Де всі іноземці? Може бути, вони переважно мікробні (і мертві)

Де всі іноземці? Може бути, вони переважно мікробні (і мертві)

Однією з витривалої паззла в астробіології є те, чому ми ще не знайшли жодних іноземців - і це варто ще одного вигляду в світлі останніх (і безпрецедентних) спроб прориву слухати, щоб знайти їх у новому опитуванні мільйонів зірок у нашій галактиці. За оцінками астрономів, у Млечному шляху існує від 200 до 400 мільярдів зірок. Телескоп Кеплера довів, що багато зірок мають планети, і якщо Земля в будь-якій мірі є типовою планетою, то після 13,8 мільярдів років ми повинні побачити деякі докази життя в іншому місці в галактиці. Крім, звичайно, ми цього не робимо. Це відоме як парадокс Фермі.

У статті астбібіологів Адітія Чопра та Чарлі Лінвейвер з Австралійського національного університету є пояснення того, чому це може бути так. Це модифікація так званої теорії "Великого фільтра" та гіпотези Гаї, і вона стверджує, що життя на більшості планет може вимерти незабаром після того, як воно перш за все розвинеться. Це частково пояснить, чому такі зусилля, як "Прослуховування прориву", наразі не змогли знайти потрібні результати. Перш ніж ми виберемо теорію гайанських вузьких місць, давайте обговоримо більшу гаїнську гіпотезу.

Гаїнська гіпотеза

Спочатку запропонований Джеймсом Лавлоком, гіатеза Гайа пропонує, що живі організми взаємодіють з неорганічним матеріалом на планеті таким чином, що закріплює або регулює умови життя на планеті.

Лавлок пропонує три основні аргументи: 1). Земля є надзвичайно сприятливою середовищем для життя, 2). Життя сильно змінила планетарну хімію та навколишнє середовище, включаючи і атмосферу, і море, і 3). Навколишнє середовище Землі залишається досить стійким протягом тривалого періоду часу.

З цих трьох пунктів, № 2 абсолютно вірно. Ми знаємо, наприклад, що подія, відома як Велика подія з окиснення, загинула більшу частину життя на Землі, коли кисень, вироблений як відходи від анаеробних ціанобактерій, більше не міг абсорбується неорганічними джерелами. Відомо, що життя на Землі існує вже понад 3,8 мільярда років, але лише 2,5 років тому, коли кисень почав з'являтися в вимірюваних кількостях, рівень О2 в атмосфері не наближався до сучасних концентрацій до близько 850 мільйонів років тому.

Очікувана еволюція атмосферного кисню. Верхня червона і нижня зелена лінія представляють діапазон оцінок. Етапи: етап 1 (3,85-2,45гг тому (Ga)), етап 2 (2,45-1,85Ga), етап 3 (1,85-0,85Ga), етап 4 (0,85-0,54Ga) та етап 5 (0,54Ga- подарунок) Зображення Вікіпедії
Очікувана еволюція атмосферного кисню. Верхня червона і нижня зелена лінія представляють діапазон оцінок. Етапи: етап 1 (3,85-2,45гг тому (Ga)), етап 2 (2,45-1,85Ga), етап 3 (1,85-0,85Ga), етап 4 (0,85-0,54Ga) та етап 5 (0,54Ga- подарунок) Зображення Вікіпедії

Навіть якщо GOE є нашим єдиним свідченням потенційного впливу біологічного життя на планети, трансформація атмосфери Землі є доказом того, що біологія може абсолютно змінити планетарні умови. Але свідчення того, що Земля є надзвичайно сприятливою середовищем для життя, підривається тим, що ми зараз знаємо про періоди геологічного часу, коли Земля майже повністю замерзла (так звана "Земля сніжок"), а точка № 3 - екологічна екологія Землі стабільність - ослаблена існуванням таких подій, як Велика подія з оксигенацією, яка знищила величезну кількість видів на Землі. Фактично, виробництво кисню, можливо, фактично викликало Землю сніжок. Ці події виключають сильну Гайю або ідею про те, що життя оптимізує біосферу для задоволення власних потреб.

Зображення через Slideplayer
Зображення через Slideplayer

З іншого боку, "слабка" модель Gaia має більшу силу. На зображенні вище, Coevolutionary Gaia і Influential Gaia посилається на те, що життя має колективний вплив на навколишнє середовище Землі та що вплив еволюції життя та еволюції навколишнього середовища переплітаються. Це набагато менш суперечливі моменти і вже добре вивчені та встановлені в літературі. Там дебати про те, чи взагалі цей конституює "гаанський" гіпотетичний.

Цілком можливо, що життя на планеті може відігравати певну роль у стабілізації біосфери та збільшенні вірогідності існування життя. Але, виходячи з того, що ми знаємо про історію Землі, можливо, що ефект також може протікати в протилежному напрямку. Як видається, ГОЕ, можливо, спричинило спричинення Гурунських заледенінь, що майже застигло Землю, оскільки це призвело до заміщення метану в атмосфері Землі, а СО2 не є таким потужним парниковим газом. Це призвело до того, що Земля майже замерзала в результаті твердого тіла.

Тепер, коли ми розглянули гіпотезу Гаї трохи докладніше і обмежили механізм його функціонування, давайте подивимося, що пропонують ці вчені.

Великий фільтр HEPA

Теорія "Великого фільтра" пояснює Парадокс Фермі, поставивши під сумнів існування специфічного вузького місця, яке заважає більшості видів (або життя в цілому) досягти точки, де можлива колонізація простору. Життя може розвиватися часто, але сплески наднових і гамма-променів стерилізують багато планет, на яких вона розвивалася раніше в нашій галактичній історії. Може, дуже розумне життя має тенденцію до надмірного споживання ресурсів своєї домашньої планети і, таким чином, вимирає перед розробкою технології колонізації галактики. Життя може бути достатньою, але еволюція високої інтелектуальності та ефективного використання інструментів може бути надзвичайно рідкісною.

Що пропонує Chopra і Lineweaver, це те, що життя може розвиватися частіше, але рідко виживає досить довго, щоб почати впливати на власну планету таким чином, щоб створювати та підтримувати середовище, здатне жити. Вони називають це гаанським вузьким місцем.

Де всі іноземці? Може бути, вони переважно мікробні (і мертві)

Синя область у нижній частині діаграми показує діапазон планетарних середовищ, які можуть утворюватися, тоді як жовтий циліндр показує умови, необхідні для формування "життєвої зони абіогенезу (ABZ)". Якщо початкове оточення планети знаходиться в цій зоні , життя може почати еволюціонувати. Оскільки життя розвивається (зелена територія), вона створює більш широкі зони проживання, що дозволяє іншому життю розвиватися в черзі.

Щоб зрозуміти, як працює цей фільтр, розглянемо долі Землі, Венери та Марса. Тепер у нас є докази того, що Марс колись був більш теплим та вологим місцем, ніж сьогодні, і багато хто з базових умов вважали, що це сприяє еволюції життя. Існує менше інформації про ранню історію Венери, але дані, які ми маємо, дозволяють припустити, що воно також могло мати рідкі океани і навіть короткочасне магнітне поле. (Марс сьогодні має залишки такого поля).

Різниця між нашими трьома планетами полягає в тому, що і Венус, і Марс, можливо, втратили умови, які спочатку знімали їх набагато швидше, ніж життя на цих планетах, щоб вони могли жити. З папери:

Рідкі води нелегко підтримувати на планетарній поверхні. Початкова інвентаризація та часові рамки, з якими вода втрачається на космічний простір через спадаючу теплицю або заморожена через позитивний зворотний зв'язок з льодом-альбедо, погано визначаються, але є вірогідні оцінки майбутніх траєкторій. На Землі триває дисоціація водяної пари ультрафіолетовим випромінюванням у верхній атмосфері і в кінцевому підсумку (через 1-2 мільярди років тому) призведе до втрати води з біосхеми та подальшого зникнення життя на Землі.

Без життя жирна вода може бути швидко втрачена
Без життя жирна вода може бути швидко втрачена

Автори стверджують, що рання життя може виконувати важливу регулюючу функцію в ранньому планетному середовищі, впливаючи як на альбедо планети (скільки світла вона відбиває від сонця), так і на парникові гази, що перебувають у її атмосфері. Вони моделювали, як швидко планета втратила воду на основі втікача парникового ефекту (Венери) або несподіваного заледеніння (Марс). У обох випадках кількість води, що залишилася на планеті, становить частку її загальної кількості приблизно в мільярд років.

Теорія гаанських вузьких місць пропонує модель для того, як життя може бути розподілено всесвіт, як показано нижче:

Де всі іноземці? Може бути, вони переважно мікробні (і мертві)

У сценарії, що виникає в умовах вузького місця, умови для життя бувають рідкісні, але як тільки життя еволюціонує, воно зберігається протягом мільярдів років. Це припущення допомагає створити парадокс Фермі, тому що, навіть якщо існує ще декілька цивілізацій, ми вже повинні були бачити деякі докази їх.

Якщо не існує вузького місця виникнення, життя повинно бути вже багато - подумайте про це як гіпотезу Star Trek / Star Wars, де сотні видів існують по всій галактиці.

Гайанська модель передбачає початковий приплив життя протягом перших мільярдів років планетарного розвитку, але більша частина цього життя ніколи не виживає досить довго, щоб вийти за рамки одиночних клітинних організмів. Він передбачає, що більша частина життя, яку ми дізнаємося серед зірок, буде скам'янілі залишками первісних істот, припускаючи, що існують будь-які докази.

Очевидно, ми не зможемо довести або спростувати будь-яку з цих моделей, поки не зможемо реально оцінити умови навколо інших планет. Але якщо гаїнська теорія вузьких місць буде точною, ми можемо знайти докази цього на супутниках і кам'янистих планетах нашої Сонячної системи. Практично неможливо побудувати зонд, який може вижити на поверхні Венери протягом будь-якого часу, але Титан, Марс, Європа та Ганімед міг би містити таке життя - або скам'янілі докази його первісного існування.