Obce cywilizacje są bardziej zaawansowane niż stworzona przez ludzi?. Filmy i książki science fiction taką właśnie ewentualność przedstawiają jako najbardziej prawdopodobną. Najnowsze badania sugerują jednak coś wręcz przeciwnego. Przynajmniej jeżeli chodzi o nasze sąsiedztwo.
Nie czas, który upłynął, ale to ile energii otrzymują rośliny, jest kluczowym warunkiem stworzenia zaawansowanej cywilizacji. Taki obraz wyłania się z badań prowadzonych pod kierownictwem Chrisa Doughty’ego, profesora ekoinformatyki na Uniwersytecie Północnej Arizony. Zespół naukowców wziął w nim pod lupę najbliższe sąsiedztwo naszego Układ Słonecznego i postanowił sprawdzić, czy gdzieś w naszej kosmicznej okolicy istnieć może zaawansowana cywilizacja.
Skoro niektóre gwiazdy są starsze od naszego Słońca to logiczne wydaje się, iż jeżeli powstało tam życie, to powinno mieć ono możliwość wcześniejszego stworzenia cywilizacji. To z kolei prowadzić może do wniosku, iż żyjący tam kosmici, mając więcej czasu, stworzyli znaczenie bardziej zaawansowaną cywilizację od naszej.
Badanie sugeruje jednak, iż stopień zaawansowania życia na potencjalnie nadających się do zamieszkania egzoplanetach w gwiezdnych sąsiedztwach Ziemi jest związany z energią roślin, a nie tylko z upływem czasu.
Około 40 lat świetlnych od Ziemi, w gwiazdozbiorze Wodnika, znajduje się TRAPPIST-1, jeden z najbardziej intrygujących układów planetarnych, jakie kiedykolwiek odkryliśmy. To niewielka, chłodna gwiazda typu czerwony karzeł, wokół której krąży co najmniej siedem planet. Jedną z nich jest Trappist 1e. Naukowcy sądzą, iż mogą na niej panować warunki sprzyjające powstaniu życia. Oznacza to, iż chociaż Ziemia jest młoda w porównaniu z niektórymi z jej gwiezdnych sąsiadów, gwiazd które są starsze o kilka miliardów lat, życie na egzoplanetach o gorszych warunkach kumulacyjnej fotosyntezy prawdopodobnie ewoluowało wolniej przez miliardy lat.
Fizyk Enrico Fermi zadał słynne pytanie, biorąc pod uwagę wysokie prawdopodobieństwo istnienia inteligentnego życia w galaktyce: „Gdzie oni są?”. Nasza praca sugeruje, iż większość planet podobnych do Ziemi w naszym pobliżu prawdopodobnie ewolucyjnie pozostaje w tyle za nami i wciąż znajduje się na etapie mikrobiologicznym. To oznacza, iż możemy spać spokojnie, ponieważ gdyby życie na tych egzoplanetach ewoluowało tak jak na Ziemi, większość z nich byłaby wypełniona po prostu mikrobami, a nie zaawansowanymi kosmitami – powiedział Doughty.
Wyniki tego interesującego badania opublikowano w czasopiśmie International Journal of Astrobiology.
Sam wiek planety to za mało
Zdaniem naukowców, badanie wskazuje, iż istnienie zaawansowanego gatunku w pobliżu Układu Słonecznego jest mało prawdopodobne, ponieważ kumulacyjna fotosynteza na pobliskich, potencjalnie nadających się do zamieszkania egzoplanetach, byłaby niższa.
Oto dlaczego – gdyby życie kiedykolwiek wyewoluowało na planecie, jego ciągła ewolucja nie następowałaby automatycznie z czasem. Autorzy badania stawiają hipotezę, iż byłaby ona zależna od skumulowanej energii roślinnej planety.
Patrząc na Ziemię, ciepłe i wilgotne miejsca charakteryzują się intensywniejszym wzrostem roślin i większą liczbą gatunków niż zimne i suche. Naukowcy uważają, iż wynika to z większej liczby roślin i przestrzeni ekologicznej dla zwierząt. Zatem młoda, ciepła i wilgotna egzoplaneta może mieć bardziej rozwinięty proces ewolucyjny niż starsza, chłodniejsza i bardziej sucha egzoplaneta.
W swoim artykule Doughty i jego współautorzy badają skutki tej hipotezy dla egzoplanet. Planety, na których najprawdopodobniej może istnieć życie, krążą wokół czerwonych karłów, najpowszechniejszego typu gwiazd w naszej galaktyce. Te planety, często o miliardy lat starsze od Ziemi, mają słabsze światło a ich planety często są synchroniczne, co oznacza, iż tylko jedna strona planety jest zwrócona w stronę gwiazdy.
Jeśli na tych planetach rozwinęło się życie oparte na fotosyntetezie, to życie to fotosyntetyzuje potencjalnie miliardy lat dłużej niż na Ziemi. Jednak całkowita roczna fotosynteza jest tam niższa, ponieważ jest mniej światła i o połowę mniejsza powierzchnia planety dostępna do fotosyntezy – powiedział współautor Michael Gowanlock, profesor informatyki na Uniwersytecie Północnej Karoliny (NAU).
Najnowsze badania współautora Denisa Sergeeva, wykładowcy na Uniwersytecie w Bristolu w Wielkiej Brytanii, umożliwiły symulację możliwych wzorców klimatycznych na egzoplanetach i stworzenie map temperatury, światła i opadów, które są głównymi zmiennymi potrzebnymi do przewidywania wzrostu roślin na Ziemi.
Autorzy wykorzystali te mapy do przewidywania potencjalnego wzrostu roślin i tempa ewolucji w ciągu ich życia dla TRAPPIST-1e i 28 innych pobliskich egzoplanet, na których potencjalnie występuje woda w stanie ciekłym. Blisko to oczywiście określenie względne, TRAPPIST-1e znajduje się 40 lat świetlnych od Ziemi.
Znacznie poniżej poziomu Ziemi
Naukowcy nie „gdybają”, ale operują na liczbach i przedstawiają twarde dowody. W ciągu 3,2 mld lat, zanim wyewoluowały bardziej wydajne rośliny naczyniowe, na naszej planecie organizmy związały około 2,4 x 1025 grama węgla. Następnie, zanim pojawił się człowiek, związano jeszcze 7 x 10 25 grama węgla. Naukowcy oszacowali, iż planeta Trappist-1e związała zaledwie 21 proc. ziemskiego węgla, mimo iż jest o kilka miliardów lat starsza od Ziemi.
Ponieważ jest to mniej niż na Ziemi, przed ewolucją bardziej wydajnych roślin naczyniowych, oszacowaliśmy, iż Trappist-1e może znajdować się dopiero na etapie ewolucji mikrobiologicznej. To znacznie poniżej poziomu Ziemi – zaznaczają naukowcy.
Plakat przygotowany przez NASA i pokazujący, jak wyglądałaby kolonia ludzi na planecie Trappist 1e. Oferuje zapierający dech w piersiach widok: olśniewające obiekty na czerwonym niebie, majaczące niczym większe i mniejsze wersje naszego Księżyca. Ale to nie są księżyce. To planety wielkości Ziemi w spektakularnym układzie planetarnym. Te siedem skalistych światów tłoczy się wokół swojej małej, słabej, czerwonej gwiazdy, niczym rodzina przy ognisku. Każdy z nich mógłby zawierać wodę w stanie ciekłym, ale planeta pokazana tutaj, czwarta od gwiazdy Trappist-1, znajduje się w strefie nadającej się do zamieszkania, czyli obszarze wokół gwiazdy, w którym najprawdopodobniej można wykryć wodę w stanie ciekłym. Badacze przeprowadzili podobne obliczenia dla 29 egzoplanet w gwiezdnym otoczeniu Ziemi, na których najprawdopodobniej istnieje życie, i znaleźli tylko dwie planety, na których życie potencjalnie rozwinęło się wcześniej niż na Ziemi: GJ 1061c i K2-3d. Obie są większe, gorętsze, jaśniejsze i starsze niż większość planet podobnych do Ziemi w naszym kosmicznym otoczeniu. Trzy inne planety mogą znajdować się w mezozoicznej fazie życia, która odpowiada mniej więcej wiekowi dinozaurów na Ziemi.
To są szacunki, a nie dowody. Atmosfera wokół Trappist-1e i innych egzoplanet miałaby ogromny wpływ na klimat, fotosyntezę i ewolucję życia, przyszłe badania z Kosmicznym Teleskopem Jamesa Webba mogą dostarczyć dodatkowych danych, które pozwolą naukowcom doprecyzować ich szacunki.
To nie jest dowód na brak kosmitów
Ta technika może pomóc w przewidywaniu ograniczeń ewolucyjnych, które kształtują życie na egzoplanetach. Na Ziemi wzrost roślin może być ograniczony przez światło, temperaturę lub opady. Na przykład pustynie mają dużo światła, ale wzrost jest hamowany przez brak opadów. Te ograniczenia wpływają również na odmienny sposób ewolucji życia – życie w lasach tropikalnych ma niewielki związek z życiem na pustyni.
Na egzoplanetach planety, które najprawdopodobniej przekroczą ziemski etap całkowitej wiązania węgla i ewolucji, są ograniczone głównie przez opady.
Mówiąc prościej, gdyby w gwiezdnym sąsiedztwie Ziemi istniała obca cywilizacja, ekosystemy kształtujące te inteligentne stworzenia przypominałyby raczej pustynie lub ekosystemy strefy umiarkowanej, zupełnie jak to miało miejsce z ludźmi na Ziemi, ponieważ ewoluowaliśmy w lasach sawanny, w których panują ograniczone opady deszczu.
Jeśli odwołać się do dwóch odniesień do kultury popularnej, cechy ekologiczne, które ukształtowały rozwinięte życie na tych egzoplanetach, mogą przypominać raczej „Diunę” niż „Avatara” – powiedział Doughty.
