Peter Tucker
0 
4133
730
Als we allemaal bij elkaar zouden komen en de aarde opnieuw zouden beginnen, waarbij de tijd teruggaat naar het moment direct nadat het land was afgekoeld van hete magma en gigantische meteorenregens stopten met het verwoesten van de planeet, zou er dan weer leven op deze planeet ontstaan? En zou dat leven ooit intelligent worden??
Een nieuw artikel dat op 18 mei in het tijdschrift Proceedings van de National Academy of Sciences is gepubliceerd, biedt een antwoord: het leven spawnt waarschijnlijk snel en gemakkelijk onder aardachtige omstandigheden. Maar intelligent leven is waarschijnlijk zeldzaam en komt langzaam tot stand, wat suggereert dat het misschien niet opnieuw zal verschijnen.
Sommige rapporten hebben gesuggereerd dat dit artikel gaat over de kans dat intelligent leven opduikt buiten onze planeet - buitenaards leven en buitenaardse beschavingen. Maar de auteur, David Kipping, een astronoom aan de Columbia University, hield zijn focus op de aarde zelf. Zijn paper laat vragen over andere planeten onbeantwoord. Hij gebruikte een statistische methode genaamd Bayesiaanse analyse om het handjevol beschikbare gegevenspunten te bestuderen en kwam tot de conclusie dat we waarschijnlijk het geluk hebben überhaupt te bestaan.
Verwant: 7 wilde theorieën over de oorsprong van het leven
Wat 'Bayesiaanse analyse' betekent
Er zijn twee belangrijke benaderingen van statistiek, zei Pauline Barmby, een astronoom aan de University of Western Ontario die niet betrokken was bij het artikel van Kipping: frequentist en Bayesian. Wanneer nieuwsnetwerken aankondigen wie zojuist een presidentsverkiezing heeft gewonnen, meteorologen het weer voorspellen en volksgezondheidsfunctionarissen schatten de besmettingspercentages van het coronavirus op basis van beperkte steekproeven, gebruiken ze meestal frequentistische benaderingen. Met andere woorden, ze gebruiken de beperkte informatie die ze hebben om te beoordelen wat de meest waarschijnlijke waarheid over de wereld is. Bayesiaanse analyse lijkt meer op de manier waarop mensen werkelijk denken.
"Bayesiaanse analyse is slechts een manier om overtuigingen - of informatie-inhoud - te beschrijven en bij te werken wanneer je een stukje gegevens ziet", zegt Will Farr, een astrofysicus aan de Stony Brook University in New York, die ook niet betrokken was bij Kipping's paper..
Bijvoorbeeld: hoe waarschijnlijk is het dat ik deze keer een vrije worp maak, gezien het feit dat ik de laatste 20 keer dat ik het probeerde, heb gemist? En als ik de laatste 50 heb gemist? De aanpak dwingt onderzoekers om de aannames te onderzoeken die betrokken zijn bij de vragen die ze stellen en hun vertrouwen in die aannames, zei Barmby.
We hebben veel geluk
Kipping's paper nam het handjevol gegevenspunten op die zijn verzameld over hoe lang het duurde voordat leven en intelligentie op aarde tevoorschijn kwamen, evenals schattingen van hoe lang de aarde bewoonbaar zal zijn op basis van de levenscyclus van de zon. Vervolgens gebruikte hij een Bayesiaanse benadering om erachter te komen of elke gebeurtenis een "snel proces" of een "langzaam en zeldzaam scenario" is.
Als het ontstaan van leven uit levenloze spullen ("abiogenese") snel zou zijn, zouden we verwachten dat bij een teruggewikkelde en herhaalde aarde het leven waarschijnlijk ergens in de miljarden bewoonbare jaren van onze planeet zou plaatsvinden, schreef Kipping. Maar als die opkomst traag was, zou het leven misschien een gelukkige pauze zijn geweest. Dezelfde voorbehouden gelden voor de opkomst van intelligentie.
Kipping werkte met een paar datapunten:
- We weten dat de aarde ongeveer 4,21 miljard jaar geleden bewoonbaar werd. Dat is nadat de verloren planeet Theia (en mogelijk een andere impactor die bekend staat als "Moneta" 40 miljoen jaar later) 4,51 miljard jaar geleden in de oude proto-aarde sloeg, het oppervlak verwoestte en onze maan vormde. Het duurde ongeveer 300 miljoen jaar na die ramp voordat vloeibaar water en een atmosfeer terugkeerden.
- Sterk bewijs van leven op aarde - microfossielen in gesteente - gaat 3,465 miljard jaar terug, of ongeveer 745 miljoen jaar nadat de planeet bewoonbaar werd. Er is ook een meer controversiële hint van leven - stukjes koolstof met ontbrekende isotopen in zirkoonafzettingen - die teruggaat tot slechts 304 miljoen jaar na bewoonbaarheid, volgens Kipping.
- Intelligent leven - mensen, in de krant van Kipping - kwam veel later. Homo sapiens ontstond in de afgelopen half miljoen jaar, zo recent dat we slechts een afrondingsfout zijn op die tijdschaal van 4,21 miljard jaar.
- We leven waarschijnlijk in het laatste vijfde deel van de bewoonbare geschiedenis van de aarde. Astronomen geloven dat de zon in de komende miljard jaar zo helder zal worden dat de resulterende energie de snelheid zal versnellen waarmee rotsen kooldioxide (CO2) uit de atmosfeer trekken (sommige rotsen doen dit vandaag, alleen langzamer). Zodra atmosferische CO2 onder de 10 delen per miljoen daalt, zullen planten afsterven, zal de voedselketen instorten en zullen alleen microben overleven. Op dat moment, veronderstelde Kipping, zou het te laat zijn geweest als er nog geen intelligent leven was ontstaan.
Isabelle Winder, een bioloog, archeoloog en expert in de evolutie van primaten en mensen aan de Bangor University in het Verenigd Koninkrijk - die niet betrokken was bij het onderzoek van Kipping - zei dat zijn geschiedenis van het leven op aarde in wezen correct is.
Toch zijn dat niet veel gegevens, zeker niet genoeg voor frequentistische analyse. (We hebben maar één "Aarde" -experiment uitgevoerd en hebben nog geen andere soortgelijke planeten om ons mee te vergelijken.) Maar een Bayesiaanse analyse biedt enige duidelijkheid.
Met behulp van een model waarvan Farr en Barmby zeiden dat het goed ontworpen en rigoureus leek, kwam Kipping tot een aantal cijfers: er zijn meer dan 3-tegen-1 kansen dat "abiogenese inderdaad een snel proces is versus een langzaam en zeldzaam scenario", schreef Kipping, "maar een kans van 3: 2 dat intelligentie zeldzaam is."
Herhaal de geschiedenis van de aarde opnieuw, en er is een behoorlijke verandering dat wij, of wezens zoals wij, nooit tevoorschijn komen.
Dus? "Wat je hebt is: leven ontstond een paar honderd miljoen of misschien bijna een miljard jaar nadat de aarde niet meer werd gebombardeerd met massieve objecten. Mensen kwamen dichtbij het 4 miljard jaar. En de aarde zal waarschijnlijk nog een miljard jaar bewoonbaar zijn. of zo, 'zei Farr. "Dat is absoluut nuttige informatie. Je zou je kunnen afvragen, als die cijfers hetzelfde bleven, maar de aarde draaide om een ander type ster, [hoe zou dat dan de dingen veranderen?]"
Dat is relevant voor een voortdurend debat in de astronomie over "M-dwerg" -sterren, zei Farr - sterren van een type dat veel vaker voorkomt dan die van onze zon, die mogelijk tientallen miljarden jaren langer bewoonbare planeten ondersteunen dan onze zon. Deze M-dwergsterren zijn echter mogelijk ook te vatbaar voor radioactieve fakkels die waarschijnlijk het leven van de oppervlakken van die planeten zouden vernietigen.
Toch, zei Farr, moet Kipping's paper worden opgevat als voornamelijk over de aarde, niet als buitenaards leven.
Verwant: 9 vreemde excuses waarom we nog geen aliens hebben ontmoet
"Als je over buitenaardse wezens wilt generaliseren, moet je veel werk doen dat niet in de krant staat, en om een goede reden expliciet in de krant wordt vermeden; het is veel speculatiever," zei Farr. 'Je vroeg me of een van de cijfers in de paper subjectief of objectief is. En om dat werk te doen, om te generaliseren naar buitenaardse wezens, ga je veel subjectieve dingen introduceren.'
Maar Kipping's paper is een zeer goede statistische analyse van de zeer beperkte informatie die we alleen over onze planeet hebben, zei Farr.
De betekenis van het leven
Hoewel Kipping's paper redelijke aannames en vereenvoudigingen maakt over hoe het leven werkt, is het belangrijk om te erkennen dat het aannames en vereenvoudigingen zijn, zei Winder. Zeker, intelligent leven kan waarschijnlijk pas enige tijd na het leven zelf ontstaan, en het leven zelf vereist waarschijnlijk een bewoonbare planeet, enzovoort..
Maar Kipping's paper kijkt alleen naar wanneer het leven voor het eerst opkwam en wanneer intelligentie voor het eerst opdook nadat de planeet bewoonbaar werd, zei Winder. Het maakt de krant niet uit of het leven en het intelligente leven meer dan eens naar voren zijn gekomen, hoewel ze dat misschien wel hebben gedaan. Het maakt de krant ook niet uit welke vorm die levensvormen aannemen. Dat is redelijk voor het maken van een wiskundig model, zei ze. Maar de details van hoe bewoonbaarheid, leven en intelligentie eruit zien, zijn lastiger dan de krant suggereert, zei ze.
Vóór de Cambrische explosie 541 miljoen jaar geleden was het leven relatief eenvoudig. Miljarden jaren lang suggereert het fossielenbestand dat de aarde werd bewoond door alleen individuele cellen of kleine kolonies. Toen, tijdens de Cambrische explosie, diversifieerde het leven zich snel. Binnen tientallen miljoenen jaren ontstond bijna elk huidig plan voor het lichaam van dieren (inclusief dat van gewervelde dieren).
En hordes wezens met lichaamsplannen die totaal anders waren dan alles wat we vandaag de dag zien, bloeiden ook op, wat suggereert dat alternatieve, buitenaards lijkende evolutionaire routes die het leven zou kunnen hebben genomen, suggereren. Toen, 488 miljoen jaar geleden, werd een groot deel van die diversiteit van het leven weggevaagd door een massale uitsterving, waardoor het dierenleven werd teruggebracht tot wat we vandaag zien.
Verwant: De 5 slimste niet-primaten ter wereld
Kipping's paper behandelt het probleem door het weg te abstraheren, zei Winder. Op welke manier intelligentie zich ook ontwikkelt in een herhaling van de aarde, zijn model geeft alleen om de eerste keer dat het opduikt. En het veronderstelt dat het tot nu toe op deze aarde maar één keer is gebeurd, met mensen. Zeer waarschijnlijk, zei ze, zouden de gemeenschappelijke voorouders van mensen en andere apen voldoen aan onze definities van intelligentie. En we weten het niet zeker, zei ze, dat intelligentie maar één keer op aarde is opgedoken. Als de aarde opnieuw zou worden uitgevoerd, zouden de resultaten zo verschillend kunnen zijn van onze huidige realiteit dat we moeite zouden hebben om 'intelligentie' te herkennen.
"Als ik naar evolutie en de geschiedenis van het leven kijk, krijg ik de indruk dat je maar zelden iets één keer ziet gebeuren", zei ze. 'Je krijgt bijvoorbeeld meerdere oorsprong voor ogen. Je krijgt meerdere manieren om in je levensonderhoud te voorzien. Je krijgt mogelijk meerdere taxa die uit het water op het land komen. Ik zou denken dat de kans dat het weer gebeurt op dezelfde manier als verdwijnt klein."
Ze wees erop dat de krant een intelligente soort min of meer omschrijft als een soort die in staat is om op deze manier papieren te schrijven. Astronomen in het algemeen, zei Barmby, hebben de neiging intelligent leven te definiëren als 'andere astronomen' - soorten die bijvoorbeeld radiosignalen de ruimte in kunnen sturen en zelf op radiogolven jagen..
Er zijn redelijke definities van intelligentie, zei Winder, die suggereren dat het meer dan eens opduikt, alleen onder wezens die vandaag op aarde leven, in wezens als dolfijnen, walvissen en koppotigen, of inktvissen, zei ze..
Eigenschappen zoals taal, gereedschapsgebruik en het vermogen om over zichzelf na te denken, zijn niet uniek voor mensen. Telkens wanneer wetenschappers bepaalde soorten mentale vermogens als uniek menselijk beschouwen, wordt uiteindelijk een dier gevonden dat die vermogens bezit.
Het zou interessant zijn, zei ze, om te zien hoe Kipping's model zou veranderen als het rekening moest houden met die complexiteit, zei ze. In dit model zou intelligentie worden behandeld als iets dat in verschillende mate en een onbekend aantal keren op aarde meer dan eens opdook. Ze vroeg ook hoe het model zou veranderen als het intelligentie behandelde alsof het eerder in de evolutionaire geschiedenis van de mensheid opkwam dan nu het geval is..
Dit tweede punt - de exacte datum van intelligentie die in de menselijke geschiedenis verschijnt - maakt zijn model niet zo veel uit, vertelde Kipping. Geef of neem een paar honderd miljoen jaar, de conclusies zijn vrijwel hetzelfde - net zoals ze niet veel veranderen op basis van het debat over wanneer precies leven opkwam in de geschiedenis van de aarde.
Verwant: 10 dieren die gereedschap gebruiken
Over de vraag of het zijn model zou veranderen om onzekerheid te introduceren over hoe vaak intelligentie is geëvolueerd, zei hij: "Hier zal het ertoe doen, en eerlijk gezegd kan ik je geen eenvoudig antwoord geven zonder een gecompliceerde reeks numerieke integraties te herhalen."
Maar aangezien de kans dat er intelligentie opduikt niet zo lang is, zei Kipping dat het waarschijnlijk nog steeds niet veel uitmaakt.
"Ik bedoel, het is een lichte voorkeur, maar duidelijk geen voorkeur voor een slam dunk-betekenis, dus hoe je intelligentie ook definieert, het zal tamelijk dubbelzinnig en diffuus blijven", zei hij..
Wat betreft de vraag of intelligent leven daarbuiten elders in het universum is, dat blijft een 'groot mysterie', schreef hij in de krant.
Zijn paper ging bijvoorbeeld niet in op de vraag of intelligente beschavingen die ontstaan, de neiging hebben te overleven of zichzelf snel te doden. (De onze is niet oud genoeg om op de een of andere manier antwoorden te bieden.) Het beste wat je kunt doen, zei Kipping, is blijven zoeken naar hints van intelligent leven daarbuiten..
Maar het is niet duidelijk dat we het zullen herkennen als we het zien, zei Winder.
- Van oerknal tot heden: momentopnames van ons universum door de tijd heen
- Interstellaire ruimtevaart: 7 futuristische ruimtevaartuigen om de kosmos te verkennen
- 13 manieren om op intelligente aliens te jagen
Oorspronkelijk gepubliceerd op .
AANBIEDING: Bespaar 45% op 'How It Works' All About Space 'en' All About History '!
Voor een beperkte tijd kun je een digitaal abonnement nemen op een van onze bestverkochte wetenschappelijke tijdschriften voor slechts $ 2,38 per maand, of 45% korting op de standaardprijs voor de eerste drie maanden.
Zie alle reacties (0)