Seit den 1960er Jahren wird Drakes Gleichung verwendet, um abzuschätzen, wie viele intelligente und kontaktierbare außerirdische Zivilisationen in der Milchstraße existieren. Auf dem ausgetretenen Pfad schätzt die neue Formel die Häufigkeit, mit der Leben auf dem Planeten auftritt. Es kann uns helfen herauszufinden, wie wahrscheinlich es im Prinzip ist, dass Leben im Universum entsteht.
Die neue Gleichung, die von Caleb Sharv vom Columbia Astrobiological Center und Leroy Cronin von der School of Chemistry der University of Glasgow entwickelt wurde, kann die Lebenschancen noch nicht einschätzen, verspricht jedoch interessante Perspektiven in diese Richtung.
Wissenschaftler hoffen, dass ihre neue Formel, die in der neuesten Ausgabe der Proceedings der Nationalen Akademie der Wissenschaften (PNAS) beschrieben wird, Wissenschaftler dazu inspirieren wird, die verschiedenen Faktoren zu untersuchen, die Lebensereignisse mit den besonderen Eigenschaften der planetaren Umwelt verbinden. Im weiteren Sinne erwarten sie, dass ihre Gleichung letztendlich verwendet wird, um die Häufigkeit des Lebens auf dem Planeten vorherzusagen, ein Prozess, der auch als Abiogenese bekannt ist.
Diejenigen, die mit der Drake-Gleichung vertraut sind, werden auch die neue Gleichung verstehen. Bereits 1961 leitete der Astronom Frank Drake eine Wahrscheinlichkeitsformel ab, mit deren Hilfe die Anzahl der aktiven außerirdischen Zivilisationen, die Funksignale in unserer Galaxie übertragen, geschätzt werden konnte. Seine Formel enthielt mehrere Unbekannte, einschließlich der durchschnittlichen Sternentstehungsrate, der durchschnittlichen Anzahl von Planeten, die möglicherweise das Leben unterstützen könnten, des Anteils der Planeten, die es geschafft haben, wirklich intelligentes Leben zu erlangen, und so weiter. Wir haben keine endgültige Version der Drake-Gleichung, aber wir glauben, dass wir damit jedes Jahr das Unbekannte genauer einschätzen können.
Die neue Formel, die von Scharf und Cronin entwickelt wurde, soll Drakes Gleichung nicht ersetzen. Stattdessen taucht es uns tiefer in die Statistik der Abiogenese ein.
So sieht es aus:
Wo:
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Nabiogenese (t) = Wahrscheinlichkeit eines Lebensereignisses (Abiogenese)
Nb = Anzahl möglicher Bausteine
Nein = durchschnittliche Anzahl von Bausteinen pro Organismus oder biochemisch signifikantem System
fc = Teilverfügbarkeit von Bausteinen über die Zeit t
Pa = Wahrscheinlichkeit der Montage pro Zeiteinheit
Es sieht kompliziert aus, aber in Wirklichkeit ist alles viel einfacher. Kurz gesagt, die Gleichung besagt, dass die Wahrscheinlichkeit des Lebens auf einem Planeten eng mit der Anzahl der chemischen Bausteine zusammenhängt, die das Leben unterstützen und auf dem Planeten verfügbar sind.
Mit Bausteinen meinen Wissenschaftler das notwendige chemische Minimum, um den Prozess der Schaffung einfacher Lebensformen zu starten. Dies können basische DNA / RNA- oder Aminosäurepaare oder alle verfügbaren Moleküle oder Materialien auf dem Planeten sein, die an den chemischen Reaktionen teilnehmen können, die zum Leben führen. Die Chemie bleibt im gesamten Universum Chemie, aber verschiedene Planeten können unterschiedliche Bedingungen schaffen, die für die Entstehung des Lebens geeignet sind.
Insbesondere besagt die Scharf- und Cronin-Gleichung, dass die Lebenschancen auf einem Planeten von der Anzahl der theoretisch existierenden Bausteine, der Anzahl der verfügbaren Bausteine, der Wahrscheinlichkeit, dass diese Bausteine tatsächlich zum Leben werden (während der Montage), und von die Anzahl der Bausteine, die zur Herstellung einer bestimmten Lebensform erforderlich sind. Diese Gleichung identifiziert nicht nur die chemischen Voraussetzungen für die Entstehung von Leben, sondern soll auch die Häufigkeit bestimmen, mit der reproduktive Moleküle entstehen. Auf der Erde fand die Abiogenese zu dem Zeitpunkt statt, als RNA auftrat. Diesem entscheidenden Schritt folgte die Blüte des einfachen einzelligen Lebens (Prokaryoten) und des komplexen einzelligen Lebens (Eukaryoten).
"Unser Ansatz verbindet die Planetenchemie mit der globalen Geschwindigkeit, mit der das Leben geboren wird. Dies ist wichtig, da wir beginnen, viele Sonnensysteme mit einer Reihe von Planeten zu finden", sagte Cronin. "Zum Beispiel glauben wir, dass die Anwesenheit eines kleinen Planeten in der Nähe - wie des Mars - wichtig sein kann, weil er sich schneller abkühlt als die Erde … einige der chemischen Prozesse könnten beginnen und dann komplexe Chemie auf die Erde übertragen, um die Chemie auf der Erde voranzutreiben."
Eine der wichtigen Implikationen dieser Studie ist, dass Planeten nicht isoliert untersucht werden können. Wie Cronin sagte, waren Mars und Erde möglicherweise einmal in der fernen Vergangenheit am Austausch von Chemikalien beteiligt - und dieser Austausch von Substanzen könnte als Beginn des Lebens auf der Erde dienen. Vielleicht könnte der Austausch chemischer Bausteine zwischen nahe gelegenen Planeten die Wahrscheinlichkeit, dass Leben auf ihnen erscheint, dramatisch erhöhen.
Wie viele Beispiele des Lebens gibt es im Universum?
"Dies ist eine schwierige Frage", sagt Cronin. "Unsere Arbeit legt nahe, dass Sonnensysteme mit mehreren Planeten hervorragende Kandidaten für eine genauere Untersuchung sein können - wir sollten uns auf Systeme mit mehreren Planeten konzentrieren und nach Leben in ihnen suchen." Auf welche Weise? Es lohnt sich, nach Anzeichen für wechselnde Atmosphären, komplexe Chemie, das Vorhandensein komplexer Verbindungen und Klimaschwankungen zu suchen, die möglicherweise auf biologisches Leben zurückzuführen sind.
Wir haben zu diesem Zeitpunkt nicht genügend empirische Daten, um die Scharf- und Cronin-Gleichung zu vervollständigen, aber das wird sich in Zukunft ändern. In den kommenden zehn Jahren können wir das James Webb-Teleskop und die MIT Tess-Mission verwenden, um die fehlenden Werte zu ergänzen. Am Ende werden wir die Antwort auf diese Frage finden, die uns Sorgen macht.
ILYA KHEL
