Zijn wij alleen?
Zijn wij alleen in het heelal, wij mensen , dieren en planten van de planeet
aarde?
Zijn wij mensen de enige wezens die ogen hebben om naar de miljarden objecten
van het universum te kijken, die technische middelen hebben kunnen bouwen om
verder te kunnen kijken dan ons oog reikt, de enigen die zich de vraag stellen
of er andere zijn?
Waarschijnlijk is het antwoord nee, en is er op andere plaatsen in het heelal
leven. Als er dan ergens levende wezens, komen ze ons dan opzoeken? Of hebben
ons al gevonden? Kunnen wij hen vinden?
Is er leven in ons zonnestelsel?
Vooraleer leven kan ontstaan dient een lange weg afgelegd en dient een heleboel
steeds ingewikkelder structuren opgebouwd uit vorige, simpelere structuren.
Voor zover we nu weten is die keten van op een volgende structuren de volgende:
quarks, nucleonen, kernen van atomen, dit alles in de eerste minuten na het
ontstaan van het heelal.
De opbouw van de zwaardere elementen gebeurde later, door kernreacties die plaatsgrijpen
in de binnenste delen van sterren bij temperaturen van tientallen miljoenen
graden.
Sterren leven, en geven op het einde van hun bestaan een deel van hun materie
terug af aan de ruimte tussen de sterren, het interstellair milieu, zware sterren
doen dit ook gedurende de ganse tijd van hun bestaan; door de grote stralingsdruk
die in hun binnenste heerst, stromen hun buitenlagen naar buiten.
Uit de interstellaire materie worden opnieuw sterren gevormd en op het einde
ervan, het interstellair milieu gaan verrijken met producten die door fusie
in hun binnenste gemaakt worden. Zo ontstaan vele generaties sterren na elkaar,
van allerlei grote, met massa’s zoals de zon, tot massa’s die 100
keer groter of 100 keer kleiner zijn. Nu is er voor het op gang brengen van
kernreacties een minimale massa nodig, zoiets als het 20e deel van de massa
van de zon. Als de massa te klein is, is de centrale temperatuur te klein, en
kunnen in geen kernreacties gebeuren.
Zo is de massa van de grootste planeet van het zonnestelsel, Jupiter, een 1000e
van de zon, en dus grijpen daar geen kernreacties plaats en daarom is Jupiter
geen ster. Voor de andere planeten zijn de massa’s nog kleiner.
Als we aan leven denken, denken we aan levensvormen zoals we die hier op aarde kennen, van de aller eenvoudigste vormen, zoals eencellige bacteriën, tot de verst ontwikkelde zoogdieren. Dit leven zit begrensd tussen redelijk nauwe temperatuur – en drukgrenzen, en daarom denken we dat voor mogelijke plaatsen voor zulk leven er planeten kunnen bestaan. Verkenning van de planeten van het zonnestelsel met onbemande ruimtetuigen leverden in verband met mogelijk leven teleurstellende resultaten op: onderzoek van het marsoppervlak, waarop men redelijk hoopvol gestemd was, toonde dat er geen sporen van leven aanwezig waren.
Definitie van leven?
We zouden een lijst kunnen opstellen van een aantal dingen die levende wezens
doen, en zo proberen een exacte bepaling te geven van “leven”.
Een levend wezen beweegt, groeit, eet, doet bepaalde omzettingen, heeft een
metabolisme en kan zich reproduceren. Hoe lang en uitgebreid we deze lijst ook
proberen te maken om tot een algemeenheid te komen, er blijven altijd uitzonderingen,
zoals bijvoorbeeld in virussen, bacteriën, kristallen die groeien, sporen,
kunstmatige intelligentie zoals computers,…
We gaan nu in op de berekening van het aantal technische beschavingen op ons
niveau of verder ontwikkeld.
Onze kennis van de ruimte rond om ons, geboorte, evolutie en dood van sterren,
hun aantallen, het aantal melkwegen, clusters van melkwegen, afstanden, maakt
dat we formules kunnen opstellen waarmee we schattingen kunnen uitvoeren over
het aantal plaatsen, zoals planeten, waarop hoogontwikkelde beschavingen kunnen
verwacht worden.
Het best gekend in dit verband is de “Drake formule”(opgesteld in
1965 door Frank Drake). De Drake – formule leert ons dat het aantal buitenaardse
beschavingen (N) het product is van de snelheid (S) waarmee sterren gevormd
worden, de mogelijkheid (P) dat een ster planeten rond zich heeft die voldoen
voor het ontstaan van leven, voor de evolutie ervan, en de gemiddelde leeftijd
(L) van zo een intelligentie of technisch geëvolueerde beschaving.
We weten nu dat er bij bepaalde sterren planeten aanwezig zijn, op een geschikte
afstand van de ster (groene zone), zodanig dat temperatuur en druk binnen de
toegelaten grenzen voor leven zitten, en er is ook onder te verstaan dat de
levende wezens een zodanige evolutie doorlopen dat ze met andere beschavingen
in contact kunnen treden.
Kortweg kunnen we de vergelijking schrijven als
N=S.P.L
Voor onze Melkweg wordt S geraamd op 10 à 20 sterren per jaar.
Drake zelf schat het aantal bewoonbare planeten in ons Melkweg stelsel op 100.000
(herinner u, er zijn zo ruim 200 miljard sterren); de fractie van sterren met
planeten wordt geschat tussen 0,4 en 1.
Frank Drake, en ook anderen schatten (P) tussen 1/100 en 1/10. (L) moet van
de orde 1 miljoen jaar zijn. Als deze waarden ingevuld worden in de formule,
vinden we voor (N) een waarde tussen 10000 en 1 miljoen Het voorkomen van technisch
gevorderde beschavingen onder 200 miljard sterren van onze Melkweg is dan ruw
geschat één beschaving per miljoen sterren.
De planeten welke het best geschikt zijn voor het ontstaan van leven, de levensvriendelijke
planeten, dus deze waarvoor waarden als de gasdruk en de temperatuur niet al
te extreem zijn, zijn deze rond sterren die vergelijkbaar zijn met onze zon.
De astrofysici we hebben door spectraal onderzoek van sterren ontdekt dat, alhoewel
er miljarden sterren bestaan, deze toch maar ruim een redelijk kleine aantal
verschillende types vertegenwoordigen. De heetste sterren stralen vooral in
het blauw, de koelste sterren stralen in het rood. tussenin liggen nog een zestal
groepen met oppervlaktemperaturen tussen de 25.000 kelvin en 3000 kelvin. De
heetste sterren hebben temperaturen van ongeveer 15.000 kelvin, de koudste 2500
kelvin.
Uit analogie met onze situatie,- planeten rond de zon – en de uitzonderlijke
situatie van de aarde, zou men al direct geneigd zijn om af te leiden dat sterren
van hetzelfde type als de zon de geschikte kandidaten zijn om levensvriendelijke
planeten rond zich te vergaren, en dit blijkt inderdaad ook zo te zijn. Voor
het ontstaan van leven zijn optimale condities voor de stralingsenergie vereist.
Voor de koele sterren is de energie te laag, de hete sterren leven niet voldoende
lang om een evolutie opgang te brengen.
De fractie van planeten die ecologisch gunstig zijn voor ontstaan en ontwikkelen
van leven loopt voor verschillende wetenschappers nogal uiteen. Van 0,2 over
0,5 tot 1.(Greenbank, Hart en Sagan).
Het bepalen van de fractie van planeten waarop leven ontstaat is ver van triviaal;
zoals hierover al gezegd is het niet eenvoudig te bepalen wat leven is; voor
het ontstaan van leven bestaan nog maar alleen hypothesen, beperkt tot het ontstaan
van leven op aarde.
En hier is de grote vraag: kwam het leven uit de ruimte of was het leven gebonden
aan het ontstaan en de evolutie van de aarde zelf?
De levende stof komt voort uit de niet levende materie
Haldane en Oparin lanceerden in 1929 het idee dat leven werd opgebouwd uit chemische
stoffen in afwezigheid van oxiderende zuurstof. Dit werd verder onderzocht door
Urey en Miller, aan de Universiteit van Chicago. Hun experiment is over bekend
– kolffles gevuld met methaan, ammoniak en waterdamp, werd blootgesteld
aan elektrische ontladingen; na een aantal dagen waarin continu vonken van 60.000
volt werden geproduceerd - een hoeveelheid energie equivalent met deze van 50
miljoen jaar op de oeraarde - bleek uit een analyse na de inhoud dat o.a aminozuren
die men aantreft in biologische proteïnen, gevormd werden.
De panspermia theorie
Hierin wordt aangenomen dat leven van het ene zonnestelsel naar het andere reist,
onder de vorm van sporen van micro-organismen die, op een geschikte planeet
aangekomen, kiemen en groeien. Zelfs is dit idee geopperd door Crirk en Orgel,
dat micro-organismen naar de aarde gezonden werden door geavanceerde civilisaties
van op andere planeten, via ruimtetuigen. Ook wij hebben dit reeds gedaan op
de planeten die we bezochten zoals de Maan, Mars, Venus, Jupiter, Saturnus en
de Saturnus maan Titan. Ook werd reeds gesuggereerd dat complexe moleculen zouden
kunnen ontstaan in de mantel van stofdeeltjes, dit zijn siliciumdeeltjes, in
de interstellaire ruimte.
De kolonisatie van de ruimte
De afstand tot de dichtstbijzijnde ster, Proxima Centauri, is 4,3 lichtjaar
of 40 biljoen kilometer. Als we met de bescheiden snelheid van 1 % van de lichtsnelheid
reizen, dus 3000 km/s, wat ons lichaam al niet kan verdragen door de G-krachten,
duurt deze reis toch nog 430 jaar. Uit de Drake-vergelijking vonden we een beschaving
per miljoen sterren. Nu is onze Melkweg ongeveer 13,5 miljard jaar oud. Het
aantal technologische beschavingen NT dat is voortgekomen uit heel de geschiedenis
van onze Melkweg, wordt gegeven in NT= S.P.T, waarin T de periode is waar over
beschaving in de Melkweg is verschenen. T is 13,5 miljard jaar en NT is dan
1 miljard. In de Drake-vergelijking zit de grootste fractie in de factor P.
Een onderdeel hiervan is de fractie van alle levensvriendelijke planeten waarop
ook reëel leven ontstaat. Als de kans, zeg maar iets, bijvoorbeeld maar
1 op 1 miljoen is, dan verliest de Drake-vergelijking al haar betekenis!
Maar we kunnen op een andere manier redeneren. Stel dat de waarschijnlijkheid
groot is en dat (N) het aantal technisch geavanceerde beschavingen, zo groot
is als hiervoor werd afgeleid. Als er inderdaad 1 miljard beschavingen in de
Melkweg waren, waarbij we kunnen aannemen dat de meeste verder geëvolueerd
waren dan de onze, met een levensduur per beschaving van 1 miljoen jaar, dan
zouden deze heel de Melkweg gekoloniseerd hebben!
In de Drake vergelijking is dit niet voorzien; het leven rond elke ster wordt
daarin geacht een volledig onafhankelijke oorsprong en evolutie te hebben.
Er bestaan schattingen (Hart,Jones,Papaganis) over de tijd nodig om het grootste
deel van onze Melkweg te koloniseren: dit zou ongeveer 1 miljoen jaar vergen.
Dit is veel korter dan de leeftijd van onze Melkweg die van de orde van 13,5
miljard jaar is. Als N inderdaad 100.000 was, dan zou heel de Melkweg reeds
gekoloniseerd zijn. Maar we zien geen ET’s hier, of op andere plaatsen
in het zonnestelsel en werden dus niet gekoloniseerd en dus is N veel kleiner
dan 100.000!
Laten we een planeet bekijken waarvan de omstandigheden gunstig zijn voor het
ontstaan van leven.
De oppervlaktetemperatuur gezet tussen grenzen die levensvriendelijk zijn, er
is water aanwezig in vloeibare vorm en een ruime hoeveelheid koolstof, zuurstof,
waterstof en stikstof voorradig. Zoals in de proef van Urey en Miller werd aangetoond,
kunnen deze stoffen onder invloed van elektrische ontladingen met elkaar reageren
en complexe organische moleculen maken, waaronder aminozuren. Alhoewel dit een
bemoedigende start is, is dit nog niet voldoende: omdat we levende organismen
zouden hebben, moet er ook nog genetisch materiaal zoals DNA, desoxyribonucleïnezuurof
, aanwezig zijn.
Alhoewel men met experimenten de vorming van de nucleotiden nog niet heeft kunnen
aantonen, is het toch niet te optimistisch om aan te nemen dat op geschikte
planeten deze stoffen kunnen ontstaan. Nu moeten deze aan bepaalde voorwaarden
voldoen en geschikt zijn om gecombineerd te kunnen worden om de gepaste DNA
strengen te maken.
Nucleïnezuren zijn het primaire genetisch materiaal; ze bevatten in gecodeerde
vorm instructies voor het synthetiseren van het organisme en de onderdelen ervan.
De code is gebaseerd op het aantal van elk vier types van nucleotiden in groepjes
van drie, die een gegeven streng en op de volgorde waarin ze geschikt zijn.
Uit schattingen betreffende het aanwezige materiaal en het aantal mogelijke
schikkingen, kan men de waarschijnlijkheid berekenen dat zulke DNA strengen
worden geproduceerd. De kans op spontane vorming van zomaar een streng is 1
op een kwintmiljoen(1030,dit is 1 gevolgd door 30 nullen).
De kans op spontaan ontstaan van leven is nog kleiner, zodat de waarde N in
de Drake vergelijking zeer zeer klein is; de wiskundigen noemen deze kans epsilon,
een getal dat bijna nul is.
En wij?
Als de kans op leven dan zo klein is, wat doen we hier dan?
We moeten ons hierbij goed rekenschap geven van het begrip kans.
Als de kans dat een bepaald feit zich voordoet één op een miljard
is, dus zeer klein is, en het feit doet zich toch voor, wil dat dan zeggen dat
de kans verkeer berekend is? Neen, en als wij 1 biljoen proeven doen zal het
feit zich zo een 1000 keer voordoen op ieder van de planeten geschikt voor het
optreden van leven, waarbij nucleotiden konden gemaakt worden. Dan zullen deze
nucleotiden steeds maar herschikt worden tot ze in de juiste volgorde zitten
om genetisch DNA te maken , in de meeste gevallen is het resultaat negatief.
In een zeldzaam geval lukt het, en leven ontstaat.
Nu zit er in de manier van berekenen van de waarschijnlijkheden natuurlijk wel
verborgen dat we steeds van meet af aan beginnen, dus dat we steeds opnieuw
met de samenstellende delen herbeginnen. Het is echter mogelijk met de samenstellende
elementen deelgroepen te maken die reeds aan de voorwaarden voldoen, en deze
te behouden. We kunnen dit vergelijken met het pokerspel waarbij we de kaarten
geschikt voor een goed eindspel behouden, en voor de rest nieuwe kaarten vragen.
Als we er twee aarzelend bijhouden en drie kaarten vervangen, hebben we een
grotere winstkans dan wanneer we vijf nieuwe kaarten vragen.
De kans dat in een bepaalde Melkweg leven voorkomt blijft nochtans zeer klein.
De meeste intelligente beschavingen hebben zeer weinig kans om met een andere
beschaving in contact te komen in het deel van het heelal dat voor hen toegankelijk
is, het deel dat waarneembaar is. De ET’s zijn er, maar we zien hen niet!
De conclusie
De conclusie is dat we blijkbaar de enige op dit ogenblik technisch geëvolueerde
beschaving zijn onder de 200 miljard sterren van de Melkweg. Over primitieve
levensvormen kunnen we weinig vertellen. Als we een evolutie als op de aarde
als standaard patroon nemen en we dezelfde tijdschaal aanhouden, 3,5 miljard
jaar, om de elementairste levensvormen tot mens te laten evolueren kunnen we
dit niet uitsluiten.
Op gebied van efficiëntie valt er voor het vormen van een enkele beschaving
op een planeet rond een ster iets te zeggen. Als het doel van de natuur zou
zijn de Melkweg te bevolken met intelligente wezens, dan gaat dit veel sneller
door te starten met één enkele succesrijke technologische beschaving
en deze de hele Melkweg te laten koloniseren, dan geduldig te wachten tot leven
ontstaat op planeten rond veel andere sterren en dit leven dan weer geduldig
te laten evolueren tot technologische hoogtepunten, wat zo 3 a 4 miljard jaar
vergde.
Onze technologische beschaving bestaat amper 100 jaar. En wees eens eerlijk
zou U als andere beschaving kennis willen maken met de levensvorm “Mens”?
Bronvermelding
- Frank Drake, Dava Sobel “Is anyone out there?”
- Greenbank”a brief history”
- Kevin Hart,”The respass of the sign”
- Carl Sagan,”Contact”
- John Haldane,”The causes of evolution”
- Oparin,”Origin of live”
- A.papagonis,”Biological abstracts”
- Harold Urey, “Isotopic and cosmic chemistry”
Lode Stevens
Peervieuwed door Tonny. Dethier