Astronomer föreslår misslyckande att hitta utlänningar medel Vi är säkra i rymden

För fyra miljarder år sedan cirkulerade åtta planeter solen. Det var potential för livet på den andra, tredje och fjärde längst bort från stjärnan, men ingen fanns ännu. På Venus utrotade en överaktiv växthuseffekt den potentialen. På Mars tillåter låg gravitation solenergi att torka bort atmosfären och frysa ut potentialen. På jorden blomstrade livet i oceanerna, spred sig och utvecklades till den punkt där de i besittning av det kunde fundera över deras egna ursprung.

Men varför jorden? En litet känd men överraskande stark teori föreslår att vi är ensamma eller nästan ensamma i universum - inte för att livet är sällsynt, men för att samutveckling med planetskrafter är så ansträngande att det flesta livet inte överlever. Förespråkare av denna teori, kallad Gaian Bottleneck, ritar från den äldre Gaian World-hypotesen, som föreslår närvaron av livet förändrar miljön och hjälper till att behålla de förutsättningar som krävs för att livet ska kunna fortsätta att existera.

Gaian Bottleneck, är ganska kontroversiell i samhället av forskare som studerar livets ursprung. Forskare delas på huruvida Venus och Mars någonsin var värd för livet - det finns inte definitivt bevis på något sätt - och det finns fortfarande ingen överenskommelse om naturen av tidiga jordprocesser. Med ingen klar överenskommelse om livets ursprung på jorden själv och inga data om livet någon annanstans teorier som Gaian Bottleneck skapad av Aditya Chopra, kan en astrobiologi postdoc vid University of Washington och Charles Lineweaver inte exakt bevisas eller motbevisas. Istället blir de en del av en komplex idébana om vårt förhållande till resten av universum som informerar hur vi försöker svara på en av mänsklighetens mest existentiella frågor: Är vi ensamma?

"Vad vi förutsäger är att vi kommer att upptäcka att de flesta planeter inte är bebodda", säger Chopra Omvänd, "Och vi borde inte bli besvikna."

Det faktum att livet har visat sig vara svårt att hitta bortom jorden har länge förbryllade forskare, de flesta av dem är inte bekväma att hoppa till slutsatsen att vi är ensamma. Det mest kända sättet att skära genom det motsägelser som skapar kallas en avhandling kallad det stora filtret som ställer utdödande händelse att döda alla levande varelser förekommer relativt ofta på många planeter.

Eftersom extinktionsnivåhändelser kan ta många olika former finns det ett stort antal Great Filter-hypoteser och nio olika punkter där livet skulle kunna misslyckas. James Kasting, en geofysiker vid Penn State University, ställer den i starka termer. "Jag är orolig att filtret är i vår framtid, och inte i vårt förflutna," säger han.

Men med så få data om livet är det svårt att veta exakt vad tryckpunkten kommer att vara. "Det stora filtret kan vara detta Gaian Bottleneck, men det kan vara livets ursprung", förklarar Kasting. "Det kan vara ursprunget till eukaryoter, könets ursprung, det intelligenta livets ursprung - det kan vara att de tekniska civilisationer som våra förstör sig själva. Jag tror att klimatförändringarna kan vara ett bra filter för oss."

Chopra och Lineweaver ser emellertid på brist på liv i universum och kommer till motsatt slutsats: Om livet är vanligt och vi inte har hittat det i universum är det möjligt att vi finns på andra sidan av filtret. Om det finns en punkt i livets utveckling som är så svår att det gör att det mesta livet går ut, det är möjligt att jordländer har varit där och gjort det.

För att skapa Gaian Bottleneck-hypotesen, vände de sig till en teori om interaktionen mellan liv och planet kallad Gaia-hypotesen. I en Gaian värld är livets existens som gör en planet beboelig. Det är en kontroversiell idé, och när den föreslogs första gången på 1970-talet, blev den nästan teologiska - det livet arbetar tillsammans med icke-levande processer för att skapa ett självreglerande system. Teorin har i viss utsträckning accepterats idag - idén om att livet påverkar miljön är allmänt överens om, men det vetenskapliga samhället avvisar i stor utsträckning de antropomorfa och teologiska aspekterna.

Den kontroversiella delen av Chopras och Lineweaver's Gaian Bottleneck är dess grundläggande förutsättning att det tidiga mikrobiella livet är vad som hållit jorden från att visa sig som Venus eller Mars. Det är nästan omöjligt att bevisa, särskilt för att exakt vilken effekt livet har på den moderna miljön är svår att förklara.

Under de senaste miljontals åren har jordens miljö varit ganska mycket det bästa stället att vara om du är en aerob komplex organism, som vi är, säger James Kirchner, geokemist vid schweiziska federala forskningsinstitutet. "Vi måste naturligtvis inse att det finns ett element av överlevande misslyckande där." Kirchner påpekar att de flesta av de organismer som har bott på jorden har blivit utdöda och levt i kluster och biomer som är helt annorlunda än vad som existerar på jorden idag - "Så att vända och säga att klimatet är idealiskt, är som: Naturligtvis - för oss", säger han.

Men Chopra påpekar att jorden har varit beboelig för andra organismer genom hela sin historia, vilket inte är fallet för våra systerplaneter, Venus och Mars. Det finns teorier att både Venus och Mars hade någon form av mikrobiellt liv, säger Chopra. Vi vet att Mars hade stora oceaner vid en tidpunkt, och det är troligt att Venus också hade oceaner tidigt i sitt planetariska liv. Med miljöer som de tidiga jorden skulle det vara meningsfullt att båda hade haft mikrobiellt liv, säger Chopra. Och livets misslyckande och de obebodliga förhållandena på båda planeterna föreslår att Chopra, som upprätthåller det livet för miljarder år, är ovanligt. Men det är oklart precis vad som skulle göra livet på jorden speciellt. "Det beror på vilket urvalsliv livet på jorden upplevde," säger Chopra. "Det är troligt att några av dessa är sällsynta."

När vi letar efter intelligent liv pekar Chopra ut, vi använder ett antagande om att livet utrotas efter en lång period. "Men sen utrotning av livet är något som vi inte har några bevis för," säger han. "Vi måste, som rationella forskare, vända sig mot idén om tidig utrotning av livet, som vi har några bevis för."

Men det finns inte mycket bevis för att stödja endera hypotesen. Vi har inte kommit till den punkt där vi kan hitta fossila bevis på mikrobiellt liv på Venus eller Mars, så Chopras hypotes bygger på forskning om livets ursprung på jorden och dess hypotetiska förlust på Venus och Mars. En av de stora skillnaderna mellan Chopra och skeptikerna är vikten av väteförlust i rymden, vilket kan leda till att planeter torkar ut. Chopra håller inte med och anser att det finns tillräckligt med bevis i gamla fossiler för att föreslå att jorden täcktes med mikrobiella mattor som modifierade väteförlusten och håller jorden beboelig.

Chopra förutsäger att livet skulle ha sett väldigt annorlunda ut i Venus och Mars. Istället för kolonier och starka mikrobiella samhällen tror han att Venus och Mars hade fickor av mikrober. På Venus eller Mars "hittar vi personer som inte kunde kontrollera växthusgaser och albedo på planeten", säger han. I denna teori var mikroberna inte kooperativa nog för att påverka atmosfären eller reflektiviteten hos ytorna på Venus eller Mars.

Utan kooperativa mikrober som påverkar den tidiga atmosfären kommer det mesta livet att utgå mycket tidigt i planetariska historien, säger Chopra. Att göra det intelligenta livet ännu mer sällsynt i universum, och Chopra påpekar det av hela livet på jorden, verkar bara människor som ett intelligent liv. "Bara för att det hände en gång på jorden betyder det inte att vi borde förvänta oss det någon annanstans." Fortfarande säger Chopra att om vi hittar en planet som har flytande vatten efter miljarder år kan det vara en indikation på att en sådan planet har intelligenta livet - men han tror att det är extremt osannolikt att hitta en sådan planet.

"Universum är inte skyldigt att förhindra besvikelse om att vi är ensamma", säger Chopra. "Även om vi inte är ensamma i hela universum, bara på grund av planets raritet bebodd i miljarder år: Det är rimligt att anta att vi är ensamma i vårt lokala universum."

Andra forskare har drivit tillbaka mot denna teori, förkastar antaganden om vattenförlust och förväxling i den tidiga världen, till existensen av liv någon annanstans. Lee Kump, en biokemisk geolog från Penn State University, säger att det finns modeller som visar att jorden fortfarande skulle vara våt utan mikrobiellt liv. Och Kasting från Penn påpekar också: "Vi vet inte hur utbrett livet var i början av jorden." Han är skeptisk att mikrober kunde ha haft en världsförändrande effekt eftersom den tidiga jorden inte hade mycket utsatt mark. Det finns också problemet att stenar från 3,5 miljarder år sedan är extremt sällsynta. Detta gör det svårt att argumentera om livet var utbrett eller bara förekommande i fickor kring hydrotermiska ventiler och grundvatten på tidig jord.

Men, utan starkt observerande bevis på något sätt, tar Kump en mellanslag på livets inflytande. "Det är mycket troligt att klimathistorien för planeten starkt påverkades, om den inte bestämdes av dessa växelverkningar med livet", säger han. "Men det är inte riktigt detsamma som att den enda anledningen till att den är beboelig är på grund av livet." Det är svårt att trycka denna hypotes utöver livets ursprung på jorden i universum. "När du öppnar möjligheten att det finns solsystem där ute som kanske har varit mindre utmanande för fysiska processer, säger Kump," jag tycker det är svårt att säga att livet var absolut nödvändigt. Du måste göra en hel del skakiga antaganden för att få något svar alls."

Att hitta ett svar har varit Kasting livets arbete. "Jag tror att livet uppstår ofta, om inte hela tiden," säger han. Om forskare kan få en bra titt på 10-20 jordliknande planeter i beboeliga zoner, tror han att de kommer att hitta livet. Han letar efter gaser som lustgas eller metan i en atmosfär med syre, eftersom dessa gaser är svåra att göra utan liv.

För att hitta dessa gaser behöver forskare ett mycket kraftfullt direktbildande teleskop. Minskade gaser kommer sannolikt att vara närvarande i atmosfären i mycket låga koncentrationer - några hundra delar per miljon. "Jag skulle vilja ha chansen att testa den hypotesen, säger Kasting, och påpekar att han inte har mycket tid kvar i sitt liv för att göra det.

Om Chopra är korrekt, eller inte, är det viktigt att ha en diskussion om sambandet mellan livets ursprung och det yttre livet, säger Kasting. "Vi behöver argument som detta för att vi behöver driva på att bygga stora teleskop och göra framtida planetuppdrag."

Utan experimentella bevis för Gaian Bottleneck är Chopra och Lineweavers teori fortfarande övertygande för det vetenskapliga samfundet. Chopra hoppas att arbete från forskare som Kasting kommer att ge svar de närmaste 30 åren. Vad gäller om vi är ensamma i universum säger Chopra svaret, oavsett om det är ja eller nej, är "djupt oavsett vad svaret kan vara."