Cosmos (11) Zal de menselijke beschaving overleven? Panspermia

Must we die? 
Zal de menselijke beschaving overleven?

De uitvinding van het schrift gaf mensen de mogelijkheid gedachten door te geven naar toekomstige generaties. Op die manier worden mensen onsterfelijk.

Koningin Enheduanna 3000 jaar voor Chr. schreef teksten en ondertekende die voor het eerst in de geschiedenis met haar eigen naam. ("Regarded by literary and historical scholars as possibly the earliest known author and poet").
Gilgamesj zocht naar onsterfelijkheid, wijsheid, en reisde over de hele wereld, bouwde een ark om een grote watersnoodramp te overleven en nam dieren mee. Het verhaal lijkt als twee druppels water op het verhaal dat 1000 jaar later in Genesis terecht kwam als het verhaal van Noach en de ark. Gilgamesj is in die zin onsterfelijk geworden omdat wij zijn verhaal nog steeds lezen.

Ontstaan van het leven

Ieder van ons heeft een boodschap uit het verleden in zich: DNA met 4 letters en woorden van 3 letters. Deze boodschap gaat uiteindelijk terug naar 3 miljard jaar geleden. "Hoe die oorspronkelijke boodschap is ontstaan weet niemand". Tyson legt uit dat de oorsprong van het leven niet bekend is. Het zou ontstaan kunnen zijn op de zeebodem rond een vulkaan. Of het leven is uit het heelal gekomen liftend op een komeet.
Nakhla meteoriet [1] kwam in juni 1911 in  Egypte terecht. Toen wetenschappers de gassen van de meteoriet analyseerden

 

Perfect match tussen atmosfeer van Mars
en de gassen in de Nakhla meteoriet

 

vonden ze een treffende gelijkenis van de gassen in de atmosfeer van Mars en in de Nakhla meteoriet (zie plaatje). Conclusie: de meteoriet kwam van Mars! Zo'n steen kan miscroscopisch kiemen van leven bevatten.

Panspermia  

We weten dat sommige microben in de ruimte kunnen overleven. Sommigen hebben anderhalf jaar in het ruimtestation ISS doorgebracht en zijn blootgesteld aan extreme temperaturen, vacuüm en straling. Sommigen waren nog levend toen ze terug naar de aarde gebracht werden. Tyson: als micro-organismen dat kunnen overleven kunnen ze misschien ook wel een reis met een meteoriet overleven en zo van Mars naar de Aarde getransporteed worden. Tyson vertelt dat de jonge aarde gedurende Late Heavy Bombardment gesteriliseerd zou moeten zijn, maar dat er tussen die periodes toch leven aanwezig geweest moet zijn. Omdat de aarde herhaalde malen gesteriliseerd is geweest in die tijd, kan het haast niet anders dat bacterieën in meteorieten afkomstig van Mars of Venus naar de aarde gebracht zijn [2]. In dat geval zou het leven op aarde niet steeds na iedere ramp opnieuw ontstaan hoeven zijn.

Waarom kunnen sommige bacterieën op aarde de straling en vacuüm zoals in de ruimte verdragen? Misschien omdat ze afstammen van 'ruimtereizigers' [3]. Tyson gaat zelfs nog verder door uiteen te zetten dat leven getransporteerd zou kunnen zijn tussen verschillende planetenstelsels. Het leven zou zich door het hele Melkweg stelsel hebben kunnen verspreiden.

"This could be how life came to Earth. We do not know for sure".

Buitenaardse beschavingen

Over het zoeken naar buitenaards intelligent leven door radiosignalen te scannen. Tot nu toe nog niets gevonden. Maar we hebben onze antennes misschien de verkeerde kant op gericht en signalen gemist. Of het zijn geavanceerde signalen die wij niet kunnen detecteren. Of: buitenaardse beschavingen hebben maar kort bestaan. Dit moet ook met beschavingen op onze eigen aarde gebeurd zijn. De beschaving van Enheduanna is verdwenen door onverstandig gebruik van natuurlijke hulpbronnen (water), droogte, oorlog. In die tijd hadden de mensen het niet door: ze ervaarden plotseling klimaatverandering en schreven het toe aan boze goden. Drieduizend jaar later maakte de Maya beschaving in Midden-Amerika ook een plotselinge klimaatverandering mee: droogte periodes van bijna een eeuw lang.

Op haar hoogtepunt stierf de Maya beschaving uit.

Zal de huidige globale menselijke beschaving overleven? De risico's zijn:

• supernova explosite dichtbij genoeg om onze beschermende ozonlaag weg te vagen. De komende paar honderd miljoen jaar zijn er geen te verwachten in onze buurt.
• supervulkaan uitbarsting eens in de miljoen jaar. De laatste was Toba 74.000 jaar geleden op Sumatra; de grootste vulkaan uitbarsting allertijden [4]. Gevolg: een globale mist die zonlicht verduisterde gedurende 5 jaar lang. Planten en dieren bevroren zelfs in de tropen. De menselijke bevolking werd gedecimeerd.
• iedere miljoen jaar komt er een asteroïde op de aarde terecht
• nieuwe dodelijke besmettelijke ziektes [8]
  
• zichzelf vernietigende beschavingen gericht op korte termijn winst en geen oog voor de lange termijn

Als de huidige menselijke beschaving die ene unieke, karakteristieke eigenschap, intelligentie, ten volle benut, kunnen we nog duizenden jaren overleven.

Wij hebben de pech dat we rondjes draaien om een ster die al op de helft van zijn levensduur is. Maar rode dwergen (red dwarfs) sterren hebben een levensduur van een triljoen jaar ( trillion year; 10^12 of: 10^18 jaar [5]) en de planeten die daar om heen cirkelen hebben ruim de tijd om (super-)intelligent leven te ontwikkelen.

Toekomst van het universum

• over 5 miljard jaar heeft onze zon alle waterstof (H) opgebruikt en wordt een rode reus (red giant)

Tegen die tijd zal de mensheid hopelijk verhuisd zijn naar andere planeten of ruimteschepen! [6], [7]

Noten

1. In de Nakhla meteoriet werd koolstof, en microscopisch kleine structuren aangetroffen die op bacterieën leken, en aminozuren. Dit werd niet algemeen aangenomen als bewijs voor leven op Mars. Koolstof is het vierde meest algemene element in de cosmos.
2. De theorie heet panspermia. Tyson vertelt dat verhaal alsof het algemeen wordt aangenomen door wetenschappers. In ieder geval niet door biologen. Waarom zou leven op Mars wel soortgelijke bombardementen overleefd hebben en het aardse leven niet? De jonge planeet Venus leek op de aarde en zou leven gehad kunnen hebben. Het grootste probleem van panspermia is dat je wel organismes kunt transporteren van de ene naar de andere planeet, maar organismes zijn aangepast aan de omstandigheden van de lokale planeet (voedsel, energie, temperatuur, atmosfeer, concurrenten) die helemaal niet hetzelfde hoeven te zijn als op de aarde. Bijvoorbeeld tijdens het ontstaan van leven op aarde was de aarde zuurstofloos. Buitenaardse bacterieën die van zuurstof afhankelijk zijn maken dus al geen kans. Zie ook: Energy at life's origin in: Science 6 juni 2014. Daaruit blijkt dat het eerste leven op aarde misschien diep op de oceaanbodem ontstond (hydrothermal vents) en gebruikt maakte van H2 ipv O2.
3. Dit is heel zwak bewijsmateriaal. Fred Hoyle had dit al beweerd in 1983 maar dat is weerlegd. Zie mijn review Fred Hoyle's The Intelligent Universe, interne noot [21] en eindnoot 7. Mijn bezwaar is dat Tyson dit verhaal brengt zonder alternatieve, en meer plausibele verklaringen te melden. En als alle leven op aarde van buitenaardse bacterieën af zou stammen dan zou alle het leven op aarde daar sporen van moeten dragen, en niet alleen maar één bacterie.
4. Interessant detail: De Toba-catastrofetheorie stelt dat de evolutie van het menselijk ras in belangrijke mate is beïnvloed door een uitbarsting van de vulkaan Toba (wiki). (leuk voor fine tuners!)
5. De vertaler-ondertitelaar vertaalt 'trillion' met miljard, wat in ieder geval fout is.
6. Géén vermelding van: 'The Five Ages of the Universe' of: 'Heat death of the universe'.
7. Op de aftiteling zie ik: Scientists: Andre Bormanis (Star Trek advisor!), Jonathan I. Lunine (Planetary Scientist), Ward Wheeler (American Museum of Natural History), Brandon Fibbs (research coordinator: Carl Sagan Took My Faith — and Gave Me Awe) dat artikel is zeer de moeite waard!
   Aflevering 12: Matthew Siegler (NASA); Donald Goldsmith (astronoom en auteur); Cathy Trentalancia (historisch onderzoek, werkte ook aan de originele Sagan serie); Robert Oltra (research coordinator). Interview: "Several passages in the new series focus on scientists whose research faced opposition from governments and religious institutions. ... Druyan said other networks wanted to “edit out the uncomfortable parts” from Cosmos.".
8. Naschrift Feb 2022: inderdaad: er is in decmeber 2019 een (dodelijke) besmettelijke pandemie uitgebroken: SARS-CoV-2 / covid-19. Deze heeft miljoenen doden gekost.
   

Vorige blogs over Cosmos

1. 14 april 2014 Cosmos: A Spacetime Odyssey (1) Neil deGrasse Tyson
2. 22 april 2014 Cosmos: A Spacetime Odyssey (2) Evolutie
3. 29 april 2014 Cosmos (3): Newton en Halley. De opkomst van de natuurwetenschap
4. 30 april 2014 Cosmos (4) De ontdekking van het licht (Mozi, Ibn al-Haytham, Herschel, Fraunhofer)
5. 1 mei 2014 Cosmos (5) een telescoop is een tijdmachine (Michell, Herschel, Faraday, Maxwell, Einstein)
6. 2 mei 2014 Cosmos (6) The planet of the tardigrades
7. 20 mei 2014 Cosmos (7) Clair Patterson's zoektocht naar de leeftijd van de aarde en lood in ons milieu
8. 21 mei 2014 Cosmos (8) het classificeren van de sterren: Annie Jump Cannon, Henrietta Swan Leavitt, Cecilia Payne
9. 26 mei 2014 Cosmos (9) de rusteloze aarde en massa uitstervingen ;
   27 mei 2014 Cosmos (9) De rusteloze aarde heeft het lot van het leven op aarde bepaald (deel 2)
10. 4 juni 2014 Cosmos (10) Michael Faraday legde de basis voor de moderne natuurkunde en communicatietechnieken 

(de data zijn geen uitzenddata maar blog datums)

Cosmos (10) Michael Faraday legde de basis voor de moderne natuurkunde en communicatietechnieken

Royal Institution Christmas Lecture door Faraday

Michael Faraday werd in een arm, christelijk gezin geboren, en maakte zijn school niet af. Zijn carrière in de wetenschap werd aangewakkerd door een lezing voor het grote publiek met demonstraties over elektriciteit, in het Royal Institution in Londen. 

Faraday construeerde de eerste elektrische motor. Dat had verstrekkende gevolgen voor onze beschaving. Menselijke en dierlijke spierkracht kon vervangen worden door elektrische motoren. Later hield hij zich bezig met de relatie tussen magnetisme, elektriciteit en licht, en stelde de hypothese van (onzichtbare) magnetische velden op. Op zijn 49e begon hij aan ernstig geheugenverlies te leiden.
Desondanks ontdekte hij na veel experimenteren dat een elektromagnetische kracht licht kan manipuleren. Daarmee had hij een diepere eenheid in de fysische natuur ontdekt. Elektriciteit, Magnetisme en Licht vormden een eenheid. Hij opende hiermee de weg voor latere geleerden als Einstein.

Faraday was opgeklommen uit de armoede van zijn ouderlijk huis tot een gevierd wetenschapper (the all-Amercian dream!), de uitvinder van de elektromotor [1] en nog veel meer.

Hij kwam op het idee dat de aarde zelf een enorme magneet was met magneetvelden waar een kompas op reageerde. Leuk dat Tyson vermeldt dat vogels het aardmagnetisch veld kunnen waarnemen en zich daar op kunnen oriënteren. Het magnetisch veld is sterker bij de polen dan bij de evenaar. Dat kunnen vogels waarnemen en dat helpt bij vogeltrek.

Het magnetisch veld van de aarde heeft nog een ander effect: het beschermt ons tegen kosmische straling. Kosmische stralen kunnen DNA beschadigen. Gelukkig wordt de meeste straling opgevangen door de Van Allen gordel.

Vergelijking van aardmagnetisch veld met gravitatievelden rond de zon en planeten: werking op afstand. Maar werking op afstand door onzichtbare velden werd door tijdgenoten niet serieus genomen, en sommigen maakten Faraday's ideeën belachelijk. De wiskundige James Clerk Maxwell slaagde er in Faraday's krachtlijnen in formules te vatten. En stuurde hem het manuscript toe. Faraday had door zijn te korte schooltijd geen wiskunde kunnen leren.
Faraday's uitvindingen en inzichten hebben moderne communicatie technieken mogelijk gemaakt. De wereld zou nooit meer dezelfde zijn. Faraday is een held van de wetenschap. En meer dan dat. We hebben alle moderne communicatietechnieken uiteindelijk aan Faraday te danken.

 

Noten

1.  Ik dacht dat Tesla de elektromotor had uitgevonden!

 

Vorige blogs over Cosmos

1. 14 april 2014 Cosmos: A Spacetime Odyssey (1) Neil deGrasse Tyson
2. 22 april 2014 Cosmos: A Spacetime Odyssey (2) Evolutie
3. 29 april 2014 Cosmos (3): Newton en Halley. De opkomst van de natuurwetenschap
4. 30 april 2014 Cosmos (4) De ontdekking van het licht (Mozi, Ibn al-Haytham, Herschel, Fraunhofer)
5. 1 mei 2014 Cosmos (5) een telescoop is een tijdmachine (Michell, Herschel, Faraday, Maxwell, Einstein)
6. 2 mei 2014 Cosmos (6) The planet of the tardigrades
7. 20 mei 2014 Cosmos (7) Clair Patterson's zoektocht naar de leeftijd van de aarde en lood in ons milieu
8. 21 mei 2014 Cosmos (8) het classificeren van de sterren: Annie Jump Cannon, Henrietta Swan Leavitt, Cecilia Payne
9. 26 mei 2014 Cosmos (9) de rusteloze aarde en massa uitstervingen
10. 27 mei 2014 Cosmos (9) De rusteloze aarde heeft het lot van het leven op aarde bepaald (deel 2)

(de data zijn geen uitzenddata maar blog datums)

Fine tuning voor intelligent leven kan niet via evolutionaire processen

In dit korte blog probeer ik op een rijtje te zetten waarom 'fine tuning' van zuiver fysische variabelen ten behoeve van intelligent leven onmogelijk is [1]. Heel in het kort samengevat: evolutionaire processen zijn open-einde processen. Evolutionaire processen leveren geen gegarandeerd eindresultaat op. Als het doel van fine-tuning intelligent leven is, dan zijn evolutionaire processen een hoogst onbetrouwbaar middel om dat te bereiken. 

Met 'evolutionaire processen' bedoel ik niet alleen biologische evolutie, maar ook kosmologische evolutie, chemische evolutie en planetaire evolutie. Ik geef drie voorbeelden van het open-einde karakter van planetaire evolutie die belangrijk zijn voor de evolutie van leven.

Een concreet voorbeeld: het molecuul CO2 kan bestaan dankzij chemische en fysische eigenschappen die uiteindelijk teruggaan op variabelen die geclaimd worden te zijn 'ge fine tuned'. Prima! Maar het leven speelt zich niet af in de ruimte, maar op een planeet. Het CO2 gehalte van zo'n planeet moet niet te veel stijgen, anders treedt er een runaway broeikaseffect op en kookt de planeet droog (precies dat is met Venus gebeurd [9]). Het CO2 gehalte van een planeet mag ook niet te veel dalen, anders wordt er te weinig warmte van de zon vastgehouden in de atmosfeer en bevriest de planeet, waardoor er geen leven mogelijk is. Er is een kritieke balans van CO2 die op geen enkele manier beïnvloed kan worden door fine tuning van fysische variabelen die alleen het molecuul CO2 mogelijk maken. Het gaat er om welke moleculen er aanwezig zijn op een planeet en hun dynamiek [6].

Een tweede voorbeeld: Het huidige percentage zuurstof (21%) in de atmosfeer van de aarde is nodig om leven met de complexiteit en metabolisme van zoogdieren (inclusief de mens) mogelijk te maken [10]. Zuurstof is ook weer mogelijk dankzij de fundamentele, universele fysische parameters. Maar, die zuurstof moet wel aanwezig zijn op die ene planeet. Welnu, de zuurstof die we in ademen is er niet altijd geweest op aarde en ook niet altijd in de huidige concentratie. De atmosferische zuurstof is een bijproduct van fotosynthese. Fotosynthese is ontstaan door een evolutionair proces dat tijd kost [6]. En daardoor is de aanwezigheid van zuurstof in de atmosfeer afhankelijk van de evolutie van fotosynthese. De evolutionaire uitvinding fotosynthese is een onwaarschijnlijke gebeurtenis die zich ooit eenmalig heeft voorgedaan op aarde. En is dus zeker niet gegarandeerd [3]. Bovendien heeft de opbouw van voldoende zuurstof in de atmosfeer zeer veel tijd gekost.
Zuurstof is nog op een andere manier van belang: zonder zuurstof geen ozonlaag (O3) die schadelijke UV straling van de zon absorbeert [8]. Deze beschermende werking van Ozon was dus ook niet aanwezig tijdens de vroege aarde. En is een bijproduct van andere processen.

Een derde voorbeeld: water. Geen leven zonder water. Water heeft heel bijzondere eigenschappen die ook weer terug te voeren zijn op dezelfde fysische constanten die ook CO2 en zuurstof mogelijk maken. Maar, water moet wel aanwezig zijn op diezelfde planeet waar het leven zou moeten ontstaan. Hoe die hoeveelheid water die de aarde nu heeft daar terecht is gekomen is nog onduidelijk [7]. Een theorie is dat water door middel van kometen op de aarde afgeleverd is. Ook al weer een voorbeeld van een open-einde proces. In dit geval speelt het toeval een grote rol. Water is bovendien onmisbaar in fotosynthese (zie boven).

Als onze levenloze buurplaneten U nog niet overtuigen, kan Earth System Science dat misschien? Het systeem aarde is een instabiel en kwetsbaar systeem (ondanks Lovelock's Gaia!) dat in het verleden heen en weer is geslingerd tussen bijna totaal bevroren (Snowball earth), gewone ijstijden, totale duisternis door vulkaan uitbarsting [5], asteroïde inslagen, en andere laag-bij-de-grondse-zaken, met als gevolg 5 major mass extinctions die het leven bijna van de aardbodem weggevaagd hebben. Die mass extinctions bewijzen de kwetsbaarheid van de planeet. Geen garanties kunnen hier gegeven worden op een goede afloop.

 

Het systeem aarde is een cruciale verbindende factor tussen kosmologische evolutie en biologische evolutie. Dit wordt vergeten door Fine Tuning aanhangers. Ook al zou fine tuning waar zijn, ook al zou het universum zodanig zijn 'gefinetuned' dat het evolutionair ontstaan van leven mogelijk gemaakt wordt [2], er is geen enkele garantie dat dat ook in werkelijkheid gerealiseerd wordt. Er gaapt een grote kloof tussen mogelijk zijn en realiseren.

Biologische evolutie: wil je enige handvaten om te leren denken over de open-einde karakter van evolutie op aarde dan raad ik aan: Tim Lenton en Andrew Watson (2011, 2013) Revolutions that made the Earth [3]. Daar vind je het 'criticial steps model' dat zegt dat het ontstaan van de mens op aarde afhankelijk is van een aantal cruciale en onwaarschijnlijke transities. Dat model is ook mathematisch uitgewerkt. Belangrijk is in te zien dat die critical steps gelijkelijk verdeeld zijn over de geschiedenis van de aarde, omdat ze stuk voor stuk onwaarschijnlijk zijn. En omdat ze een voorwaarde voor het ontstaan van de mens zijn, maar onwaarschijnlijk zijn, is er geen garantie dat een intelligente soort als de mens op tijd ontstaat vóórdat de lokale ster is uitgeput.

In de TV uitzending [1] en in het stuk van Emanuel Rutten [2] zie ik geen enkele erkenning van bovenstaande inzichten. Rutten ziet niet dat 'Fine tuning voor intelligent leven' niet kan via open-einde evolutionaire processen. [4].

 

Postscript 5 Juni 2014

Discussie op het blog van Emanuel Rutten over deze blogpost: Te gast bij TV programma 'Andries'. De discussie op dat blog verloopt uiterst traag, maar de uitkomst is interessant. Ik kom er nog op terug. [9 juni 2014]


Postscript 12 Juli 2014

Bij het doorbladeren van het proefschrift *) van Emanuel Rutten viel mij op dat bij hem God door het hele proefschrift heen 'Eerste Oorzaak' betekent. De eerste oorzaak van de cosmos. Vandaar het kosmologische argument voor God. Nu denk ik dat fine-tuning en deïsme voor de hand ligt als God als 'Eerste Oorzaak' gedefinieerd is. dat kan geen toeval zijn. En inderdaad, voor Rutten zijn het ontstaan van het leven op aarde en het ontstaan van de mens natuurlijke gebeurtenissen, die volledig volgen uit de natuurwetten en dus zonder ingrijpen van God plaatsvinden. Desondanks verdedigt Rutten theïsme ('a renewed case for theïsme'). Maar als je een Eerste Oorzaak afleidt uit de principes atomisme en causalisme, die uitgaan van een autonoom functionerende causale wereld, dan heb je geen God meer nodig die later nog 'ingrijpt'. Sterker, je vernietigt je Godsbewijs als God overal en altijd kan ingrijpen, want dat vernietigt de autonome causale wereld waarop je Godsbewijs gebaseerd was.

*) proefschrift: 'A Critical Assessment of Contemporary Cosmological Arguments: Towards a Renewed Case for Theism'.

 

Noten

1. De aanleiding is de reactie van Emanuel Rutten op mijn vorig blog Emanuel Rutten: fine-tuning is een heel goed argument voor God
2. Emanuel Rutten: "Maar het is geen bruut toeval dat er een universum is dat überhaupt het evolutionair ontstaan van leven mogelijk maakt." in deze blogpost. 1 maart 2013
3. Het boek is aan bod gekomen in mijn blog Revoluties in de geschiedenis van de aarde die ons bestaan mogelijk gemaakt hebben 24 feb 2014. Zie hoofdstuk 6: The Critical Steps en met name: 6.6 'The emergence of intelligent observers'. Alle overwegingen in de post van vandaag kunnen ondersteund worden met vakliteratuur.
4. Luchtige opmerking tenslotte: de beste garantie geeft mensen rechtstreeks met eigen handen scheppen (Adam en Eva). Dat geeft 100% zekerheid.
5. Een paar dagen geleden werd bekend: "a researcher has shown that ancient volcanic eruptions in Australia 510 million years ago significantly affected the climate, causing the first known mass extinction (which eradicated 50 per cent of species) in the history of complex life. Science Daily
6. Het grappige is dat die zuurstof uiteindelijk uit water afkomstig is! (dmv fotosynthese). Fotosynthese splitst water en verbruikt CO2. Er is dus een wisselwerking tussen water, CO2 en zuurstof. Deze 3 stoffen vervullen een sleutelrol in het leven op aarde. 
7. Volgens astrochemicus Erwine van Dishoeck tonen recente metingen definitief aan dat het grootste deel van het water op aarde afkomstig is van kometen. Govert Schilling, De Volkskrant Wetenschap za 16 maart 2013. [toegevoegd 8 jun 14]
8. Ozon layer, ozonlaag. Langdurige en intensieve blootstelling aan UV licht veroorzaakt huidkanker. [8 juni 2014]
9. Zie de uitzending Cosmos (12) Het kwetsbare klimaat van planeet Aarde. Daar wordt het goed uitgelegd.! [11 jun 14] Zie ook een eerder blog 'Revoluties in de geschiedenis van de aarde die ons bestaan mogelijk gemaakt hebben' (24 Feb 2014) dat o.a. ingaat op de zuurstof revolutie.
10. De reden is dat de energieopbrengst van voedsel (glucose) per molecule  met gebruikmaking van zuurstof een factor 10 hoger ligt dan zonder zuurstof. Dat is het verschil tussen aerobe verbranding en anaerobe verbranding. [12 jun 2014]