Astronomen schlagen vor, dass es nicht gelingt, Aliens zu finden, dh wir sind im Weltraum sicher

Vor vier Milliarden Jahren umkreisten acht Planeten die Sonne. Am zweiten, dritten und vierten am weitesten entfernten Stern gab es Potenzial für das Leben, aber es gab noch keine. Auf der Venus hat ein überaktiver Treibhauseffekt dieses Potenzial ausgerottet. Auf dem Mars ermöglichte die niedrige Schwerkraft, dass der Sonnenwind die Atmosphäre zerstören und das Potenzial einfrieren konnte. Auf der Erde blühte das Leben in den Ozeanen, wuchs und entwickelte sich zu einem Punkt, an dem die Menschen, die es besaßen, über ihre eigene Herkunft nachdenken konnten.

Warum aber die Erde? Eine wenig bekannte, aber überraschend starke Theorie legt nahe, dass wir im Universum allein oder fast allein sind - nicht weil Leben selten ist, sondern weil Koevolution mit planetarischen Kräften so anstrengend ist, dass das meiste Leben nicht überlebt. Befürworter dieser Theorie, die als gaianischer Engpass bezeichnet wird, stützen sich auf die ältere Gaian-Welt-Hypothese, die darauf hindeutet, dass die Präsenz des Lebens die Umgebung verändert und dazu beiträgt, dass die Bedingungen für das Fortbestehen des Lebens erhalten bleiben.

Der gaianische Engpass ist in der Gemeinschaft von Wissenschaftlern, die sich mit den Ursprüngen des Lebens beschäftigen, durchaus umstritten. Die Forscher sind gespalten, ob Venus und Mars jemals das Leben beherbergten - es gibt keinen beweiskräftigen Beweis - und es gibt immer noch keinen Konsens über die Natur der frühen Prozesse der Erde. Mit keinem klaren Konsens über den Ursprung des Lebens auf der Erde selbst und ohne Daten über das Leben an anderen Orten können Theorien wie der von Aditya Chopra, einem Astrobiologie-Postdoc an der University of Washington erstellte Gaian Bottleneck, und Charles Lineweaver nicht genau bewiesen oder widerlegt werden. Stattdessen werden sie Teil eines komplexen Netzes von Ideen über unsere Beziehung zum Rest des Universums, aus denen hervorgeht, wie wir versuchen, eine der existentiellsten Fragen der Menschheit zu beantworten: Sind wir allein?

"Was wir voraussagen, ist, dass wir feststellen werden, dass die meisten Planeten nicht bewohnt sind", erzählt Chopra Inverse "Und wir sollten nicht enttäuscht werden."

Die Tatsache, dass das Leben über die Erde hinaus so schwer zu finden war, hat Wissenschaftler lange verwirrt, von denen die meisten nicht überzeugt sind, zu dem Schluss zu kommen, dass wir allein sind. Der bekannteste Weg, um den Knoten von Widersprüchen zu durchbrechen, wird als These namens Great Filter bezeichnet, bei der das Aussterben von Ereignissen auf Lebewesen auf vielen Planeten relativ häufig vorkommt.

Da Ereignisse auf Extinktionsniveau viele verschiedene Formen annehmen können, gibt es eine Vielzahl von Great Filter-Hypothesen und neun verschiedene Punkte, an denen das Leben ausfallen kann. James Kasting, Geophysiker an der Penn State University, bringt es auf den Punkt. "Ich mache mir Sorgen, dass der Filter in unserer Zukunft ist und nicht in unserer Vergangenheit", sagt er.

Bei so wenigen Daten zum Leben ist es jedoch schwer zu wissen, wie der Druckpunkt sein wird. „Der große Filter könnte dieser gaianische Engpass sein, aber er könnte der Ursprung des Lebens selbst sein“, erklärt Kasting. „Es könnte der Ursprung von Eukaryoten sein, der Ursprung des Geschlechts, der Ursprung des intelligenten Lebens - es könnte sein, dass technologische Zivilisationen wie unsere sich selbst zerstören. Ich denke, der Klimawandel könnte für uns ein großartiger Filter sein. “

Chopra und Lineweaver betrachten jedoch den Mangel an Leben im Universum und kommen zu dem gegenteiligen Schluss: Wenn das Leben üblich ist und wir es nicht im Universum gefunden haben, sind wir möglicherweise auf der anderen Seite des Filters. Wenn es einen Punkt in der Evolution des Lebens gibt, der so schwierig ist, dass das meiste Leben aussterben wird, ist es möglich, dass Erdlinge dort waren und das getan haben.

Um die Gaian Bottleneck-Hypothese zu erstellen, wandten sie sich einer Theorie über die Wechselwirkung zwischen dem Leben und dem Planeten zu, die Gaia-Hypothese genannt wurde. In einer gaianischen Welt macht die Existenz des Lebens einen Planeten bewohnbar. Es ist eine umstrittene Idee, und als sie erstmals in den 70er Jahren vorgeschlagen wurde, gewann sie einen fast theologischen Aspekt: ​​Das Leben arbeitet mit nichtlebenden Prozessen zusammen, um ein selbstregulierendes System zu schaffen. Die Theorie wurde heute bis zu einem gewissen Grad akzeptiert - die Vorstellung, dass Leben die Umwelt beeinflusst, ist allgemein einig, aber die wissenschaftliche Gemeinschaft lehnt die anthropomorphen und theologischen Aspekte weitgehend ab.

Der umstrittene Teil des gianischen Engpasses von Chopra und Lineweaver ist die Grundvoraussetzung, dass das frühe mikrobielle Leben die Erde davon abhielt, sich wie Venus oder Mars zu entwickeln. Das ist fast unmöglich zu beweisen, zumal die Auswirkungen des Lebens auf die moderne Umwelt schwer zu erklären sind.

In den letzten Millionen Jahren war die Umwelt auf der Erde die beste Wahl, wenn Sie ein aerober komplexer Organismus sind, wie wir es sind, sagt James Kirchner, Geochemiker am Eidgenössischen Forschungsinstitut. „Wir müssen natürlich erkennen, dass es dort einen Überlebensfehler gibt.“ Kirchner weist darauf hin, dass die meisten Organismen, die auf der Erde gelebt haben, ausgestorben sind und in Climes und Biomes lebten, die sich von den existierenden völlig unterscheiden heute auf der Erde - "Umdrehen und sagen, das Klima ist ideal, ist wie folgt: Natürlich - für uns", sagt er.

Chopra weist jedoch darauf hin, dass die Erde im Laufe ihrer Geschichte für andere Organismen bewohnbar war, was bei unseren Schwesterplaneten Venus und Mars nicht der Fall ist. Es gibt Theorien, dass sowohl Venus als auch Mars irgendeine Form von mikrobiellem Leben hatten, sagt Chopra. Wir wissen, dass der Mars zu einem bestimmten Zeitpunkt riesige Ozeane hatte, und es ist wahrscheinlich, dass die Venus zu Beginn ihres Planetenlebens auch Ozeane hatte. In Umgebungen wie denen der frühen Erde wäre es für beide sinnvoll, mikrobielles Leben zu haben, sagt Chopra. Und das Scheitern des Lebens und die unbewohnbaren Bedingungen auf beiden Planeten legen Chopra nahe, dass das Leben für Milliarden von Jahren ungewöhnlich ist. Es ist jedoch nicht klar, was genau das Leben auf der Erde ausmachen würde. "Es hängt davon ab, welchen Auswahlprozess das Leben auf der Erde durchlaufen hat", sagt Chopra. "Es ist plausibel, dass einige davon selten sind."

Wenn wir nach intelligentem Leben suchen, so Chopra, verwenden wir die Annahme, dass das Leben nach langer Zeit aussterben wird. "Allerdings ist das späte Aussterben des Lebens etwas, für das wir keine Beweise haben", sagt er. "Als rationale Wissenschaftler müssen wir uns der Idee der frühen Auslöschung des Lebens zuwenden, wofür wir einige Beweise haben."

Es gibt jedoch nicht viele Beweise, die beide Hypothesen stützen. Wir sind noch nicht an einem Punkt angelangt, an dem wir fossile Beweise für mikrobielles Leben auf der Venus oder dem Mars finden können. Die Hypothese von Chopra basiert auf Untersuchungen zum Ursprung des Lebens auf der Erde und seinem hypothetischen Verlust auf der Venus und dem Mars. Eine der Hauptunterschiede zwischen Chopra und Skeptikern ist die Geschwindigkeit des Wasserstoffverlusts in den Weltraum, die zum Austrocknen der Planeten führen kann. Chopra stimmt dem nicht zu und glaubt, dass es in alten Fossilien genügend Beweise dafür gibt, dass die Erde mit mikrobiellen Matten bedeckt war, die die Geschwindigkeit des Wasserstoffverlusts modifizierten und die Erde bewohnbar machten.

Chopra sagt voraus, dass das Leben auf Venus und Mars ganz anders ausgesehen hätte. Anstelle von Kolonien und starken mikrobiellen Gemeinschaften glaubt er, Venus und Mars hätten Mikroben.Auf der Venus oder auf dem Mars "werden wir Personen finden, die die Treibhausgase und Albedo des Planeten nicht kontrollieren konnten", sagt er. In dieser Theorie waren die Mikroben nicht kooperativ genug, um die Atmosphäre oder das Reflexionsvermögen der Oberflächen der Venus oder des Mars zu beeinflussen.

Ohne kooperative Mikroben, die sich auf die frühe Atmosphäre auswirken, würde das meiste Leben in der planetarischen Geschichte sehr früh aussterben, sagt Chopra. Um intelligentes Leben im Universum noch seltener zu machen, und Chopra weist darauf hin, dass von allem Leben auf der Erde nur der Mensch intelligentes Leben zu sein scheint. „Nur weil es einmal auf der Erde passiert ist, heißt das nicht, dass wir es anderswo erwarten sollten.“ Dennoch sagt Chopra, wenn wir einen Planeten finden, der nach Milliarden von Jahren flüssiges Wasser hat, könnte dies ein Hinweis darauf sein, dass ein solcher Planet intelligent ist das Leben - aber er findet es äußerst unwahrscheinlich, einen solchen Planeten zu finden.

"Das Universum ist nicht verpflichtet, die Enttäuschung darüber zu verhindern, dass wir allein sind", sagt Chopra. "Auch wenn wir im gesamten Universum nicht allein sind, nur weil Milliarden von Menschen bewohnt sind: Man kann davon ausgehen, dass wir allein in unserem lokalen Universum sind."

Andere Wissenschaftler haben sich gegen diese Theorie zurückgedrängt, indem sie Annahmen über Wasserverluste und Verwitterung in der frühen Welt auf die Existenz eines anderswo abgelehnt haben. Lee Kump, ein biochemischer Geologe von der Penn State University, sagt, dass es Modelle gibt, die zeigen, dass die Erde ohne mikrobielles Leben immer noch nass wäre. Und Kasting von Penn weist auch darauf hin, dass „wir nicht wissen, wie weit das Leben in der frühen Erde war.“ Er ist skeptisch, dass Mikroben eine weltverändernde Wirkung haben könnten, da die frühe Erde nicht viel Land ausgesetzt hatte. Es gibt auch das Problem, dass Gesteine ​​aus 3,5 Milliarden Jahren extrem selten sind. Dies macht es schwer zu argumentieren, ob das Leben weit verbreitet war oder nur in Taschen um hydrothermale Quellen und flaches Wasser auf der frühen Erde vorhanden war.

Ohne bezeichnende Beweise für die Beobachtung nimmt Kump jedoch einen mittleren Einfluss auf den Einfluss des Lebens. "Es ist sehr wahrscheinlich, dass die Klimageschichte für den Planeten stark beeinflusst wurde, wenn nicht durch diese Wechselwirkungen mit dem Leben bestimmt", sagt er. "Aber das ist nicht ganz dasselbe, als würde man sagen, dass der einzige Grund, aus dem es bewohnbar ist, das Leben ist." Es ist schwierig, diese Hypothese über den Ursprung des Lebens auf der Erde hinaus in das Universum zu drängen. "Wenn Sie die Möglichkeit eröffnen, dass es Sonnensysteme gibt, die für physische Prozesse weniger schwierig gewesen wären", sagt Kump, "ist es schwer zu sagen, dass das Leben absolut notwendig war. Sie müssen eine Menge verwackelter Annahmen treffen um überhaupt eine Antwort zu bekommen."

Die Suche nach einer Antwort war das Lebenswerk von Kasting. "Ich denke, das Leben entsteht häufig, wenn nicht immer", sagt er. Wenn Forscher sich 10-20 erdähnliche Planeten in bewohnbaren Zonen genauer ansehen können, glaubt er, dass sie Leben finden werden. Er sucht nach Gasen wie Lachgas oder Methan in einer Atmosphäre mit Sauerstoff, da diese Gase ohne Leben schwer zu erzeugen sind.

Um diese Gase zu finden, benötigen Forscher ein sehr leistungsfähiges Teleskop mit direkter Bildgebung. Vermutlich sind in der Atmosphäre reduzierte Gase in sehr geringen Konzentrationen vorhanden - einige Hundert Teile pro Million. "Ich möchte die Möglichkeit haben, diese Hypothese zu testen", sagt Kasting und weist darauf hin, dass ihm in seinem Leben nicht mehr viel Zeit bleibt.

Ob Chopra richtig ist oder nicht, ist die Diskussion über den Zusammenhang zwischen dem Ursprung des Lebens und dem außerirdischen Leben wichtig, sagt Kasting. "Wir brauchen solche Argumente, weil wir den Anstoß brauchen, um große Teleskope zu bauen und zukünftige Planetenmissionen zu erledigen."

Ohne experimentelle Beweise für den Gaian Bottleneck sind die Theorien von Chopra und Lineweaver für die wissenschaftliche Gemeinschaft nach wie vor nicht überzeugend. Chopra hofft, dass Arbeiten von Forschern wie Kasting in den nächsten 30 Jahren Antworten geben werden. Ob wir allein im Universum sind, sagt Chopra, die Antwort sei unabhängig davon, ob es ja oder nein ist, "tiefgreifend, egal wie die Antwort lautet".