Op woensdag 31 oktober 2001 23:41 schreef cervelaatworst het volgende:
Kijk eens op de volgende link:
http://lion.leidenuniv.nl/wwwhome/heelal/inhoudsopgave2.html
Was vorig jaar boeiend vak (zal nog wel zo zijn) en gaat eigenlijk over hetgeen dit topic tracht te behandelen. De "diktaten" zijn erg nuttig!
interessant!
Even een copy/paste:
(formule hierboven gepost)
Gebaseerd op een vergelijkbare analyse kwam Carl Sagan in 1974 tot de conclusie dat er een miljoen beschavingen zouden moeten bestaan, alleen al in onze Melkweg. Het is duidelijk dat er enorme onzekerheden kleven aan dergelijke schattingen.
Een tegengesteld standpunt werd recent verdedigd door Ward en Brownlee. Zij argumenteren in hun boek dat het weliswaar zeer waarschijnlijk is dat eenvoudige
vormen van leven veelvuldig voorkomen, maar dat complexe levensvormen (dierlijk leven) zeldzaam zal zijn. Op het gevaar af te zondigen tegen het copernicaans principe
zullen we hun argumenten eens bekijken. Ze zijn gebaseerd op drie aspecten:
(1) Na het ontstaan van de prokaryoten op aarde heeft het verschrikkelijk lang
geduurd voordat de Eukaryoten en later de meercellige organismen ontstonden.
Het verschil in organisatie en complexiteit tussen bacteriën of achaea
(prokaryoten) en dieren is gigantisch. Prokaryoten hebben geen interne celkern,
geen organellen die van de rest van de cel gescheiden zijn door een membraan, de
genetische code staat op een enkele streng DNA en het aantal genen is typisch
honderd maal kleiner dan bij dieren. Prokaryoten zijn nog steeds de meest
voorkomende vorm van leven op aarde: er gaan gemakkelijk evenveel bacteriën in
een druppel water als er mensen bestaan op Aarde. De veel grotere complexiteit
zou verklaren waarom het zo lang geduurd heeft voordat de Eukaryoten en de
meercellige vormen ontstonden, en de veronderstelling is dat dit algemeen zo zal
zijn. Verder moeten we ons dan realiseren dat de Bewoonbare Zones in de tijd
beperkt zijn. Op Aarde is dierlijk leven zon 600 miljoen jaar geleden ontstaan, en
het zal waarschijnlijk over enkele honderden miljoenen jaren weer verdwijnen. Dit
is een klein tijdvenster (10%) in vergelijking tot de totale levensduur van de Zon,
en in vergelijking met de levensduur van de prokaryoten. Met name de verblijftijd
van de mens op Aarde is slechts een minuscuul venster in de geschiedenis. Een
ster die slechts 50% zwaarder is dan de zon, verandert na 2 miljard jaar al in een
witte dwerg.
(2) Complex leven vraagt stabielere condities. Twee-derde van de zon-achtige sterren
in onze omgeving zijn lid van een binair of meer-sterren systeem. Dit kan
nauwelijks een stabiel planetenstelsel bevatten en om dezelfde
rede mogen er geen andere planeten voorkomen met sterk excentrische banen. De
planeten in ons zonnestelsel bewegen in bijna-cirkelvormige banen, en staan ver
genoeg van elkaar vandaan dat er zich geen instabiliteiten zullen voordoen
gedurende de verwachte levensduur van de Zon. Veel van de waargenomen
exoplaneten vertonen sterk elliptische banen, die waarschijnlijk een gevolg zijn
van een samenspel met andere planeten die daarbij de interstellaire ruimte in
geslingerd zijn. Er mogen in het algemeen niet te veel catastrofes voorkomen. Op
Aarde hebben zich in de afgelopen 500 miljoen jaar ca. 15 catastrofes voorgedaan,
waarbij in vijf van die gevallen meer dan de helft van alle soorten werden
weggevaagd. De ster mag dus niet te dicht bij het centrum van de melkweg staan
want daar is het te vol met sterren en het aantal supernova explosies op gevaarlijk
korte afstand zou dan te groot zijn. Verder moet er een voldoende lage frequentie
van komeetinslagen heersen, hetgeen afhangt van de aanwezigheid van andere
grote planeten die als stofzuigers fungeren, zoals Jupiter in ons geval.
(3) Complex leven vraagt vriendelijker condities. Voor dierlijk leven lijkt een
temperatuur van 50°C het maximum, terwijl bacteriën tot ver boven de 100°C
overleven. De ster mag niet te ver weg staan van het centrum van de melkweg
want dan zijn er te weinig zware elementen om rotsachtige planeten te bouwen en
de radioactieve warmte te genereren (U, Th, K) in het binnenste van de planeet.
Dit laatste is essentieel voor het aandrijven van platen tektoniek, waarmee
voorkomen wordt dat de voedingsstoffen permanent in de bodem verdwijnen.
Bovendien wordt door de recycling va het gesteente het broeikaseffect
gemodereerd zodat een aangenaam temperatuurbereik wordt gehandhaafd. Naast een nucleaire warmtebron in de kern van de planeet is er voor
continentale drift waarschijnlijk een oceaan nodig die zorgt voor inwerking van
water op het gesteente hetgeen leidt tot subductie van de oceaanbodem. Dit vraagt dus zeer grote hoeveelheden water, maar er mag ook weer niet te veel water zijn
want wanneer de planeet één grote oceaan is, en er geen continenten bestaan, dan
is er geen erosie van gesteenten waarmee het broeikaseffect gereguleerd kan
worden. Het is van groot belang dat er een voldoende dichte atmosfeer bestaat
om gassen uit te wisselen en die kan dienen als bescherming tegen UV straling;
dat wil zeggen dat de planeet groot genoeg moet zijn om deze atmosfeer te kunnen
vasthouden. Bovendien moet de planeet een magneetveld hebben dat zorgt voor
de afbuiging van de permanente stroom van geladen deeltjes die de ster uitstraalt.
Deze zonnewind zou anders de atmosfeer wegblazen en het leven aan het
planeetoppervlak vernietigen. Tot slot zou de aanwezigheid van een grote Maan
van belang zijn om de draaias van de planeet stabiel te houden.
Het is moeilijk kwantitatieve conclusies aan deze argumenten te verbinden, maar de
argumenten maken wel duidelijk dat de aarde een vrij bijzondere oase in het
universum is. Gezien de enorme afstanden tot zelfs de dichtstbijgelegen sterren lijkt
het mij onwaarschijnlijk dat we op afzienbare termijn in contact zullen komen met
buitenaardse beschavingen. Er zijn immers belangrijke fysische beperkingen.
Wanneer een beschaving op slechts 100 lichtjaar afstand van de aarde een bericht
uitzendt in alle richtingen, dan moet de zender een vermogen hebben van meer dan
1015 Watt, of 7000 maal het totaal aan elektrisch vermogen dat wordt opgewekt in de
VS, om maar de geringste kans te hebben dat het op Aarde gedetecteerd kan worden.
We kunnen met veel minder vermogen toe wanneer de zender een gerichte bundel
heeft, maar dan moeten zender en ontvanger op het juiste tijdstip in dezelfde richting
staan opgesteld en op dezelfde frequentie zijn afgestemd. Dat neemt niet weg dat het
de moeite waard is om te zoeken naar mogelijke signalen en na te denken over de
mogelijkheden en beperkingen van dergelijke communicatie.
In het voorgaande zijn al vele onbeantwoorde vragen naar voren gekomen. Sommige
vragen zullen in de nabije jaren worden beantwoord, andere misschien nooit. Hier
volgen er nog een paar:
(1) Alle leven op aarde is gebaseerd op dezelfde genetische code en dezelfde beperkte
verzameling van twintig aminozuren. Wanneer er meerdere blauwdrukken van
leven mogelijk zijn, waarom vinden we die dan niet op aarde? Waarom is er niet
een hoekje in een afgesloten ecosysteem waarin zich een volledig andere vorm
van leven heeft ontwikkeld gedurende de afgelopen 3,5 miljard jaar?
(2) Moleculaire biologie: we hebben al wel veel moleculen met specifieke functies
geïdentificeerd, en inmiddels is zelfs het menselijk genoom in kaart gebracht.
Maar dat betekent dat we ons bevinden in het stadium van een horlogemaker die
een stapel tandwieltjes voor zich heeft liggen. We hebben nog maar weinig begrip
van hoe de dingen in elkaar grijpen en hoe het organisme als geheel functioneert.
(3) Evolutie: Wat was de aanleiding voor de Cambrische explosie? Waarom zijn er
sinds die tijd geen nieuwe typen organismen meer ontworpen?
(4) Hoe is het eerste leven op aarde begonnen? Gebeurde dat op één unieke plaats en
tijd, of diverse malen en op verschillende plaatsen?
(5) Is het ontstaan van leven onder aardse condities deterministisch, dwz. is de
huidige vorm gebaseerd op DNA de enige die kon ontstaan?
(6) Heeft het ontstaan van leven de condities op Aarde dusdanig beïnvloed dat leven
niet onafhankelijk nogmaals kon ontstaan?
(7) Wat is de aard van de donkere materie in de ruimte?
Tot slot, zullen we ooit het antwoord vinden op de Fermi paradox: als buitenaardse intelligentie veelvuldig voorkomt, waar zijn ze dan?
Referenties
1 Wonderful Life: the Burgess Shale and the Nature of History, S.J. Gould, Hutchinson Radius, 1990.
2 The End of Science : Facing the Limits of Knowledge in the Twilight of the Scientific Age, John
Horgan, Broadway books, 1997.
3 What remains to be discovered: Mapping the Secrets of the Universe, the Origins of Life, and the
Future of the Human Race, John R. Maddox, Touchstone books, 1999.
4 Rare Earth: Why Complex Life is Uncommon in the Universe, P.D. Ward en D. Brownlee
(Copernicus, Springer-Verlag, New York, 2000).
If our brain was easy to understand, we would be too dumb to understand.