Pedeorelha | Hoe buitenaardse wezens werken

Phillip Hopkins
0
4220
835

Hydrothermale buiswormen. Bekijk meer UFO-afbeeldingen. Foto met dank aan NOAA / U.S. Ministerie van Handel

Zijn er andere vormen van leven in het universum? De wetenschappelijke zoektocht naar buitenaardse levensvormen wordt ondersteund door twee recente ontdekkingen. Ten eerste geeft de ontdekking van levensvormen in exotische omgevingen op aarde aan dat het leven erg hartelijk is en zich kan aanpassen aan de vreemdste en meest vijandige omgevingen. Ten tweede vonden astronomen planeten die naast onze zon om sterren cirkelden - sinds 2001 zijn er meer dan 50 extrasolaire planeten ontdekt. Zijn er buitenaardse levensvormen op een van deze planeten??

-Als er buitenaards leven bestaat, hoe zou dat dan zijn? Zouden het eenvoudige levensvormen zijn zoals bacteriën, virussen of algen, of meer geavanceerde, meercellige wezens, misschien zelfs intelligente wezens? Zouden buitenaardse wezens dieren, planten zijn of kenmerken van beide hebben? Zouden ze armen en benen hebben en rechtop lopen zoals wij? Zouden ze afhankelijk zijn van visie als hun primaire zintuig of een andere manier gebruiken om informatie over hun omgeving te verzamelen? Zouden ze zuurstof of een ander gas "inademen"?

Speculatie over buitenaardse wezens wordt doorgaans overgelaten aan sciencefictionauteurs, sciencefictionlezers en Hollywood-schrijvers en regisseurs. In dit artikel gaan we astrobiologie onderzoeken, de wetenschappelijke zoektocht naar buitenaards leven. We zullen toepassen wat we hebben geleerd over het leven op aarde om te speculeren over hoe buitenaardse levensvormen eruit kunnen zien.

Inhoud

Groeten, op koolstof gebaseerde tweevoeters!
Wat is leven?
Leven in het extreme
Enkele basisregels voor buitenaards leven
Speculatie: What Might Aliens Be Like?

De meesten van ons stellen het buitenaardse leven voor zoals het wordt geportretteerd in films, waar buitenaardse wezens vaak worden afgebeeld als mensachtige vormen omdat ze acteurs gebruiken om de rollen direct in make-up te spelen of om model te staan voor door de computer gegenereerde animatie. Het publiek heeft ook meer betrekking op mensachtige buitenaardse wezens dan meer exotische, monsterachtige wezens. Het menselijk lichaamsplan - bilaterale symmetrie met één hoofd, twee benen en twee armen - komt echter voort uit de tijd dat vroege amfibieën en reptielen de landmassa's van de aarde koloniseerden, en het lijkt onwaarschijnlijk dat een dergelijke vorm zou evolueren op een buitenaardse wereld. Laten we dus even Hollywood vergeten en de echte wetenschap van astrobiologie eens nader bekijken.

Astrobiologie is de wetenschappelijke studie van het leven in het universum. Astrobiologen proberen (onder andere) te begrijpen hoe het leven op aarde is ontstaan en geëvolueerd, wat de manier waarop het leven is georganiseerd en wat een planeet bewoonbaar maakt..

Astrobiologie combineert de disciplines biologie, scheikunde, natuurkunde, geologie en astronomie. Astrobiologen moeten de informatie die ze over het leven op aarde hebben geleerd, vaak gebruiken als gids voor het bestuderen van leven elders. Laten we eens kijken naar enkele dingen die we hebben geleerd van het leven op aarde.

Clubvormige structuren van onderwatermicroben, stromatolieten genaamd Foto met dank aan NOAA / U.S. Ministerie van Handel

Hoewel het moeilijk is om een duidelijke definitie van "leven" te geven, zijn de meeste biologen het erover eens dat er veel gemeenschappelijke kenmerken zijn tussen levende wezens. Als een object aan deze kenmerken voldoet, wordt het als levend beschouwd:

Georganiseerd -Levende wezens zijn gemaakt van atomen en moleculen die in cellen zijn georganiseerd. De cellen in een organisme kunnen uniform of gespecialiseerd zijn voor verschillende functies. De cellen kunnen verder worden georganiseerd in weefsels, organen en systemen. Levende wezens op aarde zijn behoorlijk divers wat betreft hun organisatie en complexiteit.
Homeostatisch - Levende wezens voeren functies uit die hen in een constante, relatief onveranderlijke staat houden, genaamd homeostase. Je lichaam heeft bijvoorbeeld systemen die je lichaamstemperatuur constant houden - je huivert als je het koud hebt, zweet als je het warm hebt.
Reproduceert - Levende wezens maken kopieën van zichzelf, ofwel exacte kopieën (klonen) door aseksuele reproductie of soortgelijke kopieën door seksuele reproductie.
Groeit / ontwikkelt - Levende wezens groeien en ontwikkelen zich vanuit kleinere en / of eenvoudigere vormen. Een mens begint zijn leven bijvoorbeeld als een bevruchte eicel en ontwikkelt zich tot een embryo, een foetus en vervolgens een baby. De baby groeit vervolgens uit tot een peuter, puber en volwassene.
Neemt energie op uit de omgeving - Het verblijf in een relatief constante, georganiseerde staat is in strijd met de tweede wet van de thermodynamica, die stelt dat de mate van wanorde (entropie) van alle objecten toeneemt. Wil een levend organisme de organisatie in stand houden, dan moet het energie opnemen, verwerken en verbruiken. De manier waarop mensen en andere dieren dit doen, is door voedsel te eten en er energie uit te halen.
Reageert op prikkels - Levende wezens reageren op veranderingen in hun omgeving. Als bijvoorbeeld een stimulus doet je pijn, jij reageren door weg te gaan van dat object. Als je een plant bij een goed verlicht raam zet, groeien de takken of scheuten naar het licht toe (fototropisme). Ter bescherming veranderen sommige dieren van kleur om op te gaan in hun omgeving (camouflage).
Aangepast aan zijn omgeving - De kenmerken van een levend wezen zijn meestal geschikt voor zijn omgeving. De vinnen van een dolfijn zijn bijvoorbeeld plat en aangepast om in te zwemmen. De vleugel van een vleermuis heeft dezelfde basisstructuur als de botten in de vin van een dolfijn, maar heeft een dun membraan dat de vlucht mogelijk maakt..

Nu we een definitie hebben van wat leven is, moeten we kijken hoe het verandert in de loop van de tijd. De basisregels die bepalen of soorten ontstaan, leven, ongewijzigd blijven of uitsterven, zijn die van evolutie door natuurlijke selectie zoals voorgesteld door Charles Darwin. Darwins evolutietheorie heeft de volgende punten:

Vergelijkbare organismen reproduceren vergelijkbare organismen - een hond reproduceert een hond, een paardenbloem reproduceert paardebloemen en een vis reproduceert een vis.
Vaak wordt het aantal nakomelingen overgeproduceerd, zodat het aantal dat overleeft kleiner is dan het aantal dat wordt gereproduceerd.
In elke populatie variëren individuen met betrekking tot een bepaald kenmerk, zoals lengte, huidskleur, vachtkleur of vorm van snavels, en deze variaties kunnen worden doorgegeven aan de volgende generatie.
Sommige variaties zijn gunstig omdat ze die individuen het meest geschikt maken voor hun omgeving, en andere niet. Die organismen met gunstige variaties zullen overleven en die eigenschappen doorgeven aan hun nakomelingen; die individuen met ongunstige variaties zullen sterven en hun eigenschappen niet doorgeven - dit is het natuurlijke selectie.
Als er voldoende tijd is, zal natuurlijke selectie deze gunstige eigenschappen verzamelen. De soort zal evolueren.

Hoewel Darwins evolutietheorie werd voorgesteld om veranderingen in soorten op aarde te verklaren, zijn de principes ervan algemeen genoeg om ook elders in het universum te kunnen worden toegepast..

Zeldzame aarde-hypothese

De Drake-vergelijking, ontwikkeld door astronoom Frank Drake en gepromoot door Carl Sagan, wordt gebruikt om het aantal intelligente beschavingen in het universum te schatten. Daarentegen hebben geoloog Peter Ward en astronoom Donald Brownlee van de Universiteit van Washington een hypothese voorgesteld - de Zeldzame aarde-hypothese -- dat leven op aarde is uniek. Hun hypothese stelt dat een reeks toevallige gebeurtenissen of situaties, zoals het leven in de bewoonbare zone van de zon, het hebben van een planeet van het Jupiter-type om komeet- en asteroïdeafval op te ruimen en met weinig massa-uitstervingen, het mogelijk hebben gemaakt dat er leven op aarde en zou waarschijnlijk elders niet gebeuren. Zie "Zeldzame aarde: waarom complex leven ongewoon is in het heelal" voor details.

Hydrothermale ventilatieopening in de oceaanbodem Foto met dank aan NOAA / U.S. Ministerie van Handel

Tot ongeveer 30 jaar geleden werd aangenomen dat al het leven op aarde afhankelijk was van energie van de zon. Verder werd gedacht dat je waarschijnlijk geen leven zou vinden waar de temperaturen extreem hoog waren, zoals in geisers of hete bronnen, of extreem koud, zoals in de Antarctische woestijn..

Deze ideeën veranderden toen oceanografen hydrothermale ventilatieopeningen verkenden, openingen in de oceaanbodem waar extreem heet, mineraalrijk water uit de korst barst. Hydrothermale ventilatieopeningen bevinden zich enkele kilometers onder het oppervlak, op de oceaanbodem, waar het omringende water bijna of bijna vriest, het absoluut donker is en de druk hoog. In georganiseerde gemeenschappen rond de bases van deze ventilatieopeningen, zwarte rokers genaamd, vonden wetenschappers kokkels, krabben en exotische, gigantische buiswormen van 2 meter lang. Het water dat uit deze ventilatieopeningen komt, is 230 tot 662 graden Fahrenheit (110 tot 350 graden Celsius).

Hoe kunnen deze dieren onder deze extreme omstandigheden zo ver van het zonlicht overleven? In het water vonden wetenschappers bacteriesoorten die waterstofsulfide uit het water splitsen om energie te krijgen om organische verbindingen te maken (chemosynthese). De buiswormen hebben bacteriën in hun weefsels die hen helpen energie uit het water te halen. De kokkels voeden zich met de bacteriën en de krabben voeden zich met de buiswormen.

De ontdekking van hydrothermale afvoergemeenschappen toonde aan dat het mogelijk is dat leven zich kan ontwikkelen op plaatsen zonder licht van de zon en in andere werelden zonder voldoende licht van de moederster. Met het oog op de ontdekking van hydrothermale ventilatieopeningen, is het mogelijk dat er leven bestaat op Europa, een ijsmaan van Jupiter, waarvan wetenschappers denken dat het een wateroceaan heeft onder zijn ijskoude korst.

Tubeworms rond een hydrothermale ventilatieopening Foto met dank aan NOAA / U.S. Ministerie van Handel

Er is ook leven gevonden in andere extreme omgevingen. Wetenschappers ontdekten microkolonies van korstmossen genaamd crypto-endolieten in rotsmonsters van de Antarctische woestijn, waar de temperatuur vaak tot 100 graden onder nul daalt en er geen of weinig vloeibaar water is. In tegenstelling tot, thermofiel (warmteminnende) bacteriën zijn gevonden in warmwaterbronnen waar de temperatuur hoger is dan het kookpunt van water.

Levende crypto-endolieten (groene, zwarte, groenblauwe lijnen) in een gesteentemonster uit Antarctica (links) en een thermofiele, staafvormige bacterie (ongeveer 1 micron lang) uit een hete bron in Yellowstone National Park (rechts) Foto's met dank aan NASA

Als het leven kan evolueren in extreme omgevingen op aarde, lijkt het mogelijk dat er leven kan bestaan in de extreme omgevingen van andere werelden zoals Mars.

Vleermuisvis Foto met dank aan NOAA / U.S. Ministerie van Handel

Gebruikmakend van wat we hebben geleerd van het leven op aarde, wat kunnen we zeggen over buitenaards leven? Hoewel het waarschijnlijk enorm zou verschillen van het leven op aarde, zou buitenaards leven waarschijnlijk voldoen aan bepaalde universele richtlijnen, zoals het zeer uiteenlopende leven op aarde doet. Deze richtlijnen of basisregels omvatten het volgende:

Buitenaards leven zou worden beheerst door wetten van natuurkunde en scheikunde.

Buitenaards leven zou gebaseerd zijn op een soort chemie (waarbij het sci-fi-concept van wezens met pure energie wordt geëlimineerd).

Oplosmiddel - Op aarde is het oplosmiddel voor al onze biochemicaliën vloeibaar water. Andere chemicaliën kunnen ook oplosmiddelen zijn, zoals ammoniak, methaan, waterstofsulfide of waterstoffluoride.
Temperatuur - Buitenaards leven kan temperaturen nodig hebben waarbij het oplosmiddel vloeibaar kan blijven.
Druk - Buitenaards leven kan omgevingsdruk (en temperaturen) vereisen waardoor oplosmiddelen in drie toestanden van materie kunnen bestaan (vast, vloeibaar, gas).
Energiebron - Levende dingen hebben energie nodig om georganiseerd te blijven. Deze energie kan afkomstig zijn van een ster of van chemische of geothermische energie (zoals in hydrothermale ventilatieopeningen en warmwaterbronnen). Op elke buitenaardse wereld zou er een energiebron moeten zijn om in leven te blijven.
Complexe moleculen - Levende wezens op aarde zijn georganiseerd en gemaakt van complexe, op koolstof gebaseerde moleculen die biochemische functies vervullen. Koolstof is een veelzijdig atoom dat bindingen kan vormen met maximaal vier andere atomen, in vele vormen, om moleculen te maken. Hoewel niet zo veelzijdig als koolstof, kan silicium ook tot vier bindingen met andere atomen vormen en is het voorgesteld als basis voor moleculen van buitenaards leven (silicium-koolstof hybride moleculen zijn ook voorgesteld). Het is waarschijnlijk dat buitenaardse levensvormen een soort complex molecuul hebben om soortgelijke functies uit te voeren.
Informatieve molecuul - In aardse organismen, desoxyribonucleïnezuur (DNA) is een complex molecuul dat genetische informatie bevat en de vorming van andere moleculen aanstuurt zodat het leven zich kan voortplanten en functioneren. Omdat een kenmerk van het leven is dat het zich voortplant, lijkt het waarschijnlijk dat buitenaardse levensvormen ook een soort informatiemolecuul zouden hebben.

Buitenaardse wezens die groter zijn dan microben zouden een equivalent hebben van cellen. Naarmate een organisme groter wordt, groeit zijn interne volume (kubische functie) sneller dan zijn oppervlakte (vierkante functie). Dit stelt een limiet aan de grootte van het organisme, omdat stoffen van buiten het organisme door diffusie in en door het organisme moeten gaan, afhankelijk van grote oppervlakken, korte afstanden en concentratieverschillen. Naarmate een organisme groter wordt, neemt de afstand tot het centrum toe en wordt de diffusie langzamer. Om werkbare diffusieafstanden te behouden, moet een organisme veel kleine cellen hebben in plaats van één grote cel. Een alien zou dus meercellig zijn als hij groter is dan een microbe. (We zouden niet verwachten dat we een lichtjaar breed, eencellig organisme zouden vinden zoals afgebeeld in de originele Star Trek-aflevering "The Immunity Syndrome".)

Buitenaards leven zou evolueren en zich aanpassen aan zijn omgeving door de evolutietheorie zoals eerder uitgelegd.

De fysiologische samenstelling van een meercellige alien zou het meest geschikt zijn voor zijn omgeving. Orgaansystemen zouden worden aangepast aan omgevingsomstandigheden zoals temperatuur, vocht en zwaartekracht.

De alien zou een manier hebben om vaste stoffen, vloeistoffen en gassen in zijn lichaam te brengen, ze naar elke cel te verdelen en afvalproducten te verwijderen (bijvoorbeeld het equivalent van hart, bloedvaten en nieren).
De alien zou energie uit zijn omgeving kunnen opnemen, de energie kunnen onttrekken en afval kunnen verwijderen.
De alien zou zintuigen hebben (zoals zicht, geluid, aanraking) om informatie uit de omgeving te verkrijgen en op prikkels te reageren (hoewel we visie als ons primaire zintuig gebruiken, is dit misschien niet waar voor buitenaardse wezens). Ze zouden ook een soort brein of zenuwstelsel hebben om informatie te verwerken.
De alien zou een of andere manier van voortplanting hebben, seksueel of aseksueel.

Buitenaardse organismen zouden waarschijnlijk vergelijkbare ecologische structuren hebben als het leven op aarde.

De omvang van de bevolking zou beperkt zijn op basis van het overwicht van voedsel, roofdieren, ziekten en andere omgevingsfactoren.
Buitenaardse levensvormen zouden bestaan in voedselketens en voedselwebben in hun oorspronkelijke omgeving, zoals het leven op aarde. Producenten maken voedsel, consumenten eten producenten en / of andere consumenten en ontleders recyclen atomen en moleculen van dode organismen terug in het milieu.
Buitenaardse levensvormen zullen worden geïntegreerd met hun leefgebieden en ecosystemen, zoals het leven op aarde.

Zoals je kunt zien, is leven van welke aard dan ook nauw verbonden met zijn omgeving, dus de kenmerken van de planeet zouden buitengewoon belangrijk zijn bij het bepalen van de kenmerken van de levensvorm.

Met deze basisregels in gedachten, en aangezien er geen buitenaardse levensvormen definitief zijn ontdekt, ligt buitenaardse fysiologie in het rijk van onze verbeelding. Sciencefictionauteurs, vooral de 'harde' auteurs die zich strikt aan de echte wetenschap proberen te houden, doen dit al jaren. Ze ontwerpen of bouwen eerst een wereld, waarbij ze zorgvuldig de fysieke, astronomische en ecologische kenmerken ervan uitwerken. Vervolgens werken ze uit wat voor soort buitenaardse wezens er in die wereld zouden kunnen bestaan. Een voorbeeld van zo'n oefening voor het bouwen van een wereld is te vinden bij het Epona Project, waar verschillende sciencefictionschrijvers samenkwamen om een wereld te creëren die Epona heet, compleet met planetaire, geologische en ecologische data. Een kunstenaar, Steven Hanly, creëerde Epona-wezens.

Voor zijn roman "Mission of Gravity" creëerde Hal Clement een wereld genaamd Mesklin die een dubbele ster omcirkelt. Mesklin roteert eens in de achttien minuten en heeft door zijn rotatie een afgeplatte vorm. De zwaartekracht van Mesklin varieert van driemaal de zwaartekracht van de aarde, op de evenaar, tot zevenhonderd keer op de polen. Mesklin heeft een waterstofatmosfeer en methaanoceanen. Mesklinieten, een van de levensvormen van de planeet, zijn kleine, duizendpootachtige wezens gemaakt van een insectenskeletproteïne genaamd chitine. Ze hebben 18 paar poten die eindigen in zuignapachtige voeten, voorwaartse knijpers om vast te pakken, een sterke bloedsomloop en waterstof absorberen dwars door hun schelp. Ze zijn enorm sterk - het resultaat van het leven in een wereld met hoge zwaartekracht, maar ze zijn bang om opgepakt te worden omdat een val van een kleine hoogte fataal kan zijn bij zo'n hoge zwaartekracht. (Zie "Barlowe's Guide to Extraterrestrials" en "The Science of Aliens" voor beschrijvingen van Mesklinieten en ander buitenaards leven.)

Bij hebben we ons een buitenaardse wereld en buitenaardse levensvormen voorgesteld. In onze wereld draait de planeet om een heldere ster. Slechts 10 procent van de wereld is bedekt met oppervlaktewater, maar over de hele landmassa zijn er zakken water die zich onder het zand verzamelen door de schaarse regenval. De omgeving is heet en droog en de zonneschijn is helder. De planeet is enorm en heeft een zwaartekracht die honderd keer sterker is dan die van de aarde. De atmosfeer is een aards luchtmengsel van helium, zuurstof en kooldioxide.

De twee buitenaardse levensvormen die we ons voor deze wereld voorstellen, zijn dieren - mobiele roofdieren die rond de weinige kleine oppervlaktewaterlichamen van de planeet leven. Beide buitenaardse wezens zijn klein, ongeveer 30 centimeter lang, met dikke ledematen om hun gewicht te dragen tegen de enorme zwaartekracht in. Beide hebben een dikke bedekking of huid om verdamping te minimaliseren en water te besparen. Om informatie te verzamelen vertrouwt de een voornamelijk op het gezichtsvermogen, terwijl de ander chemische zintuigen gebruikt (smaak en geur).

Deze inhoud is niet compatibel op dit apparaat.

De Lashlarm, een buitenaards dier

De Lashlarm is ons eerste buitenaardse roofdier. Het ziet eruit als een wandelende toiletpot. Het mondgedeelte wordt ondersteund door drie steelpoten die zijn verbonden met een plat voetstuk. Onder het voetstuk bevinden zich vele schalen, dus het voetstuk glijdt over het oppervlak van het zand zoals een slang over de grond beweegt. Het heeft verschillende sensorische aanhangsels waarmee het op chemische wijze prooien kan lokaliseren. Hij jaagt in de buurt van de kleine oppervlaktewaterlichamen, tast langs de waterkant en proeft het zand en water voor andere dieren. Bij het lokaliseren van een prooi, de Lashlarm hurkt neer en glijdt ernaartoe. De Lashlarm opent dan zijn grote bek en springt op de prooi, terwijl hij hem heel doorslikt.

Deze inhoud is niet compatibel op dit apparaat.

De Nirba, een buitenaards roofdier

De Nirba is iets groter dan de Lashlarm. Het leeft in het water, nabij de rand, net als een krokodil of alligator, maar is niet volledig in het water levende organismen. De Nirba komt naar buiten om te jagen op andere dieren die naar het water komen, met name de Lashlarm. Het heeft een groot hoofd met neusgaten bovenop zijn neus, zodat het kan ademen terwijl het grotendeels onder water is. De Nirba heeft een dikke huid, om uitdroging te voorkomen terwijl hij in de hete zon uit het water is, en grote, gespierde voorpoten met grote klauwen om zijn prooi te doden. Een lange staart helpt hem in het water te zwemmen, en de "pijlpunt" helpt bij de jacht en territoriale verdediging.

Bekijk de links op de volgende pagina voor meer informatie over buitenaards leven en aanverwante onderwerpen.

Alien Speculation Referenties

"The Science of Aliens"
"Barlowe's Guide to Extraterrestrials"
"Aliens and Alien Societies"
"World-Building"
"Sharing the Universe: Perspectives on Extraterrestrial Life"

Meer geweldige links

PBS: Life Beyond Earth
Planetaire biologie
Astrobiologie: The Living Universe
NASA Astrobiology Institute-startpagina
Woods Hole Oceanographic Institution: Dive and Discover - Expeditions to the Seafloor
Inleiding tot de Archaea: de extremisten van het leven ...

Hoe buitenaardse wezens werken

De Lashlarm, een buitenaards dier

De Nirba, een buitenaards roofdier

Gerelateerde Links

Meer geweldige links