Dimana Semua Alien? Mungkin Mereka Sebagian Besar Mikroba (dan Mati)

Salah satu teka-teki yang bertahan dalam astrobiologi adalah mengapa kami belum menemukan alien - dan patut dicermati lagi, mengingat Upaya Breakthrough Listen terbaru (dan belum pernah terjadi sebelumnya) untuk menemukan beberapa dalam survei baru jutaan bintang di galaksi kita. Para astronom memperkirakan ada antara 200 dan 400 miliar bintang di Bima Sakti. Teleskop Kepler telah membuktikan bahwa banyak bintang memiliki planet, dan jika Bumi adalah a khas planet, kita harus melihat beberapa bukti kehidupan di tempat lain di galaksi setelah 13,8 miliar tahun. Kecuali, tentu saja, kami tidak melakukannya. Ini dikenal sebagai Paradoks Fermi.

UNTUK kertas oleh ahli astrobiologi Aditya Chopra dan Charley Lineweaver dari Universitas Nasional Australia memiliki penjelasan mengapa hal ini mungkin terjadi. Ini adalah modifikasi dari apa yang disebut teori 'Filter Hebat' dan Hipotesis Gaia, dan ia berpendapat bahwa kehidupan di sebagian besar planet bisa punah tidak lama setelah ia pertama kali berevolusi. Ini sebagian akan menjelaskan mengapa upaya seperti Breakthrough Listen sejauh ini gagal menemukan hasil yang mereka cari. Sebelum kita membahas teori hambatan Gaian, mari kita bahas hipotesis Gaian yang lebih besar.

Hipotesis Gaian

Pertama kali diusulkan oleh James Lovelock, the Hipotesis Gaia mengusulkan bahwa organisme hidup berinteraksi dengan bahan anorganik di planet dengan cara yang melanggengkan atau mengatur kondisi kehidupan di planet.



Lovelock mengajukan tiga argumen utama: 1). Bumi merupakan habitat yang sangat menguntungkan bagi kehidupan, 2). Kehidupan telah sangat mengubah kimia planet dan lingkungan, termasuk atmosfer dan laut, dan 3). Lingkungan bumi cukup stabil dalam jangka waktu yang lama.

Dari ketiga poin ini, # 2 benar-benar benar. Kita tahu, misalnya, bahwa peristiwa yang dikenal sebagai Peristiwa Oksigenasi Hebat membunuh sebagian besar kehidupan di Bumi ketika oksigen - yang dihasilkan sebagai limbah dari cyanobacteria anaerob - tidak dapat lagi diserap oleh sumber anorganik. Kehidupan di Bumi diketahui telah ada selama lebih dari 3,8 miliar tahun, tetapi baru sekitar 2,5 miliar tahun yang lalu oksigen mulai muncul dalam jumlah yang dapat diukur, dan tingkat O2 di atmosfer tidak mulai mendekati konsentrasi modern sampai sekitar 850 juta tahun yang lalu.

1599px-Oxygenation-atm-2

Estimasi evolusi oksigen atmosfer. Garis merah atas dan hijau bawah menunjukkan kisaran perkiraan. Tahapan tersebut adalah: tahap 1 (3.85–2.45G tahun lalu (Ga)), tahap 2 (2.45–1.85Ga), tahap 3 (1.85–0.85Ga), Tahap 4 (0.85–0.54Ga) dan tahap 5 (0.54Ga– menyajikan). Gambar oleh Wikipedia

Bahkan jika GOE adalah satu-satunya bukti kami untuk potensi dampak planet dari kehidupan biologis, transformasi atmosfer bumi adalah bukti bahwa biologi benar-benar dapat mengubah kondisi planet. Tetapi bukti bahwa Bumi merupakan habitat yang sangat menguntungkan bagi kehidupan dilemahkan oleh apa yang sekarang kita ketahui tentang periode waktu geologis di mana Bumi hampir sepenuhnya membeku (yang disebut 'Bumi Bola Salju,') sedangkan poin # 3 - lingkungan Bumi stabilitas - dilemahkan oleh adanya peristiwa seperti Peristiwa Oksigenasi Besar, yang memusnahkan sejumlah besar spesies di Bumi. Padahal, produksi oksigen sebenarnya sudah bisa disebabkan Bumi Bola Salju. Peristiwa ini mengesampingkan Gaia yang kuat, atau gagasan bahwa hidup mengoptimalkan biosfer untuk memenuhi kebutuhannya sendiri.

GaiaTypes

Gambar melalui Slideplayer

Model Gaia yang 'lemah', di sisi lain, memiliki daya tahan lebih besar. Pada gambar di atas, Gaia Koevolusi dan Gaia Berpengaruh mengandaikan bahwa kehidupan memiliki dampak kolektif terhadap lingkungan Bumi dan bahwa evolusi kehidupan dan evolusi lingkungan saling terkait. Ini adalah poin yang jauh lebih tidak kontroversial dan sudah dieksplorasi dengan baik dan ditetapkan dalam literatur. Ada perdebatan tentang apakah ini merupakan hipotesis 'Gaian' atau tidak.

Sangat mungkin bahwa kehidupan di planet dapat memainkan peran dalam menstabilkan biosfer dan membuatnya lebih mungkin bahwa kehidupan akan terus ada. Tetapi berdasarkan apa yang kita ketahui tentang sejarah Bumi, tampaknya efeknya juga bisa berjalan ke arah yang berlawanan. GOE diperkirakan menyebabkan glasiasi Huronian yang hampir membekukan Bumi karena menyebabkan CO2 menggantikan metana di atmosfer Bumi - dan CO2 tidak sekuat gas rumah kaca. Hal ini menyebabkan Bumi hampir membeku sebagai akibatnya.

Sekarang setelah kita membahas hipotesis Gaia dengan sedikit lebih detail dan membatasi mekanisme operasinya, mari kita lihat apa yang diusulkan para ilmuwan ini.

Besar HEPA Saring

Teori “Filter Hebat” menjelaskan Paradoks Fermi dengan mengemukakan keberadaan hambatan spesifik yang mencegah sebagian besar spesies (atau kehidupan secara umum) mencapai titik di mana kolonisasi ruang dimungkinkan. Kehidupan mungkin sering berevolusi, tetapi ledakan supernova dan sinar gamma mensterilkan banyak planet tempat ia berevolusi lebih awal dalam sejarah galaksi kita. Mungkin kehidupan yang sangat cerdas memiliki kecenderungan untuk mengonsumsi sumber daya planet asalnya secara berlebihan, dan karena itu punah sebelum mengembangkan teknologi untuk menjajah galaksi. Hidup mungkin melimpah, tetapi evolusi kecerdasan tinggi dan penggunaan alat yang efisien bisa jadi sangat jarang.

Apa yang diusulkan Chopra dan Lineweaver adalah bahwa kehidupan mungkin sering berevolusi, tetapi jarang bertahan cukup lama untuk mulai berdampak pada planetnya sendiri dengan cara yang menciptakan dan memelihara lingkungan yang dapat diterima. untuk hidup. Mereka menyebutnya hambatan Gaian.

Gambar 1 - Hipotesis Gaian

Area biru di bagian bawah diagram menunjukkan kisaran lingkungan planet yang dapat terbentuk, sedangkan silinder kuning menunjukkan kondisi yang diperlukan untuk pembentukan 'zona layak huni abiogenesis (ABZ)'. Jika lingkungan awal sebuah planet berada dalam zona ini, kehidupan dapat mulai berkembang. Saat kehidupan berkembang (area hijau), hal itu tercipta zona layak huni yang lebih luas, yang memungkinkan kehidupan lain berkembang secara bergantian.

Untuk memahami bagaimana filter khusus ini akan berfungsi, pertimbangkan nasib Bumi, Venus, dan Mars. Kami sekarang memiliki bukti kuat itu Mars dulunya adalah tempat yang lebih hangat dan basah daripada saat ini, dengan banyak kondisi dasar yang diyakini mendukung evolusi kehidupan. Ada sedikit informasi yang tersedia tentang sejarah awal Venus, tetapi data yang kami miliki menunjukkan bahwa Venus juga mungkin pernah memiliki lautan cair dan bahkan medan magnet berumur pendek. (Mars memiliki sisa-sisa bidang seperti itu hari ini).

Perbedaan antara ketiga planet kita adalah bahwa Venus dan Mars mungkin telah kehilangan kondisi yang membuat mereka pada awalnya dapat dihuni lebih cepat daripada kehidupan di planet-planet tersebut yang dapat berevolusi. menjaga mereka layak huni. Dari kertas:

Air cair tidak mudah dirawat di permukaan planet. Inventaris awal dan skala waktu hilangnya air ke luar angkasa karena rumah kaca yang tak terkendali, atau beku karena umpan balik positif albedo es, tidak terkuantifikasi dengan baik, tetapi perkiraan lintasan masa depan yang masuk akal telah dibuat. Di Bumi, disosiasi uap air oleh radiasi UV di atmosfer bagian atas sedang berlangsung dan pada akhirnya (1-2 miliar tahun dari sekarang) akan menyebabkan hilangnya air dari bioshell dan selanjutnya punahnya kehidupan di Bumi.

Hipotesis Gaian - Gambar 2

Tanpa kehidupan, air cair bisa cepat hilang

Para penulis berpendapat bahwa kehidupan awal dapat melakukan fungsi pengaturan yang vital pada lingkungan planet awal dengan memengaruhi albedo planet (seberapa banyak cahaya yang dipantulkannya dari matahari) dan gas rumah kaca yang ada di atmosfernya. Mereka memodelkan seberapa cepat sebuah planet kehilangan airnya berdasarkan efek rumah kaca yang tak terkendali (Venus) atau glasiasi tak terkendali (Mars). Dalam kedua kasus tersebut, jumlah air yang tersisa di planet ini adalah sebagian kecil dari totalnya yang berumur kira-kira satu miliar tahun.

Teori hambatan Gaian menawarkan model tentang bagaimana kehidupan dapat didistribusikan di alam semesta, seperti yang ditunjukkan di bawah ini:

Hipotesis Gaian - Gambar 3

Dalam skenario kemacetan yang muncul, kondisi kehidupan jarang terjadi, tetapi begitu kehidupan berevolusi, hal itu bertahan selama miliaran tahun. Asumsi ini membantu menciptakan Paradoks Fermi, karena jika ada segelintir peradaban, kita seharusnya melihat beberapa bukti mereka sudah.

Jika tidak ada kemacetan kemunculan, kehidupan seharusnya sudah berlimpah - anggap ini sebagai Star Trek / Star Wars hipotesis, di mana ratusan spesies ada di seluruh galaksi.

Model Gaian memprediksikan gelombang awal kehidupan dalam milyaran tahun pertama perkembangan planet, tetapi sebagian besar kehidupan ini tidak pernah bertahan cukup lama untuk berkembang melampaui organisme bersel tunggal. Ini meramalkan bahwa sebagian besar kehidupan yang akan kita temukan di antara bintang-bintang adalah sisa-sisa fosil makhluk primitif, dengan asumsi ada bukti yang dapat ditemukan sama sekali.

Jelas kami tidak akan dapat membuktikan atau menyangkal salah satu model ini sampai kami benar-benar dapat mengevaluasi kondisi di sekitar planet lain. Tetapi jika teori bottleneck Ghana akurat, kita mungkin menemukan buktinya di bulan dan planet berbatu di tata surya kita. Hampir tidak mungkin membangun wahana yang dapat bertahan di permukaan Venus untuk waktu yang lama, tetapi Titan, Mars, Europa, dan Ganymede mungkin berisi kehidupan seperti itu - atau bukti fosil dari keberadaan aslinya.

Copyright © Seluruh Hak Cipta | 2007es.com