Sinds de jaren zestig wordt Drake's vergelijking gebruikt om te schatten hoeveel intelligente en bereikbare buitenaardse beschavingen er in het Melkwegstelsel bestaan. Volgens de gebaande paden schat de nieuwe formule de frequentie waarmee leven op de planeet voorkomt. Het kan ons helpen erachter te komen hoe waarschijnlijk het in principe is dat er leven in het universum zal ontstaan.
De nieuwe vergelijking, ontwikkeld door Kaleb Sharv van het Columbia Astrobiological Center en Leroy Cronin van de School of Chemistry aan de Universiteit van Glasgow, kan nog geen inschatting maken van de kansen dat leven ergens verschijnt, maar het houdt een interessante belofte in die richting in.
Wetenschappers hopen dat hun nieuwe formule, beschreven in de laatste editie van de Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), wetenschappers zal inspireren om de verschillende factoren te onderzoeken die levensgebeurtenissen koppelen aan de speciale eigenschappen van de planetaire omgeving. Meer in het algemeen verwachten ze dat hun vergelijking uiteindelijk zal worden gebruikt om de frequentie van het leven op de planeet te voorspellen, een proces dat ook bekend staat als abiogenese.
Degenen die bekend zijn met de Drake-vergelijking zullen de nieuwe vergelijking ook begrijpen. In 1961 heeft astronoom Frank Drake een probabilistische formule afgeleid die zou kunnen helpen bij het schatten van het aantal actieve buitenaardse beschavingen dat radiosignalen uitzendt in onze melkweg. Zijn formule bevatte verschillende onbekende factoren, waaronder de gemiddelde snelheid van stervorming, het gemiddelde aantal planeten dat mogelijk leven zou kunnen ondersteunen, het aantal planeten dat erin slaagde echt intelligent leven te verwerven, enzovoort. We hebben geen definitieve versie van de Drake-vergelijking, maar we denken dat het ons elk jaar in staat stelt om het onbekende nauwkeuriger in te schatten.
De nieuwe formule die is ontwikkeld door Scharf en Cronin is niet bedoeld om de vergelijking van Drake te vervangen. In plaats daarvan dompelt het ons dieper in de statistieken van abiogenese.
Zo ziet het eruit:
Waar:
Promotie video:
Nabiogenese (t) = kans op een levensgebeurtenis (abiogenese)
Nb = aantal mogelijke bouwstenen
Nee = gemiddeld aantal bouwstenen per organisme, of biochemisch significant systeem
fc = fractionele beschikbaarheid van bouwstenen in de tijd t
Pa = kans op montage per tijdseenheid
Het ziet er ingewikkeld uit, maar in werkelijkheid is alles veel eenvoudiger. De vergelijking stelt in het kort dat de waarschijnlijkheid van leven op een planeet nauw verband houdt met het aantal chemische bouwstenen dat leven ondersteunt en beschikbaar is op de planeet.
Met bouwstenen bedoelen wetenschappers het noodzakelijke chemische minimum om het proces van het creëren van eenvoudige levensvormen te starten. Dit kunnen basale DNA / RNA- of aminozuurparen zijn, of alle beschikbare moleculen of materialen op de planeet die kunnen deelnemen aan de chemische reacties die tot leven leiden. Chemie blijft chemie in het hele universum, maar verschillende planeten kunnen verschillende omstandigheden creëren die geschikt zijn voor het ontstaan van leven.
Meer specifiek stelt de vergelijking van Scharf en Cronin dat de kansen op leven op een planeet afhankelijk zijn van het aantal bouwstenen dat theoretisch zou kunnen bestaan, het aantal beschikbare bouwstenen, de waarschijnlijkheid dat deze bouwstenen daadwerkelijk leven worden (tijdens montage), en het aantal bouwstenen dat nodig is om een bepaalde levensvorm te produceren. Naast het identificeren van de chemische voorwaarden voor het ontstaan van leven, probeert deze vergelijking de frequentie te bepalen waarmee reproductieve moleculen ontstaan. Op aarde vond abiogenese plaats op het moment dat RNA verscheen. Deze cruciale stap werd gevolgd door de bloei van het eenvoudige eencellige leven (prokaryoten) en het complexe eencellige leven (eukaryoten).
"Onze benadering verbindt planetaire chemie met de wereldwijde snelheid waarmee leven wordt gegenereerd - dit is belangrijk omdat we veel zonnestelsels beginnen te vinden met een heleboel planeten," zei Cronin. "We denken bijvoorbeeld dat de aanwezigheid van een kleine planeet in de buurt - zoals Mars - belangrijk kan zijn omdat deze sneller afkoelde dan de aarde … sommige chemische processen zouden kunnen beginnen, en dan complexe chemie naar de aarde kunnen overbrengen om de chemie op aarde te helpen" pushen ".
Een van de belangrijke implicaties van deze studie is dat planeten niet afzonderlijk kunnen worden bestudeerd. Zoals Cronin zei, kunnen Mars en de aarde ooit in het verre verleden betrokken zijn geweest bij de uitwisseling van chemicaliën - en deze uitwisseling van stoffen zou kunnen dienen als het begin van het leven op aarde. Misschien zou het uitwisselen van chemische bouwstenen tussen nabijgelegen planeten de kans op leven op die planeten drastisch kunnen vergroten.
Dus hoeveel voorbeelden van leven zijn er in het universum?
"Dit is een moeilijke vraag", zegt Cronin. "Ons werk suggereert dat zonnestelsels met meerdere planeten uitstekende kandidaten kunnen zijn voor nader onderzoek - dat we ons moeten concentreren op systemen met meerdere planeten en er leven in moeten zoeken." Hoe? Het is de moeite waard om te zoeken naar tekenen van veranderende atmosferen, complexe chemie, de aanwezigheid van complexe verbindingen en variaties in het klimaat die het gevolg kunnen zijn van biologisch leven.
We hebben op dit moment niet genoeg empirische gegevens om de Scharf- en Cronin-vergelijking te voltooien, maar dat zal in de toekomst veranderen. In het komende decennium zullen we de James Webb Telescope en de MIT Tess-missie kunnen gebruiken om de ontbrekende waarden in te vullen. Uiteindelijk zullen we het antwoord vinden op deze vraag die ons zorgen baart.
ILYA KHEL
