Olemmeko yksin?
Viikonlopulla nähtiin telkkarissa Prisman hienosta dokkarisarjasta ”Ihmisen kosmologia” osa nimeltä ”Are we alone”. Siinä kyseltiin astrobiologian peruskysymystä: olisiko tuolla jossakin joku toinenkin älyllinen sivilisaatio – tai ehkä moniakin sellaisia. Varmaan me kaikki tiedostavat ihmiset olemme joskus tätä kysymystä pohtineet.
Menneinä vuosina merkkejä vieraista sivilisaatioista on haeskeltu sellaisen oletuksen perusteella, että ne levittäisivät ympäröivään avaruuteen jonkinlaisia keinotekoisia, kaukaakin havaittavia signaaleja. Signaalit olisivat joko heidän omasta viestinnästään karkaavia röntgen, radio- tai lasersignaaleja, samanlaisia kuin leviää avaruuteen maapallolta kaiken radio- ja TV-viestinnän sivutuotteina, ainakin niin kauan kuin viestintämme ei katoa valokuitukaapeliden sisälle. Toisaalta olisi mahdollista että sivilisaatiot lähettäisivät jopa tarkoituksella avaruuteen jonkinlaisia tarkoituksellista kommunikaatio-signaaleja. On ajateltu että fiksuina olentoina ne voisivat lähettää viestejä ”tuntemattomille vieraille” nimenomaan vedyn säteilemällä 21 cm:n aallonpituudella – koska tämä aallaonpituus soveltuu hyvin radioastronomiaan. Tällaisia vieraiden sivilisaatioiden viestejä onkin sitten haeskeltu avaruudesta, eri tähtien suunnilta, ja tätä havainnointia kutsutaan SETI (search for extraterrestrial intelligence) tutkimukseksi.
Tämän etsinnän alkuvuosina, 1977, ”Big Ear” nimisen radioteleskoopin antenni nappasikin hiukan yli minuutin kestäneen voimakkaan signalin juuri tuolla 21 cm:n aallonpituudella. Havaitsija kirjoitti havaintokäyrään signaalin kohdalle WOW! –ja tuo sana jäi havainnon nimeksi. Tuolle havainnolle ei löytynyt mitään maanpäällistä selitystä – se oli selvästi peräisin avaruudesta, Maan ilmakehän ulkopuolelta. Lopulta, tämän vuoden alkupäivinä NASA tarjosi havainnolle luonnollisen astronomisen selityksen: Samalta suunnalta löytyy kaksi komeettaa, joista toinen olisi voinut lentää havaintohetkellä havaintokeilan läpi. SETI-tutkimus ei siis ole saanut haaviinsa vielä mitään. Silti, kymmenien vuosien vesiperästä huolimatta tutkimus jatkuu yhä. Käytössä on entistä suurempi, juuri tähän tarkoitukseen rakennettu Allen radiotelekooppi Pohjois –Kaliforniasa. Stephen Hawking ja venäläismiljonääri Yuri Miller antoivat vuonna 2015 sadan miljoonan dollarin rahoituksen Breakthrough Initiatives projektiin, jolla rahoitetaan havaintoaikaa SETI-tutkimuksiin maailman suurilla radioteleskoopeilla.
Nykyinen haintoteknologia antaa myös ihan uusia mahdollisuuksia otsikon kysymyksen vastaamiseen. Nyt on havaittu jo runsaasti eksoplaneettoja – jotkut niistä jopa Maan kaltaisia, ja sopivalla etäisyydellä emotähdestään. Parhailla kaukoputkilla voidaan jo havainnoida sopivien planeettakanditaattien ilmakehien spektrejä, ja hakea niistä merkkejä elämän tuottamista kaasuista. Ajatellaan että happi, hyvin reaktiivisena fotosynteesin tuottama kaasuna, olisi varmin (joskaan ei täysin varma) merkki elämän läsnäolosta. Eliökunta täällä Maassa nousi aikoinaan kuivalle maalle hapellisen ilmakehän suojaamana, ja hapettava metabolia on se energialähde jonka avulla monisoluiset eliöt kehittyivät.
Mutta tosi monia suotuisia asioita ja tekijöitä tarvitaan siihen, että elinkelpoisella planeetalla kehityy eliökunta joka tuottaa happea, tai jopa älykkäitä olentoja.
Frank Drake, vuonna 1961, pyrki keskustelemaan ja arvioimaan vieraiden sivilisaatioiden olemassaoloa siten, että jakoi sen todennäköisyyden erillisiin osatekijöihin. Kosmiseen kommunikointiin kykenevien sivilisaatioiden olemassaolo tietyllä hetkellä (nyt) edellyttäisi kaikkien osa-aluiden toteutumista, ja sen todenäköisyyttä voidaan arvoida siten että kaikkien osa-tekijöiden todennäköisyydet tai määrät kerrotaan keskenään. Draken kuuluisassa yhtälö on tämä:
Nt=Ngf*fpNHZfefsftTt/Tg, missä
fg = Tähtien määrä linnunradassa
f* = Sopivien tähtien suhteellinen määrä
fp = Niiden tähtien suhteellinen määrä joilla planeettoja
NHZ = HZ:ssa oleva planeettojen määrä per planeetallinen tähti
fe = elamää synnyttävien planeettojen suhteellinen osuus sopivista planeetoista
fs = sivilisaatiota synnyttävien planeettojen osuus elamää synnyttävistä
planeetoista
ft = osuus sivilisaatiosta jotka kehittyvät teknisesti kommunikaatioon kykeneviksi
Tt = Teknisen sivilisaation ikä (vuosissa)
Tg = Linnunradan ika (vuosissa)
(alkuperainen Draken
Nyt tiedetään että tähtitieteelliset parametrit Ngf* fpNHZ /Tg – jotka yhdessä mittaavat sopivien tähtien syntynopeutta galaksissa – antavat tulokseksi positiivisen luvun – jonka kokoluokka, karkeasti arvioiden, on jotakuinkin =1011・0.3・0.5・0.5/1010=0.75. Se on siis ainakin positiivinen luku.
Mutta muut termit ovat vaikeammin arvioitavia. Todennäköisyyttä elämän synnylle ja sivilisaation kehittymiselle emme tiedä. Molemmat nämä ovat suuria avoimia kysymyksiä. Jos elämä syntyykin, niin kehittyykö eliökunta suureksi, monipuoliseksi ja pitkäikäiseksi? Fysikaalisten olosuhteiden puolesta tämä vaatisi, paitsi elämän vyöhykkeellä sijaitsevan sopivan kokoisen planeetan joka pystyy pitämään päällään ilmakehän, myös sitä että planeetalla käynnistyy tektoniikka, joka alkaa kierrättämään hiiltä kiinteän ja kaasumaisen muodon välillä. Tektoniikan syntyä ei tarkkaan tunneta, mutta se tarvinnee ainakin vettä planeetan pinnalle, kiinteän ytimen, sekä vaipan tietynlaisen koostumuksen ja lämpötilan. Se ei siis ole ihan itsestään selvää.
Monisoluinen elämä edellyttäisi (ilmeisesti) myös hapellista ilmakehää. Miten todennäköistä on että missään syntyy niin tehokas fotosynteettinen koneisto, että se pystyy hajottamaan veden, ja antamaan elektronille niin suuren energian että se pystyy – lukuisten erilaisten välivaiheiden jälkeen – pelkistämään hiilen? Veden hajotus kyllä onnistuu, jopa metallikatalyyttien ja energian avulla – mutta elektronien kuljettamiseen vastaanottaja-aineille tarvitaan hyvin tarkka, useista kymmenistä proteiineista ja metalliatomeista koostuva molekyylikoneisto. Maassa tämä koneisto on syntynyt vain kerran. Eri bakteerilajeissa siitä on kehittynyt kaksi erilaisia versioita. Vain syanobakteereissa nämä ovat asettuneet peräkkäin, sarjaan, niin että ne pystyvät nostamaan elektronit vesimolekyyleiltä hiilelle asti. Tämän koneiston ansiosta ilmakehässämme on molekulaarista happea!
Toisaalta – ehkä jokin muukin alkuaine voisi ylläpitää tehokasta hapetus-pelkistyskemiaa. Esimerkiksi rauta voisi. Mutta voisiko rautaa ”hengittävä” laji kehittyä teknisesti sivistyneeksi. Ehkä voisi?
Entä teknisen sivilisaation kehittyminen- mitä se vaatii? Apinat ja delfiinit ovat älykkäitä. Kokeellisisissa tilanteissa ne selvästikin pysytvät ymmärtämään tuttujen ihmisten puhetta – mikä on hämmästyttävää! Ne pystyvät jopa vastaamaan käsitteellisiin kysymyksiin, kuten ”kumpi on enemmän, kumpi vähemmän” (tuossa edellä mainitussa dokkarissa). Mutta ne eivät pysty rakentamaan teknillistä sivilisaatiota – koska ne eivät pysty puhumaan (vai pystyvätkö?). Delfiineiden osalta, ne eivät myöskään pysty tarttumaan mihinkään ”käsillä olevaan” tehtävään. Teknistä sivilisaatoita varten tarvitaan paitsi älykkyyttä, myös puhekykyä ja käden taitoja. Tarvitaan tulentekotaito, jo esimerkiksi metallien käsittelemistä varten (ja kokkaamiseen!). Planeetalla tarvitaan siis sekä kuivaa maata että vettä.
Entä Teknisen sivulisaation säilymisen aika planeetalla? Edellä mainitussa dokumentissa kerrottiin ihmisen teknisen sivilisaation katoavaisuudesta. Esimerkkeinä olivat sekä Pääsiäissaarten että Inkojen vanhat, aikoinaan kukoistaneet kulttuurit, jotka molemmat ovat hyvin nopeasti hävinneet pois joko ylikansoituksen, resurssien loppumisen, tautien, ja/tai keskinäiseen kähinöinnin takia. Jos tuollaiset uhkat laajennetaan globaaliin mittakaavaan, niin ihmisen kulttuurin säilymisen mahdollisuus näyttää aika surkealle. Erityisen epävarmalle se näyttää taas näinä päivinä, kun turvapaikkaa etsivien ihmisten tulva vyöryy yli Euroopan. Muuttoliikkeen perimmäisinä syinä ovat loputon aseellinen taistelu, ja ilmeisesti resurssien hupeneminen ja liikakansoitus (= agressiivusuuden, työttömyyden, levottomuuksien lisääntyminen) ihmisten kotiseuduilla.
Teknisen sivustyksen säilymiseen tarvitaan teknologista sivilisaatiota, mutta myös taitoa, vastuullisuutta ja viisautta. Onko niitä muualla? Onko niitä meillä?
Astrobiologian kokouksessa noin kymmenen vuotta sitten Frank Drake arvioi puheessaan, että jos meidän galaksissamme on vähintään miljoona sivilisaatiota jotka kommunikoivat radioaallooilla, ihmiset saavat niistä jonkinlaisen havainnon vuoteen 2015 menessä. Näyttää nyt kovin hiljaiselle.
Kuten tieteilijäkin dokumentissä totesi, JOS se 61milj. vuotta sitten osunut kappale olisikin mennyt ohi, me miettisimme näitä asioita dinosaurusten maailmassa pieninä nisäkkäinä. Toki esi-isät olisi voineet syödä dinojen munia, ja saaavuttaneet paremman kehityksen, mutta luultavasti silloin oltaisiin vielä laskeutumassa puusta.
Ei myöskään tiedetä, edellyttääkö tekninen kehitys jääkausia tms ongelmia. Afrikassahan ei ole teknologia edistynyt, vaan se on syntynyt kylmemmässä. Ilmeisesti Draken kaavasta puuttuu tekijöitä.
Voidaan toki spekuloida monenlaisia vaihtoehtoja- mitä jos… Emme tiedä mitkä kaikki tekijät ovat vaikuttaneet nisäkkäiden ja kädellisten eläinlinjojen nousuun ja menestykseen, mutta ainakin dinosaurusten valtakauden päättyminen oli yksi oleellinen tekijä tähän suuntaan. Ja ilmeisesti myös muut suuret ympäristömuutokset ja katastrofit ovat ajaneet kehitystä eteenpäin – ne ovat pakottaneet muuttumaan ja sopeutumaan ja oppimaan uutta…
Hyvä muistaa mittakaava missä elämme ja ihmisten kyky tulkita sitä. Tietämys lähiavaruudesta moninkertaistunut, mutta lähitähdetkin ovat vielä osaamisellemme liian kaukana mahdollista elämää löytääksemme.
Kirjallisuus ja elokuvat harppaa tämän osaamisrajamme yli ja tehneet runsaasti ihmismäistä elämää toisaalla, mutta ne kaikki yhä todentumatonta kuvitelmaa.
Myös toisaalta tullutta elämää Maahan kuvailtuna, mutta sellaisen todellisuutta emme kykene varmentamaan ellei siitä meille totena anneta tietämystä.
Kertynyttä tietämystämme kuitenkin aiempaa tehokkaammin tehdään esille, josta ymmärryksemme taas lisääntyy.
Maan ja Aurinkokunnan matkasta Linnunradassamme odottaisi saatavan tarkempia matkakuvauksia, joista hahmottaisimme kulkuamme avaruudessa paremmin vuosituhansien, -miljoonien ja -miljardien (ennen ihmisten) aikana.
Puuttuuko tuosta Draken yhtälön selityksestä jotain?
Miten termi fp liittyy tähtien syntynopeuteen galaksissa?
Draken yhtälö esiintyy eri lähteissä hiukan eri muodoissa; siitä on jopa kirjoitettu uusia ja uudelleen muotoiltuja versioita. Alkuperäisessä yhtälössä vuosittain galaksissa syntyvien tähtein määärä kerrotaan elämän todennäköisyydellä, teknisen sivilisaation todennäköisyydellä – viestejä lähettävän sivilisaation todennäköisyydellä – ja tällaisen sivilisaatio olemassaolon iällä. Näiden tekijöiden tulo kertoo tällaisten sivilisaatioiden määrän millä tahansa hetkellä; tai siis, siinä vaiheessa kun kosminen kehitys on kehittynyt niin pitkälle että tämä kaikki voi tapahtua.
Tiedämme tällä hetkellä että kosmiset, fysikaaliset ja kemialliset mahdollisuudet elämän synnylle ovat olemassa (eli, että täällä syntyy ainakin joskus ainakin joitakin elinkelpoisia planeettoja). Avoimia kysymyksiä ovat: syntyykö niillä elämää, kehittyykö elämä teknisesti taitavaksi, lähettääkö se signaaleja avaruuteen, ja miten kauan se säilyy.
Kaavan tähtitieteelliset tekijät siis kertovat että galaksissa ei parhaassakaan tapauksessa voi olla kovin montaa meidän kaltaista hyvin nuorta teknistä sivilisaatiota. Eli jos etsimme samanikäistä seuraa, lähellä sitä ei ole ja kaukaa ei taitomme riitä etsiä. ”Aikuisia” sivilisaatiota voi olla lähelläkin, jos niitä ylipäätään on.
Juuri näin. Jos sivilisaatioiden keskimääräinen ikä on pieni – eli ne häviävät nopeasti pois – niitä ei voi olla kovinkaan tiheässä; jos niitä on, ne ovat kaukana. Jos taas sivilisaatiot säilyvät pitkään, niitä on ehtinyt kehittyä tänne paljon – niitä on olemassa paljon – ja niitä pitäisi olla olemassa jossakin suhteellisen lähelläkin.
Nyt merkittävä osuus galaksista on jo koetettu haravoida, ja mitään ei ole löytynyt. Tämä voi olla selitettävissä ainakin kolmella eri tavalla:
-elämää ei synnyt usein – tai jos syntyy, se ei kehityty teknisesti taitavaksi
-jos kehittyy teknisesti taitavaksi, se ei säily kauaa — itsetuhoista porukkaa
-jos säilyy kauan, se ei halua kommunikoida. (Onko tämä myös säilymisen edellytys?)