Wetenschap
Leven kan moeilijk te vinden zijn op één enkele planeet, maar kan op vele werelden duidelijk zichtbaar zijn
Als we een duidelijke, ondubbelzinnige biosignatuur zouden kunnen detecteren op slechts één van de duizenden exoplaneten die we kennen, zou dit een enorm moment voor de mensheid zijn dat het spel zal veranderen. Maar het is ontzettend moeilijk. We bevinden ons eenvoudigweg niet op een plek waar we er zeker van kunnen zijn dat wat we detecteren, betekent wat we denken of zelfs maar hopen.
Maar wat als we naar veel potentiële werelden tegelijk zouden kijken?
Het zijn aannames die ons teisteren. Elke chemische stof die we in de atmosfeer van een exoplaneet detecteren, zelfs met de krachtige JWST, gaat gepaard met een reeks aannames. We weten er simpelweg nog niet genoeg van om het anders te kunnen doen. Dit plaatst ons in een moeilijke situatie, gezien de omvang van de vraag die we proberen te beantwoorden:is er leven buiten de aarde?
"Een fundamenteel doel van astrobiologie is het detecteren van leven buiten de aarde", schrijven de auteurs van een nieuw artikel. Het heet 'An Agnostic Biosignature Based on Modeling Panspermia and Terraformation' en is beschikbaar op de preprint-site arXiv . De auteurs zijn Harrison B. Smith en Lana Sinapayen. Smith is van het Earth-Life Science Institute van het Tokyo Institute of Technology in Japan, en Sinapayen van de Sony Computer Science Laboratories in Kyoto, Japan.
Het fundamentele doel waar het auteurspaar een stem aan geeft, is moeilijk te bereiken. "Dit blijkt een uitzonderlijke uitdaging te zijn buiten ons zonnestelsel, waar sterke aannames moeten worden gedaan over hoe het leven zich zou manifesteren en zou interacteren met zijn planeet", leggen de auteurs uit.
We weten alleen hoe de biosfeer van de aarde werkt, en we moeten aannemen welke overeenkomsten er zouden kunnen zijn met andere planeten. We hebben geen enkele consensus over hoe biosferen zouden kunnen werken. We zijn niet geheel onwetend, aangezien scheikunde en natuurkunde sommige dingen mogelijk maken en andere onmogelijk. Maar we zijn geen autoriteit op het gebied van biosferen.
Wetenschappers zijn behoorlijk goed in het modelleren van dingen en het genereren van bruikbare antwoorden, maar ook in het genereren van relevante vragen waar ze zonder modellen misschien niet aan hadden gedacht. In dit werk kozen de twee auteurs voor een andere benadering om het leven op andere werelden te begrijpen en welke moeite we kunnen doen om dit te detecteren.
‘Hier onderzoeken we een model van leven dat zich verspreidt tussen planetaire systemen via panspermie en terraformatie’, schrijven de auteurs. "Ons model laat zien dat naarmate het leven zich door de Melkweg voortplant, er correlaties ontstaan tussen de karakteristieken van de planeten en de locatie, en dat dit kan functioneren als een agnostische biosignatuur op populatieschaal."
Het woord ‘agnostisch’ is hier van cruciaal belang. Het betekent dat ze ernaar streven een biosignatuur te detecteren die onafhankelijk is van de aannames waarmee we normaal gesproken worden opgezadeld. "Deze biosignatuur is agnostisch omdat deze onafhankelijk is van sterke aannames over een bepaalde concretisering van leven of planetaire kenmerken - door zich te concentreren op een specifieke hypothese over wat leven zou kunnen doen in plaats van wat leven zou kunnen zijn", leggen de auteurs uit.
Deze aanpak is anders. Ze analyseren planeten op basis van hun waargenomen kenmerken en clusteren ze vervolgens op basis van die waarnemingen. Vervolgens onderzoeken ze de ruimtelijke omvang van de clusters zelf. Dat leidt tot een manier om prioriteit te geven aan individuele planeten vanwege hun potentieel om leven te herbergen.
Panspermia en terraforming spelen een sleutelrol. We weten dat stenen tussen werelden kunnen reizen, en dat heet lithopanspermie. Krachtige inslagen op Mars brachten rotsen de ruimte in, waarvan sommige uiteindelijk op de aarde vielen. Als slapende organismen zoals sporen de reis zouden kunnen overleven, is het op zijn minst haalbaar dat het leven zich op deze manier zou kunnen verspreiden.
Terraforming spreekt voor het grootste deel voor zich. Het is de poging om een wereld leefbaarder te maken. Als er andere technologische, ruimtevarende beschavingen bestaan, is een bruikbare veronderstelling dat ze uiteindelijk andere werelden zullen vormen als ze lang genoeg meegaan. Hoe het ook zij, zelfs het niet-technologische leven kan doelbewust zijn omgeving veranderen. (Ga eens naar de bevers kijken.)
De auteurs maken een interessant punt met betrekking tot panspermie en terravorming. Het zijn allebei dingen die het leven al doet, min of meer. "Uiteindelijk zijn onze postulaten van panspermie en terraformatie slechts goed begrepen kenmerken van het leven (proliferatie via replicatie en aanpassing met bidirectionele omgevingsfeedback), geëscaleerd naar planetaire schaal en uitgevoerd op interstellaire schaal", schrijven ze. P>
Het model van de auteurs laat zien dat de manier waarop planeten rond sterren zijn verdeeld, samen met hun andere kenmerken, een bewijs van leven zou kunnen zijn zonder zelfs maar te proberen chemische biosignaturen te detecteren. Dit is het agnostische deel van hun werk. Het is krachtiger dan een strijd van één planeet tegelijk om biosignaturen op te sporen, hoe geplaagd die inspanning ook wordt door aannames. Afzonderlijke planeten met gedetecteerde biosignaturen kunnen altijd worden verklaard door iets afwijkends. Maar dat is moeilijker te doen met deze agnostische methode.
“Door te veronderstellen dat het leven zich verspreidt via panspermie en terraformatie, kunnen we zoeken naar biosignaturen, terwijl we afzien van sterke aannames over niet alleen de eigenaardigheden van het leven (bijvoorbeeld het metabolisme ervan) en de bewoonbaarheid van de planeet (bijvoorbeeld het vereisen van vloeibaar oppervlaktewater), maar zelfs over de potentiële breedte van het leven. structuur en chemische complexiteit die ten grondslag liggen aan levende systemen”, leggen de auteurs uit.
We zijn eraan gewend na te denken over specifieke chemicaliën en de soorten atmosfeer die exoplaneten hebben om de aanwezigheid van biosignaturen te bepalen. Maar zo werkt dit niet. Dit model is agnostisch, dus het gaat niet echt om specifieke chemische biosignaturen. Het gaat meer om de patronen en clusters die we zouden kunnen detecteren in populaties van planeten die de aanwezigheid van leven zouden kunnen signaleren via panspermie en terravorming.
Terraforme planeten kunnen worden geïdentificeerd aan de hand van hun clustering, beweren de auteurs. Dat komt omdat wanneer ze geterravormd zijn, de planeten de oorspronkelijke planeet moeten weerspiegelen.
Er zijn obstakels voor deze methode die het nut en de implementatie ervan beperken. Volgens de auteurs moeten ze identificeren "... specifieke manieren waarop een beter begrip van astrofysische en planetaire processen ons vermogen om leven te detecteren zou verbeteren."
Maar zelfs zonder verdere details is de methode tot nadenken stemmend en creatief. Uiteindelijk leiden het model en de methode van de auteurs tot een nieuwe manier om na te denken over de hiërarchieën van het leven en hoe deze hiërarchieën op andere planeten kunnen worden gerepliceerd.
Als deze methode wordt versterkt en verder ontwikkeld, wie weet waar dit toe kan leiden?