Is het meercellige leven op aarde afhankelijk van platentektoniek?

Hoe ontstond en evolueerde complex leven op aarde en wat betekent dit voor het vinden van leven buiten de aarde?

Dat is wat een Recent onderzoek Gepubliceerd in Wetenschappelijke rapporten Overweeg om het op te pakken, waarin een paar onderzoekers onderzochten hoe platentektoniek, oceanen en continenten verantwoordelijk zijn voor het ontstaan ​​en de evolutie van complex leven op onze planeet en hoe dit de Fermi-paradox zou kunnen aanpakken, terwijl ze probeerden de Drake-vergelijking met betrekking tot onze planeet te verbeteren. redenen van bestaan. Er is geen leven gevonden in respectievelijk het universum en de parameters voor het vinden van leven.

Deze studie heeft het potentieel om onderzoekers te helpen de criteria voor het vinden van buitenaards leven beter te begrijpen, vooral met betrekking tot de geologische processen die op aarde worden tentoongesteld.

Hier bespreekt de website van Al-Koun Today dit onderzoek met Dr. Taras Geria, hoogleraar aardwetenschappen aan het Zwitserse Federale Instituut voor Technologie (ETH-Zürich) en co-auteur van het onderzoek, over de motivaties achter het onderzoek en de belangrijke aspecten ervan. resultaten, vervolgstudies, wat dit betekent voor de Drake-vergelijking, en de effecten van de studie op… Het vinden van leven buiten de aarde.

Wat was de motivatie achter dit onderzoek?

“Dit werd ingegeven door de Fermi-paradox (“Waar is iedereen?”), Vertelde Dr. Geria aan Universe Today, waarbij hij opmerkte dat de Drake-vergelijking doorgaans voorspelt dat er tussen de 1.000 en 100 miljoen actief communicerende beschavingen in onze Melkweg zijn, wat erg optimistisch is. We hebben geprobeerd erachter te komen: “Wat mogelijk moet worden gecorrigeerd in deze vergelijking is om de voorspelling met behulp van de Drake-vergelijking realistischer te maken.”

Voor de studie vergeleek het onderzoeksduo twee soorten planetaire tektonische processen: enkele mantel (ook wel stagnerende mantel genoemd) en platentektoniek. Een enkele mantel verwijst naar een planetair lichaam dat geen platentektoniek vertoont en niet kan worden verdeeld in afzonderlijke platen die beweging vertonen door naar elkaar toe te glijden (convergeren), langs elkaar heen te glijden (conversie) of van elkaar weg te glijden (divergerend). .

Dit gebrek aan plaattektoniek wordt vaak toegeschreven aan het feit dat de mantel van het planetaire lichaam te sterk en te dicht is om uit elkaar te vallen. Uiteindelijk schatten de onderzoekers dat 75% van de planetaire lichamen die actieve convectie in hun binnenste vertonen, geen platentektoniek vertonen en enkelmanteltektoniek hebben, waarbij de aarde de enige planeet is die platentektoniek vertoont. Daarom concludeerden ze dat de tektoniek met één mantel “waarschijnlijk de tektonische patronen van actieve silicaatlichamen in onze Melkweg zal domineren”, aldus het onderzoek.

Daarnaast hebben onderzoekers onderzocht hoe planetaire continenten en oceanen bijdragen aan de ontwikkeling van intelligent leven en technologische beschavingen. Ze wijzen op het belang van het leven dat zich eerst in de oceanen ontwikkelt, omdat deze beschermd zijn tegen schadelijk ruimteweer, waarbij eencellig leven in de oceanen gedijt gedurende de eerste paar miljard jaar van de geschiedenis van de aarde.

Onderzoekers benadrukken echter ook dat droge gebieden talloze voordelen bieden voor de evolutie van intelligent leven, waaronder aanpassing aan verschillende terreinen, zoals ogen en nieuwe zintuigen, die hebben bijgedragen aan de evolutie van dieren voor snelle jacht, naast andere biologische hulpbronnen die leven mogelijk maakten. . Om zich aan te passen aan verschillende terrestrische omgevingen over de hele planeet.

Uiteindelijk concludeerden de onderzoekers dat droge gebieden de evolutie van intelligent leven over de hele planeet hielpen, inclusief abstract denken, technologie en wetenschap. Wat zijn daarom de belangrijkste bevindingen van dit onderzoek en welke vervolgstudies worden momenteel uitgevoerd of staan ​​gepland?

“Deze zeer speciale toestand (>500 miljoen jaar naast elkaar bestaan ​​van continenten, oceanen en tektonische platen) is vereist op een planeet met primitief leven om intelligent, communicatief, technologisch leven te laten evolueren”, vertelt Dr. Geria aan Universe Today. Deze voorwaarde is uiterst noodzakelijk. Deze voorwaarde wordt zelden bereikt: slechts minder dan 0,003-0,2% van de planeten die leven bevatten, zouden aan deze voorwaarde voldoen.

Dr. Geria vervolgt: “We zijn van plan de evolutie van water in het binnenste van de planeet te bestuderen om te begrijpen hoe het volume van de oppervlakte-oceaan gedurende miljarden jaren stabiel kan worden gehouden (wat een stabiele coëxistentie tussen oceanen en continenten betekent). het geval op aarde).

“We zijn ook van plan om te onderzoeken hoe lang technologische beschavingen zullen overleven op basis van modellen van maatschappelijke ineenstorting. We zijn ook een project gestart over de evolutie van de zuurstoftoestand in het binnenste van de planeet en in de atmosfeer om te begrijpen hoe zuurstofrijke atmosferen (in het bijzonder) kunnen ontstaan. essentieel voor de ontwikkeling van technologische beschavingen) zich kunnen vormen op planeten.” Met oceanen, continenten en tektonische platen is vooruitgang in deze drie richtingen essentieel, maar zal sterk afhangen van de beschikbaarheid van onderzoeksfinanciering.

Zoals gezegd werd deze studie gedreven door pogingen om de Drake-vergelijking te verbeteren, die een multivariate vergelijking voorstelt die probeert het aantal actieve, communicatieve beschavingen (ACC's) in de Melkweg te schatten. Voorgesteld door Dr. Frank Drake in 1961 om verschillende concepten te postuleren die hij de wetenschappelijke gemeenschap aanmoedigde om te overwegen bij het bespreken van hoe en waarom we niets van de ACC horen, luidt het als volgt:

n = r*sf_S xn_H xf_naar xf_I xf_C sl

• N = Het aantal technologische beschavingen in het Melkwegstelsel dat met andere werelden kan communiceren
• R* = gemiddelde stervormingssnelheid in de Melkweg
• fp = aandeel sterren dat planeten bevat
• ne = gemiddeld aantal planeten dat leven per ster kan ondersteunen met planeten
• fl = percentage planeten dat op een bepaald moment in hun geschiedenis in staat is leven te ondersteunen en te ontwikkelen
• fi = deel van de planeten die leven ontwikkelen en evolueren naar intelligent leven
• fc = deel van de beschavingen die technologie hebben ontwikkeld die detecteerbare signalen de ruimte in kan sturen
• L = tijdsduur dat technologische beschavingen signalen de ruimte in sturen

Volgens de studie schat de Drake-vergelijking dat het aantal kankerstamcellen sterk varieert, tussen de 200 en 50 miljoen. Als onderdeel van het onderzoek stelden de onderzoekers voor om twee extra variabelen toe te voegen aan de Drake-vergelijking, gebaseerd op hun bevindingen dat platentektoniek, oceanen en continenten een cruciale rol speelden in de ontwikkeling en evolutie van het complexe leven op aarde.

F_Oké = Het deel van de bewoonbare exoplaneten met prominente continenten en oceanen

F_{een punt} = het deel van de bewoonbare exoplaneten met prominente continenten en oceanen en die ook platentektoniek vertonen die al minstens 500 miljoen jaar actief is

Met behulp van deze twee nieuwe variabelen leverde het onderzoek nieuwe schattingen op van fi (de kans dat er planeten zijn die leven ontwikkelen en evolueren naar intelligent leven). Waarom is het dan belangrijk om twee nieuwe variabelen aan de Drake-vergelijking toe te voegen?

“Hierdoor konden we de sleutelterm in de Drake-vergelijking fi herdefiniëren en schatten: de waarschijnlijkheid dat een planeet met primitief leven intelligent, technologisch communicatief leven zou ontwikkelen”, vertelt Dr. Geria aan Universe Today. “Oorspronkelijk werd fi (ten onrechte) geschat hoog zijn “Onze schatting is veel lager (<0,003–0,2%), wat waarschijnlijk verklaart waarom we geen contact hebben gehad met andere beschavingen."

Wanneer deze twee nieuwe variabelen in de gehele Drake-vergelijking worden geïntroduceerd, schat de studie bovendien een veel lager aantal ACC's op <0,006 tot 100.000, wat in schril contrast staat met de oorspronkelijke schattingen van de Drake-vergelijking van 200 tot 50.000.000 Wat zijn de implicaties? Kan deze studie leiden tot de zoektocht naar buitenaards leven?

“Dit heeft drie belangrijke gevolgen: (1) We moeten niet te hoopvol zijn dat er contact met ons wordt opgenomen (de kans hierop is erg laag, deels omdat de levensduur van technologische beschavingen korter kan zijn dan verwacht)”, vertelt Dr. Geria aan Universe. Tegenwoordig (2) zouden we teledetectie moeten gebruiken om te zoeken naar planeten met oceanen, continenten en tektonische platen (COPT-planeten) in onze Melkweg op basis van hun herkenbare waarschijnlijkheid (CO).₂-(slechte) atmosferen en kenmerken van oppervlaktereflectiviteit (vanwege de aanwezigheid van oceanen en continenten), (3) we moeten zorg dragen voor onze planeet en onze beschaving, die beide uiterst zeldzaam zijn en behouden moeten blijven.

Deze studie komt op het moment dat de zoektocht naar buitenaards leven steeds meer belangstelling krijgt, waarbij NASA op het moment van schrijven het bestaan ​​van 5.630 exoplaneten bevestigt, waarvan bijna 1.700 geclassificeerd zijn als superaarde en 200 geclassificeerd zijn als rotsachtige exoplaneten. Ondanks deze duizelingwekkende cijfers, vooral sinds de ontdekking van exoplaneten in de jaren negentig, heeft de mensheid nog geen enkel signaal van een buitenaardse technologische beschaving ontdekt, die in dit onderzoek ACC’s wordt genoemd.

Het dichtst dat we bij het ontvangen van een signaal uit de ruimte kwamen, was ongetwijfeld Wauw! Het signaal was een radiostoot van 72 seconden, ontvangen door de Big Ear-radiotelescoop van de Ohio State University op 15 augustus 1977. Dit signaal is sindsdien echter niet meer ontvangen, en er waren helemaal geen signalen meer. Door deze studie kunnen wetenschappers deze twee nieuwe variabelen die aan de Drake-vergelijking zijn toegevoegd, gebruiken om de reikwijdte van het vinden van intelligent leven buiten de aarde te helpen beperken.

“Dit onderzoek maakt deel uit van een opkomende nieuwe wetenschap – biogeodynamica, die we proberen te ondersteunen en te ontwikkelen”, besluit Dr. Geria zijn lezing met Universe Today. “Biogeodynamica heeft tot doel de relaties tussen de langetermijnevolutie van planeten te begrijpen en te meten interieurs, oppervlakken en atmosferen., en het leven.”