako bi zadovoljila vlastite potrebe.

GaiaTypes

Slika putem Slideplayer



S druge strane, 'slabi' model Gaia ima više snage zadržavanja. Na gornjoj slici, koevolucionarna Gaia i i utjecajna Gaia tvrde da život ima kolektivni utjecaj na Zemljinu okolinu i da su evolucija života i evolucija okoliša isprepletene. To su puno manje kontroverzne točke i one su već dobro istražene i utemeljene u literaturi. Raspravlja se o tome predstavlja li ovo uopće 'Gaian' hipotetičku.

Apsolutno je moguće da bi život na planetu mogao igrati ulogu u stabilizaciji biosfere i povećavanju vjerojatnosti da će život i dalje postojati. No, na temelju onoga što znamo o povijesti Zemlje, čini se mogućim da bi se učinak mogao odvijati i u suprotnom smjeru. Smatra se da je GOE vjerojatno uzrokovao huronsko zaleđivanje koje je zamalo zamrzlo Zemlju jer je dovelo do toga da CO2 zamjenjuje metan u Zemljinoj atmosferi - a CO2 nije toliko moćan staklenički plin. To je dovelo do toga da se Zemlja gotovo smrznula kao čvrsta supstanca.

Sad kad smo malo detaljnije pokrili hipotezu o Gaji i ograničili mehanizam njezinog djelovanja, pogledajmo što ti znanstvenici predlažu.

Veliki HEPA filtar

Teorija 'Velikog filtra' objašnjava Fermijev paradoks postavljanjem postojanja određenog uskog grla koje sprečava većinu vrsta (ili život općenito) da dosegnu točku u kojoj je moguća kolonizacija svemira. Život bi mogao često evoluirati, ali rafali supernova i gama zraka sterilizirali su mnoge planete na kojima je evoluirao ranije u našoj galaktičkoj povijesti. Možda visoko inteligentni život ima tendenciju prekomjernog trošenja resursa svog matičnog planeta, pa stoga izumire prije nego što razvije tehnologiju za kolonizaciju galaksije. Život bi mogao biti bogat, ali evolucija visoke inteligencije i učinkovita uporaba alata mogla bi biti izuzetno rijetka.

Ono što Chopra i Lineweaver predlažu jest da se život može često razvijati, ali rijetko preživi dovoljno dugo da počne utjecati na vlastiti planet na način koji stvara i održava prihvatljivo okruženje u život. To zovu usko grlo Gaian.

Slika 1 - Gaianova hipoteza

Plavo područje na dnu dijagrama prikazuje raspon planetarnih okruženja koja se mogu formirati, dok žuti cilindar prikazuje uvjete potrebne za stvaranje 'naseljive zone abiogeneze (ABZ)'. Ako je početno okruženje planeta unutar ove zone, život može početi evoluirati. Kako se život razvija (zelena površina) on stvara šire zone nastanjivosti, koji omogućuju da se drugi život razvija zauzvrat.

Da biste razumjeli kako će funkcionirati ovaj određeni filtar, razmotrite sudbinu Zemlje, Venere i Marsa. Sada imamo snažne dokaze o tome Mars je nekoć bio toplije i vlažnije mjesto nego što je danas, s obzirom da se vjeruje da mnogi osnovni uvjeti pogoduju evoluciji života. Dostupno je manje podataka o ranoj povijesti Venere, ali podaci koje imamo sugeriraju da je i ona nekada možda imala tekuće oceane, pa čak i kratkotrajno magnetsko polje. (Mars danas ima ostatke takvog polja).

Razlika između naša tri planeta je u tome što su i Venera i Mars mogli izgubiti uvjete zbog kojih su u početku bili nastanjivi brže nego što je život na tim planetima mogao evoluirati zadržati oni useljivi. Iz rada:

Tekuću vodu nije lako održavati na planetarnoj površini. Početni inventar i vremenski okvir s kojim se voda gubi u svemiru zbog odbjeglog staklenika ili smrznuta zbog ledenih pozitivnih povratnih informacija, slabo su kvantificirani, ali napravljene su vjerojatne procjene budućih putanja. Na Zemlji je disocijacija vodene pare UV zračenjem u gornjim slojevima atmosfere u tijeku i na kraju će (1-2 milijarde godina od sada) dovesti do gubitka vode iz bioljuske i posljedičnog izumiranja života na Zemlji.

Gaianova hipoteza - slika 2

Bez života, tekuća voda može se brzo izgubiti

Autori tvrde da rani život može izvršiti vitalnu regulacijsku funkciju u ranom planetarnom okruženju utječući i na albedo planeta (koliko svjetlosti reflektira od sunca) i na stakleničke plinove prisutne u njegovoj atmosferi. Oni su modelirali koliko je brzo planet izgubio vodu na temelju bilo odbjeglog efekta staklenika (Venera) ili odbjeglog glacijacija (Mars). U oba slučaja, količina vode koja preostaje na planetu djelić je ukupne količine stare otprilike milijardu godina.

Teorija Gaian-ovih uskih grla nudi model kako se život može rasporediti unutar svemira, kao što je prikazano u nastavku:

Gaianova hipoteza - slika 3

U scenariju uskog grla koji nastaje, uvjeti za život su rijetki, ali kad se život jednom razvije, on traje milijarde godina. Ova pretpostavka pomaže u stvaranju Fermijevog paradoksa, jer ako postoji i šačica civilizacija, trebali smo to vidjeti neki dokazi o njima već.

Ako nema uskog grla u nastajanju, život bi već trebao biti bogat - mislite na to kao na Zvjezdane staze / Ratovi zvijezda hipoteza, gdje stotine vrsta postoje u cijeloj galaksiji.

Gaianov model predviđa početni nalet života unutar prvih milijardu godina planetarnog razvoja, ali da velika većina ovog života nikada ne preživi dovoljno dugo da napreduje izvan jednoćelijskih organizama. Predviđa da će veći dio života koji ćemo saznati među zvijezdama biti fosilizirani ostaci primitivnih stvorenja, pod pretpostavkom da uopće postoje neki dokazi.

Očito nećemo moći dokazati ili opovrgnuti nijedan od ovih modela dok zapravo ne procijenimo uvjete oko drugih planeta. Ali ako je Gaianova teorija uskog grla točna, dokaze o tome mogli bismo pronaći na mjesecima i stjenovitim planetima vlastitog Sunčevog sustava. Praktički je nemoguće izgraditi sondu koja može opstati na površini Venere bilo koje vrijeme, ali Titan, Mars, Europa i Ganimed mogli bi sadržavati takav život - ili fosilizirane dokaze o njegovom izvornom postojanju.

Copyright © Sva Prava Pridržana | 2007es.com