Maan ulkopuolista älykkyyttä etsittäessään tutkijoita syytetään usein "hiilisovinismista", koska he odottavat, että maailmankaikkeuden muut elämänmuodot koostuvat samoista biokemiallisista rakennuspalikoista kuin me, räätälöimällä haut vastaavasti. Mutta elämä voi hyvinkin olla erilainen - ja ihmiset ajattelevat sitä - tutkitaan siis kymmenen mahdollista biologista ja ei-biologista järjestelmää, jotka laajentavat "elämän" määritelmää.
Ja lukemisen jälkeen sanot, mikä muoto on sinulle kyseenalainen, jopa teoreettisesti.
Metanogeenit
Vuonna 2005 Heather Smith Strasbourgin kansainvälisestä avaruusyliopistosta ja Chris McKay NASA: n Ames-tutkimuskeskuksesta valmistelivat paperin, jossa tarkasteltiin metaaniin, ns. Metanogeeneihin perustuvan elämän mahdollisuutta. Tällaiset elämänmuodot voisivat kuluttaa vetyä, asetyleeniä ja etaania, hengittämällä metaania hiilidioksidin sijaan.
Tämä voisi tehdä mahdolliseksi asuttavat vyöhykkeet elämään kylmissä maailmoissa, kuten Saturnuksen kuu Titan. Maan tavoin Titanin ilmakehä on enimmäkseen typpeä, mutta sekoitettuna metaaniin. Titaani on myös ainoa paikka aurinkokunnassamme maan lisäksi, missä on suuria nestesäiliöitä - järviä ja jokia etaani-metaaniseoksesta. (Maanalaisia vesistöjä on myös Titanissa, sen sisarkuussa Enceladuksessa ja Jupiterin kuussa Europa.) Nestettä pidetään välttämättömänä molekyylivuorovaikutuksille orgaanisessa elämässä ja tietysti painopiste on vedessä, mutta etaani ja metaani myös sallivat tällaisten vuorovaikutusten.
NASA: n ja ESA: n Cassini-Huygens-operaatio vuonna 2004 havaitsi likaisen maailman lämpötilojen ollessa -179 celsiusastetta, jossa vesi oli kivikovaa ja metaani kellui jokilaaksoiden ja altaiden kautta napajärviin. Cornellin yliopiston kemianinsinöörien ja tähtitieteilijöiden ryhmä kehitti vuonna 2015 teoreettisen solukalvon, joka koostui pienistä orgaanisista typpiyhdisteistä, jotka voisivat toimia Titanin nestemäisessä metaanissa. He kutsuivat teoreettista soluaan "typpiosomiksi", mikä kirjaimellisesti tarkoittaa "typpirunkoa", ja sillä oli sama vakaus ja joustavuus kuin maapallon liposomilla. Mielenkiintoisin molekyyliyhdiste oli akryylinitriiliasotosomi. Akryylinitriiliä, väritöntä ja myrkyllistä orgaanista molekyyliä, käytetään akryylimaaleihin, kumiin ja kestomuoveihin maan päällä; se löydettiin myös Titanin ilmakehästä.
Mainosvideo:
Näiden kokeiden vaikutuksia maan ulkopuolisen elämän etsimiseen on vaikea yliarvioida. Elämä ei vain voi kehittyä Titanilla, vaan se voidaan havaita myös vedyn, asetyleenin ja etaanin jälkeillä pinnalla. Metaania hallitsevat planeetat ja kuut eivät välttämättä ole vain aurinkomaisia tähtiä, vaan myös punaisen kääpiön ympärillä laajemmalla Goldilocks-vyöhykkeellä. Jos NASA käynnistää Titan Mare Explorerin vuonna 2016, meillä on yksityiskohtaista tietoa mahdollisesta typen elämästä vuonna 2023.
Piipohjainen elämä
Piipohjainen elämä on ehkä yleisin vaihtoehtoisen biokemian muoto, jota suosittu tiedetiede ja fiktio - ajattele Horta Star Trekistä. Tämä ajatus ei ole kaukana uudesta, sen juuret juontavat juurensa HG Wellsin pohdintoihin vuonna 1894: Mikä fantastinen mielikuvitus voisi pelata tällaisesta olettamuksesta: kuvitelkaa pii-alumiini-organismeja - tai ehkä pii-alumiini-ihmisiä kerralla? - jotka kulkevat kaasumaisen rikin ilmakehän läpi, sanotaan esimerkiksi nestemäisen raudan merillä, joiden lämpötila on useita tuhansia asteita tai vastaavaa, vain masuunin lämpötilan yläpuolella.
Pii on edelleen suosittu juuri siksi, että se on hyvin samanlainen kuin hiili ja voi muodostaa neljä sidosta, kuten hiili, mikä avaa mahdollisuuden luoda täysin piistä riippuvainen biokemiallinen järjestelmä. Se on maankuoren runsain alkuaine happea lukuun ottamatta. Maan päällä on leviä, jotka sisällyttävät piitä kasvuprosessiinsa. Piillä on toinen rooli hiilen jälkeen, koska se voi muodostaa vakaampia ja monimuotoisempia monimutkaisia rakenteita, jotka ovat välttämättömiä elämälle. Hiilimolekyylit sisältävät happea ja typpeä, jotka muodostavat uskomattoman vahvat sidokset. Piin perustuvat kompleksimolekyylit hajoavat valitettavasti. Lisäksi hiiltä on maailmankaikkeudessa erittäin paljon ja se on ollut olemassa miljardeja vuosia.
Piin perustuva elämä ei todennäköisesti tule esiin maan kaltaisessa ympäristössä, koska suurin osa vapaasta piistä jää loukkuun silikaattimateriaalien tulivuoren- ja magmakiviin. Uskotaan, että korkeassa lämpötilassa kaikki voi olla erilainen, mutta todisteita ei ole vielä löydetty. Titanin kaltainen äärimmäinen maailma voisi tukea piipohjaista elämää, mahdollisesti yhdessä metanogeenien kanssa, koska piimolekyylit, kuten silaanit ja polysilaanit, voivat jäljitellä maapallon orgaanista kemiaa. Titanin pintaa hallitsee kuitenkin hiili, kun taas suurin osa piistä sijaitsee syvällä pinnan alla.
NASAn astrokemisti Max Bernstein ehdotti, että piipohjainen elämä voisi olla olemassa hyvin kuumalla planeetalla, jossa olisi runsaasti vetyä ja huono happipitoisuus, mikä sallisi monimutkaisen silaanikemian ja piilinkkien kanssa tapahtuvan seleenin tai telluurin kanssa, mutta tämä on Bernsteinin mukaan epätodennäköistä. Maapallolla tällaiset organismit lisääntyvät hyvin hitaasti, eikä biokemiamme häiritse toisiaan millään tavalla. He voivat kuitenkin syödä hitaasti kaupunkiamme, mutta "heihin voitaisiin soveltaa tunkeutumista".
Muut biokemialliset vaihtoehdot
Pohjimmiltaan on esitetty melko paljon ehdotuksia muuhun kuin hiileen perustuvista elämänjärjestelmistä. Kuten hiili ja pii, boori pyrkii myös muodostamaan vahvoja kovalenttisia molekyylisidoksia muodostaen hydridin erilaisia rakenteellisia muunnelmia, joissa booriatomit ovat kytkettyinä vetyillä. Hiilen tavoin boori voi sitoutua typpeä muodostaen yhdisteitä, joilla on samanlaiset kemialliset ja fysikaaliset ominaisuudet kuin alkaanit, yksinkertaisin orgaaninen yhdiste. Booripohjaisen elämän pääongelma on, että se on melko harvinainen elementti. Booripohjainen elämä on sopivin ympäristössä, joka on riittävän kylmä nestemäistä ammoniakkia varten, sitten kemialliset reaktiot ovat hallittavissa.
Toinen mahdollinen elämänmuoto, joka on saanut jonkin verran huomiota, on arseenipohjainen elämä. Maan koko elämä koostuu hiilestä, vedystä, hapesta, fosforista ja rikistä, mutta vuonna 2010 NASA ilmoitti löytäneensä bakteerit GFAJ-1, jotka voisivat sisällyttää fosforin sijasta arseenia solurakenteeseen ilman mitään seurauksia itselleen. GFAJ-1 asuu arseenipitoisissa vesissä Mono-järvellä Kaliforniassa. Arseeni on myrkyllistä kaikille planeetan eläimille, lukuun ottamatta muutamia mikro-organismeja, jotka normaalisti kantavat sitä tai hengittävät sitä. GFAJ-1 on ensimmäinen kerta, kun keho on sisällyttänyt tämän elementin biologiseksi rakennuspalikoksi. Riippumattomat asiantuntijat laimentivat tätä väitettä vähän, kun he eivät löytäneet todisteita DNA: n sisältämästä arseenista tai edes arseenista. Kiinnostus kuitenkin on herännyt mahdolliseen arseeniin perustuvaan biokemiaan.
Ammoniakki on myös esitetty mahdollisena vaihtoehtona vedelle elämänmuotojen rakentamisessa. Tutkijat ovat ehdottaneet biokemian olemassaoloa, joka perustuu typpi-vetyyhdisteisiin, jotka käyttävät ammoniakkia liuottimena; sitä voitaisiin käyttää proteiinien, nukleiinihappojen ja polypeptidien luomiseen. Ammoniakkipohjaisen elämän on oltava olemassa alhaisissa lämpötiloissa, jolloin ammoniakki saa nestemäisen muodon. Kiinteä ammoniakki on tiheämpää kuin nestemäinen ammoniakki, joten ei ole mitään tapaa estää sen jäätymistä kylmänä. Yksisoluisten organismien kannalta tämä ei ole ongelma, mutta se aiheuttaisi kaaosta monisoluisille organismeille. Siitä huolimatta on mahdollista, että yksisoluisia ammoniakki-organismeja esiintyy aurinkokunnan kylmemmillä planeetoilla samoin kuin Jupiterin kaltaisilla kaasujätteillä.
Rikin uskotaan toimineen perustana aineenvaihdunnan alkamiselle maapallolla, ja tunnettuja organismeja, jotka metabolisoivat rikkiä hapen sijasta, esiintyy maan ääriolosuhteissa. Ehkä toisessa maailmassa rikkipohjaiset elämänmuodot voisivat saada evoluutioedun. Jotkut ihmiset ajattelevat, että typpi ja fosfori voivat myös korvata hiilen hyvin erityisolosuhteissa.
Memeettinen elämä
Richard Dawkins uskoo, että elämän perusperiaate kuulostaa tältä: "Koko elämä kehittyy lisääntyvien olentojen selviytymismekanismien ansiosta." Elämän on kyettävä lisääntymään (joillakin oletuksilla) ja olemaan ympäristössä, jossa luonnollinen valinta ja evoluutio ovat mahdollisia. Kirjassaan Itsekäs geeni Dawkins totesi, että käsitteet ja ideat syntyvät aivoissa ja levitetään ihmisten keskuudessa viestinnän kautta. Tämä muistuttaa monin tavoin geenien käyttäytymistä ja sopeutumista, minkä vuoksi hän kutsuu heitä "meemeiksi". Jotkut vertaavat ihmisyhteiskunnan lauluja, vitsejä ja rituaaleja orgaanisen elämän ensimmäisiin vaiheisiin - vapaisiin radikaaleihin, jotka kelluvat maan muinaisilla merillä. Mielen luomukset lisääntyvät, kehittyvät ja kamppailevat selviytyäkseen ideoiden valtakunnassa.
Samanlaisia meemejä oli olemassa ennen ihmiskuntaa, lintujen sosiaalisissa kutsuissa ja kädellisten oppimisessa. Kun ihmiskunta kykeni ajattelemaan abstraktisti, meemejä kehitettiin edelleen, heimosuhteita hallinnoivat ja muodostivat perustan ensimmäisille perinteille, kulttuurille ja uskonnolle. Kirjoittamisen keksintö lisäsi edelleen meemien kehitystä, koska ne kykenivät levittämään avaruudessa ja ajassa, välittäen meemistä tietoa samalla tavalla kuin geenit välittävät biologista tietoa. Joillekin tämä on puhdasta analogiaa, mutta toiset uskovat, että meemit edustavat ainutlaatuista, vaikkakin hieman alkeellista ja rajoitettua elämänmuotoa.
Jotkut menivät vielä pidemmälle. Georg van Driem kehitti "symbiosismin" teorian, mikä tarkoittaa, että kielet ovat itsessään elämänmuotoja. Vanhat kieliteoriat pitivät kieltä eräänä loisena, mutta van Driem uskoo, että elämme yhteistyössä aivoissamme asuvien meemisten kokonaisuuksien kanssa. Elämme symbioottisessa suhteessa kieliorganismien kanssa: ilman meitä he eivät voi olla olemassa, ja ilman niitä emme eroa apinoista. Hän uskoo, että tietoisuuden ja vapaan tahdon illuusio vuotaa eläinvaistojen, nälän ja ihmisen kantajan nälän ja kielellisen symbiontin, joka on toistettu ideoiden ja merkitysten avulla, vuorovaikutuksesta.
XNA-pohjainen synteettinen elämä
Elämä maan päällä perustuu kahteen tietoa kantavaan molekyyliin, DNA: han ja RNA: han, ja tutkijat ovat jo kauan miettineet, voisiko muita vastaavia molekyylejä luoda. Vaikka mikä tahansa polymeeri voi tallentaa tietoa, RNA ja DNA edustavat perinnöllisyyttä, geneettisen informaation koodausta ja siirtämistä ja pystyvät sopeutumaan ajan myötä evoluution kautta. DNA ja RNA ovat nukleotidimolekyylien ketjuja, jotka koostuvat kolmesta kemiallisesta komponentista - fosfaatti, viiden hiilen sokeriryhmä (deoksiriboosi DNA: ssa tai riboosi RNA: ssa) ja yksi viidestä vakioperustasta (adeniini, guaniini, sytosiini, tymiini tai urasiili).
Vuonna 2012 ryhmä tutkijoita Englannista, Belgiasta ja Tanskasta kehitti ensimmäisenä maailmassa ksenonukleiinihappoa (XNA, XNA), synteettisiä nukleotideja, jotka toiminnallisesti ja rakenteellisesti muistuttavat DNA: ta ja RNA: ta. Ne kehitettiin korvaamalla deoksiriboosin ja riboosin sokeriryhmät erilaisilla korvikkeilla. Tällaisia molekyylejä on tehty aikaisemmin, mutta ensimmäistä kertaa historiassa ne pystyivät lisääntymään ja kehittymään. DNA: ssa ja RNA: ssa replikaatio tapahtuu polymeraasimolekyylien avulla, jotka voivat lukea, transkriptoida ja käänteiskopioida normaalit nukleiinihapposekvenssit. Ryhmä kehitti synteettisiä polymeraaseja, jotka loivat kuusi uutta geneettistä järjestelmää: HNA, CeNA, LNA, ANA, FANA ja TNA.
Yksi uusista geneettisistä järjestelmistä, HNA tai heksitonukleiinihappo, oli tarpeeksi vahva tallentamaan juuri oikea määrä geneettistä tietoa, joka voisi toimia perustana biologisille järjestelmille. Toinen, treosonukleiinihappo tai TNA, osoittautui potentiaaliseksi ehdokkaaksi salaperäiselle primaariselle biokemialle, joka hallitsi elämän aamunkoitteessa.
Näille edistysaskeleille on monia mahdollisia käyttötapoja. Lisätutkimus voi auttaa kehittämään parempia malleja elämän syntymiselle maapallolla, ja sillä on vaikutuksia biologisiin keksintöihin. XNA: lla on terapeuttisia käyttötarkoituksia, koska on mahdollista luoda nukleiinihappoja hoitamaan ja sitoutumaan spesifisiin molekyylikohteisiin, jotka eivät heikene yhtä nopeasti kuin DNA tai RNA. Ne voivat jopa muodostaa perustan molekyylikoneille tai yleensä keinotekoiselle elämänmuodolle.
Mutta ennen kuin tämä on mahdollista, on kehitettävä muita entsyymejä, jotka ovat yhteensopivia jonkin XNA: n kanssa. Jotkut niistä kehitettiin jo Isossa-Britanniassa vuoden 2014 lopussa. On myös mahdollista, että XNA voi vahingoittaa RNA / DNA-organismeja, joten turvallisuuden on oltava etusijalla.
Kromidynamiikka, heikko ydinvoima ja gravitaatioelämä
Vuonna 1979 tutkija ja nanoteknikko Robert Freitas Jr. ehdotti mahdollista ei-biologista elämää. Hän totesi, että elävien järjestelmien mahdollinen aineenvaihdunta perustuu neljään perusvoimaan - sähkömagneettisuuteen, voimakkaaseen ydinvoimaan (tai kvanttikromodynamiikkaan), heikkoon ydinvoimaan ja painovoimaan. Sähkömagneettinen elämä on normaali biologinen elämä maan päällä.
Kromodynaaminen elämä voisi perustua vahvaan ydinvoimaan, jota pidetään vahvimpana perusvoimista, mutta vain erittäin lyhyillä etäisyyksillä. Freitas esitti, että tällainen väliaine voisi olla mahdollista neutronitähdessä, joka on raskas pyörivä esine, jonka halkaisija on 10-20 kilometriä ja jonka tähti on massa. Uskomattoman tiheydellä, voimakkaalla magneettikentällä ja painovoimalla, joka on 100 miljardia kertaa vahvempi kuin maan päällä, tällaisella tähdellä olisi ydin, jossa on 3 km: n kiteisen raudan kuori. Sen alla olisi meri, jossa on uskomattoman kuumia neutroneja, erilaisia ydinhiukkasia, protoneja ja atomiytimiä sekä mahdollisia neutronirikkaita "makroytimiä". Nämä makrotumat voisivat teoriassa muodostaa suuria ytimiä, analogisia orgaanisten molekyylien kanssa, neutronit toimisivat ekvivalenttina vedellä outossa näennäbiologisessa järjestelmässä.
Freitas näki heikkoihin ydinvuorovaikutuksiin perustuvien elämänmuotojen olevan epätodennäköisiä, koska heikot voimat toimivat vain subnukleaarisella alueella eivätkä ole erityisen vahvoja. Kuten beeta-radioaktiivinen hajoaminen ja neutronien vapaa hajoaminen osoittavat usein, heikkoja vuorovaikutuksen elämänmuotoja voi esiintyä valvomalla heikkoa vuorovaikutusta huolellisesti niiden ympäristössä. Freitas kuvitteli olentoja, jotka koostuvat atomista, joissa on liikaa neutroneja ja joista tulee radioaktiivisia kuollessaan. Hän ehdotti myös, että maailmankaikkeudessa on alueita, joilla heikko ydinvoima on vahvempi, mikä tarkoittaa, että tällaisen elämän syntymismahdollisuudet ovat suuremmat.
Myös gravitaatio-olentoja voi olla olemassa, koska painovoima on maailmankaikkeuden runsain ja tehokkain perusvoima. Sellaiset olennot voisivat saada energiaa itse painovoimasta, saamatta rajoittamatonta voimaa mustien aukkojen, galaksien ja muiden taivaallisten esineiden törmäyksistä; pienemmät olennot planeettojen pyörimisestä; pienin - vesiputousten, tuulen, vuorovesi- ja valtamerivirtausten, mahdollisesti maanjäristysten, energiasta.
Pölyn ja plasman elämänmuodot
Orgaaninen elämä maapallolla perustuu molekyyleihin, joissa on hiiliyhdisteitä, ja olemme jo keksineet mahdollisia yhdisteitä vaihtoehtoisille muodoille. Mutta vuonna 2007 kansainvälinen tutkijaryhmä, jota johti V. N. Tsytovich Venäjän tiedeakatemian yleisen fysiikan instituutista, dokumentoi, että oikeissa olosuhteissa epäorgaanisen pölyn hiukkaset voivat kerääntyä spiraalirakenteiksi, jotka sitten ovat vuorovaikutuksessa toistensa kanssa luonteenomaisella tavalla. orgaaninen kemia. Tämä käyttäytyminen syntyy myös plasmatilassa, aineen neljännessä tilassa kiinteän, nestemäisen ja kaasumaisen jälkeen, kun elektronit irtoavat atomista, jolloin jäljelle jää varautuneiden hiukkasten massa.
Tsytovichin ryhmä havaitsi, että kun elektronivaraus erotetaan ja plasma polarisoituu, plasman hiukkaset organisoituvat spiraalirakenteiksi korkkiruuvin tavoin, sähköisesti varautuneet ja houkuttelevat toisiaan. He voivat myös jakaa tekemällä kopioita alkuperäisistä rakenteista, kuten DNA: sta, ja aiheuttaa maksuja naapureilleen. Tsytovichin mukaan "nämä monimutkaiset, itseorganisoituvat plasmarakenteet täyttävät kaikki tarvittavat vaatimukset, jotta niitä voidaan pitää epäorgaanisen elävän aineen ehdokkaina. Ne ovat itsenäisiä, lisääntyvät ja kehittyvät."
Jotkut epäilijät uskovat, että tällaiset väitteet herättävät enemmän huomiota kuin vakavat tieteelliset väitteet. Vaikka plasman kierukkarakenteet voivat muistuttaa DNA: ta, muodon samankaltaisuus ei välttämättä tarkoita samankaltaisuutta toiminnassa. Lisäksi se, että spiraalit lisääntyvät, ei tarkoita mahdollisuuksia elämään; myös pilvet tekevät sen. Vieläkin masentavampaa, suuri osa tutkimuksesta on tehty tietokonemalleilla.
Yksi kokeen osallistujista kertoi myös, että vaikka tulokset muistuttivatkin elämää, ne olivat lopulta "vain erityinen plasmakiteen muoto". Ja silti, jos plasman epäorgaaniset hiukkaset voivat kasvaa itsestään replikoituviksi, kehittyviksi elämänmuodoiksi, ne voivat olla maailmankaikkeuden runsain elämänmuoto kaikkialla maailmassa olevien plasman ja tähtienvälisten pölypilvien ansiosta.
Epäorgaaniset kemialliset solut
Glasgow'n yliopiston tiede- ja tekniikan korkeakoulun kemisti professori Lee Cronin unelmoi luoda eläviä soluja metallista. Hän käyttää polyoksometalaatteja, sarjaa happiatomiin ja fosforiin sitoutuneita metalliatomeja solumaisen kuplan luomiseksi, jota hän kutsuu "epäorgaanisiksi kemiallisiksi soluiksi" tai iCHELLeiksi (lyhenne, joka voidaan kääntää "neokeletaksi").
Croninin ryhmä aloitti luomalla suoloja negatiivisesti varautuneista isojen metallioksidien ioneista, jotka ovat sitoutuneet pieneen positiivisesti varautuneeseen ioniin, kuten vety tai natrium. Näiden suolojen liuos injektoidaan sitten toiseen suolaliuokseen, joka on täynnä suuria positiivisesti varautuneita orgaanisia ioneja, jotka ovat sitoutuneet pieniin negatiivisesti varautuneisiin. Nämä kaksi suolaa kohtaavat ja vaihtavat osia niin, että suurista metallioksideista tulee kumppaneita suurten orgaanisten ionien kanssa, muodostaen eräänlaisen vettä läpäisemättömän kuplan. Modifioimalla metallioksidin runkoa, kuplat voivat hankkia biologisten solukalvojen ominaisuudet, jotka selektiivisesti kuljettavat ja vapauttavat kemikaaleja solusta, mikä voi mahdollisesti sallia saman tyyppiset hallitut kemialliset reaktiot, joita esiintyy elävissä soluissa.
Tiimi on myös tehnyt kuplia kuplissa jäljittelemällä biologisten solujen sisäisiä rakenteita ja on edistynyt keinotekoisen fotosynteesimuodon luomisessa, jota voitaisiin mahdollisesti käyttää keinotekoisten kasvisolujen luomiseen. Muut synteettiset biologit huomauttavat, että sellaisista soluista ei voi koskaan tulla eläviä, ennen kuin niillä on replikaatio- ja evoluutiojärjestelmä kuten DNA. Cronin ei menetä toivoa, että jatkokehitys tuottaa hedelmää. Tämän tekniikan mahdollisia sovelluksia ovat myös aurinkopolttoaineiden materiaalien ja tietysti lääketieteen kehittäminen.
Croninin mukaan "päätavoitteena on luoda monimutkaisia kemiallisia soluja, joilla on eläviä ominaisuuksia, jotka voivat auttaa meitä ymmärtämään elämän kehityksen ja seuraamaan samaa polkua tuodaksemme evoluutioon perustuvia uusia tekniikoita aineelliseen maailmaan - eräänlaisiin epäorgaanisiin elintekniikoihin".
Von Neumannin koettimet
Konepohjainen keinotekoinen elämä on melko yleinen ajatus, melkein triviaali, joten katsotaanpa vain von Neumannin koettimia, jotta emme ohittaisi sitä. Ne keksivät ensimmäisen kerran 1900-luvun puolivälissä unkarilainen matemaatikko ja futuristi John von Neumann, joka uskoi, että koneen on oltava itsehallintamekanismeja itsensä parantamiseksi, jotta ihmisen aivojen toiminnot voidaan toistaa. Joten hän keksi ajatuksen luoda itsensä toistavia koneita, jotka perustuvat havaintoihin lisääntyvän elämän monimutkaisuudesta lisääntymisprosessissa. Hän uskoi, että sellaisista koneista voisi tulla eräänlainen universaali konstruktori, joka antaisi paitsi luoda täydellisiä jäljennöksiä itsestään, myös parantaa tai muuttaa versioita ja siten toteuttaa evoluutiota ja lisätä monimutkaisuutta ajan myötä.
Muut futuristit, kuten Freeman Dyson ja Eric Drexler, soveltivat näitä ideoita nopeasti avaruuden tutkimiseen ja loivat von Neumannin koettimen. Itsereplikoituvan robotin lähettäminen avaruuteen voi olla tehokkain tapa asuttaa galaksi, koska se voi kaapata koko Linnunradan alle miljoonassa vuodessa jopa valon nopeudella.
Kuten Michio Kaku selitti:
“Von Neumanni-koetin on robotti, joka on suunniteltu saavuttamaan kaukaiset tähtijärjestelmät ja luomaan tehtaita, jotka rakentavat tuhansia kopioita itsestään. Kuollut kuu, ei edes planeetta, voisi olla ihanteellinen kohde von Neumannin koettimille, koska se helpottaa laskeutumista ja nousua kuilta ja myös siksi, että kuilla ei ole eroosiota. Koettimet voisivat elää maasta, kaivaa rautaa, nikkeliä ja muita raaka-aineita robottitehtaiden rakentamiseksi. He tekisivät itsestään tuhansia kopioita, jotka sitten hajoaisivat etsimään muita tähtijärjestelmiä."
Vuosien varrella on kehitetty erilaisia versioita von Neumannin koettimen perusideesta, mukaan lukien etsintä- ja etsintäkokeet maan ulkopuolisten sivilisaatioiden hiljaiseen tutkimiseen ja tarkkailuun; tietoliikennesondit hajallaan avaruudessa vieraiden radiosignaalien paremman vastaanottamiseksi; työskentelykoettimet supermassiivisten avaruusrakenteiden rakentamiseen; asuttamalla koettimia, jotka valloittavat muut maailmat. Saattaa olla jopa ohjaavia koettimia, jotka vievät nuoret sivilisaatiot avaruuteen. Valitettavasti voi olla hermostuneita koettimia, joiden tehtävänä on tuhota mahdollisten orgaanisten aineiden jäljet avaruudessa, minkä jälkeen rakennetaan poliisikoettimet, jotka heijastavat näitä iskuja. Ottaen huomioon, että von Neumannin koettimista voi tulla eräänlainen avaruusvirus, meidän tulisi olla varovaisia niitä kehitettäessä.
Gaian hypoteesi
Vuonna 1975 James Lovelock ja Sidney Upton kirjoittivat uudelle tutkijalle artikkelin "Gaian löytäminen". Noudattamalla perinteistä näkemystä siitä, että elämä on syntynyt maapallolta ja kukoistaa oikeiden aineellisten olosuhteiden vuoksi, Lovelock ja Upton ehdottivat, että elämä otti siten aktiivisen roolin säilyttääkseen ja määritellessään olosuhteita eloonjäämiselleen. He ehdottivat, että kaikki elävät aineet maapallolla, ilmassa, valtamerissä ja pinnalla ovat osa yhtä järjestelmää, joka käyttäytyy kuin superorganismi, joka kykenee säätämään pinnan lämpötilaa ja ilmakehän koostumusta selviytymisen kannalta välttämättömällä tavalla. He nimeivät tämän järjestelmän Gaiaksi kreikkalaisen maan jumalattaren mukaan. Se on olemassa homeostaasin ylläpitämiseksi, jonka ansiosta biosfääri voi olla olemassa maan päällä.
Lovelock on työskennellyt Gaia-hypoteesin parissa 1960-luvun puolivälistä lähtien. Perusajatuksena on, että maapallon biosfäärissä on useita luonnollisia syklejä, ja kun joku menee pieleen, toiset kompensoivat sen tavalla, joka ylläpitää elintärkeää kapasiteettia. Tämä voisi selittää, miksi ilmakehä ei ole kokonaan hiilidioksidia tai miksi meret eivät ole liian suolaisia. Vaikka tulivuorenpurkaukset tekivät alkuvaiheen ilmakehästä pääasiassa hiilidioksidia, syntyi typpeä tuottavia bakteereja ja kasveja, jotka tuottavat happea fotosynteesin avulla. Miljoonia vuosia myöhemmin ilmapiiri on muuttunut meidän hyväksi. Vaikka joet kuljettavat suolaa meriin kivistä, valtamerien suolapitoisuus pysyy vakaana 3,4 prosentissa, kun suola imeytyy valtameren pohjan halkeamien läpi. Nämä eivät ole tietoisia prosesseja, vaan palautteen tulos,joka pitää planeetat asumiskelpoisessa tasapainossa.
Muita todisteita ovat, että jos ei olisi bioottista aktiivisuutta, metaani ja vety katoavat ilmakehästä muutamassa vuosikymmenessä. Huolimatta Auringon lämpötilan 30 prosentin noususta viimeisten 3,5 miljardin vuoden aikana, keskimääräinen maapallon lämpötila on porrastettu vain 5 celsiusastetta säätelymekanismin ansiosta, joka poistaa hiilidioksidin ilmakehästä ja vangitsee sen fossiilisiin orgaanisiin aineisiin.
Alun perin Lovelockin ideoita kohdeltiin pilkalla ja syytöksillä. Ajan myötä Gaian hypoteesi vaikutti ajatuksiin maapallon biosfääristä, mikä auttoi muodostamaan niiden kokonaisvaltaisen käsityksen tiedemaailmassa. Nykyään Gaian hypoteesia kunnioitetaan eikä tutkijat hyväksy. Pikemminkin se on myönteinen kulttuurinen kehys, jossa tulisi tehdä tieteellistä tutkimusta maapallosta globaalina ekosysteeminä.
Paleontologi Peter Ward kehitti kreikkalaisessa mytologiassa kilpailevan Medean hypoteesin, joka oli nimetty lapsensa tappaneen äidin mukaan, ja jonka pääajatus on, että elämä on luonnostaan itsetuhoa ja itsemurhaa. Hän huomauttaa, että historiallisesti suurin osa joukkojen sukupuuttoon johtui elämänmuodoista, kuten mikro-organismeista tai housuissa olevista hominideista, jotka vahingoittavat vakavasti maapallon ilmakehää.