Var jordens flercellede liv afhængig af pladetektonikken?

Hvordan opstod og udviklede komplekst liv sig på Jorden, og hvad betyder det for at finde liv hinsides Jorden?

Dette er, hvad en nylig undersøgelse offentliggjort i Scientific Reports håber at adressere, da et par forskere undersøgte, hvordan pladetektonik, oceaner og kontinenter er ansvarlige for fremkomsten og udviklingen af ​​komplekst liv på tværs af vores planet, og hvordan dette kunne adressere Fermi-paradokset, mens de forsøgte at forbedre Drake-ligningen med hensyn til, hvorfor vi har 't fundet liv i universet og parametrene for at finde liv, henholdsvis.

Denne undersøgelse rummer potentialet til at hjælpe forskere med bedre at forstå kriteriet for at finde liv hinsides Jorden, specifikt relateret til de geologiske processer, der er udstillet på Jorden.

Her diskuterer Universe Today denne undersøgelse med Dr. Taras Gerya, som er professor i geovidenskab ved det schweiziske føderale institut for teknologi (ETH-Zurich) og medforfatter til undersøgelsen, angående motivationen bag undersøgelsen, væsentlige resultater, opfølgende undersøgelser, hvad det betyder for Drake-ligningen og undersøgelsens implikationer for at finde liv uden for Jorden.

Så hvad var motivationen bag denne undersøgelse?

Dr. Gerya siger til Universe Today, "Det var motiveret af Fermi-paradokset ("Hvor er alle?"), der påpegede, at Drake-ligningen typisk forudsiger, at der er fra 1.000 til 100.000.000 aktivt kommunikerende civilisationer i vores galakse, hvilket er for optimistisk ift. et skøn. Vi forsøgte at finde ud af, hvad der muligvis skal rettes i denne ligning for at gøre forudsigelsen med Drake-ligningen mere realistisk."

Til undersøgelsen sammenlignede forskerduoen to typer planetariske tektoniske processer:enkelt låg (også kaldet stillestående låg) og pladetektonik. Enkelt låg refererer til et planetarisk legeme, der ikke udviser pladetektonik og ikke kan brydes op i separate plader, der udviser bevægelse ved at glide mod hinanden (konvergent), glide forbi hinanden (transformere) eller glide væk fra hinanden (divergent).

Denne mangel på pladetektonisk aktivitet tilskrives ofte, at et planetlegemes låg er for stærkt og tæt til at blive brækket fra hinanden. I sidste ende anslog forskerne, at 75% af planetariske legemer, der udviser aktiv konvektion i deres indre, ikke udviser pladetektonik og besidder enkeltlågtektonik, hvor Jorden er den eneste planet, der udviser pladetektonik. Derfor konkluderede de, at enkeltlågstektonik "formentlig vil dominere de tektoniske stilarter af aktive silikatlegemer i vores galakse," ifølge undersøgelsen.

Derudover undersøgte forskerne, hvordan planetariske kontinenter og oceaner bidrager til udviklingen af ​​intelligent liv og teknologiske civilisationer. De bemærkede betydningen af, at liv først udviklede sig i oceanerne på grund af, at de var beskyttet mod skadeligt rumvejr med encellet liv, der trivedes i havene i de første par milliarder år af Jordens historie.

Forskerne understreger dog også, hvordan tørt land giver et utal af fordele for udviklingen af ​​intelligent liv, herunder tilpasninger til forskellige terræner, såsom øjne og nye sanser, som bidrog til, at dyr udviklede sig til hurtighed til at jage blandt andre biologiske aktiver, der muliggjorde liv at tilpasse sig de forskellige terrestriske miljøer på tværs af planeten.

I sidste ende konkluderede forskerne, at tørt land hjalp med at bidrage til udviklingen af ​​intelligent liv på tværs af planeten, herunder abstrakt tænkning, teknologi og videnskab. Derfor, hvad var de mest markante resultater fra denne undersøgelse, og hvilke opfølgende undersøgelser er i øjeblikket i gang eller under planlægning?

Dr. Gerya siger til Universe Today, "Den meget specielle tilstand (>500 millioner års sameksistens af kontinenter, oceaner og pladetektonik) er nødvendig på en planet med et primitivt liv for at udvikle et intelligent teknologisk kommunikativt liv. Denne tilstand er meget sjældent realiseret:kun <0,003-0,2 % af planeter med noget liv kan opfylde denne betingelse."

Dr. Gerya fortsætter, "Vi planlægger at studere vandudviklingen i planetens indre for at forstå, hvordan stabiliteten af ​​overfladehavets volumen (hvilket indebærer stabilitet af sameksistens mellem oceaner og kontinenter) kan opretholdes i milliarder af år (som på Jorden).

"Vi planlægger også at undersøge overlevelsestiden for teknologiske civilisationer baseret på samfundsmæssige sammenbrudsmodeller. Vi startede også et projekt om iltningstilstandens udvikling af planetarisk indre og atmosfære for at forstå, hvordan iltrige atmosfærer (især afgørende for udvikling af teknologiske civilisationer) ) kan dannes på planeter med oceaner, kontinenter og pladetektonik. Fremskridt i disse tre retninger er afgørende, men vil i høj grad afhænge af tilgængeligheden af ​​forskningsmidler."

Som nævnt var denne undersøgelse motiveret og forsøg på at forbedre Drake-ligningen, som foreslår en multivariabel ligning, der forsøger at estimere antallet af aktive, kommunikative civilisationer (ACC'er), der findes i Mælkevejsgalaksen. Det blev foreslået af Dr. Frank Drake i 1961 at postulere adskillige forestillinger, som han opfordrede det videnskabelige samfund til at overveje, når de diskuterede både hvordan og hvorfor vi ikke har hørt fra ACC'er og lyder som følger:

N =R* x f_p x n_e x f_l x f_i x f_c x L

• N =antallet af teknologiske civilisationer i Mælkevejsgalaksen, som potentielt kan kommunikere med andre verdener
• R* =den gennemsnitlige stjernedannelseshastighed i Mælkevejsgalaksen
• fp =andelen af ​​disse stjerner med planeter
• ne =det gennemsnitlige antal planeter, der potentielt er i stand til at understøtte liv pr. stjerne med planeter
• fl =den del af planeter, der er i stand til at understøtte og udvikle liv på et tidspunkt i dets historie
• fi =den del af planeter, der udvikler liv og udvikler sig til intelligent liv
• fc =den del af civilisationer, der udvikler teknologi, der er i stand til at sende sporbare signaler ud i rummet
• L =den tid, teknologiske civilisationer sender signaler ud i rummet

Ifølge undersøgelsen anslår Drake Equation antallet af ACC'er bredt, mellem 200 og 50.000.000. Som en del af undersøgelsen foreslog forskerne at tilføje to yderligere variabler til Drake-ligningen baseret på deres resultater om, at pladetektonik, oceaner og kontinenter har spillet en afgørende rolle i udviklingen og udviklingen af ​​komplekst liv på Jorden, som er som følger:

f_oc =andelen af ​​beboelige exoplaneter, der besidder bemærkelsesværdige kontinenter og oceaner

f_pt =den del af beboelige exoplaneter, der besidder bemærkelsesværdige kontinenter og oceaner, der også udviser pladetektonik, der har fungeret i mindst 500 millioner år

Ved at bruge disse to nye variabler gav undersøgelsen nye estimater for fi (chancer for planeter, der udvikler liv og udvikler sig til intelligent liv). Så hvad er vigtigheden af ​​at tilføje to nye variable til Drake-ligningen?

Dr. Gerya siger til Universe Today, "Dette gjorde det muligt for os at omdefinere og estimere nøglebegrebet i Drake-ligningen fi - sandsynligheden for, at en planet med primitivt liv udvikler et intelligent teknologisk kommunikativt liv. Oprindeligt var fi (forkert) estimeret til at være meget høj (100 %) Vores estimat er mange størrelsesordener lavere (<0,003-0,2 %), hvilket sandsynligvis forklarer, hvorfor vi ikke bliver kontaktet af andre civilisationer."

Derudover estimerer undersøgelsen, når disse to nye variabler indlæses i hele Drake-ligningen, et langt mindre antal ACC'er til <0,006 til 100.000, hvilket er i skarp kontrast til de oprindelige estimater af Drake-ligningen på 200 til 50.000.000. Derfor, hvilke implikationer kunne denne undersøgelse have på søgen efter liv hinsides Jorden?

Dr. Gerya siger til Universe Today, "Det har tre nøglekonsekvenser:(1) vi bør ikke håbe meget på, at vi bliver kontaktet (sandsynligheden for dette er meget lav, til dels fordi levetiden for teknologiske civilisationer kan være kortere end tidligere forventet ), (2) vi bør bruge fjernmåling til at lede efter planeter med oceaner, kontinenter og pladetektonik (COPT-planeter) i vores galakse baseret på deres sandsynlige distinkte (CO₂ -dårlige) atmosfærer og overfladereflektionssignaturer (på grund af tilstedeværelsen af ​​oceaner og kontinenter), (3) vi bør passe på vores egen planet og civilisation, begge er ekstremt sjældne og skal bevares."

Denne undersøgelse kommer, efterhånden som søgningen efter liv hinsides Jorden fortsætter med at vinde indpas, hvor NASA har bekræftet eksistensen af ​​5.630 exoplaneter i skrivende stund, hvor næsten 1.700 er klassificeret som Super-Jorde og 200 er klassificeret som stenede exoplaneter. På trods af disse utrolige tal, især siden exoplaneter først begyndte at blive opdaget i 1990'erne, har menneskeheden endnu ikke detekteret nogen form for signal fra en udenjordisk teknologisk civilisation, som denne undersøgelse omtalte som ACC'er.

Det tætteste, vi er kommet på at modtage et signal fra det ydre rum, var nok Wow! signal, som var en 72-sekunders radiosprængning modtaget af Ohio State Universitys Big Ear radioteleskop den 15. august 1977. Dette signal er dog endnu ikke modtaget siden, sammen med en fuldstændig mangel på signaler overhovedet. Med denne undersøgelse kan forskerne måske bruge disse to nye variabler tilføjet til Drake-ligningen til at indsnævre omfanget af at finde intelligent liv hinsides Jorden.

Dr. Gerya afslutter med at fortælle Universe Today:"Denne forskning er en del af en spirende ny videnskab - Biogeodynamik, som vi forsøger at støtte og udvikle. Biogeodynamik har til formål at forstå og kvantificere sammenhænge mellem den langsigtede udvikling af planetariske interiører, overflade, atmosfære , og livet."