Um zu wissen, ob Leben außerhalb der Erde existiert, müssen wir uns mit unserer eigenen Bedeutung im Universum befassen. Sind wir etwas Einzigartiges oder nichts Besonderes?
Wir alle leben auf einem kleinen Planeten, der einen Stern mittleren Alters umkreist, der einer von etwa 200 Milliarden Sternen in dem riesigen Materiewirbel ist, aus dem die Milchstraße besteht. Unsere Galaxie ist eine von vermutlich mehreren hundert Milliarden ähnlichen Strukturen im beobachtbaren Universum, und ihre Ausdehnung in alle Richtungen von uns beträgt heute mehr als 270.000.000.000.000.000.000.000.000 (2,7 × 1023) Meilen.
Nach jedem dürftigen menschlichen Standard ist das Universum eine enorme Menge an Materie und eine enorme Menge an Raum. Unsere Art wurde in einem unbedeutenden Moment der kolossalen Geschichte gebildet, und es scheint, dass es mit oder ohne unsere Teilnahme eine noch längere Zukunft geben wird.
Versuche, unsere Position zu definieren, unsere Bedeutung festzustellen, mögen wie eine Art hypertrophierter Witz erscheinen. Wir müssen ungeheuer dumm sein, wenn wir uns vorstellen, dass wir überhaupt einen Sinn für uns selbst finden können.
Doch genau das versuchen wir, trotz unserer offensichtlichen Mittelmäßigkeit, die sichtbar wurde, als der Renaissance-Wissenschaftler Nikola Kopernik vor etwa 500 Jahren aufhörte, die Erde als Zentrum des Sonnensystems zu betrachten. Seine Idee hat sich in den letzten hundert Jahren zu einer der größten wissenschaftlichen Entdeckungen entwickelt und ist ein wichtiger Indikator für unseren Weg zum Verständnis der inneren Struktur des Kosmos und der Natur der realen Welt.
Bei unseren Versuchen, unseren Wert einzuschätzen, stehen wir vor einem Rätsel: Einige Entdeckungen und Theorien legen nahe, dass das Leben durchaus gewöhnlich und gewöhnlich sein kann, während andere das Gegenteil behaupten. Wie sollen wir anfangen, unser Wissen über den Weltraum - von Bakterien bis zum Urknall - zusammenzusetzen, um zu erklären, ob wir wichtig sind oder nicht? Und wenn wir mehr über unseren Platz im Universum erfahren, versuchen wir zu verstehen, was dies alles für unsere Versuche bedeutet, herauszufinden, ob es andere Lebewesen im Weltraum gibt. Was werden unsere nächsten Schritte in diese Richtung sein?
Was wissen wir
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In den 1600er Jahren sah der Händler und Wissenschaftler Antony van Leeuwenhoek mit seinen eigenen handgefertigten Mikroskopen als erster Bakterien, eine Reise, die ihn in die fremde Welt des Mikrokosmos führte. Dieser bemerkenswerte Abstieg, dieses Herunterrutschen der Treppe physikalischer Dimensionen in die üppige Welt in uns, war der erste Schritt zum Verständnis, dass die Bestandteile unseres Körpers, unsere Masse molekularer Strukturen, am äußersten Ende des Spektrums der biologischen Skala existieren. Ich bezweifle, dass die Menschen vor Levenguks erstaunlicher Entdeckung die Gelegenheit hatten, über diese Tatsache nachzudenken, nicht auf einer oberflächlichen Ebene, sondern auf einer anderen, tieferen Ebene.
Streptococcus pyogenes Bakterien
Es gibt Organismen auf der Erde, die physisch größer und massiver sind als wir - schauen Sie sich Wale oder Bäume an. Wir sind jedoch dem oberen Ende der Lebensskala viel näher als dem mikroskopischen Ende. Die kleinsten sich vermehrenden Bakterien sind hunderte Milliarden Mal kleiner als ein Meter, und die kleinsten Viren sind immer noch zehnmal kleiner. Der menschliche Körper ist ungefähr 10 oder 100 Millionen Mal größer als das einfachste Leben, das wir kennen.
Unter den warmblütigen Landsäugetieren gehören wir auch zu den großen Exemplaren, aber nicht ganz oben auf der Skala. Am anderen Ende sind unsere kleinsten Verwandten, winzige Spitzmäuse - sehr kleine Kreaturen aus Wolle und Fleisch, die nur zwei Gramm wiegen. Sie existieren am Rande des Möglichen und ihr Körper verliert ständig Wärme, die sie mit reichlich vorhandener Nahrung kaum ausgleichen können.
Die meisten Säugetiere sind jedoch näher an ihrer Größe als unsere - insbesondere wenn man bedenkt, dass das durchschnittliche Körpergewicht der Säugetierpopulation 40 Gramm beträgt. Unsere hoch entwickelten zellbasierten intelligenten Körper stehen ganz oben, und relativ wenige Säugetiere sind größer als wir.
Es besteht kein Zweifel, dass wir uns an diesem Rand befinden, an dieser Grenze zwischen der komplexen Vielfalt der biologisch kleinen und den begrenzten Fähigkeiten der biologisch großen. Stellen Sie sich nun unser Planetensystem vor. Unser Stern ist keine der am häufigsten vorkommenden Arten von Sternen (die meisten von ihnen haben eine geringere Masse), unsere Umlaufbahnen sind derzeit runder und weiter voneinander entfernt als in den meisten anderen exoplanetaren Systemen, und wir haben keine Super- Erde unter unseren planetarischen Nachbarn.
Diese Art von Welt, die in ihrer Masse um ein Vielfaches größer ist als die Erde, ist in mindestens 60% aller Systeme vertreten, in unserem Sonnensystem jedoch nicht. Wenn Sie der Architekt von Planetensystemen wären, würden Sie unser Design als isoliert betrachten, etwas anders als die Norm.
Einige dieser Eigenschaften beruhen auf der Tatsache, dass unser Sonnensystem einer großen dynamischen Reorganisation entkommen ist, die die meisten anderen Planetensysteme nicht geschafft haben. Dies bedeutet nicht, dass wir uns einer ruhigen und friedlichen Zukunft sicher sind - die neuesten Schwerkraftsimulationen zeigen, dass unser System innerhalb von mehreren hundert Millionen Jahren von einer chaotischeren Zeit betroffen sein kann.
Und in weiteren fünf Milliarden Jahren kann sich die Sonne mit Beginn einer krampfhaften Alterungsperiode ausdehnen und die Bestrahlung der Planeten erheblich verändern. Alle Indikatoren deuten darauf hin, dass wir jetzt in einer Zwischen- oder Grenzzeit leben, in einer Übergangsphase zwischen der stellarplanetaren Jugend und der kommenden Phase der Schwäche.
Unsere relativ ruhige Existenz in dieser Zeit ist, wenn wir sie rückblickend bewerten, nicht überraschend. Wie bei anderen Aspekten unserer Situation leben wir an einem gemäßigten Ort, nicht zu warm und nicht zu kalt. Chemisch gesehen ist unsere Umgebung nicht zu aktiv und nicht zu träge, sie ist nicht zu flüchtig und nicht völlig frei von Veränderungen.
Darüber hinaus ist es heute offensichtlich, dass sich diese astrophysikalisch ruhige Nachbarschaft weit über die Grenzen unserer Galaxie hinaus erstreckt. Aus der Sicht des Universums als Ganzes existieren wir in einer Zeit, die viel älter ist als die schnelle und gewalttätige Zeit eines jungen, heißen Raums. Überall verlangsamt sich der Prozess der Sternentstehung. Andere Sonnen, andere Planeten bilden sich mit einer durchschnittlichen Geschwindigkeit, die nur 3% des Zeitraums von vor 11 bis 8 Milliarden Jahren beträgt.
Diese Sterne beginnen sich langsam durch das Universum zu bewegen. Und wenn wir in großen kosmologischen Begriffen sprechen, war es erst 6 oder 5 Milliarden Jahre her, dass unser Universum nach dem Urknall langsamer wurde. Dunkle Energie, die aus dem Vakuum selbst entsteht, beschleunigt das Wachstum des Raums und hilft, die Entwicklung größerer kosmischer Strukturen zu unterdrücken. Dies bedeutet jedoch, dass das Leben in einer getrennten Zukunft letztendlich dazu verdammt ist, die Isolation in einem zunehmend unverständlichen Universum zu trüben.
Bringen Sie all diese Faktoren zusammen, und dann wird klar, dass unsere Sicht auf den Innen- und Außenraum stark eingeschränkt ist. Dies ist eine Ansicht von einer schmalen Stange. Tatsächlich könnte unser intuitives Verständnis zufälliger Ereignisse und unsere wissenschaftliche Entwicklung auf dem Gebiet der statistischen Inferenz anders gewesen sein, wenn es andere Umstände auf dem Gebiet der Ordnung oder des Chaos, des Raums und der Zeit gegeben hätte.
Und die Tatsache, dass wir zu weit von jedem anderen Leben im Weltraum entfernt sind - bis zu dem Punkt, an dem wir noch keine seiner Zeichen erfassen oder ihm begegnen konnten -, hat einen starken Einfluss auf die Schlussfolgerungen, die wir ziehen können.
Schlussfolgerungen
Wir haben genügend Beweise, um Copernicus 'Grundidee zu unterstützen, dass wir nichts Besonderes sind. Gleichzeitig gibt es einige charakteristische Merkmale unserer Umwelt, die auf das Gegenteil hinweisen.
Einige dieser Eigenschaften haben zu dem sogenannten anthropischen Prinzip geführt, nach dem bestimmte fundamentale Konstanten in der Natur "fein abgestimmt" zu sein scheinen, und somit sind die fundamentalen Eigenschaften des Universums in der Nähe der Grenzen ausgeglichen, die die Existenz der Erde und des Lebens darauf ermöglichen. Wenn Sie in beide Richtungen zu weit gehen, kann die Natur des Kosmos völlig anders sein.
Ändern Sie die relative Stärke der Schwerkraft geringfügig, und dann bilden sich entweder überhaupt keine Sterne und es entstehen keine schweren Elemente, oder es entstehen riesige Sterne, die schnell verschwinden und keine Spuren, keine Nachkommen und keinen Weg zum Leben hinterlassen. Und wenn Sie die elektromagnetischen Kräfte ändern, sind die chemischen Bindungen zwischen Atomen zu schwach oder zu stark, um eine Vielzahl molekularer Strukturen zu erzeugen, die eine solch unglaubliche Komplexität im Raum ermöglichen.
Spiralgalaxie NGC 4258
Was denken wir über all diese Widersprüche? Meiner Meinung nach treiben uns die Fakten zu einer neuen wissenschaftlichen Idee unseres relativen Platzes im Raum, um uns sowohl von kopernikanischen als auch von anthropischen Ideen zu trennen, und ich denke auch, dass diese neue Idee, wenn wir uns in diese Richtung bewegen, zu einem unabhängigen Prinzip wird. Vielleicht können wir diese neue Idee das kosmo-chaotische Prinzip nennen, eine Plattform zwischen Ordnung (die ursprüngliche Bedeutung des griechischen Wortes Kosmos) und Chaos.
Sein Wesen liegt in der Tatsache, dass das Leben und insbesondere das Leben auf der Erde immer am Kontaktpunkt oder an der Verbindungsstelle von Zonen sein wird, die durch Eigenschaften wie Energie, Ort, Größe, Zeit, Ordnung und Chaos bestimmt werden. Faktoren wie Stabilität oder Chaos der Planetenbahnen oder Variationen des Klimas und der Geophysik auf dem Planeten sind direkte Manifestationen dieser Eigenschaften.
Wenn Sie sich zu weit von diesen Grenzen entfernen, verschiebt sich das Gleichgewicht in einen ungünstigen Zustand. Unser Leben erfordert die richtige Kombination von Zutaten, eine Mischung aus Ruhe und Chaos - die richtige Kombination von Yin und Yang.
Das Annähern an diese Grenzen ermöglicht solche Änderungen und Variationen, aber man sollte nicht zu nahe kommen, um das System selbst nicht ständig zu überfordern. Es gibt offensichtliche Parallelen zum Konzept einer bewohnbaren Zone (Goldlöckchen-Zone), nach der die Temperatur der Weltraumumgebung für einen Planeten um einen Stern in einem engen Bereich von Parametern liegt.
Abgesehen von der Existenz des Lebens kann die bewohnbare Zone viel dynamischer sein - sie muss nicht räumlich und zeitlich festgelegt werden. Es ist vielmehr eine sich ständig bewegende, zappelnde und biegsame Flugbahn mit vielen Parametern - wie die Wege, die von den Händen und Füßen eines Tänzers gelegt werden.
Wenn die universelle Regel lautet, dass Leben nur unter diesen Bedingungen existieren kann, ergeben sich einige faszinierende Möglichkeiten hinsichtlich unserer Bedeutung im Raum. Im Gegensatz zu Copernicus 'strengen Ideen, die unsere Mittelmäßigkeit betonen und daher eine große Anzahl ähnlicher Bedingungen im Raum voraussetzen, reduziert die Vorstellung, dass das Leben die Anpassung verschiedener und dynamischer Parameter erfordert, die Anzahl der Optionen.
Die Lebensmöglichkeiten, die sich aus diesem neuen Ansatz ergeben, unterscheiden sich auch von anthropischen Ideen, die in ihrem radikalsten Teil nur einen Ort für die Bildung des Lebens in Raum und Zeit im Allgemeinen vorhersagen. Stattdessen definiert die neue Regel, wo das Leben entstehen soll und mit welcher potenziellen Häufigkeit dies geschieht. Die neue Regel verdeutlicht die grundlegenden Merkmale, die für das Leben in einem möglichen Raum mit vielen Walzerparametern erforderlich sind - sie gibt die fruchtbaren Zonen an.
Diese Art von Lebensregel macht Lebewesen nicht unbedingt zu einem besonderen Teil der Realität. Die Biologie ist wahrscheinlich das komplexeste physikalische Phänomen in unserem Universum - oder in jedem Universum, das bestimmten Gesetzen gehorcht. Aber dies ist vielleicht die äußerste Grenze der Besonderheit: eine äußerst komplexe natürliche Struktur, die unter den richtigen Bedingungen an der Grenze zwischen Ordnung und Chaos entsteht.
Und diese Formulierung des Konzepts, wo genau das Leben in das größere Schema der Natur passt, führt direkt zur Lösung des Rätsels, in dem es überzeugende, aber nicht endgültige Argumente dafür gibt, dass das Leben im Überfluss existieren sollte und dass es äußerst selten ist.
Caleb Scharf
Caleb Scharf ist Direktor des Interdisziplinären Astrobiologie-Zentrums der Columbia University. Er ist der Autor von Gravity's Engines: Wie blasenblasende schwarze Löcher Galaxien, Sterne und das Leben im Kosmos regieren.
