Elämän keitaita

Onkohan tuolla muualla ketään??

19.6.2020 klo 11.51, kirjoittaja Kirsi Lehto
Kategoriat: Astrobiologia

Tämä on se vanha kysymys mitä monet ovat pohtineet, aina siitä asti kun on ymmärretty että on olemassa muitakin planeettoja kuin Maa. Olisko siellä muualla elämää, ja olisiko jopa jonkinlaisia älykkäitä, tiedostavia ja teknisetsi taitavia, ehkä jopa meidän kaltaisiamme olentoja?? Vai onko sitten kuitenkin niin että me ihmiset täällä Maassa olemme ainoita sellaisia. Tätä on ihmetelty ja pohdittu monelta kantilta.

Monien fyysikoiden ja tähtitieteilijöiden lähtöoletus on usein se, että Aurinkokunta ja Maa-planeetta ovat tuikitavallisia paikkoja jotakuinkin homogeenisessa avaruudessa. Kun lisäksi otetaan huomioon että elämä rakentuu maailmankaikkeuden tavallisimmista ja yleisimmistä aineista, niin voidaan helposti päätellä että vastaavankaltaisia elämää olisi todennäköisesti syntynyt muuallakin, missä vain olosuhteet ovat sille suotuisat.

On myös helppo ajatella että samankaltaiset luonnonvalinnan voimat olisivat ajaneet kehitystä eteenpäin sielläkin. Samankaltaisissa olosuhteissa olisi valintaetua samanlaisilla ominaisuuksilla, ja evoluutio voisi johtaa samankaltaisten monimutkaisten eliökuntien kehittymiseen – ja tätä kautta ehkä myös älykkään lajin syntyy. Heti kun laji pystyy johonkin toimintaan, se todennäköisesti keksii tulen ja työkalujen käytön koska nämä helpottavat elämistä ja olemista, ja niin edelleen. Tämän ajatteluketjun tuloksena maailmassa todellakin voisi olla olemassa älykkäitä ja ehkä teknisiäkin sivilisaatioita, paljonkin.

Vieraiden sivilisatioiden elonmerkkejä on haeskeltu taivaalta jo 1950-luvulta alkaen, siitä asti kuin radiotelekooppeja on ollut olemassa, mutta mitään älykkään sivilisaation signaalia ei ole saatu poimittua avaruuden kohteiden kohinasta. Älykkäiden olentojen tai ylipäätään elämän olemassaolo maan ulkopuolella on edelleen täysin spekulatiivinen kysymys. Nyt jo varmuudella tiedetään että maailmassa on olemassa loputon valikoima sellaisia planeettoja joissa olosuhteet saattaisivat olla elämälle suotuisat – paljon jopa Maan kaltaisia, ja joitakin sellaisia myös elämän vyöhykkeellä emotähtensä läheisyydessä (https://phys.org/news/2020-01-nasa-planet-hunter-earth-size-habitable-zone.html?fbclid=IwAR2rNV7R6w2dnRBzpxtUut9vSPABK-IeMAVOq7AdOQDW3vVxkk3-g_TG-M8), mutta silti, silti emme vielä tiedä onko siellä ketään.

Havaintojen puuttuessa monet tutkijat ovat päätyneet pohtimaan tätä kysymystä teoreettisesti, ja miettineet tekijoitä jotka vaikuttavat sivilisaatioiden todennäköisyyyteen. Kattava yhteenveto vieraiden sivilisatioiden etsinnöistä ja pohdinnoista löytyy linkistä https://arxiv.org/pdf/2004.03968.pdf. Tunnetuin teoreettinen yhteenveto asiaan vaikuttavista tekijöistä on ollut Frank Draken vuonna 1961 kirjoittama kaava, joka kuvaa galaksissamme oleva, radioyhteyteen kykenevien sivilisaatioiden määrä tällä hetkellä. Tähän vaikuttaa syntyvien tähtien määrä galaksissamme keskimäärin vuodessa (R*), niiden tähtien osuus joilla on planeettoja (fp), niiden planeettojen osuus joilla voisi olla elämää, eli joilla on olemassa elinkelpoiset olosuhteet (fe), elämän asuttamien planeettojen osuus kaikista elinkelpoisista planeetoista (fl), kaikista asutetuista planeetoista niiden osuus joille elämä on kehittänyt teknistä sivilisaatiota (fi), niiden teknisten sivilisaatioiden osuus jotka ilmaisevat olemassaoloaan lähettämällä signaaleja avaruuteen (fc), ja sen aikajakson pituus, jona sivilisaatio lähettää signaaleja avaruuteen (L).

Nyt tiedetään että mahdollisten elämälle sopivien planeettojen määrää galaksissamme on suuri; kertaluokkatasolla jokaisen tähden ympärillä on olemassa jonkinlainen planeettakunta, ja useimpien sopivan kokoisten tähtien ympärillä lienee jonkinlainen palneetta myös jotakuinkin elämän vyöhykkeen etäisyydellä. Jotkut näistä ovat myös sopivan kokoisia kiviplaneettoja, joista ainakin joillakin voisi olla olemassa niin sanotut Kultakutri-olosuhteet (nestemäistä vettä), jotka sopisivat juuri meidän elämämme kaltaiselle elämälle.

Tähtitieteellisten parametrien perusteella maailmankaikkeus voisi siis olla elämää  tuottava ja ylläpitävä, ja mahdollisia elämän koteja olisi olemassa muuallakin. Mutta syntyykö elämä kaikkialla missä on olemassa sellaiset lämpötilat ja ilmanpaineet että vesi voi pysyä nestemäisenä?? Lähivuosina tehtävät lennot naapuriplaneetalle Marsiin – samoin kuin jäisille Europa ja Enceladus kuille antavat jo jonkinlaisia havaintoja tästä, joko puolesta tai vastaan.

Josko vaikka elämää löytyisikin näiltä läheisiltä taivaankappaleilta, teknisten sivilisaatioiden olemassaolo jollakin planeetalla on kuitenkin vielä ihan eri kysymys. Se polku joka on tuottanut teknisen sivilisaation täällä Maassa on ollut vaikea, pitkä ja monimutkainen, ja kulkenut monien suurten ja hyvin sattumanvaraisten hyppäysten kautta.

Ensinnäkin, kun elämä syntyy elottomista lähtöaineista, tuon prosessin pitää tapahtua hapettomissa olosuhteissa. Ainakaan Maan elämän lähtömateriaalina toiminut RNA ei säilyisi ehjänä pitkiä aikoja vesiliuoksissa hapellisissa olosuhteissa. Hapettomien olosuhteiden etuna oli myös se että metallit – kuten rauta ja nikkeli – pysyivät pelkistyneessä muodossa. Tässä muodossa ne liukenivat helposti veteen, ja varhaisimmat elämämänmuodot saivat energiansa hapettamalla tällaisia pelkistyneitä metalliyhdisteitä.  Tyypillisesti ne hapettivat rautaa, ja samalla ne pelkistivät rikkiyhdisteitä – tämä tarkoittaa että ne ottivat elektroneja raudalta, tuottivat niiden avulla bioyhdisteitä, ja lopulta siirsivät ne eteenpäin, tyypillisesti rikille. Elämä lähti käyntiin näiden helppojen energiansiirtoreittien varassa, mutta tällaisia aineita on planeetalla olemassa vain rajallisia määriä. Niiden varaan ei voi rakentua kovinkaan kummallista eliökuntaa.

Merkittävä vallankumous elämän energiataloudessa tapahtui Maassa noin miljardi vuotta elämän synnyn jälkeen, kun ensimmäiset syanobakteerit keksivät miten elektronit otetaan vedeltä: ne ottavat vesimolekyyleiltä vetyatomeja, ja happi jää ilmakehään jätteenä. Ne sitovat vedyn protonit ja elektronit hiilidioksiin ja tuottavat sokereita, käyttävät niitä omissa prosesseissaan, ja lopulta palamisen kautta palauttavat sekä hiilen että  vedyn takaisin hapelle – eli tuottavat vettä ja hiilidioksidia. Tämä syklinen prosessi tapahtuu auringon valon avulla, ja kysymys on tietenkin happea tuottavasta fotosynteesistä ja hapellisesta hengityksestä.

Happea tuottavan fotosynteesin lähtöaineita, eli vettä, hiilidioksidia ja auringonvaloa on planeetalla saatavana lähes rajattomasti, joten näiden resurssien varassa eliökunta saattoi monimuotoistua, ja biomassa saattoivat lisääntyä massiivisesti (rajoittavaksi tekijäksi ilmeisesti jäi niukkojen liukoisten ravinteiden eli fosforin ja raudan määrä). Tämä oli oleellinen keksintö elämän etenemisen kannalta – mutta siihen tarvittiin niin monimutkainen molekyylikoneisto, että se on keksitty vain kerran eliökunnan historiassa. Sen sanotaan olevan yksi maailman kahdeksasta ihmeestä. On hyvin kyseenalaista syntyisikö tällaista useiden kymmenien erilaisten molekyylien muodostamaa nanokoneistoa muualla.

Hapellisen ilmakehän synty ja hapettavan hengityksen kehittyminen olivat myös edellytyksiä sille että solujen energiatalous saattoi tulla tehokkaamaksi, mikä taas edelleen mahdollisti suurempien ja monimutkaisten tumallisten solujen synnyn. Kuten lukija varmaan tietää, monimutkaiset ja monisoluiset eliöt ovat voineet kehittyä vasta tumallista soluista. Kumpikaan näistä eivät kuitenkaan syntyneet helposti, vaan nämä molemmat evoluution suuret harppaukset tapahtuivat satoja miljoonia vuosia kestäneiden jääkausien aikana, ilmeisesti äärimmäisen selviytymiskeinona hyvin stressaavissa olosuhteissa. Molemmat tapahtumat, eli tumallisen solun synty, ja monisoluisen eläimen synty ovat tapahtuneet vain kerran.

Monisoluisten eläinten synnyttyä, jään sulaessa ja olosuhteiden taas helpottuessa elämä lähti kehittymään eteenpäin monimutkaisempaan suuntaan. Nyt sitä ajoi jo eteenpäin myös se että ilmakehän happipitoisuus oli noussut ja 15 prosenttiin, ja oli yhä nousemassa, mikä mahdollisti eläinten paremman energiatalouden, ja niiden kehittymisen suuremmiksi ja toimivimmiksi. Liikkuvat eläimet kehittyivät, ja ekosysteemien keskinäiset hierarkiat ja peto-saalis-suhteet ajoivat niiden kehittymistä monimuotoisemmiksi. Kaikki elämä oli kuitenkin edelleen sidottu elämään meressä, missä se oli turvassa ilmakehän läpi paahtava UV-säteilyltä. Kuivalle maalle nouseminen tuli mahdolliseksi vasta siinä vaiheessa, noin 400 miljoonaa vuotta sitten, kun ilmakehässä oli niin paljon happea että se tuotti UV-säteilyä blokkaavan otsoni-kerroksen.

Maalle nousu oli tietenkin välttämätön edellytys sille että eliökunta saattoi joskus myöhempinä aikoina kehittyä teknisesti taitavaksi. Veden alla elävät lajit eivät voi kehittää metallisia työkaluja, vaikka olisivat kuinka älykkäitä. Tähänkin vaiheeseen vaadittiin kuitenkin omat uudet kyvyt ja ominaisuudet: maalla elävien eliöiden lisääntymiseen tarvittiin sisäinen hedelmöitys ja kalvopäällysteinen, kuivuutta kestävä muna. Eliöiden piti myös oppia hengittämään keuhkoilla, ja niiden ihon piti muuttua kuivuutta kestäväksi. Tarvittiin siis monia uusia geenitoimintoja.

Se että eläimet oppivat selviytymään kuivalla maalla ei vielä sinällään tehnyt niistä erityisen älykkäitä eikä taitavia. Nämä ominaisuudet kehittyivät vasta pikkuhiljaa, ja erityisesti ne pääsivät kehittymään vasta nisäkkäissä ja kädellisissä kehityslinjoissa. Kädellisyys tuotti eliöille sellaiset tarkasti toimivat tarttumaraajat, joilla pystyy tarttumaan esineisiin ja käyttämään työkaluja. Tosin tuo työkalujen käyttäminen pääsi kehittymään tarkemmalle asteelle vasta siinä kehityslinjassa, joka alkoi kävellä kahdella jalalla, niin että kädet vapautuivat esineiden kantamiseen ja käyttämiseen. Kädellisiä on olemassa paljon, ja monenlaisia, mutta meitä kahdella jalalla käveleviä apinalajeja on tällä hetkellä olemassa vain yksi. Hyvin läheiset sukulaislajimme, eli simpanssit ja bonobot, eivät pysty kehittämään mitään älykästä tai teknisesti taitavaa teknologiaa.

Ensimmäiset kahdella jalalla kävelevät, hominidaea-heimoon kuuluvat apinaihmiset olivat Ardipithecus ja sen jälkeläinen Australopithecus -suvut, jotka elivät Afrikassa noin 6 – 4, ja 4 – 2 miljoonaa vuotta sitten. Näiden jälkeläisinä lajistoon on ilmestynyt moniakin erilaisia Homo-sukuisia lajeja, mutta näistä kaikista on nyt jäljella vain H. sapiens, eli me. Tämä tarkoittaa sitä että hominoidien kehityslinjoissa vähitellen lisääntyvä älykkyys ja tekninen taitavuus ei edistänyt noiden muiden linjojen säilymistä – ellei sitten käynyt niin että taitavammat uudet tulokkaat hävittivät pois kaikki aikalaisensa, vaikka luulisi että asutustiheys oli tuolloin vielä niin alhainen että rinnakkain eläminen olisi ollut mahdollista.

Kaikenkaikkiaan, teknisen älykkyyden nouseminen maan eliökunnan keskuudesta on ollut loputtoman monien sattumien summaa. Sattumien suurta merkitystä korostaa edelleen se että kaikki tärkeät kehityshyppäykset ovat tapahtuneet suurten sukupuutto-aikojen seurauksena, ja nämä taas puolestaan ovat olleet seurausta suurista ja dramaattisista olosuhteiden muutoksista, kuten suurista jääkausista tai  massiivisita ja nopeista lämpenemisistä, jotka taas ovat liittyneet vaikkapa suuriin asteroiditörmäyksiin tai massiivisen suuriin basalttipurkauksiin, ja niitä seuranneisiin nopeisiin ilmakehän ja ilmastonmuutoksiin. Suuri merkitys on myös ollut hitaasti muuttavalla ilmakähän koostumuksella, ja erityisesti sen happipitoisuudella, sillä esimerkiksi aivojen toiminta tulee mahdolliseksi vasta kun happea on ilmassa vähintään 15 %.

Näyttää olleen onnen kauppaa että Maan lajisto on kehittynyt niin että se on nyt tuottanut teknisen sivilisaation. Aikaa siihen kului tällä planeetalla noin neljä miljardia vuotta. Onnen kauppaa voi edelleen olla se, miten kauan tämä sivilisaatio tällä planeetalla pysyy olemassa. Tähänkin taas vaikuttavat monet tekijät, sekä sellaiset jotka eivät ole teknisesti hallittavissa, samoin kuin sellaiset tekijät jotka teknologia itse tuottaa. Tämä teknologian ikä ja kesto taas puolestaan vaikuttavat suoraan tällaisten sivilisaatoiden määrään maailmassa. Tällä hetkellä tiedämme että tuo määrä on ainakin yksi – mutta jos katoamme, kukaan ei tiedä onko sitten enää ketään jälellä. Kannattaisi sinnitellä hengissä, edes ihan kuriositeetin vuoksi; sitten joskus ajan mittaan joku jossakin voisi etsiä, ja löytää.

Mutta seuraava kysymys onkin tuo, haluaako tekninen sivilisaatio tulla löydetyksi. Tai, toimiiko se niin, jotakin säteilyä ulospäin lähettämällä, että se tulee havaituksi jos joku etsii. Tällaisen näkymättöän teknologian löytymisen todennäköisyys on hyvin pieni… tällaista spekuloidaan esimerkiksi uusimmassa teoreettisessa Linnunradan älykästä elämää koskevasta julkaisussa, jota referoitiin Hesarissa https://www.hs.fi/ulkomaat/art-2000006542730.html. Kuitenkin tämä spekulaation voi mennä samaan sarjaan mitä edellä mainitussa artikkelissa sanotaan älykkyyden esiintymisen spekulaatioista:  ”phantom knowledge from complete ignorance…”

Voi hyvinkin olla niin että jos älykkäitä olentoja on jossakin olemassa, ne haluavat keskittyä elämään rauhassa omaa maailmaansa. Ne voivat olla myös niin erilaisia että me emme ollenkaan pystyisi havaitsemaan tai tajuamaan niiden toimintoja. Nehän voisivat kommunikoida vaikkapa telepatian, kaunosieluisen runouden tai musiikin avulla.

Ehkä ne juuri tällaisena hienona kesäkautena loikoilevat jossakin oman vehreän luontonsa keskellä ja nauttivat oman elinkelpoisen planeettansa ylenpalttisen hyvistä olosuhteista,

Tehdään me samoin. Harjoitellaan varalta tuollaisia vaihtoehtoisia kommunikaatiomuotoja.

Oikein hyvää juhannuksen aikaa sinulle!