1960-luvulta lähtien Draken yhtälöä on käytetty arvioimaan, kuinka monta älykästä ja kosketuksessa olevaa maan ulkopuolista sivilisaatiota on Linnunradan galaksissa. Ylitettyä polkua seuraten uusi kaava arvioi elämän tiheyden planeetalla. Se voi auttaa meitä selvittämään, kuinka todennäköistä on periaatteessa elämän syntyminen maailmankaikkeudessa.
Uusi yhtälö, jonka ovat kehittäneet Caleb Sharv Columbian astrobiologisesta keskuksesta ja Leroy Cronin Glasgow'n yliopiston kemian korkeakoulusta, ei voi vielä arvioida mahdollisuuksia elämään missä tahansa, mutta se lupaaa mielenkiintoisia näkymiä tähän suuntaan.
Tutkijat toivovat, että heidän uusi kaava, joka on kuvattu Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) -lehdessä, innostaa tutkijoita tutkimaan erilaisia tekijöitä, jotka yhdistävät elämäntapahtumat planeetan ympäristön erityisominaisuuksiin. Laajemmin he odottavat, että yhtälöään käytetään viime kädessä ennustamaan planeetan elämäntaajuus, prosessi, joka tunnetaan myös nimellä abiogeneesi.
Ne, jotka tuntevat Drake-yhtälön, ymmärtävät myös uuden yhtälön. Vuonna 1961 tähtitieteilijä Frank Drake johti todennäköisyyskaavan, joka voisi auttaa arvioimaan radiosignaaleja lähettävien aktiivisten maan ulkopuolisten sivilisaatioiden määrää galaksissamme. Hänen kaavansa sisälsi useita tuntemattomia, mukaan lukien keskimääräinen tähtien muodostumisnopeus, keskimääräinen planeetta, joka voisi tukea elämää, osa planeetoista, jotka onnistuivat hankkimaan todella älykkään elämän, ja niin edelleen. Meillä ei ole lopullista versiota Drake-yhtälöstä, mutta uskomme, että se antaa meille mahdollisuuden arvioida tuntematon tarkemmin joka vuosi.
Scharfin ja Croninin kehittämän uuden kaavan tarkoituksena ei ole korvata Draken yhtälöä. Sen sijaan se syöksyy syvemmälle abiogeneesin tilastoihin.
Näin se näyttää:
Missä:
Mainosvideo:
Nabiogenesis (t) = elämän tapahtuman todennäköisyys (abiogenesis)
Nb = mahdollisten rakennuspalikoiden lukumäärä
No = rakennuspalikoiden keskimääräinen lukumäärä organismia kohti tai biokemiallisesti merkittävä järjestelmä
fc = rakennusosien murto-osuus ajan kuluessa t
Pa = kokoonpanon todennäköisyys aikayksikköä kohti
Se näyttää monimutkaiselta, mutta todellisuudessa kaikki on paljon yksinkertaisempaa. Lyhyesti sanottuna yhtälö toteaa, että planeetan elämän todennäköisyys liittyy läheisesti planeetan elämää tukevien ja planeetalla käytettävissä olevien kemiallisten rakennusosien määrään.
Rakennuspalikoilla tutkijat tarkoittavat tarvittavaa kemiallista minimiä yksinkertaisten elämänmuotojen luomisen aloittamiseksi. Nämä voivat olla emäksisiä DNA / RNA- tai aminohappopareja tai mitä tahansa planeetalla olevia molekyylejä tai materiaaleja, jotka voivat osallistua kemiallisiin reaktioihin, jotka johtavat elämään. Kemia pysyy kemiana koko maailmankaikkeudessa, mutta eri planeetat voivat luoda erilaisia olosuhteita, jotka sopivat elämän syntymiseen.
Tarkemmin sanottuna Scharfin ja Croninin yhtälössä todetaan, että elämän mahdollisuudet planeetalla riippuvat teoriassa mahdollisesti olevien rakennuspalikoiden lukumäärästä, käytettävissä olevien rakennuspalikkojen lukumäärästä, todennäköisyydestä, että näistä rakennuspalikoista tulee todella elämää (kokoonpanon aikana), ja tietyn elämänmuodon tuottamiseen tarvittavien rakennuspalikoiden määrä. Elämän syntymisen kemiallisten edellytysten tunnistamisen lisäksi tällä yhtälöllä pyritään määrittämään lisääntymismolekyylien esiintymistiheys. Maan päällä abiogeneesi tapahtui hetkellä, jolloin RNA ilmestyi. Tätä ratkaisevaa vaihetta seurasi yksinkertaisen yksisoluisen elämän (prokaryootit) ja monimutkaisen yksisoluisen elämän (eukaryootit) kukinta.
"Lähestymistapamme yhdistää planeettakemian maailmanlaajuiseen nopeuteen, jolla elämä syntyy - tämä on tärkeää, koska olemme alkaneet löytää monia aurinkokuntia joukolla planeettoja", Cronin sanoi. "Esimerkiksi ajattelemme, että lähellä olevan pienen planeetan - kuten Marsin - läsnäolo voi olla tärkeää, koska se jäähtyi nopeammin kuin maapallo … jotkut kemiallisista prosesseista voisivat aloittaa ja sitten siirtää monimutkaisen kemian maahan, jotta se voisi" työntää "kemiaa maan päälle."
Yksi tämän tutkimuksen tärkeistä seurauksista on, että planeettoja ei voida tutkia erillään. Kuten Cronin sanoi, Mars ja Maa ovat saattaneet olla mukana kemikaalien vaihdossa kerran kaukaisessa menneisyydessä - ja tämä aineenvaihto voisi olla elämän alku maapallolla. Ehkä kemiallisten rakennuspalikoiden vaihtaminen läheisten planeettojen välillä voi lisätä dramaattisesti niiden syntymismahdollisuuksia.
Joten kuinka monta esimerkkiä elämästä on maailmankaikkeudessa?
"Tämä on vaikea kysymys", Cronin sanoo. "Työmme viittaa siihen, että aurinkokunnat, joilla on useita planeettoja, voivat olla erinomaisia ehdokkaita tarkempaan tarkasteluun - että meidän tulisi keskittyä monen planeetan järjestelmiin ja etsiä niistä elämää." Miten? On syytä etsiä merkkejä ilmakehän muutoksesta, monimutkaisesta kemiasta, monimutkaisten yhdisteiden läsnäolosta ja ilmaston vaihteluista, jotka voivat johtua biologisesta elämästä.
Meillä ei ole tarpeeksi empiiristä tietoa Scharfin ja Croninin yhtälön täydentämiseksi tässä vaiheessa, mutta se muuttuu tulevaisuudessa. Tulevan vuosikymmenen aikana voimme käyttää James Webb -teleskooppia ja MIT Tess -operaatiota puuttuvien arvojen täyttämiseen. Loppujen lopuksi löydämme vastauksen tähän huolestuttavaan kysymykseen.
ILYA KHEL