Hipoteza rijetke Zemlje
Možda je život u svemiru čest, ali složen život, životinje i oni koji o njima razmišljaju, nije. Peter Ward i Donald Brownlee 2000. su tvrdili da su Zemljini uvjeti iznimna kombinacija, a rasprava o tome traje i danas.
Ukratko
- Hipoteza rijetke Zemlje tvrdi da je mikrobni život u svemiru možda uobičajen, ali da je složen, životinjski život vrlo rijedak, jer ovisi o neobičnom spletu okolnosti.
- Iznijeli su je Peter Ward i Donald Brownlee u knjizi iz 2000. godine.
- Prema podacima Keplerove misije, planeti veličine Zemlje u nastanjivoj zoni čestih su zvijezda, no to je tek jedan od uvjeta koje hipoteza navodi.
- Hipoteza se ne može provjeriti dok ne znamo ima li života ijednog drugog planeta, a kritičari smatraju da se Zemlju uzima kao jedini uzorak.
Fermijev paradoks pita: ako je svemir tako velik i star, gdje su svi? Jedan od mogućih odgovora je da su uvjeti za složeni život toliko neobični da je Zemlja možda jedan od vrlo rijetkih svjetova, ili čak jedini u našoj galaktici na kojem postoje životinje.
Što tvrdi knjiga
Geolog i paleontolog Peter Ward i astronom Donald Brownlee objavili su 2000. knjigu Rare Earth: Why Complex Life Is Uncommon in the Universe. Njihova je glavna teza da je prvi korak, nastanak jednostavnog, mikrobnog života, možda lagan i čest, ali da je put do životinja ovisio o nizu uvjeta koji se rijetko poklope. Među njima navode položaj planeta u nastanjivoj zoni zvijezde, tektoniku ploča, velik Mjesec, prisutnost velikog plinovitog planeta u vanjskom dijelu sustava, te povoljan položaj u galaksiji, a razmatraju i ulogu masovnih izumiranja.
Ono što hipotezu razlikuje od jednostavnog "Zemlja je posebna" jest tvrdnja o vjerojatnosti: svaki uvjet zasebno možda nije rijedak, ali umnožak svih jest.
Što su pokazali egzoplaneti
U vrijeme kad je knjiga izašla, znalo se samo o nekoliko izvansunčevih planeta. Keplerov svemirski teleskop to je promijenio. Erik Petigura i suradnici su 2013., analizirajući mjerenja sjaja oko 42 000 zvijezda, našli 603 planeta, među kojima 10 veličine Zemlje koji primaju sličnu količinu zračenja kao Zemlja, i procijenili da 11 ± 4 posto zvijezda sličnih Suncu ima planet veličine Zemlje koji prima jedan do četiri puta više zračenja od nje. Rad Stevea Brysona i suradnika iz 2021., koji koristi Gaiine podatke o zvijezdama, procjenjuje da se u konzervativno definiranoj nastanjivoj zoni nalazi između 0,37 i 0,60 stjenovitih planeta po zvijezdi (veličine 0,5 do 1,5 Zemljina polumjera), uz velike nesigurnosti jer je otkriveno malo takvih planeta. Autori procjenjuju da je najbliži takav planet oko G i K zvijezda u prosjeku udaljen oko šest parseka.
Ti brojevi govore o prvom uvjetu, položaju u nastanjivoj zoni, a ne o ostalima.
Mjesec, ploče i druge okolnosti
Jedan od najčešće navođenih uvjeta jest Mjesec. Jacques Laskar i suradnici pokazali su 1993. u časopisu Nature da Mjesec stabilizira nagib Zemljine osi, a taj nagib određuje godišnja doba. Tektonika ploča, drugi uvjet, tema je pregleda Jun Korenage iz 2013. o početku i razvoju tektonike ploča na Zemlji, a rasprava o tome kada je započela i koji su joj preduvjeti još traje. Pregledni rad Charlesa Cockella i suradnika iz 2016. o nastanjivosti pokazuje koliko je pojam nastanjivosti širok i koliko ovisi o tome što se računa kao život.
Dokazi za i protiv
Rijetki uvjeti za složeni život
- U prilog: Mjesec stabilizira nagib Zemljine osi, a Zemlja istodobno ima tektoniku ploča i niz drugih uvjeta, pa zagovornici smatraju da složeni život ovisi o njihovu spletu.
- Protiv: Izvan Zemlje nemamo primjer za usporedbu, pa se ne zna koji su uvjeti doista nužni, a koji su samo bili prisutni.
Zemlje su česte
- U prilog: Kepler pokazuje da planeti veličine Zemlje u nastanjivoj zoni nisu rijetki: Petigura i suradnici procjenjuju 11 ± 4 posto zvijezda sličnih Suncu, a Bryson i suradnici 0,37 do 0,60 planeta po zvijezdi.
- Protiv: Položaj u nastanjivoj zoni ne znači da je planet nastanjiv; uvjeti poput tektonike ploča i Mjeseca ne vide se iz Keplerovih podataka, a nesigurnosti procjena su velike.
Kronologija
- 1993.: Laskar i suradnici pokazuju da Mjesec stabilizira nagib Zemljine osi.
- 2000.: Ward i Brownlee objavljuju knjigu Rare Earth.
- 2013.: Petigura i suradnici procjenjuju učestalost planeta veličine Zemlje.
- 2016.: Cockell i suradnici objavljuju pregled o nastanjivosti.
- 2021.: Bryson i suradnici (rad objavljen u siječnju) procjenjuju učestalost stjenovitih planeta u nastanjivoj zoni.
Ključne osobe
- Peter Ward: Geolog i paleontolog, suautor hipoteze.
- Donald Brownlee: Astronom, suautor hipoteze.
- Erik Petigura: Astronom, autor procjene učestalosti planeta veličine Zemlje.
- Jacques Laskar: Astronom koji je pokazao ulogu Mjeseca u stabilnosti nagiba osi.
Što se zna
- Ward i Brownlee iznijeli su hipotezu 2000. u knjizi Rare Earth.
- Kepler je pokazao da planeti veličine Zemlje u nastanjivoj zoni nisu rijetki.
- Mjesec stabilizira nagib Zemljine osi.
- Život je za sada poznat samo na Zemlji.
Što tvrde zagovornici
- Složeni život ovisi o spletu uvjeta, uključujući tektoniku ploča, velik Mjesec i povoljan položaj u galaksiji.
- Svaki uvjet zasebno možda nije rijedak, ali njihov umnožak jest.
- Rijetkost složenog života mogla bi objasniti Fermijev paradoks.
Što kažu kritičari
- Uzorak je jedan planet, pa se ne zna koji su uvjeti stvarno potrebni.
- Planeti veličine Zemlje u nastanjivoj zoni česti su.
- Ni jedan uvjet nije dokazano nužan za složeni život.
Otvorena pitanja
- Je li tektonika ploča preduvjet za složeni život?
- Koliko je važan Mjesec?
- Hoće li otkriće života na drugom planetu promijeniti sliku?
Teorije
- Složeni život u svemiru je vrlo rijedak
- Složeni život je čest, a uvjeti poput Zemljinih nisu iznimni
- Nemamo dovoljno podataka da bismo odlučili
Povezane priče
Izvori
- Ward, P. D. i Brownlee, D. (2000). Rare Earth: Why Complex Life Is Uncommon in the Universe. Copernicus (Springer).
- Petigura, E. A., Howard, A. W. i Marcy, G. W. (2013). Prevalence of Earth-size planets orbiting Sun-like stars. PNAS 110, 19273-19278.
- Bryson, S. i sur. (2021). The Occurrence of Rocky Habitable-zone Planets around Solar-like Stars from Kepler Data. The Astronomical Journal 161, 36.
- Laskar, J., Joutel, F. i Robutel, P. (1993). Stabilization of the Earth's obliquity by the Moon. Nature 361, 615-617.
- Korenaga, J. (2013). Initiation and Evolution of Plate Tectonics on Earth: Theories and Observations. Annual Review of Earth and Planetary Sciences 41, 117-151.
- Cockell, C. S. i sur. (2016). Habitability: A Review. Astrobiology 16, 89-117.