Pojęcie „wielkiego filtra”, aby wyjaśnić, dlaczego do tej pory wydaje się, że jesteśmy sami we wszechświecie, opiera się na błędnych założeniach, zgodnie z nowym modelem opisującym, w jaki sposób życie na ziemi ewoluowało w kroku ze zmieniającymi się warunkami geobiologicznymi, a nie poprzez serię nieprawdopodobnych wydarzeń.
„Kłócimy się o to Inteligentne życie może nie wymagać istnienia serii szczęśliwych przerw ” – powiedział główny autor Dan Mills z University of Monachium w a oświadczenie. „Ludzie nie ewoluowali„ wcześnie ”ani„ późno ” Ziemia„Historia, ale„ na czas ”, kiedy warunki były na miejscu”.
To australijski fizyk Brandon Carter po raz pierwszy spopularyzował pogląd, że życie na Ziemi było wynikiem sekwencji mało prawdopodobnych wydarzeń, które opisał jako „trudne kroki” w 1983 roku papier.
A Czarna dziura Teoretyk od czasu do czasu Carter zanurzył rękę w bardziej egzystencjalnych sprawach, specjalizując się w rysowaniu założeń z probabilistycznych i antropijnych (tj. Argumentu, że wnioski o naturze kosmosu muszą być ograniczone faktem, że istniejemy) powód, aby powiedzieć, że należy powiedzieć coś o naszym istnieniu w wszechświat.
Powiązany: Poszukiwanie obcych życia
Nie jest to lepiej widoczne niż w jego argumencie Dayday, w którym Carter zakłada, że my, jako jednostki, częściej istniamy w czasie, gdy największa liczba ludzi żyje. Wyobraź sobie na przykład, że każdy człowiek, który kiedykolwiek żył, otrzymuje liczbę na podstawie kolejności, w jakiej się urodzili, a następnie liczby te są wyciągane z puli jak liczby w loterii – bardziej prawdopodobne jest, że wyciągniesz większą liczbę niż Bardzo mała liczba, jeśli całkowita liczba ludzi, którzy mieszkali i kiedykolwiek żyją, jest duża. Ponieważ wzrost liczby ludności można modelować jako wykładniczy, fakt, że istniejemy teraz ze stosunkowo niską liczbą urodzeń w porównaniu ze wszystkimi setkami miliardów do bilionów ludzi, którzy będą nas podążać, sugeruje, że coś katastrofalnego może się zdarzyć na ludzkość, która ograniczy przyszłą liczbę ludności. Przynajmniej taki jest argument; Filozofowie i statystycy kłócą się o tym, odkąd Carter to zaproponował.
Model „twardych kroków” Cartera naszego ewolucji na Ziemi ma podobnie probabilistyczny charakter. Słońce zbliża się W połowie drogi z jego około 10 miliardów życia, a jednak zabrało nam to- Homo sapiens – Prawie cały ten czas na przybycie na scenę. Carter nie widział żadnego powodu, dla którego ewolucja życia podobna do człowieka zajęłaby tak długo, gdyby złożone życie jest powszechne we wszechświecie. Sugeruje to Carterowi, że rozwój życia podobnego do człowieka musi być trudny, przechodząc przez serię ewolucyjnych wąskich gardeł, dla których szanse na życie są tak odległe, że zwykle nie spodziewalibyśmy się, że te ewolucyjne przejścia nastąpi w życiu Ziemi. Życie na naszej planecie byłoby zatem całkowitym przypadkiem, mało prawdopodobne, aby powtórzyło się w innym miejscu we wszechświecie.
Idea trudnych kroków przekształciła się w koncepcję „wielkiego filtra”, ideę, że coś w historii całego życia nieuchronnie kończy to życie. Sugerowane wielkie filtry obejmowały przede wszystkim pochodzenie życia, ewolucję życia technologicznego i zdolność wspomnianego życia do wymarwania się. Istnienie wielkiego filtra z pewnością pomogłoby wyjaśnić pozorną „wielką ciszę” we wszechświecie Seti (poszukiwanie pozaziemskiej inteligencji) badacze napotkali, bez potwierdzonych dowodów obce życie Przez wszystkie dziesięciolecia, których szukaliśmy.
Jednak, podobnie jak argument Doomsday, model „twardych kroków” ma swoich krytyków, a teraz dodając do nich autorzy nowego artykułu, który podkreśla to, co mówią, jest błędem w rozumowaniu Cartera.
Carter wyraźnie założył, że wiek słońca i Dlatego ziemianie powinien mieć wpływu na to, jak szybko ewoluowało złożone życie. Jednak nowy artykuł Millsa (geomikrobiologa) wraz ze współautorami Penn State University Jennifer Macalady (profesor geosciences), Adam Frank i Jason Wright (oboje astrofizycy), wskazują, że wiek słońca, a zatem The Sun, a zatem Ziemia bardzo ma z tym coś wspólnego.
Zespół wybrał pięć bardziej powszechnie uzgodnionych „twardych kroków:„ Pochodzenie życia, ewolucja eukariontów (organizmy z komórkami wykonanymi z jądra zawierające informacje genetyczne otoczone błoną), natlenienie atmosfery Ziemi, rozwój, rozwój, rozwój złożonego życia wielokomórkowego i przybycia Homo sapiens. Następnie spojrzeli na to, jak zmiany geologiczne i atmosferyczne na Ziemi mogłyby wpłynąć, gdy te rzekomo trudne kroki. Gdyby Ziemia początkowo były wrogo nastawieni do tych rzekomych trudnych kroków, naturalnie wyjaśniałoby to, dlaczego tak długo minęło – ponieważ musieli czekać, aż Ziemia osiągnie punkt, w którym mogłyby być możliwe.
Weźmy na przykład utlenienie Atmosfera Ziemi. Przez ponad dwa miliardy lat po jego utworzeniu atmosfera Ziemi była głównie dwutlenku węgla. Dopiero około 2,1 do 2,4 miliarda lat temu atmosfera Ziemi zaczęła napełniać się tlenem. Było to dzięki początkowi fotosyntezy, spowodowanej ewolucją drobnoustrojów o nazwie Cyanobacteria. Z kolei rozwój cyjanobakterii opierał się na pewnych warunkach kulminacyjnych i środowiskowych. W niektórych modelach oceany tej epoki były gorące, a woda musiałaby ostygnąć poniżej 70 stopni Celsjusza (158 stopni Fahrenheita), aby ewoluować cyjanobakterie. W innych modelach warunki były łagodniejsze, a rozwój sinicy, zależał od dostępności słodkiej wody i tego, ile ziemi na ziemi znajdowało się nad poziomem morza. Tak czy inaczej, ewolucja Cyanobakterii i początek fotosyntezy i utlenienie atmosfery były opóźnione do momentu spełnienia tych warunków; To nie mogło się wcześniej stać.
I nawet gdy sinice spożywały dwutlenek węgla i wydychał tlen przez fotosyntezę, narastanie poziomu tlenu zajęło trochę czasu. Życie wielokomórkowe wymaga pewnej liczebności tlenu, przy czym bardziej złożone życie wymaga większego tlenu. Obfitość tlenu w atmosferze odpowiednia do ewolucji Homo sapiens Dopiero 400 milionów lat temu – co oznacza, że dla 91% historii Ziemi w atmosferze nie było wystarczającego tlenu, aby wspierać ludzkie życie.
Innymi słowy, zespół Millsa proponuje, aby nie były to „trudne kroki”, jak widział je Carter, ale życie po prostu musiało poczekać, aż Ziemia będzie mogła ich ułatwić-że Ziemia i Życie musiały wspólnie ewoluować.
Powiązany: Fermi Paradox: Gdzie są kosmici?
Inne zmienne, które mogły mieć wpływ na to, jak szybko mogą wystąpić różne etapy ewolucji życia, obejmują atmosferyczne poziomy ozonu, dostępność składników odżywczych, zmniejszenie temperatur powierzchni morza, zmniejszające się zasolenie oceanu, Ziemia śnieżna okresy, w których planeta całkowicie się oblodziła, i rozwój Tektonika płyt.
„To znacząca zmiana w tym, jak myślimy o historii życia” – powiedział Macalady. „Sugeruje to, że ewolucja złożonego życia może być mniejsza na szczęściu, a więcej na temat wzajemnej zależności między życiem i jego środowiskiem, otwierając nowe ekscytujące możliwości badań w naszym dążeniu do zrozumienia naszego pochodzenia i naszego miejsca we wszechświecie”.
Z dowodów geologicznych wiemy, że życie istniało na Ziemi już 3,7 miliarda lat temu, a być może nawet wcześniej. Początkowe rozwój życia na Ziemi jest znane jako „granica zamieszkania”. W miarę otwarcia różnych okien zamieszkania, życie byłoby w stanie ewoluować w seriach. A jeśli w ten sposób dzieje się tak na Ziemi, może to być również w innych światach – i być może szybciej lub wolniej, w zależności od tego, jak rozwija się geologia tych światów.
Istnieje zastrzeżenie, że biologowie ewolucyjni wciąż nie rozumieją, jak życie powstało na Ziemi. Ten moment genezy jest obecnie utracony w mgienie czasu i nie możemy jeszcze powiedzieć, czy było to impreza jednorazowa, czy też było to łatwy krok. Jedną z możliwości jest to, że życie wielokrotnie rozwijało się na ziemi, ale wszystkie pozostałe linie wygasły, pozostawiając tylko nas samych – potomków Lucy, ostatniego powszechnego wspólnego przodka, z którego ewoluowało całe znane życie na ziemi – jako jedyne pozostałe stojące stojące . Dałoby to złudzenie, że życie powstało tylko raz, gdy mogło mieć kilka niezależnych pochodzenia.
Inne tajemnice obejmują to, w jaki sposób komórki biologiczne ewoluowały po raz pierwszy i to, co spowodowało dramatyczny początek złożonego życia podczas eksplozji kambryjskiej 540 milionów lat temu.
Nadal jest całkowicie możliwe, że były to wyjątkowe i rzadkie zdarzenia, ale nowy artykuł nie twierdzi, że życie jest powszechne we wszechświecie, tylko że koncepcja trudnych kroków w ewolucji niekoniecznie jest prawdziwa i że rozwój środowisk planetarnych ma a Duża rola do odgrywania, sprzeczna z oryginalnym modelem Cartera.
Kolejnym zastrzeżeniem jest to, że do tej pory astronomowie nie znaleźli jeszcze innego świata, takiego jak Ziemia, więc geolodzy nie mogą jeszcze powiedzieć, czy sposób, w jaki rozwijała się geologia i atmosfera Ziemi, jest typowy, czy nie. Możliwe, że stworzenie świata nadającego się do zamieszkania jest miejscem, w którym naprawdę leżą trudne kroki.
Dopóki nie odkryjemy prawdziwego życia pozaziemskiego, niezależnie od tego, czy są to drobnoustroje na Marsie, czy bonafide małych zielonych ludzi, będziemy nadal zmagać się z możliwością, że Ziemia i jej życie są wyjątkowe. Na razie jest to samotny wszechświat.
Papier Mills i in. Został opublikowany 14 lutego w czasopiśmie Postępy naukowe.
