Od lat sześćdziesiątych XX wieku równanie Drake'a jest używane do szacowania liczby inteligentnych i kontaktowych cywilizacji pozaziemskich w galaktyce Drogi Mlecznej. Podążając utartą ścieżką, nowa formuła szacuje częstotliwość, z jaką życie toczy się na planecie. Może nam pomóc dowiedzieć się, jakie jest w zasadzie prawdopodobieństwo pojawienia się życia we wszechświecie.
Nowe równanie, opracowane przez Caleba Sharva z Columbia Astrobiological Center i Leroy Cronin z School of Chemistry na Uniwersytecie w Glasgow, nie może jeszcze ocenić szans pojawienia się życia w dowolnym miejscu, ale zapowiada interesujące perspektywy w tym kierunku.
Naukowcy mają nadzieję, że ich nowa formuła, opisana w najnowszym wydaniu Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), zainspiruje naukowców do zbadania różnych czynników, które łączą wydarzenia życiowe ze specjalnymi właściwościami środowiska planetarnego. Mówiąc szerzej, spodziewają się, że ich równanie zostanie ostatecznie wykorzystane do przewidywania częstotliwości życia na planecie, procesu znanego również jako abiogeneza.
Osoby zaznajomione z równaniem Drake'a zrozumieją również nowe równanie. W 1961 roku astronom Frank Drake opracował probabilistyczny wzór, który może pomóc oszacować liczbę aktywnych cywilizacji pozaziemskich transmitujących sygnały radiowe w naszej galaktyce. Jego formuła zawierała kilka niewiadomych, w tym średnie tempo powstawania gwiazd, średnią liczbę planet, na których może istnieć życie, odsetek planet, którym udało się uzyskać prawdziwie inteligentne życie i tak dalej. Nie mamy ostatecznej wersji równania Drake'a, ale wierzymy, że co roku pozwala nam dokładniej oszacować nieznane.
Nowa formuła opracowana przez Scharfa i Cronina nie ma na celu zastąpienia równania Drake'a. Zamiast tego zanurza nas głębiej w statystykę abiogenezy.
Tak to wygląda:
Gdzie:
Film promocyjny:
Nabiogeneza (t) = prawdopodobieństwo zdarzenia życiowego (abiogeneza)
Nb = liczba potencjalnych bloków budulcowych
Nie = średnia liczba bloków budulcowych na organizm lub system o znaczeniu biochemicznym
fc = ułamkowa dostępność bloków budulcowych w czasie t
Pa = prawdopodobieństwo montażu na jednostkę czasu
Wygląda na skomplikowane, ale w rzeczywistości wszystko jest znacznie prostsze. W skrócie, równanie mówi, że prawdopodobieństwo życia na planecie jest ściśle związane z liczbą chemicznych cegiełek, które podtrzymują życie i są dostępne na planecie.
Przez budulec naukowcy rozumieją niezbędne minimum chemiczne, aby rozpocząć proces tworzenia prostych form życia. Mogą to być podstawowe pary DNA / RNA lub aminokwasów albo dowolne dostępne cząsteczki lub materiały na planecie, które mogą uczestniczyć w reakcjach chemicznych prowadzących do życia. Chemia pozostaje chemią w całym wszechświecie, ale różne planety mogą stwarzać różne warunki sprzyjające pojawieniu się życia.
Dokładniej, równanie Scharfa i Cronina stwierdza, że szanse na życie na planecie zależą od liczby bloków budulcowych, które teoretycznie mogłyby istnieć, liczby dostępnych bloków budulcowych, prawdopodobieństwa, że te bloki faktycznie staną się życiem (podczas montażu) oraz liczba cegiełek potrzebnych do wytworzenia określonej formy życia. Oprócz określenia chemicznych przesłanek powstania życia, równanie to ma na celu określenie częstotliwości, z jaką powstają cząsteczki reprodukcyjne. Na Ziemi abiogeneza miała miejsce w momencie pojawienia się RNA. Po tym kluczowym etapie nastąpił rozkwit prostego życia jednokomórkowego (prokarionty) i złożonego życia jednokomórkowego (eukarionty).
„Nasze podejście łączy chemię planet z globalnym tempem narodzin życia - jest to ważne, ponieważ zaczynamy znajdować wiele układów słonecznych z grupą planet” - powiedział Cronin. „Uważamy na przykład, że obecność małej planety w pobliżu - takiej jak Mars - może być ważna, ponieważ ochładza się ona szybciej niż Ziemia … niektóre procesy chemiczne mogłyby się rozpocząć, a następnie przenieść złożoną chemię na Ziemię, aby pomóc we wprowadzeniu chemii na Ziemię.”
Jedną z ważnych konsekwencji tego badania jest to, że planet nie można badać w izolacji. Jak powiedział Cronin, Mars i Ziemia mogły być kiedyś zaangażowane w wymianę chemikaliów w odległej przeszłości - a ta wymiana substancji mogłaby służyć jako początek życia na Ziemi. Być może wymiana chemicznych bloków budulcowych między pobliskimi planetami mogłaby radykalnie zwiększyć szanse pojawienia się na nich życia.
Więc ile przykładów życia istnieje we Wszechświecie?
„To trudne pytanie” - mówi Cronin. „Nasza praca sugeruje, że układy słoneczne z wieloma planetami mogą być doskonałymi kandydatami do bliższej analizy - powinniśmy skupić się na układach wieloplanetarnych i szukać w nich życia”. W jaki sposób? Warto szukać oznak zmieniającej się atmosfery, złożonej chemii, obecności związków złożonych oraz zmienności klimatu, które mogą być spowodowane życiem biologicznym.
W tym momencie nie mamy wystarczających danych empirycznych, aby ukończyć równanie Scharfa i Cronina, ale to się zmieni w przyszłości. W nadchodzącej dekadzie będziemy mogli wykorzystać Teleskop Jamesa Webba i misję MIT Tess do uzupełnienia brakujących wartości. W końcu znajdziemy odpowiedź na to pytanie, które nas niepokoi.
ILYA KHEL
