Hallo nieuwsgierig persoon, dit is Dominic weer en laten we het eens hebben over buitenaards leven of het juist niet-bestaan ervan, wat voor velen bekend staat als de Rare Earth Hypothesis.
Oké, dit is eigenlijk een gesprek over de Rare Earth Hypothesis en de Fermi Paradox, het schijnbare niet-bestaan van buitenaardse intelligentie ergens daarbuiten.
Althans tot 2023 en volgens vrijwel al het moderne onderzoek dat betrokken is geweest bij enkele van de krachtigste telescopen die we beschikbaar hebben en een aantal van de meest gedetailleerde analyses met behulp van veel verschillende concepten en heel veel verschillende aannames.
Nog steeds niets gevonden
Maar ondanks wat je misschien hebt gelezen op andere websites of andere media, hebben we nog steeds niets gevonden, nergens. En dat geldt eigenlijk ook voor eenvoudig bacterieel leven of eenvoudig leven in het algemeen buiten de planeet Aarde.
In dblog gaan we ons richten op het beroemde concept dat bekend staat als de rare earth hypothesis, het idee dat de aarde misschien super zeldzaam is, dat we de enige levensvorm zijn die er is, maar om dit allemaal te begrijpen, moeten we wel een beetje praten over de geschiedenis van SETI.
Search for Extraterrestrial Intelligence
In 1994 richtten de iconische Carl Sagan en Jill Tarter de nu beroemde SETI (Search for Extraterrestrial Intelligence) op, het programma dat al enkele decennia optimistisch zoekt naar leven met alle mogelijke middelen en het probeert overal te vinden, absoluut overal: verschillende kometen, verschillende asteroïden, verschillende planeten en natuurlijk andere sterrenstelsels.
Maar het heeft niets definitiefs ontdekt, geen buitenaardse ruimteschepen, geen leven op Mars, geen geavanceerde beschavingen met Dyson-sferen en zelfs geen vreemde bacteriën in een of andere asteroïde ontdekt op planeet Aarde.
Waar is iedereen?
Dit heeft eigenlijk de zogenaamde Fermi Paradox nog meer geïntensiveerd, niet alleen waar is iedereen, maar waar is iets, is er echt niets anders daarbuiten? Studie wetenschappers geloven dit niet en eigenlijk geloven veel astrobiologen dat er ergens een soort primitief leven moet bestaan, maar ik moedig je eigenlijk aan om een van de vorige video’s in de beschrijving te bekijken die die vraag met iets meer scepticisme behandelen. Maar goed, terug naar het jaar 2000.
Twee andere onderzoekers, Peter Ward en Donald Brownlee, publiceerden dit boek dat je hier ziet, Rare Earth: Why Complex Life is Common in the Universe en in wezen was dit eigenlijk een verbale weergave van het idee dat al lang rondgaat in wetenschappelijke kringen: het idee dat de aarde misschien uniek is en zeer specifieke eigenschappen op aarde toestonden dat complex leven opkwam, floreerde en overal buitengewoon algemeen werd, maar het is niet iets dat overal anders gaat gebeuren, misschien.
Paradoxaal genoeg zou het een multiversum kunnen zijn waar alles mogelijk is, inclusief het bestaan van buitenaards leven, maar dit is iets dat voor wetenschappers onmogelijk is om te bewijzen. Dus de rare earth hypothesis stelt in wezen enkele factoren voor die onze planeet erg uniek maken.
De antropische verklaring en het multiversum
Maar voordat we in die factoren duiken, wil ik het hebben over iets dat werd voorgesteld door de beroemde Australische wetenschapper Brandon Carter.
Hij is ook bekend voor het creëren van de eerste foto van een zwart gat samen met Jean-Pierre Luminet in 1979 op een van de eerste computers. Dr. Carter breidde het idee van het antropisch principe uit, dat oorspronkelijk werd voorgesteld door Robert Dicke in 1957.
Het antropisch principe heeft niets te maken met buitenaards leven of technologie. Het is gewoon een algemene observatie van ons universum, specifiek gericht op dingen zoals constanten zoals de gravitatieconstante, de Hubble-constante en zelfs Pi.
Waarom zijn deze constanten zoals ze zijn, alsof ze zijn afgesteld op het ontstaan van leven en alles wat we als vanzelfsprekend beschouwen?
De fijne structuur constante
Een goed voorbeeld hiervan is de zogenaamde fijne structuurconstante. Het is bijna 1 op 137 en lijkt in veel dingen in het universum te worden gevonden, maar het moet extreem nauwkeurig zijn voor het universum om te werken.
Als dit aantal een beetje anders was geweest, zou er geen nucleaire reactie zijn geweest of zouden elektronen niet worden geactiveerd.
Als het bijvoorbeeld een beetje sterker was geweest, zou de zon niet eens de zon zijn geworden en zou deze zijn gebleven als een soort gaswolk waarin waterstof niet in iets zou samensmelten.
De vreemde observatie dat het universum zorgvuldig is afgestemd, wordt nu het antropisch principe genoemd.
Maar waarom?
Maar de belangrijkste vraag is: waarom dan? Waarom zijn alle natuurwetten in het universum perfect samengesteld om organisch leven op Planeet Aarde te laten bestaan?
Dit is meer een filosofische vraag dan een wetenschappelijke vraag, en veel religieuze mensen brengen graag God naar voren.
Maar zelfs God zou hier niets verklaren, want we hebben het over nummers die alles kunnen zijn en in feite waarschijnlijk alles zijn behalve hier.
Een veel betere verklaring die veel wetenschappers begonnen te accepteren, is het idee van het multiversum, het idee dat er misschien meerdere universums zijn met een iets andere constante en een iets andere fysica in hen die misschien verschillende dingen laten gebeuren.
Onmogelijk te bewijzen
Maar laten we even aannemen dat dit correct is en dat dit slechts een van de vele verschillende universums is met verschillende omstandigheden en dus het toevallige feit dat ons universum ons soort leven heeft toegestaan.
Er kunnen andere soorten leven bestaan in andere universums waar dingen anders werken. Dit is echter niet bijzonder wetenschappelijk omdat het in feite onmogelijk is om dit te bewijzen.
Het is eerder een filosofische of zelfs religieuze kwestie en het kan een van die vragen zijn die we misschien nooit kunnen beantwoorden omdat er geen manier lijkt te zijn om bewijs te verzamelen.
Waarom de aarde misschien uniek is
Deze antropische verklaring kan nu worden toegepast op veel kleinere schaal, inclusief het universum zelf.
Het is heel goed mogelijk dat, net als met de universums, bepaalde planeten precies de juiste omstandigheden en eigenschappen verwerven om perfect te zijn voor complex organisch leven.
Maar net als bij die universums is de daadwerkelijke hoeveelheid eigenschappen of variaties van eigenschappen verbijsterend groot, mogelijk zelfs meer dan het aantal planeten in het hele universum. En volgens deze logica zou de aarde buitengewoon zeldzaam kunnen zijn.
Laten we enkele van deze factoren bekijken, zoals voorgesteld in de Rare Earth Hypothesis. Het zonnestelsel moet de juiste rangschikking hebben en precies de juiste hoeveelheid planeten, inclusief gasreuzen die de binnenste planeten beschermen tegen mogelijke botsingen.
In dit geval moet er een Jupiter zijn. Het moet ook een stabiele baan hebben die gedurende miljarden jaren stabiel blijft, terwijl het ook in het juiste deel van de baan moet zijn om leefbare omstandigheden te behouden.
Exact de juiste omstandigheden
De planeet zelf moet ook groot genoeg zijn om een permanente atmosfeer te behouden en het toestaan van vloeibare oceanen.
Het mag ook niet te dicht bij de ster zijn om te voorkomen dat het getijde vastloopt, maar ook niet ver genoeg om water te laten verdwijnen. De ster zelf kan ook niet te extreem zijn.
Het moet net de juiste soorten UV-licht bieden om de ozonlaag te stimuleren, maar niet zo extreem licht dat alles op het oppervlak vernietigd wordt.
Er moet ook een manier zijn voor zuurstof om te circuleren en in precies de juiste hoeveelheden te bestaan. De planeet zelf moet een kern hebben die in staat is om een magnetisch veld te genereren voor bescherming van de planeet.
De Rare Earth Hypothesis
De Rare Earth Hypothesis stelt essentieel enkele factoren voor die onze planeet zeer uniek maken.
Een van deze factoren is de juiste rangschikking van het zonnestelsel en de juiste hoeveelheid planeten, inclusief gasreuzen die de binnenste planeten beschermen tegen mogelijke botsingen.
Een ander belangrijk aspect is de stabiliteit van de baan van de planeet gedurende miljarden jaren, evenals het juiste deel van de baan om leefbare omstandigheden te behouden.
De planeet moet ook een beetje gekanteld zijn om seizoenen te bieden die niet te ernstig zijn en geen uitstervingsgebeurtenissen veroorzaken.
Andere factoren die de Rare Earth Hypothesis noemt, zijn onder meer dat de planeet zelf groot genoeg moet zijn om een permanente atmosfeer te behouden en het toestaan van vloeibare oceanen.
Het mag ook niet te dicht bij de ster zijn om te voorkomen dat het getijde vastloopt, maar ook niet ver genoeg om water te laten verdwijnen.
De ster zelf kan ook niet TE extreem zijn.
Het moet net de juiste soorten UV-licht bieden om de ozonlaag te stimuleren, maar niet zo extreem licht dat alles op het oppervlak vernietigd wordt.
Er moet ook een manier zijn voor zuurstof om te circuleren en in precies de juiste hoeveelheden te bestaan.
De planeet zelf moet een kern hebben die in staat is om een magnetisch veld te genereren voor bescherming van de planeet.
Stabilisatie van de as van de planeet is ook nodig en hiervoor heeft de planeet een kern nodig die in staat is om een magnetisch veld te genereren voor bescherming van de planeet.
Bovendien moet er een grote maan aanwezig zijn, wat overigens uiterst zeldzaam is. Als we geen grote maan hadden, zou onze planeet vergelijkbaar zijn met Mars en zou de rotatie elke paar miljoen jaar omkeren, wat niet ideaal is voor een planeet met permanent leven.
Locatie locatie locatie
We hebben ook een manier nodig om alles te circuleren, vanaf het oppervlak via een soort plaattektonische activiteit.
Dit stelt ons in staat om koolstof te circuleren en ook om alles in en uit de atmosfeer te circuleren, waardoor de planeet miljarden jaren wordt gestabiliseerd. Maar zelfs op de grotere schaal van dingen is het ook belangrijk waar je je bevindt in een sterrenstelsel.
We moeten ons in het juiste deel van het sterrenstelsel bevinden waar de elementen voldoende zijn verrijkt met metalen om leven te ondersteunen, maar niet te veel verrijkt zijn, zodat dingen te gevaarlijk worden.
Belangrijker nog, we willen ver weg zijn van extreme sterren die snel supernova kunnen worden en misschien zelfs in een soort gebied dat een beetje milder is, maar niet te ver waar dingen de planeet niet eens bereiken.
De juiste balans is dus nodig
Het is bijvoorbeeld belangrijk om aan de rand van het sterrenstelsel te zijn, anders zouden deze planeten mogelijk nooit voldoende zware elementen ontvangen om überhaupt terrestrische planeten te hebben.
Maar als we ons in het centrum van het sterrenstelsel bevinden, lopen we het risico constant te worden gebombardeerd door verschillende supernova’s.
Maar is dit niet gewoon een geval van overlevingsbias? We nemen aan dat dit iets is dat overal veelvoorkomend is, gewoon omdat we hier zijn en leven.
Maar dat is niet hoe overlevingsbias werkt. Het is eigenlijk heel goed mogelijk dat alles op aarde en het leven op aarde gewoon extreem gelukkig is.
De ‘Rare Earth’ hypothese
Dit geldt met name voor complex leven, waarvan de vereisten gewoon te hoog zijn. Het is mogelijk dat microben of zeer eenvoudig leven mogelijk is, maar voor alles dat complexer is, zijn de vereisten gewoon te hoog.
Dit idee wordt besproken in de ‘Rare Earth’ hypothese, die ik een paar maanden geleden heb besproken. De auteurs van het boek geloven echter nog steeds dat bacterieel leven mogelijk is.
Er zijn echter nog steeds enkele kritieken op dit idee. Bijvoorbeeld, als het gaat om plaattektoniek, wat de auteurs voorstellen als iets dat extreem zeldzaam is, hebben wetenschappers de afgelopen jaren ontdekt dat dit misschien niet het geval is.
Een ander type plaattektoniek is al ontdekt op Pluto en zelfs manen van Jupiter, zoals Europa, bevatten mogelijk plaattektoniek.
Er is ook de vraag of gasreuzen eigenlijk een functie hebben in verschillende stersystemen, inclusief ons eigen zonnestelsel. Beschermt Jupiter ons eigenlijk, of is het potentieel verantwoordelijk voor meer botsingen die de aarde nooit zouden hebben bereikt? Dit is iets waar we nog geen antwoord op hebben.
Er bestaat geen definitie
Veel wetenschappers denken ook dat onze definitie van de bewoonbare zone, die we definiëren als de zone waar vloeibaar water en dus leven kan bestaan, misschien niet erg goed is.
Het is eigenlijk een beetje primitief en houdt niet overal rekening mee. Belangrijker nog is dat het geen exotisch leven toestaat, leven dat misschien niet organisch is, maar nog steeds evolueert om zeer complex te zijn.
Als het gaat om intelligent leven, hebben we niet eens een goede definitie van intelligentie.
Het grootste kritiekpunt op de ‘Rare Earth’ hypothese is echter dat het meer een beschrijvende propositie is dan een wetenschappelijk idee.
Het maakt geen voorspellingen die kunnen worden bewezen, het stelt geen theorieën voor die kunnen worden getest en de auteurs stellen geen specifieke factoren voor die het leven op aarde hebben gecreëerd.
Het is echter nog steeds een intrigerend idee en misschien kunnen we het wetenschappelijk maken door bijvoorbeeld extremofielen te bestuderen, bacteriën hier op aarde die in extreme omstandigheden kunnen overleven.
Dit kan ons helpen verschillende grenzen te stellen voor het bestaan van leven.
SETI
Maar deze vragen zijn precies wat SETI probeert te beantwoorden. Ze proberen deze vragen te beantwoorden die misschien al filosofisch, psychologisch en zelfs theologisch lijken, niet noodzakelijkerwijs wetenschappelijk. Maar als deze vragen worden beantwoord, kan dit misschien leiden tot wat gemoedsrust.
Zijn we alleen?
Zo ja, waarom zijn we dan niet alleen?
Waar is iedereen?
De James Webb-ruimtetelescoop
Dit is eigenlijk een van de belangrijkste missies voor de James Webb-ruimtetelescoop. We hebben ongeveer 20 jaar om genoeg gegevens te verzamelen om deze vragen te kunnen beantwoorden.
Omdat Webb in staat is om een groot aantal emissies te zien die afkomstig zijn van verschillende planeten en ook erg goed is in het detecteren van atmosferische samenstellingen, kan het ons misschien helpen vragen te beantwoorden over bepaalde planeten waarvan we altijd hebben gedacht dat ze op de aarde leken.
Zijn er bijvoorbeeld momenteel mensen die daar iets inademen, koolstofdioxide of iets anders uitademen?
Misschien zullen we nooit iets vinden en zullen we alleen blijven, maar in miljarden jaren vanaf nu zullen deze omstandigheden die perfect waren voor het leven niet meer beschikbaar zijn en zal het tijdperk van dit leven eindigen.
Een belangrijke les
En zo, zo deprimerend als het ook klinkt, is het ook een soort zelfreflectie waar we ons bewust moeten zijn van hoe belangrijk alles wat we nu hebben is. Alles om ons heen, iedereen om ons heen, is kostbaar, althans volgens wat we daarbuiten niet zien.
Dit is de belangrijkste les hier, en als we alleen zijn, moeten we dankbaar zijn voor wat we hebben en meer waardering hebben voor alles om ons heen.
Geraadpleegde bronnen:
Ward, P.D. and Brownlee, D. (2000). Rare Earth: Why Complex Life is Uncommon in the Universe. Springer. https://www.springer.com/gp/book/9780387987019
Carter, B. (1983). The anthropic principle and its implications for biological evolution. Philosophical Transactions of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences, 310(1512), 347-363. https://royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rsta.1983.0096
Gonzalez, G. and Richards, J.W. (2004). The Privileged Planet: How Our Place in the Cosmos is Designed for Discovery. Regnery Publishing. https://www.regnery.com/9781596980068/the-privileged-planet/
Lineweaver, C.H. and Davis, T.M. (2002). Does the rapid appearance of life on Earth suggest that life is common in the universe? Astrobiology, 2(3), 293-304. https://www.liebertpub.com/doi/10.1089/153110702762027862
Charbonneau, D. (2010). The search for Earth-like planets. Annual Review of Astronomy and Astrophysics, 48(1), 21-52. https://www.annualreviews.org/doi/10.1146/annurev-astro-081309-130830
Veelgestelde Vragen
Wat is de Rare Earth Hypothesis?
De Rare Earth Hypothesis stelt dat complexe levensvormen uiterst zeldzaam zijn in het universum vanwege de unieke omstandigheden op Aarde.
Wat is de Fermi Paradox?
De Fermi Paradox is de schijnbare tegenstrijdigheid tussen de hoge waarschijnlijkheid van buitenaards leven en het ontbreken van bewijs daarvoor.
Wat houdt het antropisch principe in?
Het antropisch principe suggereert dat het universum de specifieke eigenschappen heeft die nodig zijn om leven mogelijk te maken, omdat we anders niet zouden bestaan om deze eigenschappen waar te nemen.
Welke rol speelt het multiversum in de discussie over buitenaards leven?
Het multiversumtheorie stelt dat er mogelijk meerdere universums bestaan met verschillende natuurwetten, wat kan verklaren waarom ons universum leven ondersteunt.
Hoe draagt de James Webb-ruimtetelescoop bij aan het onderzoek naar buitenaards leven?
De James Webb-ruimtetelescoop kan atmosferische samenstellingen van exoplaneten detecteren, wat kan helpen bij het zoeken naar tekenen van leven buiten ons zonnestelsel.
