Delen:
10 manieren waarop ons zoeken naar buitenaards leven evolueert
In 1950 vroeg Nobelprijswinnaar fysicus Enrico Fermi zijn collega's tijdens de lunch: "Waar is iedereen?" Zijn vraag werd bekend als de Fermi-paradox. Hij wilde weten waarom we geen buitenaardse wezens hebben ontmoet als er zoveel bewoonbare planeten in het universum zijn.
Er zijn veel theorieën over waarom we nog geen contact hebben gemaakt (dat weten we). Maar misschien maakten we eenvoudigweg een kosmische fout in onze berekeningen. We begonnen met aan te nemen dat het buitenaardse leven zou zijn zoals wij. Als die veronderstelling niet klopt, hebben al onze berekeningen over het vinden van buitenaards leven geen zin. Dus nu veranderen we die veronderstelling, verbreden we ons denken en onze strategieën om contact te maken met buitenaards leven dat niet op ons lijkt.
10De zonsondergang van radiogolf SETI
Al meer dan 50 jaar luistert SETI naar radiosignalen vanuit de ruimte. In 1974 stuurde astronoom Frank Drake de eerste radiogolfboodschap, de 'Arecibo-boodschap', naar aliens in de ruimte. Voor zover wij weten, hebben we geen antwoord ontvangen. Luisterend naar NASA tegenwoordig, zou je denken dat het zoeken naar buitenaards leven hun prioriteit is. Toch klaagt Drake dat NASA de zoektocht niet financiert. In feite kunnen ze onze twee grootste radiotelescopen, de telescoop Arecibo en de Green Bank Telescope ontmantelen. Als dat gebeurt, wordt SETI effectief uitgeschakeld aan de radiozijde. China heeft een complexe radiotelescoop onthuld, hoewel Drake niet zeker weet of ze de technologie goed kunnen laten werken.
Aan de andere kant gaat optische SETI, die scant op laserflitsen, sterk vanuit financieringsoogpunt vanwege privégeschenken. Anders dan radiogolven, zijn optische berichten afhankelijk van buitenaardse wezens die zich richten op hun smalle stralen recht op ons. "De signalen zijn zo sterk dat we alleen een kleine telescoop nodig hebben om ze te ontvangen", zei Drake. "Kleinere telescopen kunnen meer observatietijd bieden, en dat is goed omdat we veel sterren moeten doorzoeken op een kans op succes." Drake denkt graag dat als aliens bereid zijn ons te targeten, ze misschien altruïstisch zijn.
Niet iedereen deelt zijn optimisme. Deskundigen houden zich bezig met een verhit debat over de vraag of we überhaupt berichten naar de ruimte moeten sturen. Veel wetenschappers denken dat we onze veiligheid in gevaar kunnen brengen door contact op te nemen met buitenaardse wezens voordat we geavanceerd genoeg zijn om onszelf te beschermen. Volgens John Elliott van SETI zijn er leden van de SETI-gemeenschap die ondanks de controverse al berichten verzenden. Voor de goede orde is Drake tegen het actief verzenden van signalen naar buitenaardse wezens, een project dat actieve SETI wordt genoemd. Hij luistert het liefst gewoon naar hun signalen.
9Talking to Aliens 101
John Elliott van het Britse SETI Research Network is van mening dat we verder moeten gaan dan het zoeken naar buitenaardse signalen en in plaats daarvan het verschil moeten bepalen tussen een vreemde taal en willekeurige geluiden. Door meer dan 60 menselijke talen te bestuderen, vond hij een gemeenschappelijke handtekening van ritmes en structuren in elke taal. We hebben bijvoorbeeld inhoudwoorden en korte functiewoorden (zoals 'als' en 'maar') die frases met elkaar verbinden. Ongeacht de taal, mensen gebruiken hoogstens negen inhoudswoorden in één zin.
Sommige diersoorten, zoals dolfijnen, hebben dezelfde taalaanduiding. Hoewel we nog geen dolfijnentaal kunnen spreken, herkennen we ongeveer 140 verschillende geluiden in hun spraak. Ze identificeren zich altijd door een individuele naam of een roepnaam wanneer ze beginnen te communiceren, waarbij ze zichzelf beperken tot maximaal vijf woorden per inhoudsblok. Elliott gelooft dat de limiet in overeenstemming is met hun kleinere hersengrootte en het vermogen om informatie te verwerken.
Hij heeft een reeks kleine computerprogramma's ontwikkeld, de Natural Language Learner, om buitenaardse signalen te analyseren op de complexiteit en interne structuur van taal. Hij kon de inhoud echter waarschijnlijk nog niet ontcijferen.
Communiceren met intelligente dieren op aarde kan een eerste stap zijn in de richting van het ontwikkelen van ons vermogen om met buitenaardse wezens te praten. We hebben honderden van onze woorden dolfijnen geleerd, het verschil tussen vragen en uitspraken, concepten als 'geen' en andere syntaxis. Als een eerste poging om een tweewegs, interactieve communicatie tussen dieren en mensen tot stand te brengen, creëerde bioloog Denise Herzing een spel waarin dolfijnen en mensen konden leren om met elkaar te praten met een primitieve, gedeelde taal. Vrouwelijke dolfijnen waren meer geïnteresseerd in praten dan mannelijke dolfijnen. De vrouwelijke dolfijnen hebben ook dolfijnen van andere soorten uitgenodigd om mee te doen.
We hebben ook geleerd dat wilde Campbell-apen aan bepaalde geluiden achtervoegsels toevoegen om anderen te waarschuwen voor verschillende gevaren. "Krak" geeft bijvoorbeeld aan dat een luipaard, hun natuurlijke roofdier, in de buurt is. Maar "Krak-oo" waarschuwt over het algemeen voor gevaar van een tak die valt of andere apen die hun territorium binnendringen. Diana apen begrijpen ook de oproepen van Campbell's apen.
Een andere studie toonde aan dat volwassen chimpansees uit Nederland hun appelsap naar hun lokale chimpansee langzaam veranderden nadat ze naar een dierentuin in Schotland waren verhuisd en bevriend raakten met de plaatselijke dieren. Het is echter discutabel of het een accentverschuiving betreft of eigenlijk een tweede taal die op tweetaligheid duidt.
8Een beetje alsof het AD 1015 is
Het succes van SETI hangt af van het intelligente buitenaards leven met behulp van technologie om signalen te verzenden. Hoewel wezens die technologie gebruiken, intelligent moeten zijn, is het omgekeerde niet noodzakelijk correct. Nogmaals, we komen terug op dolfijnintelligentie. Dolfijnen hebben niet de ledematen om complexe gereedschappen uit te vinden en te gebruiken, maar ze zijn intelligent. Andere soorten buitenaards leven kunnen zo zijn. Is het het gebruik van technologie of het vermogen om te communiceren en te socialiseren dat intelligentie definieert?
Zijn we te arrogant in het geloven dat we intelligenter zijn dan wezens zoals dolfijnen? Zoals Carl Sagan opmerkte: "Hoewel sommige dolfijnen naar verluidt Engels hebben geleerd - tot 50 woorden die in de juiste context worden gebruikt - is er naar verluidt geen enkel mens dolphinees geleerd." Ze gebruiken technologie niet om elkaar te doden, ofwel .
Ter voorbereiding op contacten met buitenaardse wezens, wil Laurance Doyle van SETI ook de communicatie tussen bomen onderzoeken. Ze gebruiken chemicaliën om elkaar te vertellen over plagen en andere bedreigingen. "Wie weet? Hersenen zijn misschien niet nodig, "zei hij.
In beide gevallen zouden we moeten reizen naar waar de aliens wonen in plaats van te wachten tot ze contact met ons opnemen.
Maar er is een nog eenvoudiger reden waarom we in ons leven misschien niet van buitenaardse wezens horen, zelfs als ze net als wij zijn. Wanneer we telescopen gebruiken om de ruimte te bekijken, zien we dingen niet zoals ze nu zijn. We zien het verleden. "We ... zien terug in de tijd omdat licht tijd nodig heeft om van hier naar hier te komen", legt Jonathan Gardner van NASA uit. "Dus, als we verder en verder weg kijken, duurt het steeds langer voordat het licht uitkomt vanwaar het hier wordt uitgezonden en we kunnen eigenlijk achteruit in de tijd kijken. En als we ver genoeg weg kijken, kijken we eigenlijk terug naar toen het universum veel jonger was dan het nu is, toen het licht werd uitgestraald door deze sterrenstelsels. "
Als buitenaardse wezens ons via hun telescopen bekijken, zouden ze ons ook in het verleden zien. Buitenaardse wezens die 1.000 lichtjaar van ons leven, zien ons bijvoorbeeld in AD 1015. Met radioversterkers die alleen in 1907 zijn uitgevonden, kan het nog minstens 900 jaar duren voordat buitenaardse wezens radiosignalen van de aarde kunnen oppikken (als ze even gebruik van die technologie).
7De sociale wetenschappers wegen in
Meestal kijken we naar de harde wetenschappen - astronomie, informatica, techniek, natuurkunde - om de weg te wijzen naar de communicatie met buitenaardse wezens in de ruimte. Maar Doug Vakoch, de directeur van Interinstar Communication van het SETI Institute, heeft een gratis boek uitgegeven met de titel Archeologie, antropologie en interstellaire communicatie die het onderwerp aanpakt vanuit het perspectief van sociale wetenschappers.
Elke dag proberen archeologen en antropologen de geheimen van oude beschavingen te ontrafelen uit louter fragmenten van informatie. We kunnen nooit zeker zijn of hun interpretaties juist zijn. Te vaak baseren we onze conclusies over vroegere beschavingen op de overtuigingen van onze huidige culturen. Maar we hebben tenminste een gemeenschappelijke menselijke afkomst. Hoe gaan we om het ontcijferen van berichten uit een buitenaardse cultuur waarover we niets weten - buitenaardse wezens die andere zintuiglijke organen hebben dan wij, waardoor ze ook andere boodschappen anders interpreteren?
We gaan er ook van uit dat er één cultuur zal zijn in buitenaardse beschavingen. Maar in feite is dit misschien de enige rode draad tussen mensen en buitenaardse wezens. "We moeten het feit onder ogen zien dat we te maken kunnen krijgen met een wereld die gefragmenteerd is in verschillende culturele kaders, net als de onze, en die bestaat uit wezens die niet op een uniforme manier op contact met ons reageren", zegt John Traphagan in het boek . "Technologische vooruitgang op aarde is niet altijd geassocieerd geweest met toegenomen politieke en sociale integratie (denk aan World Wars I en II) ... Het lijkt redelijk om te denken dat we te maken hebben met wezens gevormd door gemeenschappelijke herinneringen (onderling) en die zullen delen, maar wie zal ook debatteren en vechten, ideeën ontwikkeld binnen de kaders van die gemeenschappelijke herinneringen en ervaringen over wat te doen met het feit dat ze contact hebben gemaakt met mensen. "
Ze zeggen eigenlijk dat we op dit moment geen hoop hebben om een buitenaardse communicatie te ontcijferen of om op een coherente manier te reageren.
6Heat handtekeningen
Aan de hand van gegevens van 100.000 sterrenstelsels waargenomen door NASA's breedveld-infraroodonderzoeksvliegtuig (WISE), zochten wetenschappers naar hittesignaturen die zouden wijzen op het bestaan van geavanceerde buitenaardse beschavingen. "Of een geavanceerde ruimteschip beschaving de grote hoeveelheden energie gebruikt uit de sterren van zijn sterrenstelsel om computers, ruimtevaart, communicatie of iets dat we ons nog niet kunnen voorstellen, te ondersteunen, fundamentele thermodynamica vertelt ons dat deze energie moet worden weggestraald als warmte in het midden van de aarde. infrarode golflengten, "zei onderzoeker Jason Wright van de Pennsylvania State University. "Deze zelfde basisfysica zorgt ervoor dat uw computer warmte afgeeft terwijl deze is ingeschakeld."
Helaas vonden wetenschappers geen onweerlegbaar bewijs van een geavanceerde beschaving. Het was een vreemde uitkomst gezien het feit dat de sterrenstelsels al miljarden jaren bestaan. In die tijd zouden ze vervuld moeten zijn met buitenaardse wezens. De onderzoekers concludeerden dat de aliens er niet zijn of dat ze gewoon niet ver genoeg gevorderd zijn om een hittekenmerk te vertonen.
Toch vond het team 50 sterrenstelsels met abnormaal hoge midden-infrarode stralingsniveaus. Ze zullen meer studies moeten doen om te zien of deze warmte afkomstig is van de natuurlijke omgeving of dat het een buitenaardse hitteshandtekening is.
5Zware aliens
Hoewel we het niet expliciet zeggen, bevatten onze veronderstellingen over buitenaardse wezens de overtuiging dat ze over onbeperkte middelen beschikken om mee te communiceren. We doen alsof ze elk moment van de dag moeten doorbrengen om ons signalen te sturen. Zo niet, dan kunnen buitenaardse wezens onmogelijk daar buiten zijn.
Dat is menselijke arrogantie op zijn best. Als NASA geld moet besparen om middelen te sparen, waarom zou het dan niet mogelijk zijn dat buitenaardse wezens met hetzelfde probleem worden geconfronteerd? In 2010 suggereerde een onderzoek van Microwave Sciences dat buitenaardse wezens mogelijk signalen uitzenden op hogere frequenties dan bewaakt door SETI om geld te besparen. SETI-onderzoekers luisteren naar golflengtes van 1,42-1,72 gigahertz omdat bepaalde interstellaire wolken straling met die frequentie uitstralen.De wetenschappers van Microwave Sciences geloven echter dat buitenaardse wezens eerder een frequentie gebruiken in de buurt van 10 gigahertz, omdat ze op die frequentie gemakkelijker en goedkoper een sterke straal kunnen maken.
Om bronnen te behouden, kunnen vreemdelingen korte pulsen uitzenden, vergelijkbaar met een tweet op Twitter, in plaats van een continu signaal. Mogelijk bouwen de buitenaardse wezens een krachtig baken en slingeren ze over de schijf van de Melkweg om uit te zenden naar de sterren van de Melkweg. Op die manier konden ze een puls van 10 seconden aan elke ster sturen binnen 1.080 lichtjaar.
Met dat soort strategie zouden de aliens slechts een paar keer per jaar een signaal verzenden. "Astronomen hebben enkele onverklaarde signalen gezien die tientallen seconden hebben geduurd en daarna nooit meer zijn gezien", zegt Benford. "Sommigen van die kunnen buitenaardse bakens zijn geweest, maar er was niet voldoende observatietijd om op herhalingen te wachten."
Dit kan het 72-seconden WOW-signaal verklaren dat in 1977 door een SETI-onderzoeker werd ontdekt. Sommige wetenschappers denken dat dit een buitenaards signaal is. Het heet het WOW-signaal omdat de man die het hoorde, 'Wow' schreef in de marge van zijn aantekeningen. Het is nog steeds een mysterie, zowel wat het was als waar het vandaan kwam. Het is nooit opnieuw gedetecteerd.
4 Andere op basis van DNA
Voor het grootste deel hebben we aangenomen dat water nodig is voor het leven. Maar nu onderzoeken wetenschappers of andere vloeistoffen, zoals het koolwaterstofmethaan dat Saturnusmaan Titan omvat, ook kunnen werken. We hebben verschillende soorten moleculen nodig, ethers genoemd, om de chemische interacties voor het leven te produceren, bij voorkeur in een warmere omgeving dan Titan. Samengebonden kunnen ethers worden gecombineerd tot complexe polyethers om levende wezens te creëren. De DNA- en RNA-moleculen op aarde kunnen niet oplossen in koolwaterstoffen. Sterker nog, ze zouden verstopt raken.
Net als water kunnen koolwaterstoffen vloeistoffen, vaste stoffen of gassen zijn. Vaste stoffen en gassen laten geen interactie van biomoleculen toe om leven te creëren, dus vloeibare koolwaterstoffen zijn wat we moeten vinden - een soort olieachtige aarde, om zo te zeggen. Octaan blijft vloeibaar over het grootste temperatuurbereik en biedt de gunstigste levensomstandigheden. Propaan en methaan werken ook in kleinere temperatuurbereiken. Helaas lijkt het erop dat Titan te koud is om het leven te ondersteunen.
"Binnen ons eigen zonnestelsel hebben we geen planeet groot genoeg, dicht genoeg bij de zon en met de juiste temperatuur om warme koolwaterstofoceanen op het oppervlak te ondersteunen", zei onderzoeker Steven Benner van de Stichting Toegepaste Moleculaire Evolutie. Maar met het aantal nieuwe zonnestelsels dat we vinden, duurt het niet lang voordat we een planeet of maan ontdekken met de juiste temperatuur om het leven in een koolwaterstofzee te ondersteunen.
3Contact opnemen met scenario's
Hoewel het onwaarschijnlijk lijkt dat we binnenkort persoonlijk contact zullen maken met intelligente buitenaardse wezens, is het mogelijk dat ze ondergronds leven op een van de planeten of manen in ons zonnestelsel. Ze kunnen ook in de asteroïdengordel leven.
In 1950 bedacht het Amerikaanse leger 'Seven Steps to Contact', een plan om het eerste contact met intelligente buitenaardse wezens te behandelen. Eerst zouden we ze vanaf een afstand onderzoeken en zo veel mogelijk gegevens verzamelen. Vervolgens zouden we hen heimelijk bezoeken om het niveau van hun wapens en voertuigen te beoordelen. Als we superieure technologie zouden hebben, zouden we de planeet van de alien benaderen om te zien of ze vijandig waren. Als dat niet het geval is, landen we kort in afgelegen, onbevolkte gebieden van de planeet om monsters te nemen van het planten- en dierenleven. Het leger was ook van plan enkele buitenaardse wezens te ontvoeren zonder ze te schaden.
Daarna zouden we ons bezighouden met laagdrempelige benaderingen om gezien te worden door de aliens terwijl ze buiten bereik blijven. We willen zoveel mogelijk buitenaardse wezens observeren, maar we willen vriendelijk lijken. Eindelijk, als we dachten dat het veilig was, zouden we landen en proberen ze te ontmoeten.
Dit is een procedure die ongeveer gelijk is gebleven, maar we komen dichterbij de dag waarop we het kunnen gebruiken. Het is onduidelijk wat er zou gebeuren als we een race tegenkomen met superieure intelligentie. We zouden moeten hopen dat ze vriendelijk waren. Zo niet, dan zijn we waarschijnlijk goners.
2De nanosensor
Wanneer we het leven op andere planeten zoeken, proberen we meestal een biochemische handtekening te detecteren. Zoals we eerder hebben besproken, hebben wetenschappers biosignaturen waargenomen die leven op levenloze planeten met levenloze manen aangeven. Onze huidige methoden kunnen dus gemakkelijk een vals positief resultaat opleveren.
MIT-wetenschappers Sara Seager en William Bain vinden dat we onze zoektocht verder moeten uitbreiden dan methaan, zuurstof en de meest bekende biosignaturen. "We weten dat er geen enorme aantallen toegankelijke planeten zullen zijn", zei Seager. "We willen ervoor zorgen dat we geen handtekeningen missen, door ons best te doen om out of the box te denken. Zuurstof is een groot bio-identificatiegas voor de aarde, maar hoe groot is de kans dat het op een exoplanet aanwezig zal zijn? "
Versterkend het idee dat het buitenaardse leven heel anders kan zijn dan ons, wijzen Seager en Bain naar de 'dierentuin' van diverse exoplaneten die we tot nu toe hebben gevonden. "Een specifieke, verbazingwekkende bevinding is dat het meest voorkomende type planeet in onze melkweg die met afmetingen tussen die van de aarde en Neptunus is - een nieuwe klasse van planeten die noch terrestrisch noch reusachtig is en een zonder een geaccepteerde theorie voor de vorming ervan," schreef Seager en Bain in een paper.
Om een aantal van deze beperkingen te omzeilen, hebben onderzoekers uit België en Zwitserland onlangs een nieuw apparaat getest dat leven detecteert zonder biosignaturen te identificeren. Met behulp van een cantilever (een balk die aan één uiteinde is bevestigd), scant de nanomotionendetector een oppervlak op kleine fluctuaties in de metabole activiteit van cellen of in hun beweging.De wetenschappers testten met succes hun apparaat op bacteriën, menselijke cellen, muiscellen, plantencellen en gist. Daarna hebben ze de cellen gedood en opnieuw getest om te bewijzen dat het apparaat een correct onderscheid kon maken tussen leven- en achtergrondsignalen. De nanosensor presteerde ook goed met bodem- en watermonsters die micro-organismen bevatten. Elk experiment duurt ongeveer 10 minuten.
Terwijl onderzoekers meer testen moeten doen, kan de nanomotiedetector een doorbraakmethode zijn om buitenaards leven te vinden. Het is eenvoudig, snel, klein en vereist geen biochemische informatie. Als we het combineren met biochemische detectoren, zouden we een bijzonder krachtige manier hebben om het leven te zoeken op plaatsen zoals de manen van Saturnus.
1De beste plek om te zoeken naar het leven
Hoewel we het buitenste zonnestelsel grotendeels negeren, hebben we heel veel kapitaal, menselijk of anderszins, verbonden aan het verkennen van Mars, in de hoop daar buitenaards leven te vinden. Het is mogelijk dat we iets vinden op de Rode Planeet. Maar de ijzige manen - zoals Enceladus (Saturnus), Europa (Jupiter) en Ganymedes (Jupiter) - in het buitenste deel van ons zonnestelsel hebben misschien de grootste kans om het leven te ondersteunen. Velen van hen hebben oceanen begraven. "Momenteel zijn er vijf orbiters en twee oppervlakterobots die Mars verkennen", zegt Corey Powell van Ontdekken tijdschrift. "Hier zijn de equivalente getallen voor de vier manen: Europa, 0. Ganymede, 0. Enceladus, 0. Titan, 0. Misschien zijn we op zoek naar het leven op alle verkeerde plaatsen."
Een deel van de reden dat we in het verleden het buitenste zonnestelsel hebben genegeerd, zijn de kosten en de tijd die nodig is om daar te komen. We kunnen binnen ongeveer acht maanden naar Mars vliegen. Maar we hebben misschien zes tot zeven jaar nodig om naar Jupiter en Saturnus te gaan. We hebben het Cassini-ruimtevaartuig echter al naar Saturnus gestuurd, terwijl de Europa Clipper mogelijk naar een 2022-lancering kijkt. De Hubble-ruimtetelescoop en de Galileo-sonde verzamelden ook informatie van Ganymede en Enceladus.
Op dit moment lijkt Enceladus de beste plaats om naar buitenaards leven te zoeken. Naast vloeibaar water onder het ijzige oppervlak hebben onderzoekers aanwijzingen gevonden voor actieve hydrothermale ventilatieopeningen op de zeebodem van de maan. Warmte en water zijn belangrijk voor het leven. Bovendien lijken de ondergrondse oceanen in contact te zijn met de mantel van de maan, zodat het water zich vermengt met rijke mineralen zoals zwavel die tot leven zou kunnen leiden. Het water is vrij alkalisch, met een pH van 11 of 12. Het leven is echter ontstaan in soortgelijke alkalische omgevingen op aarde.