Er der liv andetsteds i Universet?

Svaret er: ingen ved det. Forskernes søgen efter liv uden for Jorden har været mindre grundig end man alment troede. Men det er ved at ændre sig.

Jill C. Tarter og Christopher F. Chyba*

Indhold:

Indledning
Læren fra Viking
Inter(pla)net
Vindue mod verdenerne
At dele universet
Yderligere information

Indledning

I 40 år har forskerne udført eftersøgninger af radiosignaler fra en udenjordisk teknologi, sendt rumfartøjer til alle undtaget en planet i vort solsystem og i stor grad udvidet vort kendskab til betingelserne i hvilke, levende ting kan overleve. Den offentlige opfattelse er, at vi har udført omfattende søgen efter tegn på liv andetsteds. Men i virkeligheden er vi knapt begyndt at søge.
    Hvis vi antager, at vort forholdsmæssigt robuste rumprogram fortsætter, vil vi måske i år 2050 vide om der er, eller nogensinde var, liv andre steder i vort solsystem. Som et minimum vil vi have udforsket de mest sandsynlige kandidater grundigt, noget vi ikke kan hævde i dag. Vi vil have opdaget om livet bebor Jupiters måne Europa eller Mars. Og vi vil have foretaget den systematiske exobiologiske udforskning af planetsystemer omkring andre stjerner og set efter spor af liv i planetatmosfærernes spektre. Disse undersøgelser vil blive fuldendt med udvidede eftersøgninger af intelligente signaler.
    Vi finder måske, at liv er almindeligt, men at teknisk intelligens er yderst sjælden eller at begge er almindelige eller sjældne. I øjeblikket ved vi det bare ikke. Mælkevejsgalaksen er enorm og vi har næppe rørt dens dybder. Vi har faktisk udforsket vort eget solsystem så dårligt, at vi ikke engang kan udelukke eksotiske muligheder som eksistensen af et lille robotfartøj, sendt hertil for længe siden for at afvente vor opdukken som en teknologisk art. I løbet af de næste 50 år vil vore eftersøgninger af udenjordisk intelligens måske lykkes. Eller situationen kan forblive den samme som den var i 1959, da astrofysikeren Giuseppe Cocconi og Philip Morrison konkluderede, "Det er vanskeligt at estimere sandsynligheden for succes, men hvis vi aldrig søger, er chancen for succes nul."
    En søgen efter liv andre steder skal styres af en praktisk definition af liv. Mange forskere, der studerer livets oprindelse, har antaget en "darwinsk" definition, som siger, at livet er et selv-opretholdende kemisk system, som er i stand til at gennemgå darwinsk udvikling gennem naturlig udvælgelse. Ifølge denne definition vil vi have lavet levende systemer af molekyler i laboratoriet et godt stykke før år 2050. I hvilken udstrækning disse systemer vil oplyse os om den tidlige historie for livet her eller andre steder er uklart, men de vil i det mindste give os nogle eksempler på mangfoldigheden af plausible biologiske former.
    Uheldigvis er den darwinske definition ikke frygtelig nyttig for udforskningen med rumfartøjer. Hvor længe burde man vente for at se, om et kemisk system er i stand til at gennemgå udvikling? I praksis må den darwinske indstilling vige for mindre præcise, men mere nyttige, definitioner. Tænk på de biologieksperimenter som de to Viking rumfartøjer bar til Mars i 1976. Forskerne antog af nødvendighed en definition baseret på stofskifte: de håbede på at genkende marsliv gennem dets forbrænding af kemikalier. En af de prøver de udførte, eksperimentet med mærket udslip (som afprøvede om en prøve af overfladen, der blev gødet med næringsstoffer, afgav gasformigt carbon), antydede faktisk tilstedeværelsen af organismer. Med Chuck Kleins (leder af Vikings biologihold) ord ville dens opdagelser "næsten helt sikkert være blevet tolket som sandsynlighedsbevis for biologi", hvis det ikke var for modstridende data fra andre eksperimenter.

Læren fra Viking

Fremmest blandt disse andre eksperimenter var Viking gas-kromatografen og massespektrometeret, som søgte efter organiske molekyler. Man fandt ingen; som konsekvens forklarede forskerne resultaterne fra eksperimentet med det mærkede udslip som uforudset kemi snarere end biologi [se "The Search for Life on Mars," af Norman H. Horowitz; Scientific American, November 1977]. De antog effektivt en biokemisk definition for liv: Marsliv ville, som Jordens, være baseret på organisk carbon.
    Oplevelserne med Viking indeholder vigtige erfaringer. For det første: Selv om vi burde søge efter liv ud fra et perspektiv med mange definitioner, forekommer det sandsynligt, at den biokemiske definition vil overtrumfe andre, så snart sensorerne indsættes ved fjernbetjening; i fraværet af organiske molekyler vil man sandsynligvis ikke stole på resultater, der antyder biologi. For det andet skal forskerne fastslå den kemiske og geologiske sammenhæng for at kunne tolke formodede biologiske resultater. Endelig bør livdetekterende eksperimenter konstrueres til at give værdifuld information, selv i tilfælde af et negativt resultat. Alle disse konklusioner indarbejdes i tankerne omkring fremtidige missioner, som de eksperimenter, der skal flyve på den første Europa-lander.
    Foruden et biokemisk instrument kunne et værdifuldt eksperiment til detektering af liv involvere et mikroskop. Fordelen ved et mikroskop er, at det gør så få antagelser om, hvad man måtte finde. Men den nylige kontrovers over Allan Hills 84001, marsmeteoritten i hvilken nogle forskere hævder at have set mikrofossiler, minder os om, at et mikroskopisk kendetegn sandsynligvis ikke vil give utvetydige vidnesbyrd om liv. Der er bare for mange ikke-biologiske måder, hvorpå der kan frembringes strukturer, der forekommer at være af biologisk oprindelse.
    Europa kan være det mest lovende sted for liv andetsteds i solsystemet. Voksende vidnesbyrd viser, at den er hjemsted for solsystemets andet eksisterende ocean - et vandlegeme, som sandsynligvis har eksisteret i fire milliarder år nede under et overfladelag af is. Udforskningen af Europa vil begynde med en mission, der er planlagt til opsendelse i 2003, som skal bevise, om oceanet er der eller ej [se "The Hidden Ocean of Europa," af Robert T. Pappalardo, James W. Head og Ronald Greeley; Scientific American, October 1999], [Europas skjulte ocean]. Et positivt svar vil inspirere et program med detaljeret udforskning - inkluderende landere og måske, i sidste ende, isgennemtrængende undervandsbåde - som vil afprøve, om oceanet er hjemsted for liv. Hvad end resultatet bliver, vil vi bestemt lære en hel del mere om grænserne for livets tilpasningsevner og betingelserne, hvor det kan opstå. På Jorden gælder det, at hvor der er flydende vand, er der liv, selv på uventede steder som dybt inde i skorpen.
    En anden jupitermåne, Callisto, viser også tegn på et hav. Faktisk kunne oceaner under overfladen være et standard kendetegn ved store isfyldte satellitter i det ydre solsystem. Saturns måne Titan kunne være endnu et eksempel. Fordi Titan er dækket af en form for atmosfærisk smog lag, har vi endnu ikke set dens overflade i detaljer [se "Titan," af Tobias Owen; Scientific American, Februar 1982]. I 2004 vil Huygens proben falde ind i dens atmosfære, svæve ned i to timer og sende billeder tilbage. Nogle modeller antyder, at der kan flyde hydrocarbon på Titans overflade. Hvis disse organiske stoffer blander sig med vand under overfladen, hvad kunne så være muligt?

Inter(pla)net

I år 2050 vil vi have gennemsøgt overfladen og noget af undergrunden på Mars. National Aeronautics and Space Administration opsender allerede to rumfartøjer til Mars, hver gang den og Jorden er passende placeret, hver 26. måned. Desuden planlægger forskerne nu en serie Mars mikromissioner: infrastruktur og teknologi demonstrationer, som drager fordel af overskydende last, der er til rådighed ved opsendelser af European Space Agencys Ariane 5 raket. I år 2010 forventer vi at have etableret et Mars Global Positioning system og computer netværk. Computerbrugere på Jorden vil kunne nyde kontinuerlig levende video sendt tilbage fra robot rovers, der udforsker Mars på overfladen og i luften. I virtuel forstand vil hundreder af millioner mennesker jævnligt besøge Mars og det vil efterhånden blive et velkendt sted. Når internet bliver interplanetarisk, vil vi med tiden tænke på os selv som en civilisation, der strækker sig over hele solsystemet.
    Inden for et årti vil vi begynde at returnere prøver fra Mars til Jorden. Men de bedste steder at kigge efter eksisterende liv - varme Mars kilder (hvis de findes) og dybe nicher, der indeholder flydende vand - kan meget vel være de mest krævende for robot udforskere. Til slut vil det vil det sandsynligvis være nødvendigt at sende menneskelige opdagere. Trods vanskelighederne forudser vi de første permanente menneskelige fremskudte stillinger, med jævnligt roterende besætninger, omkring år 2050. Mennesker vil arbejde tæt sammen med robotter for i detaljer at udforske de steder, der indentificeres som de mest sandsynlige områder for liv eller dets fossile levninger.
    Hvis forskere opdager liv på Mars, vil et af de første spørgsmål, de stiller, være: Er det relateret til os? Det er en vigtig erkendelse fra de sidste 10 år, at planeterne i det indre solsystem måske ikke har været biologisk isolerede. Levedygtige organismer kunne have flyttet sig mellem Mars, Jorden og Venus indesluttet i klipper, der blev kastet ud ved store nedslag. Således kunne den første verden, der udviklede liv, have indpodet de andre. Hvis der findes liv på Mars, deler vi måske en fælles forfader med det. Hvis det er sådan, vil DNA sammenligning kunne hjælpe os med at bestemme oprindelsesverdenen. Hvis marsliv skulle have en oprindelse, som er uafhængig af liv på Jorden, kan det selvfølgelig helt mangle DNA. Opdagelsen af en anden skabelse i vort solsystem ville antyde, at livet udvikles, hvor det kan; en sådan opdagelse ville støtte argumenter for livets allestedsnærværelse i hele universet [se "The Search for Extraterrestrial Life," af Carl Sagan; Scientific American, October 1994].
    En essentiel del af vor udforskning af Mars og andre verdener vil være planet beskyttelse. NASA har nu retningslinier til beskyttelse af de verdener, det besøger, mod forurening af mikroorganismer båret med fra Jorden. Vi har meget at lære om reduktionen af biolasten på de rumfartøjer, vi opsender til andre steder. Der kræves fremskridt - videnskabeligt ved kravet om ikke at introducere falske positiver, juridisk ved internationale traktater og, tror vi, etisk ved imperativet om beskyttelse af eventuelle fremmede biosfærer.
    Og hvad med andre planetsystemer? Vi kender allerede til flere planeter uden for vort solsystem end inde i det. Et godt stykke tid før år 2050 vil de første sandt interstellare missioner flyve ud af vort solsystem, måske sendt afsted på vingerne af gigantiske solsejl. De vil direkte tage prøver af den udbredte organiske kemi (som allerede er afsløret af radioteleskoper), der er til stede mellem stjernerne. De vil ikke nå de nærmeste systemer i år 2050 - med nuværende teknologi ville turen tage titusinder af år - så vi bliver nødt til at studere disse systemer på afstand.

Vindue mod verdenerne

I år 2050 vil vi have kataloger over udensols planetsystemer mage til vore nuværende kataloger over stjerner. Vi vil vide, om vort særlige planetsystem er typisk eller usædvanligt (vi har mistanke om, at det vil vise sig, at det er ingen af delene). I øjeblikket er de eneste verdener, vor teknologi rutinemæssigt detekterer, gigantiske planeter, der er mere massive end Jupiter. Men avancerede rumbaserede teleskoper vil jævnligt detektere planeter af Jord-størrelse omkring andre stjerner, hvis de findes, og analysere deres atmosfærer for tegn på biologiske processer. Sådanne verdener ville så blive uimodståelige mål for yderligere observationer, inkluderende søgninger efter intelligente signaler.
    Skønt vi taler om søgning efter udenjordisk intelligens (SETI: Search for Extra Terrestrial Intelligence), er det, vi søger, vidnesbyrd om udenjordiske teknologier. Det kunne være bedre at bruge betegnelsen SET-T (udtalt på samme måde) for at anerkende dette. Vi har til dato koncentreret os om en meget specifik teknologi - radiotransmissioner på bølgelængder med svag naturlig baggrundsstøj og lille absorption [se "The Search for Extraterrestrial Intelligence," af Carl Sagan og Frank Drake; Scientific American, May 1975]. Ingen har endnu fundet nogen verificerede tegn på en fjern teknologi. Men det manglende resultat kan have mere at gøre med begrænsninger på rækkevidde og følsomhed end med aktuel mangel på civilisationer. Den fjerneste stjerne, som direkte er undersøgt, er stadig mindre end 1 procent af afstanden tværs over galaksen væk.
    Som hele radioastronomien, står SETI nu over for en krise. Menneskehedens glubende appetit for teknologier, der benytter radiospektret, dækker hurtigt det naturlige vindue med gardiner af radiofrekvens interferens. Denne tendens kan med tiden tvinge os til at flytte vor søgen til Månens bagside, det eneste sted i solsystemet, som aldrig har Jorden på sin himmel. Internationale aftaler har allerede etableret en "skærmet zone" på Månen og nogle astronomer har diskuteret reservationen af krateret Saha til radioteleskoper. Hvis stien for menneskelig udforskning af Mars skrider frem via Månen, kunne den nødvendige infrastruktur være på plads i år 2050.
    Planer for de næste få årtiers SETI forestiller sig også konstruktionen af forskellige jordbaserede instrumenter som giver bedre følsomhed, frekvensdækning og observationstid. I øjeblikket afhænger alle disse planer af privat filantropisk finansiering. Til søgning ved radiofrekvenser er arbejdet på One Hectare Telescope (1hT) begyndt; det vil tillade samtidig adgang til hele mikrobølgevinduet. Et stort synsfelt - og stor computerkraft - vil muliggøre observationen af dusinvis af objekter samtidigt, en blanding af SETI mål og naturlige astronomiske legemer. Radioastronomien og SETI vil således kunne dele teleskopressourcerne, i stedet for at konkurrere om dem, som det ofte er tilfældet nu. 1hT vil også demonstrere en økonomisk måde at bygge et endnu større Square Kilometer Anlæg (SKA), som kunne forbedre følsomheden med en faktor 100 over noget, der kan fås i dag. For SETI bliver denne faktor 100 til en faktor 10 i afstand og 1.000 i antal udforskede stjerner.
    Disse anlæg vil være økonomiske, fordi deres hardware vil stamme fra nylige forbrugerprodukter. I den udstrækning det er muligt, vil kompleksiteten blive overført fra beton og stål til silicium og software. Vi vil satse på Moores lov - den eksponentielle stigning i beregningskraft med tiden. SETI@home screensaveren, som mere end en million mennesker rundt om på Jorden har downloaded (fra www.setiathome.ssl.berkeley.edu), illustrerer den form for parallel beregning, der er til rådighed selv i dag. I år 2050 kan vi have bygget mange SKA'er og brugt dem til aktivt at fjerne den voksende mængde interferens. Hvis det lykkes, vil sådanne instrumenter sandelig være mere økonomiske end et observatorium på Månens bagside.
    På det seneste har andre bånd af bølgelængder end radio fået opmærksomhed. Generationer af stjernekiggere har scannet himlen med det blotte øje og teleskoper uden nogensinde at se et af astroingeniørernes produkter. Men hvad nu, hvis det kun blinkede en milliarddel af et sekund? Begrænset søgning efter optiske impulser er lige begyndt. I de kommende årtier kan optiske SETI søgninger flyttes til større teleskoper. Hvis disse indledende søgninger ikke har held til at finde andre civilisationer, vil de i det mindste afsøge astrofysiske baggrunde med høj opløsning i tid.
    Det forøgede tempo i udforskningen af solsystemet vil give SETI yderligere muligheder. Vi burde holde vore robotøjne åbne for prober eller andre af en udenjordisk teknologis produkter. Til trods for tabloidrapporter om aliens og produkter overalt, har den videnskabelige forskning indtil nu ikke afsløret nogen gode vidnesbyrd for den slags ting.

At dele universet

Selv om vi ikke med sikkerhed kan erklære, hvad vi vil vide om andre intelligente beboere af universet i år 2050, kan vi forudsige, at det vi ved, vil alle vide. Enhver vil have adgang til opdagelsesprocessen. Enhver, som er nysgerrig, vil kunne holde regnskab med hvilke søgninger, der er blevet udført og hvilke grupper, der kigger på hvad og hvorfra, til ethvert givet tidspunkt. De data, der fremkommer af søgningerne, vil flyde for hurtigt til, at mennesker kan absorbere dem, men de interessante signaler, udvalgt af silicium sorteringsmekanismer, vil være til rådighed for vor undersøgelse. På denne måde håber vi at kunne fortrænge leverandørerne af pseudovidenskab, som tiltrækker de nysgerrige og inviterer dem ind i et fantastisk (og lukrativt) rige af nonsens. I dag er de virkelige data for ofte utilgængelige, hvorimod de fremstillede data er bredt tilgængelige. Det virkelige er bedre og vil være meget nemmere at gå til i fremtiden.
    Hvis vi ikke har fundet vidnesbyrd om en udenjordisk teknologi i år 2050, kan det være fordi, teknisk intelligens næsten aldrig udvikles eller fordi tekniske civilisationer hurtigt forårsager deres egen ødelæggelse eller fordi vi endnu ikke har udført en passende søgning ved brug af den rette strategi. Hvis menneskeheden stadig er her i år 2050 og stadig er i stand til at udføre SETI søgninger, vil det betyde, at vor teknologi endnu ikke har ført til vor egen ødelæggelse - et alment tegn på håb for livet. Men så kan vi begynde at overveje den aktive transmission af et signal, som andre kan finde og på det tidspunkt bliver vi så nødt til, at takle det vanskelige spørgsmål om, hvem der skal tale for Jorden og hvad de vil sige.

Yderligere information

Intelligent Life in the Universe. I.S. Shklovskii and Carl Sagan. Holden Day, 1966.

Extraterrestrials: Science and Alien Intelligence. Edited by Edward Regis, Jr. Cambridge University Press, 1985.

The Search for Life in the Universe. Donald Goldsmith and Tobias Owen. Addison-Wesley, 1992.

Is Anyone Out There? The Scientific Search for Extraterrestrial Intelligence. Frank Drake and Dava Sobel. Delacorte Press, 1992.

Extraterrestrials - Where Are They? Edited by Ben Zuckerman and Michael H. Hart. Cambridge University Press, 1995.

The Origin of Life in the Solar System: Current Issues. Christopher F. Chyba and Gene D. McDonald in Annual Review of Earth and Planetary Sciences, Vol. 23, pages 215-249; 1995.

Sharing the Universe: Perspectives on Extraterrestrial Life. Seth Shostak. Berkeley Hills Books, 1998.

* Jill C. Tarter deltog i sin første eftersøgning af udenjordisk intelligens i 1976 mens hun var graduate astrofysik studerende på University of California, Berkeley. Hendes nuværende arbejde er 1.000 gange så følsomt. Tarters karriere minder slående om Ellie Arroways, heltinden i Carl Sagans roman Contact. I dag er hun direktør for forskning på SETI Institute i Mountain View, Calif. Når hun ikke observerer, forelæser eller rejser midler, nyder hun at flyve privatfly og danse samba.

Christopher F. Chyba er planetforsker. Hans forskning fokuserer på livets oprindelse og exobiologi. Han ledede fornylig Science Definition Team for NASA's år 2003 Orbiter mission til Europa. Han er nu formand for rumagenturets Solar Systems Exploration Subcommittee, som anbefaler prioriteter for solsystemers udforskning. Chyba er tidligere direktør for internationale miljøspørgsmål ved National Security Council staben i det Hvide Hus. På SETI instituttet har han stillingen, der bærer hans graduate school rådgivers navn, Carl Sagan.

Oversat fra Is There Life Elsewhere in the Universe, Scientific American, December 1999, ss. 80-85.

19. juli, 2000.

Indhold
Skæbnen for liv i Universet :Én sti: Stjernerne scannes for tegn på liv
Livets stof: Hvorfor vand?
Index