kirjoittanut Silvano P. Colombano Ph.D., NASA (eläkkeellä), avustava jäsen: Scientific Coalition for UAP studies (SCU)

Tiivistelmä

Elämä on ilmiö, joka voi syntyä ja säilyä ympäristöissä, joita on pidetty liian äärimmäisinä selviytymiselle. Organismeja, jotka saavat energiansa muista lähteistä kuin valosta, löytyy monista ”elämälle epäsuotuisista” paikoista Maapallolla. On oletettu, että elämää saattaa esiintyä maankaltaisilla eksoplaneetoilla, mutta elämän kyky saattaa ulottua goldilocks-vyöhykkeen ulkopuolelle ja jopa suuriin määriin vielä havaitsemattomia planeettoja, joiden tiedetään kiertävän vapaasti avaruudessa kaukana tähdistä. Elämä näyttää olevan paljon yleisempi ilmiö kuin aiemmin on ajateltu, mikä lisää todennäköisyyttä kehittyneen Maan ulkopuolisen älykkyyden olemassaololle.

Avainsanat: Elämän alkuperä, ekstremofiilit, rogue-planeetat, avaruusolentojen elämä, eksoplaneetat

Johdanto

On ehkä yllättävää, että meillä on teorioita maailmankaikkeuden alkuperästä ja ymmärrys sen kehityksestä, mutta ennustava teoria elämän alkuperästä on edelleen saavuttamattomissamme. Meillä on hyvä käsitys ajanjaksosta, jolloin elämä syntyi, mutta ei teoriaa, joka voisi ennustaa sen syntymistä tiettyjen ympäristöolosuhteiden perusteella. Tämä on vakava ongelma, kun yritämme arvata, mistä voimme löytää elämää universumista, kuinka yleistä se on, kuinka usein se on kehittynyt tuottamaan älykkäitä organismeja ja lopulta kehittyneitä teknologioita. Perusteellisen elämän teorian puuttuminen vaikuttaa käsitykseemme UAP:den mahdollisesta luonteesta ja lähteestä.

Meillä on selkeä käsitys luonnonvalinnan evoluutiosta siitä lähtien, kun geneettinen koneisto on olemassa, sen kyvystä tallentaa (DNA) tietoa fenotyypistä ja ilmaista sitä rakentamalla proteiineja ja muita nukleotidikoneistoja, jotka muodostavat fenotyypin. Kyky tallentaa ja ilmaista tarvittavaa tietoa on mahdollista ”molekyylikielen”, geneettisen koodin, ja mekanismin ansiosta, joka pystyy lukemaan molekyylitietoa ja rakentamaan tarvittavia rakenteita. Tätä pidetään vähimmäisvaatimuksena, jonka oletetaan olleen läsnä alkuperäisessä organismissa, jota usein kutsutaan L.U.C.A.:ksi (Last Universal Common Ancestor, viimeinen universaali yhteinen esi-isä).

Elämän alkuperän perustavanlaatuinen ongelma on, että tämä alkuperäinen minimaalinen koneisto on jo liian monimutkainen syntyäkseen sattumalta, eikä meillä ole teoriaa tai todisteita mahdollisista evoluutiovaiheista, jotka voisivat johtaa L.U.C.A:n muodostumiseen. On olemassa esimerkkejä yrityksistä laskea sattumanvaraisen syntymisen todennäköisyys, mutta nämä ovat vain harvinaisuuksia, joilla on vain vähän arvoa. Ongelma on vielä syvempi, jos otetaan huomioon, että tällainen järjestelmä voi syntyä ja ylläpitää itseään vain jo olemassa olevassa laajemmassa molekyylisessä ympäristössä, oikealla ”teknologisella” tasolla. Käsittelen tätä ongelmaa ja esittelen lähestymistapoja, jotka ehdotin alun perin väitöskirjassani (Colombano 1977) ja joita myöhemmin ovat esittäneet muut tutkijat.

Elämästä muodostuu teoreettinen kuva, joka on pohjimmiltaan juurtunut logiikkaan ja matematiikkaan ja joka voi ilmetä monenlaisissa ympäristöissä. Näitä ovat tietysti Maapallon menneet ja nykyiset ympäristöt, mahdolliset avaruusympäristöt sekä mahdollisesti digitaaliset ja mekaaniset ympäristöt.

Elämää ylläpitävien ja sen syntyä mahdollisesti edistäneiden maaympäristöjen moninaisuus näkyy sellaisten elämänmuotojen (ekstremofiilien) olemassaolossa, jotka voivat menestyä lämpö- ja kemiallisissa energiajärjestelmissä, jotka eivät vaadi happea tai auringonvaloa. Esittelen muutamia esimerkkejä.

Maapallon ekstremofiilien esimerkki viittaa uusiin mahdollisuuksiin elämän syntymiselle maailmankaikkeudessa. Planeettojen tähtijärjestelmissä kiinnostus on keskittynyt pääasiassa planeettojen esiintymiseen ”goldilocks”-vyöhykkeellä, joka määritellään elinkelpoiseksi vyöhykkeeksi, jossa voi esiintyä nestemäistä vettä ja jonka ilmasto-olosuhteet ovat samanlaiset kuin Maapallolla. Extremofiilien esiintyminen lisää kuitenkin mahdollisuutta, että elämää voisi esiintyä myös Goldilocks-vyöhykkeen ulkopuolella, kuten esimerkiksi aurinkokuntamme merikuissa, kuten Europassa, ja vieläkin mielenkiintoisemmin joissakin lukuisista ”rogue-planeetoista”, jotka ovat irronneet planeettakunnistaan ja matkustavat tähtienvälisessä avaruudessa.

Keskustelemme siitä, kuinka ilmeinen rogue-planeettojen runsaus yhdessä uuden ymmärryksemme ekstremofiilisistä ympäristöistä ja elämän ilmiön luonteesta voi olla merkittävällä tavalla vaikuttamassa elämän esiintymiseen universumissa ja mahdollisiin vuorovaikutuksiimme sen kanssa, kuten UAP:den tapaus mahdollisesti osoittaa.

1. Elämän luonne

Fysiikan ja biologian välillä on perustavanlaatuinen ero. Fysiikassa yksinkertaisten esineiden ja ilmiöiden havainnointi mahdollisti matemaattisen kielen ja ennustettavuuden (fysiikan ”lait”) kehittymisen. Tämä on johtanut syvälliseen ymmärrykseen ja ”hallintaan” fyysisestä maailmasta, jonka kanssa normaalisti olemme vuorovaikutuksessa. Väitän, että biologiassa on ollut vain kaksi merkittävää käsitteellistä läpimurtoa: Darwinin valintateoria ja Watsonin ja Crickin (1953) teoria sekä DNA:n ja geneettisen järjestelmän ymmärtäminen. Nämä läpimurrot ovat mahdollistaneet lajien evoluution jäljittämisen ”viimeiseen universaaliin yhteiseen esi-isään” (L.U.C.A.). Tämä ei vähennä niiden lukemattomien löytöjen merkitystä, jotka antavat meille nyt vankan ymmärryksen mekanismeista, jotka ylläpitävät elävien organismien rakennetta ja lisääntymistä sekä niiden vuorovaikutusta. Väitän yksinkertaisesti, että biologia on edelleen pääasiassa kuvaileva tiede ja että meillä ei ole vielä teoriaa, joka ennustaisi elämän syntymisen primitiivisen Maan olosuhteissa.

Kykymme jäljittää elämän kehitys pysähtyy L.U.C.A.:an, hypoteettiseen organismiin, jolla oli jo geneettinen järjestelmä, joka kykeni tallentamaan fenotyyppistä tietoa DNA:han ja rakentamaan fenotyypin, joka pystyi lisääntymään, säilyttämään läsnäolonsa ympäristössä ja lopulta kehittymään darwinistisen valinnan kautta.

Vaikka geneettinen järjestelmä on primitiivinen, se on jo erittäin monimutkainen. Alkuperäistä elämää koskevissa tutkimuksissa tarkasteltiin mahdollisuutta, että tällainen alkuperäinen järjestelmä olisi syntynyt sattumanvaraisesti. Valitettavasti todennäköisyys on häkellyttävän pieni, kun otetaan huomioon, että yhdellä 100 aminohapon ketjusta muodostuneella proteiinilla on 20¹⁰⁰ mahdollista rakennetta ~ 1,27*10¹³⁰. Huomaa, että koko maailmankaikkeuden arvioidaan sisältävän noin 10⁸⁰ atomia (Kaplan 1972). Ongelma on kuitenkin paljon syvällisempi, sillä monimutkaiset, itseään ylläpitävät järjestelmät ovat aina osa ympäristöä tai ”tekniikkaa”, joka voi tuottaa ja ylläpitää niitä, ja ne voivat olemassa ja ymmärrettävissä vain siinä kontekstissa, joten olisi oletettava koko tekniikan sattumanvarainen syntyminen. Tämä on sama kuin pyytäisi vuosisata sitten eläneitä erittäin älykkäitä tiedemiehiä ”ymmärtämään” tai takaisinmallintamaan, miten matkapuhelin on syntynyt. On selvää, että laskelmat matkapuhelimen muodostavien molekyylien sattumanvaraisesta kokoontumisesta olisivat merkityksetön harjoitus!

Todellisuudessa uudet teknologiat kehittyvät vanhoista teknologioista, ja vanhat teknologiat katoavat usein kokonaan, kun niitä tukenut infrastruktuuri ei enää ole tarpeen. Nykyisiä esimerkkejä ovat Saturn-rakettiteknologian katoaminen Kuuhun paluuta varten tai puhelinkoppien ja kirjoituskoneiden katoaminen.

Biologia kohtaa saman ongelman elämän alkuperän suhteen. Alkuvaiheessa oli innostusta, joka perustui menestykseen todistaa, että perusrakenteita voitiin tuottaa todennäköisessä varhaisessa Maapallon ympäristössä. Tässä tapauksessa ”tekniikat” olivat yksinkertaisia kemiallisia tai fysikaalisia vuorovaikutuksia aminohappojen ja orgaanisten molekyylien tuottamiseksi (esim. Miller 1953) tai mahdollisia solukalvojen esiasteita, kuten koaservaattipisaroita (esim. Oparin 1957) ja proteinoidimikropalloja (esim. Fox et al. 1967). Siitä lähtien kokeiluja on jatkettu useiden mielenkiintoisten kemiallisten rakenteiden tuottamiseksi (mukaan lukien joitakin meteoriiteista löydettyjä), mutta ne kohtaavat edelleen saman perustavanlaatuisen ”esteen”: ”ensimmäisen tason” objektien (pienet polypeptidit ja pienet polynukleotidit) tuottaminen yksinkertaisten rakennuspalikoiden vuorovaikutuksessa energian minimoinnin avulla. Teknologiat syntyvät esineiden järjestelmistä, jotka ovat vuorovaikutuksessa keskenään muiden esineiden rakentamiseksi. Vuorovaikutuksessa olevien esineiden määrä voi olla valtava, ja lopulta rakenteiden vakaus tai pysyvyys saavutetaan suljetuilla loogisilla sykleillä eikä fyysisillä minimeillä.

Esimerkkejä suljetuista loogisista sykleistä ovat M. Eigenin (1971) proteiinien katalyyttiset verkostot, jotka sisältäisivät suljetut silmukat, ja katalyyttinen hypersykli, joka sisältää sekä nukleiinihappoja että proteiineja. Nämä jäivät käsitteiksi ilman kokeellista todentamista, mutta ne ovat tärkeitä osoittaen näiden loogisten stabiilisuuspisteiden olemassaolon mahdollisuutta aineen evoluution polulla prebioottisista olosuhteista.

Damiani et ai. (2013) ovat osoittaneet syitä, miksi märkälaboratoriokokeilla on vaikeuksia tuottaa havaittavia itsekataliittisia sarjoja, mutta mielestäni märkälaboratorioiden elämän alkuperätutkimuksen perusongelma (joka muodostaa edelleen suurimman osan tästä tutkimuksesta) on se, että elämä syntyi suurista kemiallisista altaista ja yli 4 miljardin vuoden ajanjaksolla, ja se voi olla yksinkertaisesti mahdotonta rakentaa biologista tietä pitkin uudelleen.

Yksi lähestymistapa, joka on vihdoin saamassa enemmän arvostusta, on tutkia mahdollisia esibiologisia evoluutiomenetelmiä keinotekoisessa elämässä ja keinotekoisessa kemiassa, jotta saataisiin tietoa tällaisten ilmiöiden luonteesta. Väitöskirjassani (Colombano 1977) käsittelin virtuaalisen geneettisen koodin alkuperää siirtymävaiheena virtuaalisen DNA-sekvenssin sisältämästä informaation puutteesta informaatioon, joka oli ”lukittu”. Tämä loogisesti lukittu informaatio pystyi sitten ylläpitämään adapterijärjestelmää, joka pystyi lukemaan koodin ja muodostamaan adapterit itse suljetussa itsekoodausloopissa. DNA-sekvenssi esitettiin yksinkertaisesti nollien ja ykkösten lukujonona. Adapterit olivat A:n ja B:n sekvenssejä. Adapterien oli tarkoitus edustaa proteiinia (syntetaaseja) yhdessä nukleotidien ja ribosomaalisen koneiston kanssa, joka pystyy lukemaan kodonit ja osoittamaan tietyn aminohapon kyseiselle kodonille. Esimerkiksi G C C (G uaniini–C ytosiini-Cytosiini) → alaniini. Analogisessa järjestelmässämme esimerkiksi 0 voitaisiin määrittää A:ksi. Aloitin seuraavasta lähtökohdasta: kaikki mahdolliset adapterit voivat olla läsnä järjestelmässä, eli geneettistä tietoa ei ole, koska määritykset olisivat silloin satunnaisia (sekä 1 – > A että 1- > B olisivat mahdollisia). Esitin seuraavan kysymyksen: hankkiiko järjestelmä ”tietoa” lukitsemalla itsensä johdonmukaisen adapterien joukon? Vastaus oli myöntävä. Suhteellisen lyhyen simulointiajan jälkeen joko koodi [0 – > A, 1 – > B ] tai [0 – > B , 1 – > A]

Tämän tuloksen merkitys on kaksijakoinen: 1) geneettisen koodin luonne on pikemminkin ”kielellinen” ja symbolinen kuin ”fyysinen”. Toisin sanoen ei ole fyysistä syytä, miksi esimerkiksi GCC tulisi määrittää alaniiniksi, 2) tällaisen järjestelmän vakaus ja itsensä ylläpitäminen on luonteeltaan loogista eikä jonkinlaista energian minimiä. Tämän ominaisuuden oli jo esittänyt Pattee (1972), kun hän totesi, että se, mitä usein eufemistisesti kutsutaan ”elämän kieleksi”, ilmentää itse asiassa todellisen kielen symbolisia ominaisuuksia.

Rajoitteiden ja objektien karakterisoinnin rooli evoluution muokkaamisessa kaikilla tasoilla tunnustetaan uusissa töissä, kuten ”Assembly theory” (Sharma et al. 2023). Kuten he oikein huomauttavat, vaikka fysiikan lait ovat vastuussa objektien muodostumisesta, rajoitukset ja valinta määräävät, mitkä objektit syntyvät ja säilyvät. Jokainen objekti kantaa mukanaan todisteita sen muodostumisesta ja valintahistoriasta.

Luonnossa esiintyvien ”loogisten” rajoitteiden ja prebioottisen valinnan roolia voidaan parhaiten tutkia niin sanotuissa ”keinotekoisissa elämänmuodoissa”, joissa voidaan kokeilla erilaisia rakenne-toiminto-suhteita ja niiden evoluutiota (esim. Decraene ym. 2014, Colombano ym. 2002) ja informaatioteoriaa voidaan soveltaa (esim. Adami 2014). Elämä syntyi Maapallolle primitiivisen Maapallon orgaanisten molekyylien monimutkaisuuden ja vuorovaikutusten lisääntyessä. Vaikka tätä evoluutioprosessia ei vielä täysin ymmärretä, elämään liittyviä ilmiöitä, kuten itsereproduktiota ja järjestelmän evoluutiota, voidaan simuloida keinotekoisissa järjestelmissä. Itse asiassa ”elämä” voidaan esittää järjestelmänä, jolla on omat erityisominaisuutensa ja ”luonteensa”. Esimerkiksi geneettiset algoritmit ovat nousseet esiin tehokkaina ongelmanratkaisutyökaluina, jotka hyödyntävät valinta- ja evoluutiomekanismia haluttujen rakenteiden tai ratkaisujen tuottamiseksi (esim. Lohn ym. 2001). Elämän ilmiön perustana olevat loogiset periaatteet toteutuvat Maapallon molekyylisessä ympäristössä, jolloin syntyy ”elämä sellaisena kuin me sen tunnemme”, mutta prosessi jatkuu edelleen. Olemme vain yksi niistä ”vakauden pisteistä”, jotka mahdollistavat evoluution luoda uusia järjestelmiä. On mahdotonta ennustaa, mitä tämä elämän ilmentyminen tuottaa tuhansien, miljoonien tai miljardien vuosien kuluttua. Tähän on kaksi perustavaa laatua olevaa syytä: 1. Ihmisen evoluutio on nykyään suurelta osin tavoitteellista, eikä se ole enää niin riippuvainen satunnaisista tapahtumista, ja 2. Emme ole enää luonnon asettamien ehtojen rajoittamia. Meillä on yhä enemmän valtaa ja hallintaa näiden olosuhteiden suhteen. Voidaan myös spekuloida, että elämä voisi ilmentyä digitaalisessa järjestelmässä. Tällainen ”keinotekoinen elämä” ei olisi vain simulaatio tietystä kiinnostavasta elämän ilmiöstä, vaan todellinen ”itsenäinen” kehittyvä järjestelmä, joka kykenee tuottamaan entiteettejä, ehkä (jos voin antaa anteeksi villin spekulaationi) jopa älykkyyden muotoja.

Ennustavan teorian puutteesta huolimatta voimme esimerkkien perusteella olettaa kaksi perustavaa laatua olevaa seikkaa: 1. Elämän potentiaalinen kyky kehittyä monenlaisissa ympäristöissä, ja 2. Sen loogisen ja systeemisen luonteen rooli, riippumatta kemiallisesta ilmentymästä, muiden, mahdollisesti kehittyneempien muotojen olemassaolossa.

2. Ekstremofiiliorganismit

On yleisesti oletettu, että elämä Maapallolla on tullut mahdolliseksi ilmastonmuutoksen, kuten lämpötilan lieventymisen, ilmakehän vakaantumisen ja hydrosfäärin muodostumisen, ansiosta. Nämä olosuhteet yhdessä UV-säteilyn kanssa mahdollistivat sellaisten kemiallisten yhdisteiden muodostumisen, jotka tekivät ensin anoksisen fotosynteesin ja lopulta oksigeenisen fotosynteesin mahdolliseksi (esim. Schops 2011, Marek ym. 2019).

Happipitoisen fotosynteesin katsotaan rikastuttaneen ilmakehää hapella ja mahdollistaneen siten monimutkaisen biologisen elämän kehittymisen erittäin energisen aerobisen aineenvaihdunnan kautta. Elämä on kuitenkin mahdollista myös ilman happea (anaerobinen aineenvaihdunta), vaikka se yleensä rajoittuu bakteerien ja arkeonien elämään.

Vaikka anaerobisen organismin ensimmäisen tunnistamisen ja karakterisoinnin ansio liitetään Louis Pasteuriin vuonna 1860, vallitsi edelleen käsitys, että elämä vaati kohtuullisen ”leutoja” olosuhteita ja lämpötiloja. Ensimmäinen löytö esimerkistä, jota alettiin kutsua ”ekstremofiiliksi”, tapahtui vuonna 1969 Yellowstone-kansallispuistossa lämpimässä lähteessä, jossa eristettiin bakteeri nimeltä Thermus aquaticus gen. n. ja sp. N., joka viihtyi 70–79 °C:n lämpötiloissa (Brock & Freeze 1969). Tämä oli alku sarjalle löytöjä, jotka osoittivat, kuinka elämä voi itse asiassa kukoistaa monenlaisissa ympäristöissä, joita voitaisiin pitää ”äärimmäisinä” verrattuna niihin, joissa me ja useimmat meille tutut organismit elämme. Joitakin merkittäviä esimerkkejä on lueteltu alla.

Mikrobiyhteisöt syvänmeren hydrotermisissä purkausaukoissa

Nämä mikrobiyhteisöt koostuvat tyypillisesti kemoautotrofisista bakteereista ja arkeoneista, jotka saavat energiansa kemiallisista yhdisteistä auringonvalon sijaan. Nämä organismit käyttävät rikkivetyä ja muita pelkistyneitä yhdisteitä energialähteinä kemosynteesin avulla (McGonigle & Huber 2018).

Antarktiksen jäätikön alla sijaitsevien järvien mikrobiomit

Mikrobiyhteisö, joka elää Antarktiksen jäätikön alla sijaitsevassa Whillans-järvessä, joka on täysin eristetty, valoa vailla oleva ekosysteemi kilometrien paksuisen jään alla. Mikrobiyhteisössä vallitsevat organismit, jotka metabolisoivat rautaa, rikkiä ja ammoniakkia. Fylogenettiset tiedot viittaavat siihen, että nämä mikrobit ovat todennäköisesti muuttaneet pinnalta miljoonia vuosia sitten ja sopeutuneet sittemmin jäätikön alla olevaan ekosysteemiin (Christner, B. C., et al. 2016).

Endoliittiset mikrobit syvällä maankuoressa

Mikrobeja on löydetty elävänä Maapallon syvältä kuoresta, jossa vallitsevat korkea paine, auringonvalon puute ja vähäinen orgaanisen aineksen määrä. Nämä mikro-organismit metabolisoivat pääasiassa vetyä ja sulfidia, jotka syntyvät veden ja kiven välisessä vuorovaikutuksessa. Erityisen mielenkiintoista on, että genomin sekvensoinnin perusteella monet näistä syvän biosfäärin mikrobeista ovat peräisin muinaisilta ajoilta, ja niiden esi-isät ovat saattaneet olla Maapallon muodostumisvaiheen aikana maaperän alla eläneitä varhaisia asukkaita (Onstott, T. C., et al. 2019).

Metanogeeniset arkeonit syvänmeren sedimenteissä

Nämä arkeonit viihtyvät hapettomissa, korkeapaineisissa syvänmeren sedimenteissä. Ne tuottavat metaania hiilidioksidin ja vedyn anaerobisen aineenvaihdunnan kautta. Genomitiedot ja isotooppitutkimukset viittaavat siihen, että syvänmeren sedimentit olivat näiden organismien alkuperäinen kehitysympäristö (Orsi, W. D., et al. 2020).

Rikkipohjainen elämä syvissä kultakaivoksissa

Extremofiilejä löydettiin Etelä-Afrikan kultakaivoksista, 3 kilometrin syvyydestä maan pinnasta, jossa valoa ja orgaanista hiiltä ei ole. Nämä organismit elävät sulfaatin pelkistyksellä ja vedyn hapettumisella, jota ylläpitää vedestä ja kivestä syntyvä radiolyyttinen vety. Nämä organismit näyttävät olevan pinta-mikrobien jälkeläisiä, jotka ovat muuttaneet syvälle maan alle (Chivian, D. C., et al. 2008).

3. Ekstremofiilien merkitys

Peruskuva, joka tästä muodostuu, on se, että elämä voi kukoistaa monenlaisissa ympäristöissä ja hyödyntää erilaisia energialähteitä, joihin ei kuulu valoa tai happea. Monet näistä ympäristöistä voivat esiintyä aurinkokuntamme ja muiden tähtien planeettojen ulkopuolella, mukaan lukien kohteet, jotka sijaitsevat Goldilocks-vyöhykkeen ulkopuolella (NASA on juuri käynnistänyt tutkimusmatkan Europan jäätyneen meren tutkimiseksi). Toinen tärkeä seikka on, että geneettinen koodi on olennaisesti sama kaikissa organismeissa, mikä tukee ajatusta kaikkien elämänmuotojen yhteisestä esi-isästä.

Erittäin tärkeä kysymys on, oliko L.U.C.A. todellakin ekstremofiili, kun otetaan huomioon, että varhaista Maata voidaan varmasti pitää äärimmäisenä ympäristönä. Onkin todisteita siitä, että näin oli (Weiss et al. 2016). Jos näin on, korkeamman tason eukaryootit (kasvit ja eläimet) ovat todellakin ”ekstremofiilejä”, joiden oli sopeuduttava hapen lisääntymiseen ilmakehässä.

Olemme tarkastelleet elämää toisaalta käsitteellisesti laajana ilmiönä, joka juontaa juurensa logiikasta, ja toisaalta voimana, joka kykenee kukoistamaan hyvin erilaisissa ympäristöissä. Nämä seikat yksinään viittaavat siihen, että elämä muualla universumissa on lähes varmaa ja että älykkyys ja teknologia ovat todennäköisesti kehittyneet joillakin eksoplaneetoilla. Äskettäin on tehty löytö, joka voi laajentaa näitä todennäköisyyksiä entisestään. Kyseessä on aiemmin havaitsemattomien, tähtijärjestelmistä irronneiden ja avaruudessa liikkuvien ”rogue-planeettojen” suuri määrä, jotka saattavat olla lähempänä meitä kuin lähin tähti Proxima Centauri (4,25 valovuoden päässä).

4. Rogue-planeettojen olemassaolo ja yleisyys

Rogue-planeettojen olemassaoloa alettiin ensimmäisen kerran pohtia 1900-luvun puolivälissä, kun astrofyysikot tarkastelivat skenaarioita, joissa planeetat voisivat irrota tähtijärjestelmistä. Vuonna 2000 tähtitieteilijä Przemek Mroz havaitsi gravitaatiomikrolinssitapahtuman, joka viittasi eristetyn planeetan massan omaavan kohteen olemassaoloon. Kohteen todettiin olevan Maan kokoinen, ja sille annettiin nimi OGLE-2016-BLG-1928 (Powell, 2024). Mikrolinssit, ilmiö, jossa massiivisen objektin painovoima fokusoivat taustatähden valoa, ovat tärkein tekniikka rogue-planeettojen löytämisessä, koska ne eivät heijasta tai himmennä naapuritähden valoa tai vaikuta sen liikkeeseen. Tähän asti mikrolinssitapahtumat on havaittu tavallisilla teleskoopeilla, mutta suunnitelmissa on teleskooppeja, jotka on suunniteltu erityisesti näiden objektien havaitsemiseen, sekä yhteistyöprojekteja, jotka mahdollistavat yhden tapahtuman erillisen havainnoinnin. Rogue-planeettojen massan arvioimiseksi tarvitaan tilallisesti erillisiä havaintoja. Jo suunniteltuja teleskooppeja ovat japanilainen PRIME, NASA:n Roman ja kiinalainen Earth 2.0. Romanin odotetaan löytävän vähintään 1000 planeettaa ensimmäisten viiden toimintavuotensa aikana (Powell, ibid.).

Yllättävää voi olla se, kuinka lukuisia nämä kohteet ovat. Vuonna 2012 tehdyssä tutkimuksessa arvioitiin, että galaksin pääsarjan tähdissä voi olla jopa 100 000 vapaasti leijuvaa kohdetta, joiden massa on 10^-8–10^-2 auringon massaa (Strigari et al. 2012). Tämä tarkoittaa biljoonia planeettoja vapaassa galaktisessa avaruudessa. Jotkut niistä voivat olla lähempänä meitä kuin lähimmät tähdet. Yksi esine, nimeltään Oumuamua, sikarin muotoinen, pituudeltaan 100–1000 metriä ja leveydeltään ja korkeudeltaan 35–167 metriä, havaittiin vuonna 2017, ja sen kiertoradan ja nopeuden perusteella sen alkuperä määritettiin olevan tähtienvälinen avaruus. Se oli kaukana planeetan koosta, mutta se oli jälleen yksi osoitus siitä, kuinka yleisiä irralliset esineet todennäköisesti ovat.

Voivatko irralliset planeetat kantaa elämää?

Kuten olemme nähneet, elämä voi kukoistaa ja mahdollisesti syntyä monenlaisissa olosuhteissa, kunhan on olemassa energialähde ja todennäköisesti myös vettä. Rogue-planeetat voivat saada energiaa joistakin tai monista seuraavista lähteistä:

1. Radioaktiivinen hajoaminen – Radioaktiivisten isotooppien, kuten uraani-238:n, torium-232:n ja kalium-40:n, hajoaminen tuottaa lämpöä planeetan sisällä. (Turcotte ja Schuber., 2014)

2. Alkuperäinen lämpö – Lämpö, joka on säilynyt planeetan muodostumisen aikana tapahtuneista kertymis- ja erilaistumisprosesseista. (Stevenson, 1982)

3. Vuorovesilämmitys – Planeetan ja sen satelliittien väliset gravitaatiovoimat aiheuttavat kitkalämmitystä planeetan jaksottaisen muodonmuutoksen vuoksi. Huomaa, että rogue-planeetoilla voi olla kuita. (Peale et al. 1979)

4. Kiteytymisen latentti lämpö – Latentti lämpö vapautuu, kun planeetan ydin tai vaippa jähmettyy. (Nimmo, F. 2004)

5. Painovoimainen erilaistuminen – Kun tiheämmät materiaalit vajoavat ja kevyemmät materiaalit nousevat, potentiaalinen energia muuttuu lämmöksi. (Schubert et al. 2001)

6. Iskulämmitys – planeetan muodostumisen kertymisvaiheen aikana törmäyksistä syntyvä energia muuttuu lämmöksi. (Melosh 1989).

7. Kemiallinen erilaistuminen ja reaktiot – Ytimen muodostumiseen voi liittyä eksotermisiä kemiallisia reaktioita, jotka vapauttavat huomattavan määrän energiaa. (McKenzie et al. 2005).

8. Ohminen häviö – Planeetan magneettikenttä voi indusoida sähkövirtoja, jotka vuorovaikuttavat johtavan sisäosan kanssa ja tuottavat lämpöä (Turcotte & Schubert, 2014).

Olemme nähneet ekstremofiilien moninaisista itsensä ylläpitävistä strategioista, että on mahdollista, että yksi tai useampi rogue-planeettojen (termi tarkoittaa myös mahdollisia kuita) sisällä tai jäisten merien alla olevista energialähteistä riittää ylläpitämään jonkinlaista elämää. Kysymys on edelleen, voiko elämä syntyä tällaisissa ympäristöissä, ja jos voi, kuinka pitkälle se voi kehittyä älykkyydeksi.

Voidaan esittää vahva argumentti, että happea sisältävä ilmakehä on välttämätön monimutkaisten organismien evoluutiolle niiden aineenvaihdunnan tarpeiden vuoksi (esim. Catling, D. C. et al. 2005). Tyypillinen ekstremofiilinen, happiköyhä ilmakehä ei siis pystyisi ylläpitämään monimutkaisten organismien evoluutiota. Tämä argumentti ei kuitenkaan ota huomioon sitä tosiasiaa, että elämä itsessään aiheuttaa tyypillisesti ilmakehän muutoksia. On esimerkiksi todettu, että syanobakteerit olivat vastuussa ilmakehän hapen lisääntymisestä varhaisella Maapallolla (esim. Lyons, T. W. et al. 2014). Syanobakteerit tarvitsivat valoa hapen tuottamiseen, mutta tämä herättää kysymyksen, voitaisiinko muita energiamuotoja hyödyntää happea tuottavassa reaktiossa jossakin muussa ekstremofiilisessä ympäristössä. Voin vain spekuloida tätä ajatusta, mutta se olisi tutkimisen arvoinen. Tärkeintä on, että biologinen evoluutio on tiiviisti sidoksissa ilmakehän muutoksiin takaisinkytkentäsysteemissä, ja näiden palautesyklien lopullinen tulos ei välttämättä sulje pois monimutkaisten organismien evoluutiota.

Voidaan myös spekuloida, että näitä esineitä voisivat käyttää muukalaissivilisaatiot avaruusaluksina matkustaakseen galaksissa pois alkuperäiseltä planeetaltaan (Romanovskaya 2022). Tämä on samanlainen idea kuin NASA:lle ehdotetut ideat asteroidien käytöstä avaruusmatkoihin muille planeetoille (Kasianchuk ja Reshetnyk 2024). Ajatuksena olisi käyttää asteroidien runkoa säteilysuojana, suurempina asuintiloina ja varastotiloina.

5. Vaikutukset UAP:den avaruusolentohypoteesiin

Olen koonnut kolme aihetta: elämän luonne, elämän sopeutuminen (tai alkuperä) äärimmäisissä olosuhteissa ja vapaasti leijuvien planeettojen olemassaolo. Elämän luonnetta koskevaa pääargumenttiani voidaan pitää kiistanalaisena. Väitän, että elämä on ”järjestelmäilmiö”, joka on mahdollinen loogisten järjestelmien vuorovaikutusten ansiosta, jotka vakiintuvat syklien muodossa ja mahdollistavat jatkuvan evoluution. Fysiikka ja kemia ohjaavat paikallisia vuorovaikutuksia, mutta juuri ”vuorovaikutusten järjestelmä” mahdollistaa elämän syntymiseen tarvittavan monimutkaisuuden luomisen ja ylläpitämisen. Olemme tuttuja elämän ilmiön kanssa, joka ilmenee aineen molekyyleissä, mutta nämä loogiset sykliset vuorovaikutukset voivat ilmetä abstrakteissa objekteissa, kuten symboleissa, keinotekoisten kemikaalien muodossa, jotka voivat synnyttää monimutkaisia järjestelmiä. Näitä abstrakteja järjestelmiä voidaan käyttää molekyylijärjestelmien analogina tai simulaatiolaitteina, kuten ”digitaalisina laboratorioina”, mutta ne voivat myös kehittyä itsenäisenä ”keinotekoisena elämänä”, mahdollisesti jopa älykkyyden tasolle. Tämä voisi olla toinen muoto tekoälystä, joka syntyy itsestään eikä ihmisen ohjelmoinnin tuloksena.

Haluan nyt tutkia tämän näkemyksen vaikutuksia UAP:den luonteeseen. On yleisesti hyväksyttyä, että UAP:t osoittavat älykkyyttä. Tämä voi olla meidän kaltaisten biologisten olentojen älykkyyttä tai tekoälyä, joko itsenäistä tai ohjattua, ja mahdollisesti robotteihin toteutettua. Ehdotan lisämahdollisuutta ”keinotekoisesta elämästä”, joka on joko luonteeltaan laskennallista tai toteutettu jonkin muun tyyppisillä keinotekoisilla tai hiilettömillä kemiallisilla rakennuspalikoilla. Voimme pitää näitä olentoja ”elävinä robotteina”.

Jos UAP:den älykkyys viittaa biologisten olentojen paikalliseen läsnäoloon, meidän on myös otettava huomioon, että biologisen evoluution luonteen vuoksi olisimme tekemisissä näiden olentojen ekologian kanssa, eli niihin liittyvien bakteerien ja virusten kanssa, jotka voivat olla meille hyvin vaarallisia, aivan kuten monet eurooppalaiset mikrobiotat osoittautuivat kohtalokkaiksi amerikkalaisille alkuperäiskansoille. Voisiko tämä olla syy siihen, että anekdoottisia raportteja lukuun ottamatta hypoteettiset biologiset olennot eivät ole aloittaneet ”virallista” vuorovaikutusta?

Ekstremofiilien ja rogue-planeettojen aiheet liittyvät toisiinsa ajatuksella, että rogue-planeettojen sisäisen energian muodot voisivat ylläpitää elämää. Tämä laajentaa huomattavasti elämän esiintymisen mahdollisuutta galaksissamme, mahdollisesti jopa lähistöllämme. Vielä keskustellaan siitä, johtuiko elämän syntyminen tai myöhempi sopeutuminen ekstremofiilien olosuhteista.

Molemmille on näyttöä. Mutta vaikka elämä voisi syntyä rogue-planeetoilla, kysymys siitä, voisivatko nämä olosuhteet mahdollistaa älykkyyttä ja lopulta teknologiaa osoittavien monimutkaisten organismien evoluution, jää edelleen avoimeksi. Tätä kysymystä käsitellään osiossa 4 (Voisiko rogue-planeetoilla olla elämää?).

Joka tapauksessa on mielenkiintoista spekuloida, että edistyneet teknologiset sivilisaatiot voisivat hypätä tällaisille kappaleille ja hyödyntää näiden planeettojen sisäistä energiaa ja resursseja matkustaakseen tähtienvälisessä avaruudessa.

UAP:ssa on yksi näkökohta, jolla on mielestäni syvällisiä vaikutuksia, joita ei ole käsitelty riittävästi. Se on ilmeinen ”pesäkkeiden” olemassaolo sekä yleisesti ottaen jatkuva esiintyminen useiden vuosien ja mahdollisesti vuosisatojen ajan. Tämä viittaisi johonkin salaperäiseen ‘luonnolliseen’ ilmiöön, ellei joistakin ”esineistä” olisi havaittu älykästä ja fyysisesti käsittämätöntä liikkumista. Kuitenkin jopa innokkaimmat tähtienvälisen matkustamisen kannattajat joutuisivat myöntämään, että olisi paljon tehokkaampaa, jos väitetyt tähtienväliset avaruusalukset pysyisivät lähistöllä. Missä ne ovat? Joissakin vedenalaisissa tukikohdissa? Voisimmeko löytää ne?

On spekuloitu, että aurinkokuntamme planeettojen kohteet voisivat toimia toimintapohjana. Voimme lisätä tähän mahdollisuuden, että meille vielä näkymätön, mahdollisesti aurinkokunnan ulkoreunoille jäänyt irrallinen planeetta voisi toimia samalla tavalla tai jopa olla nomadisen vierailijan sivilisaation sijaintipaikka.

Yhteenveto

Olemme tarkastelleet kahta perustavaa laatua olevaa käsitystä elämän luonteesta. Ensimmäinen on sen alkuperä äärimmäisissä maaympäristöissä, joissa on vähän happea. Elämän kyky säilyä tällaisissa ympäristöissä jatkuu edelleen, kuten useat esimerkit ekstremofiileistä osoittavat. Toinen, tärkeä mutta vähemmän tunnustettu käsitys on sen luonne ilmiönä, joka juontaa juurensa logiikasta ja järjestelmän ominaisuuksista eikä pelkästään fysiikasta ja kemiasta. Nämä kaksi käsitystä vaikuttavat elämän mahdolliseen yleisyydestä monenlaisissa planeetan ympäristöissä ja älykkäiden olentojen luonteeseen, jotka saattavat ohjata UAP:ta. Olemme esittäneet esimerkkejä ekstremofiilisistä ympäristöistä, joissa elämä voi säilyä ilman happea ja valoa. Olemme tarkastelleet tähtijärjestelmistä irronneiden ja tähtienvälisessä avaruudessa vapaasti leijuvien planeettojen olemassaoloa ja runsautta.

Kuten kaikki planeetat, näillä ”rogue” taivaankappaleilla on sisäisiä energialähteitä, jotka voivat riittää elämän syntymiseen, kuten se on voinut tapahtua Maassa äärimmäisissä olosuhteissa, joissa ei ole valoa tai happea. Sen lisäksi, että nämä planeetat lisäävät huomattavasti elämän syntymiseen sopivien paikkojen määrää, niiden vapaasti kelluva luonne tähtienvälisessä avaruudessa herättää spekulaatioita siitä, että edistyneet teknologiset sivilisaatiot voisivat käyttää niitä tähtienvälisen matkustamisen tukikohtina. Parhaillaan kehitetään teleskooppeja, joilla on erityisiä ominaisuuksia näiden kohteiden löytämiseen ja tutkimiseen. Toivottavasti pystymme paremmin arvioimaan ja kvantifioimaan näiden kohteiden mahdollisen roolin elämän leviämisessä universumissa.

Lähdeviitteet

Adami, C. (2015). Information-Theoretic Considerations Concerning the Origin of Life. Origins of Life and Evolution of Biospheres, 45, 9439. Available on arXiv:1409.0590v2

Brock, T. D., & Freeze, H. (1969). Thermus aquaticus gen. n. and sp. n., a nonsporulating extreme thermophile. Journal of Bacteriology, 98(1), 289-297.

Catling, D. C., Glein, C. R., Zahnle, K. J., & McKay, C. P. (2005). Why O₂ Is Required by Complex Life on Habitable Planets and the Concept of Planetary “Oxygenation Time.” Astrobiology, 5(3), 415–438.Chivian, D., Brodie, E. L., Alm, E. J., Culley, D. E., Dehal, P. S., DeSantis, T. Z., Gihring, T.

M., Lapidus, A., Lin, L. H., Lowry, S. R., Moser, D. P., Richardson, P. M., Southam, G., Wanger, G., Pratt, L. M., Andersen, G. L., Hazen, T. C., Brockman, F. J., Arkin, A. P., & Onstott, T. C. (2008). Environmental genomics reveals a single-species ecosystem deep within the Earth. Science, 322(5899), 275–278.

Colombano, S.P. (1977). Towards a Theory of the Origin of the Genetic Code: The Complementary Roles of Chemical and Logical Constraints (Unpublished doctoral dissertation). State University of NY at Buffalo.

Colombano, S., Luk, J., Segovia-Juarez, J., Lohn, J., Clancy, D. (2002). Molnets: An Artificial Chemistry Based on Neural Network. (Paper presentation). In Artificial Neural Networks in Engineering (ANNIE 2002). Available as NASA Technical Report.

Christner, B. C., Mikucki, J. A., Foreman, C. M., Denson, J., & Priscu, J. C. (2016). Subglacial microbial ecosystems in Antarctica: Biogeochemical and evolutionary implications. Science Advances, 2(3).

Damiani, C., Filisetti, A., Graudenzi, A., Villani, M. and Serra, R. (2013), Recent developments in research on catalytic reaction networks. Italian Workshop on Artificial Life and Evolutionary Computation EPTCS 130, 2013, pp. 3–13, doi:10.4204/EPTCS.130.3

Decraene, J., Mitchell, G. G., & McMullin, B. (2008). Exploring evolutionary stability in a concurrent artificial chemistry. Proceedings of the 5th European Conference on Complex Systems (ECCS 2008), Jerusalem, Israel.

Eigen, M. (1971). Self organization of matter and the evolution of biological macromolecules. Naturwissenschaften, 58, 465.Fox, S.W., McCauley, R.J. and Wood, A. (1967), A model of primitive heterotrophic proliferation [molecular evolution]. Comp. Biochem. Physiol. 20, 773.

Garrett, B. E., Grunsfeld, M. E., Lin, L. H., Miller, H. M., Sherwood Lollar, B., & Silver, B. J. (2019). Deep microbial life and the evolution of the Earth’s crustal biosphere. Nature Geoscience, 12(7), 487–493.

Greicius, A. Editor (2017). Small Asteroid or Comet ’Visits’ from Beyond the Solar System. NASA report 26 October 2017. Archived from the original on 2 December 2017.

Kaplan, R. W. (1972). Ursprung des Lebens durch Zufall. Umschau 14, 456. Kasianchuk, A. and Reshetnyk, V. (2024). The search for NEOs as potential candidates for use in space missions to Venus and Mars. In arXiv:2410.17047 [astro-ph.EP].

Lyons, T. W., Reinhard, C. T., & Planavsky, N. J. (2014). The rise of oxygen in Earth’s early ocean and atmosphere. Nature, 506(7488), 307–315.

Lohn, J.D., Kraus, W.F., Linden, D.S. and Colombano S.P. (2001) Evolutionary Optimization of Yagi-Uda Antennas. Proceedings of the 4th International Conference on Evolvable Systems: From Biology to Hardware (ICES 2001), Also Lecture Notes in Computer Science, vol 2210, Springer, Berlin, Heidelberg, 2001, pp. 236–243.

McGonigle, S., & Huber, J. A. (2018). Energy and life at the hydrothermal vent interface: Metabolic adaptations and evolution. Nature Reviews Microbiology, 16(10), 650-664.

McKenzie, D., Jackson, J., & Priestley, K. (2005). Thermal structure of oceanic and continental lithosphere. Earth and Planetary Science Letters, 233(3-4), 337-349.

Melosh, H. J. (1989). Impact Cratering: A Geologic Process. Oxford University Press.Mentel, M., Tielens, A.G.M. and Martin W. F. (2019). Energy metabolism in anaerobic eukaryotes and Earth’s late oxygenation. Free Radical Biology and Medicine 140, 279-294.

Miller, S.L. (1953) . Production of amino acids under possible primitive earth conditions. Science, 117, 528.

Nimmo, F. (2004). Energetics of the core, mantle, and crust. Treatise on Geophysics, 9, 31-65.

Onstott, T. C., Magnabosco, C., Aubrey, A. D., Burton, A. S., Dworkin, J. P., Elsila, J. E. and

Oparin, A.I. (1957). The Origin of Life on Earth. 3rd ed., Oliver & Boyd, Edinburg.

Orsi, W. D., Richards, T. A., & Santoro, A. E. (2020). Methanogenic archaea and the evolution of the deep marine biosphere. The ISME Journal, 14(3), 618–631.

Pattee, H.H. (1972). Physical problems of decision-making constraints. Int. J. Neurosci. 3, 99

Peale, S. J., Cassen, P., & Reynolds, R. T. (1979). Melting of Io by tidal dissipation. Science, 203(4383), 892-894

Powell, C.S. (2024). The hunt for rogue planets.. Spectrum IEEE ORG. Aug. 2024

Romanovskaya, I.K. (2022). The Cosmic Hitchhikers Hypothesis: Extraterrestrial Civilizations Using Free-Floating Planets for Interstellar Colonization. In arXiv:2202.03364 [physics.pop-ph].

Schopf, J. W. (2011). The Paleobiological Record of Photosynthesis. Photosynthesis Research, 107(1), 87–101

Schubert, G., Turcotte, D. L., & Olson, P. (2001). Mantle Convection in the Earth and Planets. Cambridge University Press.

Sharma, A., Czégel, D., Lachmann, M., Kempes, C.P., Walker, S.I., and Cronin, L. (2023). Assembly theory explains and quantifies selection and evolution. Nature 622, 321–328Strigari, L.E., Barnabe, M., Marshall, P.J. and Blandford, R.D. (2012). Nomads of the Galaxy. .Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 423:1856-1865, 2012

Stevenson, D. J. (1982). Formation of the giant planets. Planetary and Space Science, 30(8), 755-764.

Stevenson, D. J. (2003). Planetary magnetic fields. Earth and Planetary Science Letters, 208(1-2), 1-11.

Turcotte, D. L., & Schubert, G. (2014). Geodynamics. Cambridge University Press.

Watson, J. D., & Crick, F. H. C.(1953), A structure for deoxyribose nucleic acid. Nature 171, 737–738

Weiss, M. C., Sousa, F. L., Mrnjavac, N., Neukirchen, S., Roettger, M., Nelson-Sathi, S., & Martin, W. F. (2016). The physiology and habitat of the last universal common ancestor. Nature Microbiology, 1, 16116.

 

Artikkelin julkaissut explorescu.org