The Unique Earth Hypothesis er et foreslået svar på Fermi-paradokset , som forklarer, hvorfor udseendet af en planet som Jorden bør betragtes som meget usandsynligt. Hvis hypotesen om sjældne jordarter er korrekt, så er kun nogle få planeter i galaksen, måske kun én, beboelige. Der er mange grunde til, at jordlignende planeter kan være meget sjældne. Disse årsager omfatter den langsigtede ustabilitet af planetbaner og solsystemer, ret hyppige planetkatastrofer osv. [1] Sammen med antagelsen om, at tilstedeværelsen af en terrestrisk planet er en nødvendig forudsætning for fremkomsten af højt udviklede livsformer, er dette ville forklare fraværet af tegn på eksistensen af udenjordiske civilisationer.
Den unikke jordhypotese blev først beskrevet i bogen Rare Earth : Why Complex Life Is Uncommon in afogWardPeterpalæontologafUniversethe Donald Brownlee [ 2 ] . Ward og Brownlee brugte den udvidede Drake-ligning til at bevise, at eksistensen af en planet med terrestriske karakteristika i universet bør betragtes som en utrolig sjælden begivenhed.
Det antages, at det meste af det observerbare univers, inklusive det meste af vores galakse, er en "død zone", der ikke er i stand til at understøtte komplekst liv. De dele af galaksen, hvor komplekst liv er muligt, udgør den galaktiske beboelige zone , som primært er karakteriseret ved dens afstand fra det galaktiske centrum.
Afstand fra det galaktiske centrum er nødvendig af følgende årsager:
Følgelig vil de fleste af de galakser, der er opdaget af forskere med en høj tæthed af stjerner og hyppige supernovaeksplosioner , uundgåeligt være døde zoner [4] .
Derudover skal planetsystemet selv, som er beboeligt, bevare sin gunstige position længe nok til udvikling af komplekst liv. En stjerne med en excentrisk (elliptisk eller hyperbolsk) galaktisk bane i løbet af sin levetid vil ikke en gang passere gennem den såkaldte. spiralarme er ugunstige områder med en høj tæthed af stjerner. Heraf følger konklusionen, at stjernen skal have en passende galaktisk bane. Dette begrænser galaksens beboelige zone til et ret snævert område. Forskere anslår, at denne zone er en ring med en radius på 7 til 9 kiloparsecs , inklusive ikke mere end 10% af stjernerne i Mælkevejen, det vil sige fra omkring 20 til 40 milliarder stjerner. Nogle har en tendens til at halvere dette tal; ifølge deres skøn falder ikke mere end 5 % af Mælkevejens stjerner ind i den beboelige galaktiske zone [5] [6] .
Cirka 77 % af de galakser vi observerer er spiralformede, to tredjedele af alle spiralgalakser har en såkaldt. bar, og mere end halvdelen af dem har ligesom Mælkevejen flere arme. Ifølge hypotesen er vores galakse meget rolig og dunkel, hvilket er meget sjældent (ca. 7 % af alle galakser opdaget af menneskeheden) [7] [8] [9] . Men alligevel er denne procentdel omkring 200 milliarder galakser i det kendte univers .
Vores galakse er også unik ved, at den ikke har kollideret med andre galakser i 10 milliarder år, og potentielt kan sådanne kollisioner forårsage supernovaeksplosioner og andre globale katastrofer [10] . Derudover viser det supermassive sorte hul i midten af Mælkevejen ikke overdreven aktivitet [11] .
Solens kredsløb omkring Mælkevejens centrum er næsten perfekt cirkulær, med en periode på 226 millioner år, som nøjagtigt matcher rotationsperioden for selve galaksen. Ifølge hypotesen har vores sol sjældent, hvis nogensinde, passeret gennem spiralarmene. På den anden side har astronomen Karen Masters beregnet, at Solen passerer gennem en stor spiralarm omkring hvert 100. million år, hvilket falder sammen med perioder med masseudryddelser på planeten [12] .
At skabe en jordlignende planet og bringe den til den rigtige tilstand er en vanskelig opgave. For det første skulle det dannes nær en stjerne rig på metaller (i astrofysikken kaldes alle kemiske grundstoffer, der er tungere end helium , metaller [13] ). Metalfattige stjerner er ikke i stand til at skabe andet end gasgiganter: Der er simpelthen ikke nok materiale til at skabe jordlignende planeter i en gaståge. Således er den ydre del af Galaxy udelukket . På den anden side, hvis stjernen indeholder for mange metaller, vil de resulterende planeter være for tunge, akkumulere voluminøse skaller af gas, som deres enorme tyngdekraft vil holde på , og igen blive gasgiganter med en stor sten-metalkerne.
Stjernen skal dreje rundt om galaksens centrum i en cirkulær bane: En aflang bane vil få stjernen til at komme for tæt på galaksens energimættede kerne og blive udsat for alvorlig stråling . Billedligt talt skulle stjernen leve i udkanten af galaksen, men ikke i midten og ikke længere ud over [14] .
Efter at have fået en stjerne med den korrekte metallicitet , bør man sikre sig, at den kan have beboelige planeter. En varm stjerne, såsom Sirius eller Vega , har en bred beboelig zone (et område, hvor overfladetemperaturen på en planet ville være tæt på Jordens), men der er to problemer: For det første er denne zone for langt fra stjernen, fordi Planeter med en fast kerne vil sandsynligvis dannes nær stjernen og uden for den beboelige zone. Dette udelukker dog ikke muligheden for livets oprindelse på gasgiganters satellitter: varme stjerner udsender nok ultraviolet , som tilstrækkeligt kan ionisere atmosfæren på enhver planet. Et andet problem med varme stjerner er, at de ikke lever længe nok. Efter omkring en milliard år (eller mindre) bliver de til røde kæmper , hvilket måske ikke giver tid nok til, at højt udviklet liv kan udvikle sig.
Kolde stjerner er ikke i den bedste position. Den beboelige zone, der er egnet til liv, vil være smal og tæt på stjernen, hvilket væsentligt reducerer chancerne for at få en planet på det rigtige sted. Udbrud, der forekommer på overfladen af en kold stjerne, vil oversvømme planeten med stråling og ionisere dens atmosfære i ikke mindre grad end nær en varm stjerne. Hårde røntgenbilleder vil også være mere intense.
Det viser sig således, at den "korrekte" type stjerner er begrænset til intervallet fra F7 til K1 (se spektralklasser af stjerner ). Disse typer stjerner er sjældne: G-stjerner som Solen udgør kun 5 % af stjernerne i vores galakse.
Efter at planeten er dannet inden for den beboelige zone, skal et himmellegeme på størrelse med Mars kollidere med det (ifølge modellen for Månens nedslagsdannelse ). Uden en sådan kollision dannes der ingen tektoniske plader på planeten , da den kontinentale skorpe dækker hele planeten og ikke efterlader plads til oceanisk skorpe. Kollisionen kan også føre til fremkomsten af en stor satellit, der stabiliserer planetens rotationsakse, og til sammensmeltningen af planetens kerner og himmellegemet, hvilket er nødvendigt for at danne en supermassiv planetkerne, som vil generere en kraftig magnetosfære , der beskytter planetens overflade mod solstråling [14] . Nylige undersøgelser af Edward Belbruno og Richard Gott tyder på, at et sådant himmellegeme af den rigtige størrelse kunne dannes ved trojanske punkter i stjerne-planetsystemet ( L 4 eller L 5 ), hvilket måske gør denne begivenhed mere sandsynlig.
Chancerne for, at en asteroide kolliderer med det mest massive objekt i det binære system, såsom Jorden og Månen, er ret lille. De fleste asteroider vil enten blive kastet fuldstændigt eller ramt et mindre massivt objekt: For at ramme en mere massiv krop, skal du bruge den rigtige kombination af hastighed og indfaldsvinkel. En planet med en stor måne vil således være bedre beskyttet mod kollisioner (selvom tilfældige kollisioner kan være nødvendige, da evolutionsteorien tillader, at en masseudryddelse kan fremskynde udviklingen af komplekse organismer). Også en nødvendig betingelse er tilstedeværelsen i stjernesystemet af en stor gaskæmpe, såsom Jupiter , på grund af hvilken "skrald", der forbliver i kredsløb efter dannelsen af planeterne, kastes ind i formationer som Kuiperbæltet og Oort-skyen .
Livet tager en vis mængde tid at udvikle sig og nå et vist niveau af organisation. Hyppige kollisioner med store asteroider forhindrer sandsynligvis fremkomsten af højt organiserede organismer. Livet i sig selv forsvinder næppe, men de mest komplekse organismer fra de højere grene af evolutionen er meget sårbare og dør let ud som følge af en planetarisk katastrofe. Evolutionsteorien om punktueret ligevægt siger, at:
Fossiler menes at demonstrere, at økologisk ligevægt er blevet nået på Jorden flere gange, første gang siden den kambriske eksplosion . Adskillige katastrofer, der førte til masseudryddelsen af organismer, kan være nødvendige, for at evolutionen kan opstå radikalt nye måder at udvikle sig på, og for at livet kan undgå en situation, hvor dets udvikling stopper halvvejs til intelligent liv. Masseudryddelsen af dinosaurerne tillod for eksempel pattedyr at indtage deres økologiske nicher, hvorefter evolutionen tog en ny vej.
Det er således indlysende, at de korrekte værdier af hundredvis af parametre for planeten og stjernesystemet er nødvendige for, at højt organiseret liv kan blive muligt. Universet er utroligt stort, det overgår i høj grad mulighederne for menneskelig undfangelse og forståelse, så der er stadig en chance for, at der et sted i universet er en jordisk planet med højt organiseret liv. Muligheden for, at en sådan planet eksisterer tæt nok på Solen til, at vi nogensinde kunne nå den eller komme i kontakt med dens indbyggere, er praktisk talt nul. Dette løser Fermi-paradokset: vi ser ikke tegn på udenjordisk intelligens , da sandsynligheden for udseendet af en anden jordisk-type planet, der er i stand til at understøtte højt organiseret liv, er ubetydelig selv på galaksens skala.
Sandsynligheden for, at liv varer ved i milliarder af år på en planet, der ligner Jorden, er meget lille. Små udsving i solstrålingen og ikke særlig store ændringer i vulkansk aktivitet er nok til at ødelægge livet på Jorden. Under eksistensen af liv på Jorden er intensiteten af solstråling steget med 25%. Hvis Jordens atmosfære ikke havde ændret sin sammensætning i løbet af denne tid, ville livet på Jorden være døde på grund af en stigning i temperaturen på Jorden med flere titusgrader. Dette blev forhindret af et fald i vulkansk aktivitet og det deraf følgende fald i indholdet af drivhusgasser i Jordens atmosfære [15] .
Antagelsen om, at fremkomsten af højt organiseret liv kun er mulig på jordiske planeter, er udsat for den største kritik. Nogle biologer, såsom Jack Cohen , mener, at en sådan antagelse er for restriktiv og indikerer mangel på forståelse (se kulstofchauvinisme ). En detaljeret kritik er givet i Jack Cohen og matematikeren Ian Stewarts bog , Alien Evolution: The Science of Extraterrestrial Life [ ] .
Andre antagelser om den unikke jordteori bliver også kritiseret: