Auf der Suche nach außerirdischer Intelligenz wird Wissenschaftlern häufig der "Kohlenstoff-Chauvinismus" vorgeworfen, weil sie erwarten, dass andere Lebensformen im Universum aus denselben biochemischen Bausteinen bestehen wie wir, und ihre Suche entsprechend anpassen. Aber das Leben kann durchaus anders sein - und die Leute denken darüber nach -, also lassen Sie uns zehn mögliche biologische und nicht-biologische Systeme untersuchen, die die Definition von "Leben" erweitern.
Und nach dem Lesen werden Sie sagen, welche Form für Sie auch theoretisch fraglich ist.
Methanogene
Im Jahr 2005 erstellten Heather Smith von der International Space University in Straßburg und Chris McKay vom Ames Research Center der NASA ein Papier, in dem die Möglichkeit eines Lebens auf der Basis von Methan, den sogenannten Methanogenen, untersucht wurde. Solche Lebensformen könnten Wasserstoff, Acetylen und Ethan verbrauchen und Methan anstelle von Kohlendioxid ausatmen.
Dies könnte bewohnbare Zonen für das Leben in kalten Welten wie dem Saturnmond Titan ermöglichen. Wie die Erde besteht die Titanatmosphäre hauptsächlich aus Stickstoff, ist jedoch mit Methan gemischt. Titan ist neben der Erde auch der einzige Ort in unserem Sonnensystem, an dem sich große flüssige Gewässer befinden - Seen und Flüsse eines Ethan-Methan-Gemisches. (Unterirdische Gewässer sind auch auf Titan, seinem Schwestermond Enceladus und Jupiters Mond Europa vorhanden.) Flüssigkeit wird als essentiell für molekulare Wechselwirkungen im organischen Leben angesehen, und natürlich wird der Schwerpunkt auf Wasser liegen, aber Ethan und Methan ermöglichen auch das Auftreten solcher Wechselwirkungen.
Die Cassini-Huygens-Mission der NASA und der ESA im Jahr 2004 beobachtete eine schmutzige Welt mit Temperaturen von -179 Grad Celsius, in der das Wasser steinhart war und Methan durch Flusstäler und Becken in polare Seen floss. 2015 entwickelte ein Team von Chemieingenieuren und Astronomen an der Cornell University eine theoretische Zellmembran aus kleinen organischen Stickstoffverbindungen, die in Titans flüssigem Methan funktionieren könnten. Sie nannten ihre theoretische Zelle "Stickstoffosom", was wörtlich "stickstoffhaltiger Körper" bedeutet, und sie hatte die gleiche Stabilität und Flexibilität wie das Liposom der Erde. Die interessanteste molekulare Verbindung war das Acrylnitril-Azotosom. Acrylnitril, ein farbloses und giftiges organisches Molekül, wird auf der Erde für Acrylfarben, Gummi und Thermoplaste verwendet. es wurde auch in der Atmosphäre von Titan gefunden.
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Die Auswirkungen dieser Experimente auf die Suche nach außerirdischem Leben sind schwer zu überschätzen. Auf Titan könnte sich möglicherweise nicht nur Leben entwickeln, sondern es kann auch durch Wasserstoff-, Acetylen- und Ethanspuren auf der Oberfläche nachgewiesen werden. Von Methan dominierte Planeten und Monde befinden sich möglicherweise nicht nur um sonnenähnliche Sterne, sondern auch um rote Zwerge in der weiteren Goldlöckchen-Zone. Wenn die NASA den Titan Mare Explorer 2016 auf den Markt bringt, werden wir bereits 2023 detaillierte Informationen über die mögliche Lebensdauer von Stickstoff erhalten.
Leben auf Siliziumbasis
Das Leben auf Siliziumbasis ist vielleicht die häufigste Form der alternativen Biochemie, die von der Populärwissenschaft und Fiktion geliebt wird - denken Sie an die Horta aus Star Trek. Diese Idee ist alles andere als neu, ihre Wurzeln gehen auf die Gedanken von H. G. Wells im Jahr 1894 zurück: „Welche fantastische Vorstellungskraft könnte man aus einer solchen Annahme ziehen: Stellen Sie sich Silizium-Aluminium-Organismen vor - oder vielleicht Silizium-Aluminium-Menschen auf einmal? - die sich durch eine Atmosphäre aus gasförmigem Schwefel bewegen, sagen wir, auf Meeren aus flüssigem Eisen mit einer Temperatur von mehreren tausend Grad oder ähnlichem, knapp über der Temperatur eines Hochofens.
Silizium bleibt gerade deshalb beliebt, weil es Kohlenstoff sehr ähnlich ist und wie Kohlenstoff vier Bindungen bilden kann, was die Möglichkeit eröffnet, ein biochemisches System zu schaffen, das vollständig von Silizium abhängig ist. Abgesehen von Sauerstoff ist es das am häufigsten vorkommende Element in der Erdkruste. Es gibt Algen auf der Erde, die Silizium in ihren Wachstumsprozess einbeziehen. Silizium spielt nach Kohlenstoff eine zweite Rolle, da es stabilere und vielfältigere komplexe Strukturen bilden kann, die für das Leben notwendig sind. Kohlenstoffmoleküle umfassen Sauerstoff und Stickstoff, die unglaublich starke Bindungen bilden. Komplexe Moleküle auf Siliziumbasis neigen leider dazu, sich aufzulösen. Darüber hinaus kommt Kohlenstoff im Universum sehr häufig vor und gibt es seit Milliarden von Jahren.
Es ist unwahrscheinlich, dass Leben auf Siliziumbasis in einer erdähnlichen Umgebung entsteht, da der größte Teil des freien Siliziums in vulkanischen und magmatischen Gesteinen aus Silikatmaterialien eingeschlossen ist. Es wird angenommen, dass in einer Hochtemperaturumgebung alles anders sein kann, aber es wurden noch keine Beweise gefunden. Eine extreme Welt wie Titan könnte das Leben auf Siliziumbasis unterstützen, möglicherweise gekoppelt mit Methanogenen, da Siliziummoleküle wie Silane und Polysilane die organische Chemie der Erde nachahmen können. Die Oberfläche von Titan wird jedoch von Kohlenstoff dominiert, während sich der größte Teil des Siliziums tief unter der Oberfläche befindet.
Der NASA-Astrochemiker Max Bernstein schlug vor, dass Leben auf Siliziumbasis auf einem sehr heißen Planeten mit einer Atmosphäre existieren könnte, die reich an Wasserstoff und arm an Sauerstoff ist, was eine komplexe Silanchemie mit Silizium-Umkehrbindungen mit Selen oder Tellur ermöglicht, aber dies ist laut Bernstein unwahrscheinlich. Auf der Erde würden sich solche Organismen sehr langsam vermehren und unsere Biochemie würde sich in keiner Weise gegenseitig stören. Sie könnten jedoch unsere Städte langsam auffressen, aber "ein Presslufthammer könnte auf sie angewendet werden".
Andere biochemische Optionen
Grundsätzlich gab es einige Vorschläge für Lebenssysteme, die auf etwas anderem als Kohlenstoff basieren. Wie Kohlenstoff und Silizium neigt auch Bor dazu, starke kovalente molekulare Bindungen zu bilden, die verschiedene Strukturvarianten des Hydrids bilden, in denen Boratome durch Wasserstoffbrücken verbunden sind. Bor kann wie Kohlenstoff an Stickstoff binden und Verbindungen mit chemischen und physikalischen Eigenschaften bilden, die Alkanen, den einfachsten organischen Verbindungen, ähnlich sind. Das Hauptproblem beim Leben auf Borbasis ist, dass es ein ziemlich seltenes Element ist. Das Leben auf Borbasis ist in einer Umgebung am besten geeignet, die kalt genug für flüssiges Ammoniak ist. Dann werden chemische Reaktionen besser kontrolliert.
Eine andere mögliche Lebensform, die einige Aufmerksamkeit erhalten hat, ist das Leben auf Arsenbasis. Alles Leben auf der Erde besteht aus Kohlenstoff, Wasserstoff, Sauerstoff, Phosphor und Schwefel. 2010 gab die NASA bekannt, dass sie das Bakterium GFAJ-1 gefunden hat, das Arsen anstelle von Phosphor in die Zellstruktur einbauen kann, ohne dass dies Konsequenzen für sich selbst hat. GFAJ-1 lebt in den arsenreichen Gewässern des Lake Mono in Kalifornien. Arsen ist für jedes Lebewesen auf dem Planeten giftig, mit Ausnahme einiger Mikroorganismen, die es normalerweise tragen oder atmen. GFAJ-1 ist das erste Mal, dass der Körper dieses Element als biologischen Baustein einbezieht. Unabhängige Experten haben diese Behauptung ein wenig verwässert, als sie keine Hinweise auf Arsen in der DNA oder gar Arsenate fanden. Trotzdem ist das Interesse an einer möglichen Biochemie auf Arsenbasis gestiegen.
Ammoniak wurde auch als mögliche Alternative zu Wasser für den Aufbau von Lebensformen vorgeschlagen. Wissenschaftler haben die Existenz einer Biochemie vorgeschlagen, die auf Stickstoff-Wasserstoff-Verbindungen basiert, die Ammoniak als Lösungsmittel verwenden. Es könnte verwendet werden, um Proteine, Nukleinsäuren und Polypeptide zu erzeugen. Jegliches Leben auf Ammoniakbasis muss bei niedrigen Temperaturen existieren, bei denen Ammoniak eine flüssige Form annimmt. Festes Ammoniak ist dichter als flüssiges Ammoniak, daher kann es nicht gestoppt werden, wenn es kalt wird. Für einzellige Organismen wäre dies kein Problem, aber es würde Chaos für mehrzellige Organismen verursachen. Dennoch besteht die Möglichkeit, dass einzellige Ammoniakorganismen auf den kälteren Planeten des Sonnensystems sowie auf Gasriesen wie Jupiter existieren.
Es wird angenommen, dass Schwefel als Grundlage für den Beginn des Stoffwechsels auf der Erde gedient hat, und bekannte Organismen, die Schwefel anstelle von Sauerstoff metabolisieren, existieren unter extremen Bedingungen auf der Erde. Vielleicht könnten schwefelbasierte Lebensformen in einer anderen Welt einen evolutionären Vorteil erlangen. Einige Leute denken, dass Stickstoff und Phosphor unter ganz bestimmten Bedingungen auch den Platz von Kohlenstoff einnehmen könnten.
Memetisches Leben
Richard Dawkins glaubt, dass das Grundprinzip des Lebens so klingt: "Alles Leben entwickelt sich dank der Überlebensmechanismen reproduzierender Kreaturen." Das Leben sollte sich (mit einigen Annahmen) reproduzieren können und sich in einer Umgebung befinden, in der natürliche Selektion und Evolution möglich sind. In seinem Buch The Selfish Gene bemerkte Dawkins, dass Konzepte und Ideen im Gehirn erzeugt und durch Kommunikation unter Menschen verbreitet werden. In vielerlei Hinsicht ähnelt dies dem Verhalten und der Anpassung von Genen, weshalb er sie "Meme" nennt. Einige Menschen vergleichen die Lieder, Witze und Rituale der menschlichen Gesellschaft mit den ersten Phasen des organischen Lebens - freie Radikale, die in den alten Meeren der Erde schweben. Die Kreationen des Geistes reproduzieren, entwickeln sich und kämpfen ums Überleben im Bereich der Ideen.
Ähnliche Meme existierten vor der Menschheit, in den sozialen Rufen der Vögel und im erlernten Verhalten der Primaten. Als die Menschheit in der Lage war, abstrakt zu denken, wurden Meme weiterentwickelt, die die Stammesbeziehungen regelten und die Grundlage für die ersten Traditionen, die Kultur und die Religion bildeten. Die Erfindung des Schreibens hat die Entwicklung von Memen weiter vorangetrieben, da sie sich räumlich und zeitlich ausbreiten konnten und memetische Informationen auf ähnliche Weise übertragen wie Gene biologische Informationen übertragen. Für einige ist dies eine reine Analogie, andere glauben, dass Meme eine einzigartige, wenn auch leicht rudimentäre und begrenzte Lebensform darstellen.
Einige gingen sogar noch weiter. Georg van Driem entwickelte die Theorie des "Symbiosismus", die impliziert, dass Sprachen Lebensformen an sich sind. Alte Sprachtheorien betrachteten Sprache als einen Parasiten, aber van Driem glaubt, dass wir in Zusammenarbeit mit den memetischen Wesenheiten leben, die unser Gehirn bewohnen. Wir leben in einer symbiotischen Beziehung zu sprachlichen Organismen: Sie können ohne uns nicht existieren, und ohne sie unterscheiden wir uns nicht von Affen. Er glaubt, dass die Illusion von Bewusstsein und freiem Willen aus dem Zusammenspiel von tierischen Instinkten, Hunger und Lust eines menschlichen Trägers und eines sprachlichen Symbionten hervorgeht, der mit Hilfe von Ideen und Bedeutungen reproduziert wird.
XNA-basiertes synthetisches Leben
Das Leben auf der Erde basiert auf zwei informationstragenden Molekülen, DNA und RNA, und Wissenschaftler haben sich lange gefragt, ob andere ähnliche Moleküle entstehen könnten. Während jedes Polymer Informationen speichern kann, repräsentieren RNA und DNA Vererbung, die Kodierung und Übertragung genetischer Informationen und können sich im Laufe der Zeit durch Evolution anpassen. DNA und RNA sind Ketten von Nukleotidmolekülen, die aus drei chemischen Komponenten bestehen - Phosphat, einer Zuckergruppe mit fünf Kohlenstoffatomen (Desoxyribose in DNA oder Ribose in RNA) und einer von fünf Standardbasen (Adenin, Guanin, Cytosin, Thymin oder Uracil).
2012 entwickelte eine Gruppe von Wissenschaftlern aus England, Belgien und Dänemark als erste weltweit Xenonukleinsäure (XNA, XNA), synthetische Nukleotide, die funktionell und strukturell DNA und RNA ähneln. Sie wurden entwickelt, indem die Zuckergruppen von Desoxyribose und Ribose durch verschiedene Ersatzstoffe ersetzt wurden. Solche Moleküle wurden schon früher hergestellt, aber zum ersten Mal in der Geschichte konnten sie sich reproduzieren und entwickeln. In DNA und RNA erfolgt die Replikation durch Polymerasemoleküle, die normale Nukleinsäuresequenzen lesen, transkribieren und revers transkribieren können. Die Gruppe entwickelte synthetische Polymerasen, die sechs neue genetische Systeme schufen: HNA, CeNA, LNA, ANA, FANA und TNA.
Eines der neuen genetischen Systeme, HNA oder Hexitonukleinsäure, war robust genug, um genau die richtige Menge genetischer Informationen zu speichern, die als Grundlage für biologische Systeme dienen könnten. Eine andere, Threosonukleinsäure oder TNA, erwies sich als potenzieller Kandidat für die mysteriöse primäre Biochemie, die zu Beginn des Lebens herrschte.
Es gibt viele mögliche Anwendungen für diese Fortschritte. Weitere Forschungen könnten dazu beitragen, bessere Modelle für die Entstehung des Lebens auf der Erde zu entwickeln, und werden Auswirkungen auf biologische Erfindungen haben. XNA hat therapeutische Anwendungen, da es möglich ist, Nukleinsäuren zur Behandlung und Bindung an bestimmte molekulare Ziele zu erzeugen, die sich nicht so schnell wie DNA oder RNA verschlechtern. Sie können sogar die Basis molekularer Maschinen oder allgemein eine künstliche Lebensform bilden.
Bevor dies jedoch möglich sein kann, müssen andere Enzyme entwickelt werden, die mit einem der XNAs kompatibel sind. Einige davon wurden bereits Ende 2014 in Großbritannien entwickelt. Es besteht auch die Möglichkeit, dass XNA RNA / DNA-Organismen schädigen kann, daher muss Sicherheit an erster Stelle stehen.
Chromodynamik, schwache Kernkraft und Gravitationsleben
1979 schlug der Wissenschaftler und Nanotechnologe Robert Freitas Jr. ein mögliches nicht-biologisches Leben vor. Er erklärte, dass der mögliche Metabolismus lebender Systeme auf vier fundamentalen Kräften beruht - Elektromagnetismus, starke Kernkraft (oder Quantenchromodynamik), schwache Kernkraft und Schwerkraft. Elektromagnetisches Leben ist das biologische Standardleben, das wir auf der Erde haben.
Das chromodynamische Leben könnte auf einer starken Kernkraft beruhen, die als die stärkste der Grundkräfte angesehen wird, jedoch nur über extrem kurze Entfernungen. Freitas vermutete, dass ein solches Medium in einem Neutronenstern möglich sein könnte, einem schweren rotierenden Objekt mit einem Durchmesser von 10 bis 20 Kilometern und der Masse eines Sterns. Mit einer unglaublichen Dichte, einem starken Magnetfeld und einer Schwerkraft, die 100 Milliarden Mal stärker ist als auf der Erde, hätte ein solcher Stern einen Kern mit einer 3 km langen Kruste aus kristallinem Eisen. Darunter würde sich ein Meer mit unglaublich heißen Neutronen, verschiedenen Kernteilchen, Protonen und Atomkernen und möglichen neutronenreichen "Makrokernen" befinden. Diese Makronuklei könnten theoretisch große Superkerne bilden, analog zu organischen Molekülen. Neutronen würden in einem bizarren pseudobiologischen System als Äquivalent zu Wasser wirken.
Freitas hielt Lebensformen, die auf schwachen nuklearen Wechselwirkungen beruhen, für unwahrscheinlich, da schwache Kräfte nur im subnuklearen Bereich wirken und nicht besonders stark sind. Wie der radioaktive Zerfall von Beta und der freie Zerfall von Neutronen häufig zeigen, könnten schwache Interaktionslebensformen existieren, wobei schwache Wechselwirkungen in ihrer Umgebung sorgfältig kontrolliert werden. Freitas stellte sich Kreaturen vor, die aus Atomen mit überschüssigen Neutronen bestehen und beim Tod radioaktiv werden. Er schlug auch vor, dass es Regionen des Universums gibt, in denen eine schwache Kernkraft stärker ist, was bedeutet, dass die Chancen, dass ein solches Leben entsteht, höher sind.
Gravitationswesen können auch existieren, da die Schwerkraft die am häufigsten vorkommende und effektivste fundamentale Kraft im Universum ist. Solche Kreaturen könnten Energie aus der Schwerkraft selbst erhalten und unbegrenzte Kraft aus den Kollisionen von Schwarzen Löchern, Galaxien und anderen Himmelsobjekten erhalten. kleinere Kreaturen aus der Rotation der Planeten; das kleinste - aus der Energie von Wasserfällen, Wind, Gezeiten und Meeresströmungen, möglicherweise Erdbeben.
Staub- und Plasma-Lebensformen
Das organische Leben auf der Erde basiert auf Molekülen mit Kohlenstoffverbindungen, und wir haben bereits mögliche Verbindungen für alternative Formen herausgefunden. 2007 dokumentierte eine internationale Gruppe von Wissenschaftlern unter der Leitung von V. N. Tsytovich vom Institut für Allgemeine Physik der Russischen Akademie der Wissenschaften, dass unter den richtigen Bedingungen anorganische Staubpartikel in spiralförmigen Strukturen gesammelt werden können, die dann auf eine ihnen innewohnende Weise miteinander interagieren organische Chemie. Dieses Verhalten entsteht auch im Plasmazustand, dem vierten Zustand der Materie nach fest, flüssig und gasförmig, wenn Elektronen von Atomen abgelöst werden und eine Masse geladener Teilchen zurückbleibt.
Tsytovichs Gruppe fand heraus, dass sich die Partikel im Plasma, wenn Elektronenladungen getrennt und das Plasma polarisiert werden, selbst wie ein Korkenzieher in Spiralstrukturen organisieren, elektrisch geladen sind und sich gegenseitig anziehen. Sie können sich auch teilen, indem sie Kopien von Originalstrukturen wie DNA erstellen und bei ihren Nachbarn Ladungen induzieren. Laut Tsytovich „erfüllen diese komplexen, selbstorganisierenden Plasmastrukturen alle notwendigen Anforderungen, um als Kandidaten für anorganische lebende Materie zu gelten. Sie sind autonom, sie vermehren sich und sie entwickeln sich weiter."
Einige Skeptiker glauben, dass solche Behauptungen mehr Aufmerksamkeit erregen als ernsthafte wissenschaftliche Behauptungen. Obwohl helikale Strukturen im Plasma DNA ähneln können, impliziert Ähnlichkeit in der Form nicht notwendigerweise Ähnlichkeit in der Funktion. Darüber hinaus bedeutet die Tatsache, dass sich die Spiralen vermehren, nicht das Potenzial für Leben; Wolken machen es auch. Noch entmutigender ist, dass ein Großteil der Forschung an Computermodellen durchgeführt wurde.
Einer der Teilnehmer des Experiments berichtete auch, dass die Ergebnisse zwar dem Leben ähnelten, am Ende jedoch "nur eine spezielle Form von Plasmakristallen" waren. Und doch, wenn anorganische Partikel im Plasma zu sich selbst replizierenden, sich entwickelnden Lebensformen heranwachsen können, könnten sie dank des allgegenwärtigen Plasmas und der interstellaren Staubwolken im gesamten Weltraum die am häufigsten vorkommende Lebensform im Universum sein.
Anorganische chemische Zellen
Professor Lee Cronin, Chemiker am College of Science and Engineering der Universität Glasgow, träumt davon, lebende Zellen aus Metall herzustellen. Er verwendet Polyoxometallate, eine Reihe von Metallatomen, die mit Sauerstoff und Phosphor verbunden sind, um zellähnliche Blasen zu erzeugen, die er "anorganische chemische Zellen" oder iCHELLs nennt (ein Akronym, das als "Neocelli" übersetzt werden kann).
Cronins Gruppe begann mit der Erzeugung von Salzen aus negativ geladenen Ionen großer Metalloxide, die an ein kleines positiv geladenes Ion wie Wasserstoff oder Natrium gebunden waren. Eine Lösung dieser Salze wird dann in eine andere Salzlösung injiziert, die voll von großen positiv geladenen organischen Ionen ist, die an kleine negativ geladene gebunden sind. Die beiden Salze treffen sich und tauschen Teile aus, so dass die großen Metalloxide Partner der großen organischen Ionen werden und eine Art Blase bilden, die wasserundurchlässig ist. Durch Modifizieren des Rückgrats des Metalloxids können die Blasen die Eigenschaften biologischer Zellmembranen annehmen, die selektiv Chemikalien aus der Zelle zulassen und aus dieser freisetzen, was möglicherweise die gleiche Art kontrollierter chemischer Reaktionen ermöglichen könnte, die in lebenden Zellen auftreten.
Das Team hat auch Blasen in Blasen erzeugt, indem es die inneren Strukturen biologischer Zellen nachahmte, und Fortschritte bei der Schaffung einer künstlichen Form der Photosynthese erzielt, die möglicherweise zur Erzeugung künstlicher Pflanzenzellen verwendet werden könnte. Andere synthetische Biologen weisen darauf hin, dass solche Zellen möglicherweise erst dann lebendig werden, wenn sie ein Replikations- und Evolutionssystem wie DNA haben. Cronin verliert nicht die Hoffnung, dass die weitere Entwicklung Früchte tragen wird. Mögliche Anwendungen dieser Technologie sind auch die Entwicklung von Materialien für Solarkraftstoffe und natürlich für die Medizin.
Laut Cronin "besteht das Hauptziel darin, komplexe chemische Zellen mit lebenden Eigenschaften zu schaffen, die uns helfen können, die Entwicklung des Lebens zu verstehen und denselben Weg zu gehen, um neue Technologien, die auf der Evolution basieren, in die materielle Welt zu bringen - eine Art anorganische lebende Technologien."
Von Neumann-Sonden
Maschinelles künstliches Leben ist eine weit verbreitete, fast banale Idee. Schauen wir uns also nur die von Neumann-Sonden an, um sie nicht zu umgehen. Sie wurden erstmals Mitte des 20. Jahrhunderts von dem ungarischen Mathematiker und Futuristen John von Neumann erfunden, der glaubte, dass eine Maschine Mechanismen zur Selbstverwaltung und Selbstheilung haben muss, um die Funktionen des menschlichen Gehirns zu reproduzieren. So kam er auf die Idee, sich selbst reproduzierende Maschinen zu schaffen, basierend auf Beobachtungen der zunehmenden Komplexität des Lebens im Reproduktionsprozess. Er glaubte, dass solche Maschinen zu einer Art universellem Konstruktor werden könnten, der es nicht nur ermöglichen könnte, vollständige Nachbildungen von sich selbst zu erstellen, sondern auch Versionen zu verbessern oder zu ändern, wodurch die Evolution durchgeführt und die Komplexität im Laufe der Zeit erhöht würde.
Andere Futuristen wie Freeman Dyson und Eric Drexler wandten diese Ideen schnell auf die Weltraumforschung an und entwickelten die von Neumann-Sonde. Das Senden eines sich selbst replizierenden Roboters in den Weltraum kann der effizienteste Weg sein, eine Galaxie zu kolonisieren, da er die gesamte Milchstraße in weniger als einer Million Jahren selbst mit Lichtgeschwindigkeit erfassen kann.
Wie Michio Kaku erklärte:
„Die von Neumann-Sonde ist ein Roboter, der entwickelt wurde, um entfernte Sternensysteme zu erreichen und Fabriken zu schaffen, die Tausende von Kopien von sich selbst bauen. Ein toter Mond, nicht einmal ein Planet, könnte ein ideales Ziel für von Neumann-Sonden sein, da dies das Landen und Abheben von diesen Monden erleichtert und auch, weil die Monde keine Erosion aufweisen. Die Sonden könnten vom Land leben und Eisen, Nickel und andere Rohstoffe abbauen, um Roboterfabriken zu bauen. Sie würden Tausende von Kopien von sich selbst erstellen, die sich dann auf der Suche nach anderen Sternensystemen zerstreuen würden."
Im Laufe der Jahre wurden verschiedene Versionen der Grundidee der von Neumann-Sonde erfunden, darunter Explorations- und Explorationssonden zur stillen Erforschung und Beobachtung außerirdischer Zivilisationen. Kommunikationssonden, die über den Weltraum verstreut sind, um fremde Funksignale besser aufzunehmen; Arbeitssonden für den Bau supermassiver Raumstrukturen; Kolonisierungssonden, die andere Welten erobern. Möglicherweise gibt es sogar Leitsonden, die junge Zivilisationen in den Weltraum bringen. Leider kann es Berserker-Sonden geben, deren Aufgabe es sein wird, Spuren organischer Materie im Weltraum zu zerstören, gefolgt vom Bau von Polizeisonden, die diese Angriffe widerspiegeln. Da von Neumann-Sonden zu einer Art Weltraumvirus werden können, sollten wir bei der Entwicklung vorsichtig sein.
Gaias Hypothese
1975 schrieben James Lovelock und Sidney Upton gemeinsam einen Artikel für den New Scientist mit dem Titel "Finding Gaia". Lovelock und Upton hielten an der traditionellen Ansicht fest, dass das Leben auf der Erde entstand und aufgrund der richtigen materiellen Bedingungen florierte, und schlugen vor, dass das Leben eine aktive Rolle bei der Aufrechterhaltung und Bestimmung der Bedingungen für sein Überleben spielt. Sie schlugen vor, dass alle lebende Materie auf der Erde, in der Luft, in den Ozeanen und an der Oberfläche Teil eines einzigen Systems ist, das sich wie ein Superorganismus verhält, der in der Lage ist, die Temperatur an der Oberfläche und die Zusammensetzung der Atmosphäre auf eine überlebensnotwendige Weise einzustellen. Sie nannten dieses System Gaia nach der griechischen Erdgöttin. Es existiert, um die Homöostase aufrechtzuerhalten, dank derer die Biosphäre auf der Erde existieren kann.
Lovelock arbeitet seit Mitte der 1960er Jahre an der Gaia-Hypothese. Die Grundidee ist, dass die Biosphäre der Erde eine Reihe natürlicher Zyklen aufweist, und wenn einer schief geht, kompensieren andere dies auf eine Weise, die die Vitalkapazität aufrechterhält. Dies könnte erklären, warum die Atmosphäre nicht vollständig aus Kohlendioxid besteht oder warum die Meere nicht zu salzig sind. Obwohl Vulkanausbrüche die frühe Atmosphäre überwiegend zu Kohlendioxid machten, entstanden stickstoffproduzierende Bakterien und Pflanzen, die durch Photosynthese Sauerstoff produzieren. Millionen von Jahren später hat sich die Atmosphäre zu unseren Gunsten verändert. Während Flüsse Salz von Felsen zu den Ozeanen transportieren, bleibt der Salzgehalt der Ozeane stabil bei 3,4%, da Salz durch Risse im Meeresboden sickert. Dies sind keine bewussten Prozesse, sondern das Ergebnis von Rückmeldungen,das hält die Planeten im bewohnbaren Gleichgewicht.
Andere Beweise schließen ein, dass ohne biotische Aktivität Methan und Wasserstoff in nur wenigen Jahrzehnten aus der Atmosphäre verschwinden würden. Trotz eines Anstiegs der Sonnentemperatur um 30% in den letzten 3,5 Milliarden Jahren ist die durchschnittliche globale Temperatur dank eines Regulierungsmechanismus, der Kohlendioxid aus der Atmosphäre entfernt und es in versteinerten organischen Stoffen einfängt, nur um 5 Grad Celsius gesunken.
Zunächst stießen Lovelocks Ideen auf Spott und Anschuldigungen. Im Laufe der Zeit beeinflusste Gaias Hypothese jedoch die Vorstellungen über die Biosphäre der Erde und trug dazu bei, ihre integrale Wahrnehmung in der wissenschaftlichen Welt zu formen. Heute wird Gaias Hypothese von Wissenschaftlern eher respektiert als akzeptiert. Es ist vielmehr ein positiver kultureller Rahmen, innerhalb dessen wissenschaftliche Forschung über die Erde als globales Ökosystem durchgeführt werden sollte.
Der Paläontologe Peter Ward entwickelte in der griechischen Mythologie die wettbewerbsfähige Medea-Hypothese, benannt nach der Mutter, die ihre Kinder getötet hat. Die Hauptidee ist, dass das Leben von Natur aus selbstzerstörerisch und selbstmörderisch ist. Er weist darauf hin, dass historisch gesehen die meisten Massensterben durch Lebensformen wie Mikroorganismen oder Hominiden in Hosen verursacht wurden, die die Erdatmosphäre schwer verletzen.