Intelligent leven buiten de aarde Galileo dec 2018

(Intelligent) leven buiten de aarde Galileo dec 2018 Wim de Vries

Al eeuwenlang vragen wij ons af of wij de enigen zijn in het Heelal. Ons wereldbeeld is in die tijd ontzettend veranderd. We hebben een goed beeld van het Heelal gekregen. Maar of daar ook intelligent leven is te vinden? Antropocentrisch naar Copernicaans; ΛCDM model; intelligent nog steeds primitief emotioneel, gebaseerd op macht en eigen economisch voordeel (Trump)

De speurtocht naar leven buiten de Aarde is een van de speerpunten van het onderzoek in de ruimte. Het vakgebied van de Astrobiologie houdt zich bezig met de condities die nodig zijn voor leven buiten de Aarde. Ons enige voorbeeld tot nu toe is het leven op Aarde zelf. Miljarden euro budget; grote publiciteitswaarde, bezoekers (UFO’s) uit de ruimte; speculatief

Wat verstaan we onder leven? • Volgens de biologen: – Leven kan zichzelf vermenigvuldigen – Leven kan zich ontwikkelen (Darwin) • Levende organismen hebben een “buitenkant” • Levende organismen consumeren energie uit de omgeving • Het enige (intelligente) leven dat we kennen is dat op aarde, maar zijn er andere vormen mogelijk? Survival of the fittest; mens meest aggressieve “dier” op aarde, heeft capaciteiten het best ontwikkeld en is dominant op hele planeet

Aards leven • Gebaseerd op het element C (koolstof) – C komt in redelijke hoeveelheid voor in het Heelal – Is het enige element dat (met verscheidene andere elementen) zeer lange en complexe moleculen kan vormen die de basis vormen voor de biochemie (onze genenpatronen en de stofwisseling) – Levende organismen zijn biochemische fabrieken • Onbestaanbaar zonder water (H-O-H) – Water is het universele oplosmiddel en transportmiddel voor biochemische fabrieken

Noodzakelijke condities voor leven • Harde bodem om op te leven – Veel planeten bestaan hoofdzakelijk uit gas (met name waterstof (H) en helium (He) • Warmtebron – Ons oplosmiddel water is alleen bruikbaar tussen 0 en 100 graden Celsius; T heelal is – 270 gr C • Cirkelvormige baan om ster – Ellips geeft te grote temperatuurverschillen • Veilige plek in het Heelal – (Aards) biologisch materiaal kan niet tegen hoge doses UV en gamma stralen Alleen water planeet? Radioactief verval, getijdenwarmte; atmosfeer aarde vangt UV en gamma stralen af

Korte geschiedenis van ontstaan leven op aarde • Aarde is ongeveer 4, 5 miljard jaar oud • In het begin een vloeibare hete steenklomp • Na 500 miljoen jaar afgekoeld en bedekt met oceanen (erosie oudste steensoorten) N. B. herkomst van al dit water onzeker. Vermoeden is via kometen. • Atmosfeer voornamelijk N 2, CO 2, H 2 O en SO 2 • Vrijwel geen zuurstof O 2 • I

Korte geschiedenis van ontstaan leven op aarde • Omstandigheden in begin zeer moeilijk voor ontstaan leven. • Simpele organische basismoleculen ontstaan door UV (zon) en blikseminslagen in oceanen. (Miller-Urey experimenten). Ook organische moleculen afkomstig van kometen en asteroiden • Meer complexe moleculen onstaan in klei langs oevers van oceanen en rivieren door polymerisatie reacties (korte koolstofketens)I Alternatief oeverscenario: diep in oceaan black smokers of vulkanische schoorstenen

Korte geschiedenis van ontstaan leven op aarde • Na enige tijd ontstaan biomoleculen (complexe moleculen) en daaruit levende materie. Mechanisme onduidelijk; energie uit chemosynthese en (later? ) fotosynthese. • 3, 5 miljard jaar geleden waren er al protocellen • 2, 5 miljard jaar geleden begon de zuurstof concentratie in de atmosfeer op te lopen door zuurstof producerende (via fotosynthese) microorganismen en ontstond aeroob leven • 1, 2 miljard jaar geleden multi-cellulaire hogere organismen Chemosynthese: zwavel en nitraatbacterieen

Korte geschiedenis van ontstaan leven op aarde • 500 miljoen jaar geleden: – KOLONISATIE VAN LAND MASSA’S DOOR DIEREN, PLANTEN EN SCHIMMELS • 2 miljoen jaar geleden: – HOMO SAPIENS

Lange reeks catastrofes Brokstukken uit de ruimte Erupties van de zon (UV) IJstijden

Leven op aarde is een complex systeem • Alleen planten kunnen energie van de zon direct gebruiken om te functioneren en zetten die voor een deel om in koolhydraten (fotosynthese met CO 2 en water) en met elementen uit aarde in bouwstoffen voor hun eigen organisme • Dieren hebben om te functioneren planten (of andere dieren) nodig als bron van energie en bouwstoffen (koolhydraten en bouwstoffen via vertering) • Afvalstoffen van leven (dood materiaal) worden door speciale micro-organismen door afbraak weer omgezet in CO 2, water en bouwstoffen Planten eerst ontstaan (in het water)? Daarna planten eters? Daarna “alles” eters?

Leven op aarde is een complex systeem • Leven op aarde heeft zich aangepast aan de mogelijkheden (grondstoffen) en omstandigheden. Van buitenaf komt alleen energie in de vorm van zonlicht. • De atmosfeer is een bron van CO 2 voor planten, die op hun beurt zorgen voor zuurstof voor dieren. • De atmosfeer beschermt ons ook tegen allerlei schadelijke invloeden van buitenaf (UV straling, kosmische stralen) • Het aardmagnetisch veld beperkt schade van zonne-erupties

Leven (op aarde) onder extreme omstandigheden (extremofielen) • Vulkanisme (Yellowstone) kleuren water door biologisch leven in heet water • IJsgrotten op Antarctica • Woestijnen heet en droog • Zuur, zout, basisch • Hoge druk (oceaan), ijle lucht (bergen) N. B. Leven is kennelijk zeer aanpasbaar en robuust Tardigrada of beerdiertje

Dichtstbijzijnde ster 28660 km!!! Zonnestelsel Niet op schaal! Zon Diam (cm) 100 Afst (m) Aarde 0, 9 108 Jupiter Pluto 10, 3 0, 16 560 4250 Diam Aarde= 12756 km

Onderzoek op Mars Curiosity Na lang zoeken veel water gevonden, maar geen enkel bewijs voor (vroeger) leven. Zoeken gaat door……

Exoplaneten? • Weinig kans op leven rond onze zon buiten de aarde! • Wat is de kans op bewoonbare Planeten rond andere zonnen (sterren)? • Visuele waarneming beperkt (planeten geven geen licht, reflecteren alleen klein beetje licht) • Afstanden sterren heel groot (dichtstbijzijnde ster 4, 24 lichtjaar) N. B. 1 lichtjaar is 9, 5 x 10^15 m

Detectiemethoden exoplaneten • • • Doppler spectroscopie, radial velocity method Transit method Astrometrie Directe observatie Microlensing N. B. 1 hoe groter de afstand Ster-planeet, hoe moeilijker de detectie N. B. 2 hoe verder de ster weg staat hoe moeilijker de detectie Pas in 1995 eerste exoplaneet definitief aangetoond

Detectiemethoden

200 miljard sterren Diameter 100. 000 -120. 000 lichtjaar

Eerste foto exoplaneet pas in 2009

Noodzakelijke condities voor leven • Harde bodem om op te leven – Veel planeten bestaan hoofdzakelijk uit gas (met name waterstof (H) en helium (He) • Warmtebron – Ons oplosmiddel water is alleen bruikbaar tussen 0 en 100 graden Celsius; T heelal is – 270 gr C • Cirkelvormige baan om ster – Ellips geeft te grote temperatuurverschillen • Veilige plek in het Heelal – (Aards) biologisch materiaal kan niet tegen hoge doses UV en gamma stralen

Leefbare zone rond sterren L LL ~ 1/R^2 L ~ M^3. 5 d

Noodzakelijke condities Probleem excentrische baan voor leven • Harde bodem om op te leven – Veel planeten bestaan hoofdzakelijk uit gas (met name waterstof (H) en helium (He) • Warmtebron – Ons oplosmiddel water is alleen bruikbaar tussen 0 en 100 graden Celsius; T heelal is – 270 gr C • Cirkelvormige baan om ster – Ellips geeft te grote temperatuurverschillen • Veilige plek in het Heelal – (Aards) biologisch materiaal kan niet tegen hoge doses UV en gamma stralen

Resultaten tot nu toe • Totaal aantal gevonden exoplaneten: 3833 • Multi planeet systemen: 634 • Waarvan potentieel bewoonbaar door (aards) leven: 16 (misschien nog 30) TRAPPIST-1 met 7 planeten Potentieel bewoonbaar: in habitable zone en rotsachtig met massa ongeveer aarde

O-star M-star Zon Geen planeten bij Mster> 2, 5 Mzon (T > 14000 K) Aarde Bron: NASA exoplanet archive

Biosignatures • Bijproducten van leven: methaan (CH 4), ammoniak (NH 3), kooldioxyde (CO 2) en van planten ook zuurstof (O 2) • Deze gassen kunnen ook door vulkanen worden geproduceerd (behalve O 2) • Detectie dus niet doorslaggevend, maar veel onderzoek richt zich op atmosferische condities van planeten (o. a Leiden Ignas Snellen c. s. )

1000 miljard stelsels Zichtbaar heelal 12 miljard lichtjaar

Het Heelal bevat ongeveer 1000 miljard sterrenstelsels Abel 2218 op 3 miljard lj

Search for Extra-Terrestrial Intelligence SETI • Luisteren met radiotelescopen naar signalen uit de ruimte • Tweevoudige strategie: • Targeted search: 850 zonachtige sterren monitoren met radiotelescopen (1 3 GHz spectrum) • Sky survey: antennes voor volgen satellieten nemen ook straling tussen 10 GHz waar in de volledige hemel • Project loopt vanaf 2000. Tot nu toe geen enkel teken van leven Allen Telescope Array Californie

Wat zijn de voorlopige conclusies? • Geen leven elders in ons eigen zonnestelsel • We zullen waarschijnlijk nog heel lang niet in staat zijn om leven op een andere planeet buiten ons zonnestelsel aan te tonen • Het lijkt er niet op dat leven elders naar ons op zoek is

Eindigt het leven op aarde? • Het biologische leven op aarde heeft vele problemen overwonnen, maar over 4 miljard jaar is het in ieder geval afgelopen op aarde • Dat geeft nog heel wat ruimte voor (beperkte) emigratie naar andere zonnen, al dan niet met hulp van ET • De mensheid is bijzonder vindingrijk en zal ongetwijfeld oplossingen vinden voor veel problemen, maar …… Emigratie naar andere zonnen vooral om de soort(en) te redden (Ark van Noach)

Pauze

Welke ontwikkelingsfase van leven kunnen wij elders verwachten? • Biochemie op basis van lange koolstofketens in waterige omstandigheden op geschikte rotsachtige planeten (zoals op aarde) • In welke ontwikkelingsfase? • Primitief • Technologisch ontwikkeld intelligent leven (zoiets als wij) • Technologisch zeer ver ontwikkeld (aards leven is maar 3 miljard jaar oud) • Wat is “technologisch zeer ver ontwikkeld”? • Antwoord mogelijk te vinden in ontwikkeling AI

Artificial Intelligence • Supercomputers

Zelfstandig opererende automaten Treinen Vliegtuigen Auto’s

Algoritmes (Google, facebook, Twitter) • Gebruikt voor gericht doorzoeken van grote data bestanden met als doel: • Vinden van specifieke informatie • Vinden van trends • Adviseren over “beste” route, koop, actie etc • Afstemmen van marketing acties op behoeften klant • Manipuleren publieke opinie

Automatische administratieve processen • • • Betalingen Reserveringen Bewakingen

Hulp bij bestuurlijke processen ?

Robots • Elke zelfstandig werkende machine is in principe een robot • Hoe intelligenter de robot hoe dichter hij de mens nadert • Een androïde of humanoïde robot lijkt ook qua vorm op een mens

Toekomst AI Supercomputers worden steeds krachtiger en software wordt steeds complexer en intelligenter. Zelflerende software is aan een snelle ontwikkeling bezig. Steeds meer arbeid zal door steeds volmaakter machines voor ons worden uitgevoerd. Steeds meer denkwerk (analyses) zal door zelflerende software worden uitgevoerd. Cruciaal is welke bevoegdheden en juridische status we robots gaan geven

Kolonisatie van andere planeten MARS De enige planeet waar kolonisatie mogelijk is Levensomstandigheden MOEILIJK Voorlopig ENKELE REIS Kans voor AI machines Proefstation voor AI ROBOTMAATSCHAPPIJ

Toekomst Scenario’s “Doom”scenario: mensheid vernietigt zichzelf in (atoom)oorlog of grote asteroïde treft aarde Maar: niet alle leven op aarde verwijnt. Nieuwe soorten ontstaan en evolutie gaat verder (mogelijk weer naar intelligente levensvormen) “Vredes”scenario: wereld wordt uiteindelijk volledig bestuurd via robots (AI machines) die zichzelf in stand kunnen houden en mensheid degenereert tot onbeduidende soort als ook de AAN/UIT knoppen zijn overgedragen aan AI machines.

Hoe lang kunnen en willen we de baas blijven in eigen huis?

Wat zullen we aantreffen als we elders leven vinden? • Grootste kans is PRIMITIEF leven (ontwikkeling intelligentie is van heel veel toevallige factoren afhankelijk en waarschijnlijk zeldzaam) • Indien INTELLIGENT leven dan meest waarschijnlijk gebaseerd op volledig geautomatiseerde AI robot maatschappij • N. B. de fase waarin wij nu verkeren (snelle technologische ontwikkeling) is astronomisch gezien van zeer korte duur (hooguit een paar duizend jaar)…

Dr. Martin Rees Astronomer Royal En Alfred? The future of human civilisation https: //www. youtube. com/watch? v=50 iof. GZa. W 7 Y