Astronomen suggereren falen om Aliens te vinden betekent dat we veilig zijn in de ruimte

Vier miljard jaar geleden cirkelden acht planeten om de zon. Er was potentieel voor het leven op de tweede, derde en vierde plek die het verst van de ster verwijderd waren, maar er was er nog geen. Op Venus heeft een overactief broeikaseffect dat potentieel uitgeroeid. Op Mars liet een lage zwaartekracht zonnewind toe om de atmosfeer weg te vegen en het potentieel te bevriezen. Op aarde bloeide het leven op in de oceanen, prolifereerde en evolueerde het tot het punt waar degenen die het in bezit hadden over hun eigen oorsprong konden nadenken.

Maar waarom de aarde? Een weinig bekende maar verrassend krachtige theorie suggereert dat we alleen of bijna alleen in het universum zijn - niet omdat het leven zeldzaam is, maar omdat co-evolutie met planetaire krachten zo inspannend is dat het meeste leven niet overleeft. Voorstanders van deze theorie, genaamd de Gaian Knelpunt, putten uit de oudere Gaian World-hypothese, die suggereert dat de aanwezigheid van het leven de omgeving verandert, waardoor de voorwaarden worden gehandhaafd die nodig zijn om te blijven bestaan.

De Gaian Knelpunt, is behoorlijk controversieel in de gemeenschap van wetenschappers die de oorsprong van het leven bestuderen. Onderzoekers zijn verdeeld over de vraag of Venus en Mars ooit het leven organiseerden - er is geen definitief bewijs in beide gevallen - en er is nog steeds geen consensus over de aard van vroege aardse processen. Zonder duidelijke consensus over de oorsprong van het leven op aarde zelf en geen gegevens over het leven, kunnen elders theorieën zoals het Gaian Knelpunt gecreëerd door Aditya Chopra, een astrobiologische postdoc aan de Universiteit van Washington en Charles Lineweaver niet exact worden bewezen of weerlegd. In plaats daarvan worden ze deel van een complex web van ideeën over onze relatie met de rest van het universum, die ons informeren over hoe we een van de meest existentiële vragen van de mensheid proberen te beantwoorden: zijn we alleen?

"Wat we voorspellen is dat we zullen merken dat de meeste planeten niet bewoond zijn", vertelt Chopra omgekeerde, "En we zouden niet teleurgesteld moeten zijn."

Het feit dat het leven zo moeilijk voorbij de aarde is te vinden, heeft wetenschappers lang in de war gebracht, van wie de meesten niet comfortabel zijn en tot de conclusie komen dat we alleen zijn. De bekendste manier om de knoop van tegenstrijdigheden die ontstaat te doorbreken, wordt een proefschrift genoemd dat de Grote Filter wordt genoemd en dat op uitsterven niveau doden van alle levende wezens op relatief veel plekken op veel planeten veroorzaakt.

Omdat evenementen op uitstervingsniveau veel verschillende vormen kunnen aannemen, zijn er een grote verscheidenheid aan Great Filter-hypothesen en negen verschillende punten waarop het leven zou kunnen mislukken. James Kasting, een geofysicus aan de Penn State University, zegt het in grimmige termen. "Ik ben bang dat het filter in onze toekomst zit en niet in ons verleden," zegt hij.

Met zo weinig gegevens over het leven is het echter moeilijk om precies te weten wat het drukpunt zal zijn. "De Great Filter zou deze Gaian Knelpunt kunnen zijn, maar het zou de oorsprong van het leven zelf kunnen zijn", legt Kasting uit. "Het zou de oorsprong kunnen zijn van eukaryoten, de oorsprong van seks, de oorsprong van intelligent leven - het zou kunnen dat technologische beschavingen zoals de onze zichzelf vernietigen. Ik denk dat klimaatverandering een goede filter voor ons kan zijn."

Chopra en Lineweaver kijken echter naar het gebrek aan leven in het universum en komen tot de tegenovergestelde conclusie: als het leven gebruikelijk is en we het niet in het universum hebben gevonden, is het mogelijk dat we aan de andere kant van het filter bestaan. Als er één punt in de evolutie van het leven is dat zo moeilijk is, zorgt het ervoor dat het meeste leven uitsterven, het is mogelijk dat de aardbewoners daar zijn geweest en dat hebben gedaan.

Om de hypothese van Gaian Bottleneck te creëren, wendden ze zich tot een theorie over de interactie tussen het leven en de planeet, de Gaia-hypothese. In een Gaian-wereld is het bestaan ​​van het leven wat een planeet bewoonbaar maakt. Het is een controversieel idee, en toen het voor het eerst werd voorgesteld in de jaren 1970, kreeg het een bijna theologisch aspect - dat het leven samenwerkt met niet-levende processen om een ​​zelfregulerend systeem te creëren. De theorie is tot op zekere hoogte geaccepteerd - het idee dat het leven het milieu beïnvloedt, is in het algemeen afgesproken, maar de wetenschappelijke gemeenschap verwerpt grotendeels de antropomorfe en theologische aspecten.

Het controversiële deel van Chopra's en Lineweaver's Gaian Bottleneck is zijn kernvoorwaarde dat het vroege microbiële leven ervoor zorgde dat de aarde niet uitgleed zoals Venus of Mars. Dat is bijna niet te bewijzen, vooral omdat precies welk effect het leven heeft op de moderne omgeving is moeilijk uit te leggen.

In de afgelopen paar miljoen jaar was de omgeving van de aarde zowat de beste plaats om te zijn als je een aëroob complex organisme bent, zoals wij, zegt James Kirchner, een geochemicus bij het Zwitserse Federale Onderzoeksinstituut. "We moeten natuurlijk erkennen dat er een element van overlevingsdiscriminatie is." Kirchner wijst erop dat de meeste organismen die op aarde hebben geleefd, zijn uitgestorven en in klimaten en biomen leefden die totaal anders zijn dan wat er bestaat op aarde vandaag - "Dus omdraaien en zeggen dat het klimaat ideaal is, is als: natuurlijk - voor ons", zegt hij.

Maar Chopra wijst erop dat de aarde door de hele geschiedenis bewoond is geweest voor andere organismen, wat niet het geval is voor onze zusterplaneten, Venus en Mars. Er zijn theorieën dat zowel Venus als Mars enige vorm van microbieel leven hadden, zegt Chopra. We weten dat Mars op een bepaald moment enorme oceanen had en het is waarschijnlijk dat Venus ook in het planetaire leven al vroeg oceanen had. Met omgevingen zoals die van de vroege aarde, zou het logisch zijn voor beide om het microbiële leven te hebben gehad, zegt Chopra. En het falen van het leven en de onbewoonbare omstandigheden op beide planeten suggereert aan Chopra dat het onderhouden van dat leven voor miljarden jaren ongebruikelijk is. Maar het is onduidelijk wat precies het leven op aarde speciaal zou maken. "Het hangt af van welk selectieproces het leven op aarde heeft meegemaakt," zegt Chopra. "Het is aannemelijk dat sommige daarvan zeldzaam zijn."

Wanneer we op zoek zijn naar intelligent leven, wijst Chopra erop dat we uitgaan van een veronderstelling dat het leven na een lange periode uitgestorven is. "Echter, laat uitsterven van het leven is iets waar we geen bewijs voor hebben," zegt hij. "We moeten, als rationele wetenschappers, ons wenden tot het idee van een vroeg uitsterven van het leven, waar we bewijs voor hebben."

Maar er is niet veel bewijs om deze hypothese te ondersteunen. We zijn nog niet zover gekomen dat we al op fossiel bewijs van microbieel leven op Venus of Mars kunnen vinden, dus de hypothese van Chopra is gebaseerd op onderzoek naar de oorsprong van het leven op aarde en het hypothetische verlies op Venus en Mars. Een van de grote verschillen tussen Chopra en sceptici is de snelheid van waterstofverlies in de ruimte, wat kan leiden tot uitdroging van de planeten. Chopra is het daar niet mee eens en denkt dat er voldoende bewijs is in oude fossielen om te suggereren dat de aarde bedekt was met microbiële matten die de snelheid van waterstofverlies veranderden, waardoor de aarde bewoonbaar bleef.

Chopra voorspelt dat het leven er heel anders uit zou hebben gezien in Venus en Mars. In plaats van koloniën en sterke microbiële gemeenschappen, denkt hij dat Venus en Mars zakken microben hadden. Op Venus of Mars, "zullen we individuen vinden die niet in staat waren om de broeikasgassen en het albedo van de planeet te beheersen," zegt hij. In deze theorie waren de microben niet coöperatief genoeg om de atmosfeer of reflectiviteit van de oppervlakken van Venus of Mars te beïnvloeden.

Zonder coöperatieve microben die de vroege atmosfeer beïnvloeden, zou het meeste leven al heel vroeg uitsterven in de planetaire geschiedenis, zegt Chopra. Om intelligent leven nog zeldzamer te maken in het universum, en Chopra wijst erop dat van al het leven op aarde, alleen mensen intelligent leven lijken te zijn. "Alleen omdat het eenmaal op aarde is gebeurd, betekent niet dat we het elders zouden moeten verwachten." Toch zegt Chopra, als we een planeet vinden die na miljarden jaren vloeibaar water heeft, kan dit een aanwijzing zijn dat zo'n planeet intelligent is leven - maar hij vindt het vinden van zo'n planeet uiterst onwaarschijnlijk.

"Het universum is niet verplicht om teleurstelling te voorkomen dat we alleen zijn", zegt Chopra. "Zelfs als we niet alleen zijn in het hele universum, alleen vanwege de zeldzaamheid van planeten die miljarden jaren lang bewoond zijn: het is redelijk om aan te nemen dat we alleen zijn in ons plaatselijk universum."

Andere wetenschappers hebben zich tegen deze theorie gekeerd en afwijzende veronderstellingen over waterverlies en -verwering in de vroege wereld, het bestaan ​​van het leven elders. Lee Kump, een biochemisch-geoloog van Penn State University, zegt dat er modellen zijn die aantonen dat de aarde nog steeds nat zou zijn zonder microbieel leven. En Kasting van Penn wijst er ook op, "we weten niet hoe wijdverspreid het leven was in de vroege aarde." Hij is sceptisch dat microben een wereldveranderend effect hadden omdat de vroege aarde niet erg veel blootgesteld land had. Er is ook het probleem dat stenen van 3,5 miljard jaar geleden uiterst zeldzaam zijn. Dit maakt het moeilijk om te beargumenteren of het leven wijdverspreid was of gewoon aanwezig in zakken rond hydrothermale openingen en ondiep water op de vroege aarde.

Echter, zonder sterk waarnemend bewijs, hoe dan ook, neemt Kump een middenweg in over de invloed van het leven. "Het is zeer waarschijnlijk dat de klimaatgeschiedenis voor de planeet sterk werd beïnvloed, zo niet bepaald door die interacties met het leven," zegt hij. "Maar dat is niet helemaal hetzelfde als te zeggen dat de enige reden dat het bewoonbaar is, is vanwege het leven." Het is moeilijk om deze hypothese voorbij de oorsprong van het leven op aarde in het universum te duwen. "Wanneer je de mogelijkheid opent dat er zonnestelsels zijn die voor fysieke processen minder uitdagend zijn geweest," zegt Kump, "vind ik het moeilijk om te zeggen dat het leven absoluut essentieel was. Je moet ontzettend veel wankele veronderstellingen maken om enig antwoord te krijgen."

Het vinden van een antwoord was het levenswerk van Kasting. "Ik denk dat het leven vaak voorkomt, zo niet de hele tijd", zegt hij. Als onderzoekers goed kunnen kijken naar 10-20 aardachtige planeten in bewoonbare zones, denkt hij dat ze het leven zullen vinden. Hij zoekt naar gassen zoals stikstofoxide of methaan in een atmosfeer met zuurstof, omdat deze gassen moeilijk te maken zijn zonder leven.

Om deze gassen te vinden, hebben onderzoekers een zeer krachtige directe beeldtelescoop nodig. Verminderde gassen zijn waarschijnlijk in zeer lage concentraties in de atmosfeer aanwezig - een paar honderd deeltjes per miljoen. "Ik zou graag de kans willen hebben om die hypothese te testen," zegt Kasting, erop wijzend dat hij niet veel tijd over heeft om dit te doen.

Of Chopra gelijk heeft of niet, de discussie over het verband tussen de oorsprong van het leven en buitenaards leven is belangrijk, zegt Kasting. "We hebben argumenten als deze nodig omdat we de impuls nodig hebben om grote telescopen te bouwen en toekomstige planetaire missies te doen."

Zonder experimenteel bewijs voor de Gaian Knelpunt blijft de theorie van Chopra en Lineweaver niet overtuigend voor de wetenschappelijke gemeenschap. Chopra hoopt dat werk van onderzoekers zoals Kasting de komende 30 jaar antwoorden zal geven. Of we nu alleen zijn in het universum, Chopra zegt dat het antwoord, ongeacht of het ja of nee is, "diepgaand is, ongeacht wat het antwoord kan zijn".