Hur uppstod och utvecklades komplext liv på jorden och vad betyder detta för att hitta liv bortom jorden?
Detta är vad en nyligen publicerad studie publicerad i Scientific Reports hoppas kunna ta itu med, eftersom ett par forskare undersökte hur plattektoniken, oceanerna och kontinenterna är ansvariga för uppkomsten och utvecklingen av komplext liv över vår planet och hur detta skulle kunna ta itu med Fermi-paradoxen samtidigt som de försöker förbättra Drake-ekvationen angående varför vi har inte hittat liv i universum respektive parametrarna för att hitta liv.
Den här studien har potentialen att hjälpa forskare att bättre förstå kriteriet för att hitta liv bortom jorden, specifikt relaterade till de geologiska processer som uppvisas på jorden.
Här diskuterar Universe Today denna studie med Dr Taras Gerya, som är professor i geovetenskaper vid det schweiziska federala tekniska institutet (ETH-Zurich) och medförfattare till studien, angående motivationen bakom studien, betydande resultat, uppföljningsstudier, vad detta betyder för Drake-ekvationen och studiens konsekvenser för att hitta liv bortom jorden.
Så, vad var motivationen bakom denna studie?
Dr Gerya säger till Universe Today, "Det motiverades av Fermi-paradoxen ("Var är alla?") som påpekade att Drake-ekvationen vanligtvis förutsäger att det finns från 1 000 till 100 000 000 aktivt kommunicerande civilisationer i vår galax, vilket är alltför optimistiskt för en uppskattning. Vi försökte ta reda på vad som kan behöva korrigeras i den här ekvationen för att göra förutsägelsen med Drake-ekvationen mer realistisk."
För studien jämförde forskarduon två typer av planetariska tektoniska processer:enkellock (även kallat stillastående lock) och plattektonik. Enkelt lock hänvisar till en planetkropp som inte uppvisar plattektonik och inte kan brytas upp i separata plattor som uppvisar rörelse genom att glida mot varandra (konvergent), glida förbi varandra (transformera) eller glida bort från varandra (divergent).
Denna brist på plattektonisk aktivitet tillskrivs ofta en planetkropps lock som är för starkt och tätt för att kunna brytas isär. I slutändan uppskattade forskarna att 75 % av planetkropparna som uppvisar aktiv konvektion i sitt inre inte uppvisar plattektonik och har tektonik med ett enda lock, med jorden som den enda planeten som uppvisar plattektonik. Därför drog de slutsatsen att tektonik med ett lock "sannolikt kommer att dominera de tektoniska stilarna för aktiva silikatkroppar i vår galax", enligt studien.
Dessutom undersökte forskarna hur planetariska kontinenter och hav bidrar till utvecklingen av intelligent liv och tekniska civilisationer. De noterade betydelsen av att liv först utvecklades i haven på grund av att de var skyddade från skadligt rymdväder med encelliga liv som frodades i haven under de första miljarderna av jordens historia.
Men forskarna betonar också hur torr mark ger en myriad av fördelar för utvecklingen av intelligent liv, inklusive anpassningar till olika terränger, såsom ögon och nya sinnen, vilket bidrog till att djur utvecklades för snabbhet att jaga bland andra biologiska tillgångar som möjliggjorde liv att anpassa sig till de olika terrestra miljöerna över hela planeten.
I slutändan drog forskarna slutsatsen att torr mark hjälpte till att bidra till utvecklingen av intelligent liv över hela planeten, inklusive abstrakt tänkande, teknik och vetenskap. Därför, vilka var de viktigaste resultaten från denna studie, och vilka uppföljningsstudier är för närvarande på gång eller planeras?
Dr Gerya säger till Universe Today, "Det där mycket speciella tillståndet (>500 miljoner års samexistens av kontinenter, oceaner och plattektonik) behövs på en planet med ett primitivt liv för att utveckla ett intelligent teknologiskt kommunikativt liv. Detta tillstånd är mycket sällan insett:endast <0,003–0,2 % av planeter med något liv kan uppfylla detta villkor."
Dr. Gerya fortsätter, "Vi planerar att studera vattenutvecklingen i planeternas inre för att förstå hur stabiliteten i havsvolymen på ytan (vilket innebär stabilitet i samexistens mellan oceaner och kontinenter) kan upprätthållas i miljarder år (som på jorden).
"Vi planerar också att undersöka överlevnadstiden för tekniska civilisationer baserat på samhälleliga kollapsmodeller. Vi startade också ett projekt om syresättningstillståndets utveckling av planeternas inre och atmosfär för att förstå hur syrerika atmosfärer (nödvändigt särskilt för att utveckla tekniska civilisationer) ) kan bildas på planeter med hav, kontinenter och plattektonik. Framsteg i dessa tre riktningar är väsentliga men kommer till stor del att bero på tillgången på forskningsfinansiering."
Som nämnts var denna studie motiverad och försökte förbättra Drake-ekvationen, som föreslår en multivariabel ekvation som försöker uppskatta antalet aktiva, kommunikativa civilisationer (ACC) som finns i Vintergatans galax. Det föreslogs 1961 av Dr. Frank Drake att postulera flera föreställningar som han uppmuntrade vetenskapssamfundet att överväga när vi diskuterade både hur och varför vi inte har hört från ACCs och lyder som följer:
N =R* x fp x ne x fl x fi x fc x L
Enligt studien uppskattar Drake Equation antalet ACC:er brett, mellan 200 och 50 000 000. Som en del av studien föreslog forskarna att lägga till två ytterligare variabler till Drake-ekvationen baserat på deras upptäckter att plattektonik, oceaner och kontinenter har spelat en viktig roll i utvecklingen och utvecklingen av komplext liv på jorden, som är följande:
foc =andelen beboeliga exoplaneter som har anmärkningsvärda kontinenter och hav
fpt =andelen beboeliga exoplaneter som har anmärkningsvärda kontinenter och hav som också uppvisar plattektonik som har fungerat i minst 500 miljoner år
Genom att använda dessa två nya variabler gav studien nya uppskattningar för fi (chanser för planeter som utvecklar liv och utvecklas till intelligent liv). Så, vad är betydelsen av att lägga till två nya variabler till Drake-ekvationen?
Dr Gerya säger till Universe Today, "Detta gjorde det möjligt för oss att omdefiniera och mer korrekt uppskatta nyckeltermen i Drake-ekvationen fi—sannolikheten för en planet med primitivt liv att utveckla ett intelligent teknologiskt kommunikativt liv. Ursprungligen var fi (felaktigt) uppskattas vara mycket hög (100 %) Vår uppskattning är många storleksordningar lägre (<0,003–0,2 %), vilket sannolikt förklarar varför vi inte kontaktas av andra civilisationer."
Dessutom, när man matar in dessa två nya variabler i hela Drake-ekvationen, uppskattar studien ett mycket mindre antal ACC till <0,006 till 100 000, vilket står i skarp kontrast till de ursprungliga uppskattningarna av Drake-ekvationen på 200 till 50 000 000. Därför, vilka konsekvenser kan denna studie ha på sökandet efter liv bortom jorden?
Dr Gerya säger till Universe Today, "Det har tre viktiga konsekvenser:(1) vi bör inte hoppas mycket på att vi kommer att bli kontaktade (sannolikheten för detta är mycket låg, delvis eftersom livslängden för tekniska civilisationer kan vara kortare än tidigare förväntat ), (2) vi bör använda fjärranalys för att leta efter planeter med hav, kontinenter och plattektonik (COPT-planeter) i vår galax baserat på deras sannolikt distinkta (CO2 -dåliga) atmosfärer och ytreflektionssignaturer (på grund av närvaron av hav och kontinenter), (3) vi bör ta hand om vår egen planet och civilisation, båda är extremt sällsynta och måste bevaras."
Den här studien kommer när sökandet efter liv bortom jorden fortsätter att få dragkraft, där NASA har bekräftat existensen av 5 630 exoplaneter när detta skrivs, med nästan 1 700 som klassificeras som superjordar och 200 som klassificeras som steniga exoplaneter. Trots dessa otroliga siffror, särskilt sedan exoplaneter först började upptäckas på 1990-talet, har mänskligheten ännu inte upptäckt någon typ av signal från en utomjordisk teknisk civilisation, som denna studie kallade ACCs.
Det närmaste vi har kommit att få en signal från yttre rymden var förmodligen Wow! signal, som var en 72-sekunders radiosprängning som togs emot av Ohio State Universitys Big Ear-radioteleskop den 15 augusti 1977. Denna signal har dock ännu inte tagits emot sedan dess, tillsammans med en total brist på signaler alls. Med den här studien kanske forskare kan använda dessa två nya variabler som lagts till i Drake-ekvationen för att minska omfattningen av att hitta intelligent liv bortom jorden.
Dr. Gerya avslutar med att berätta för Universe Today, "Denna forskning är en del av en ny vetenskap som håller på att växa fram - Biogeodynamik, som vi försöker stödja och utveckla. Biogeodynamik syftar till att förstå och kvantifiera sambanden mellan den långsiktiga utvecklingen av planetariska interiörer, yta, atmosfär , och livet."
