Afbeelding tegoed: NASA
Dingen lijken eenvoudig te beginnen en worden dan complexer. Zo is het leven. En misschien is dit idee nergens waarder dan wanneer we de oorsprong van het leven onderzoeken. Zijn de vroegste eencellige levensvormen samengesmolten uit organische moleculen hier op aarde? Of is het mogelijk dat - zoals paardebloemen die boven het lentegras zweven - kosmische winden levende wezens later van wereld naar wereld dragen om wortel te schieten en te bloeien? En als dit het geval is, hoe komt zo'n “dia-spora” dan precies voor?
450 jaar voor de jaartelling stelde de Griekse filosoof Anaxagoras van Ionia voor dat alle levende wezens voortkwamen uit bepaalde alomtegenwoordige 'levenszaden'. Het idee van dergelijke 'zaden' is tegenwoordig veel geavanceerder dan alles wat Anaxagoras zich ooit zou kunnen voorstellen - beperkt als hij was tot eenvoudige waarnemingen van levende wezens zoals een ontluikende plant en bloeiende boom, kruipend en zoemend insect, hangend dier of wandelende mens; niet te vergeten natuurlijke fenomenen zoals geluid, wind, regenbogen, aardbevingen, verduisteringen, zon en maan. Verrassend modern van gedachte, Anaxagoras kon alleen maar raden naar de details ...
Zo'n 2300 honderden jaren later - tijdens de jaren 1830 - bevestigde de Zweedse chemicus J? Ns Jackob Berzelius dat koolstofverbindingen werden gevonden in bepaalde meteorieten die "uit de hemel waren gevallen". Berzelius zelf was echter van mening dat deze carbonaten verontreinigingen waren die afkomstig waren van de aarde zelf - maar zijn bevindingen droegen bij aan theorieën die door latere denkers, waaronder de arts H.E. Richter en natuurkundige Lord Kelvin.
Panspermia kreeg zijn eerste echte behandeling door Hermann von Helmholtz in 1879, maar het was een andere Zweedse chemicus - Nobelprijswinnaar uit 1903 die Svante Arrhenius won - die het concept van het leven vanuit de ruimte in 1908 populair maakte. Misschien was het verrassend dat die theorie gebaseerd was op het idee dat de stralingsdruk van de zon - en andere sterren - blies microben rond als kleine zonnevlaggen - en niet als gevolg van het vinden van koolstofverbindingen in steenachtige meteoriet.
De theorie dat eenvoudige levensvormen in ejecta van andere werelden reizen? ingebed in gesteente gestraald van planetaire oppervlakken door de impact van grote objecten - is de basis voor "lithopanspermia". Deze hypothese heeft tal van voordelen: eenvoudige, winterharde levensvormen worden vaak gevonden in minerale afzettingen op aarde op verbiedende plaatsen. Werelden - zoals die van onszelf of die van Mars - worden af en toe bestookt door asteroïden en kometen die groot genoeg zijn om stenen te gooien met snelheden die de ontsnappingssnelheden overschrijden. Mineraal in rotsen kan microben beschermen tegen schokken en straling (geassocieerd met inslagkraters), evenals harde straling van de zon terwijl steenachtige meteoren door de ruimte bewegen. De moeilijkste levensvormen hebben ook het vermogen om te overleven in een koud vacuüm door in stasis te gaan - waardoor chemische interacties tot nul worden gereduceerd terwijl de biologische structuur goed genoeg wordt behouden om later te ontdooien en zich te vermenigvuldigen in meer gezonde omgevingen.
In feite zijn er nu verschillende voorbeelden van dergelijke ejecta beschikbaar op aarde voor wetenschappelijke analyse. Steenachtige meteoren kunnen enkele zeer geavanceerde vormen van organische materialen bevatten (er zijn koolstofhoudende chondrieten gevonden die amino- en carbonzuren bevatten). Met name gefossiliseerde overblijfselen van Mars - hoewel onderworpen aan verschillende niet-organische interpretaties - zijn in het bezit van instellingen zoals NASA. De theorie en praktijk van "lithopanspermia" ziet er veelbelovend uit - hoewel een dergelijke theorie alleen kan verklaren waar de eenvoudigste levensvormen vandaan komen - en niet hoe het in eerste instantie is ontstaan.
In een paper getiteld "Lithopanspermia in Star Forming Clusters", gepubliceerd op 29 april 2005, bespreken kosmologen Fred C. Adams van het University of Michigan Center for Theoretical Physics en David Spergel van de afdeling Astrophysical Sciences van Princeton University de waarschijnlijkheid van koolstofhoudende chondrietverdeling van microbieel leven in vroege sterrenhopen. Volgens het duo "is de kans dat biologisch materiaal zich van het ene systeem naar het andere verspreidt enorm vergroot ... vanwege de nabijheid van de systemen en de lage relatieve snelheden."
Volgens de auteurs hebben eerdere studies gekeken naar de waarschijnlijkheid dat levensdragende gesteenten (meestal meer dan 10 kg zwaar) een rol spelen bij de verspreiding van leven binnen geïsoleerde planetaire systemen en ontdekten dat de kans op zowel meteroïde als biologische overdracht buitengewoon groot is laag." Maar "de kans op overdracht neemt toe in meer drukke omgevingen" en "Aangezien de tijdschaal voor planeetvorming en de tijd dat jonge sterren in geboorteclusters zullen leven ongeveer vergelijkbaar zijn, heeft ongeveer 10 - 30 miljoen jaar puin van planeetvorming een goede kans om van het ene zonnestelsel naar het andere over te gaan. ”
Uiteindelijk concluderen Fred en David: “jonge sterrenhopen vormen een efficiënt middel om rotsachtig materiaal van het zonnestelsel naar het zonnestelsel over te brengen. Als een systeem in het geboorteaggregaat het leven ondersteunt, dan kunnen veel andere systemen in het cluster leven met stenen vastleggen. ”
Om tot deze conclusie te komen, voerde het duo 'een reeks numerieke berekeningen uit om de verdeling van uitwerpsnelheden voor gesteenten te schatten' op basis van grootte en massa. Ze hielden ook rekening met de dynamiek van vroege stervormingsgroepen en -clusters. Dit was essentieel om te helpen bij het bepalen van de heroveringssnelheden van gesteenten door planeten in naburige systemen. Ten slotte moesten ze bepaalde aannames doen over de frequentie van in leven ingekapselde materialen en de overlevingskansen van daarin ingebedde levensvormen. Dit alles leidde tot een gevoel van "het verwachte aantal succesvolle lithopanspermia-gebeurtenissen per cluster".
Op basis van methoden die zijn gebruikt om tot deze conclusie te komen en alleen te denken in termen van huidige afstanden tussen zonnestelsels, schatte het duo de waarschijnlijkheid dat de aarde leven heeft geëxporteerd naar andere systemen. Over de leeftijd van het leven op aarde (ongeveer 4,0 Byr) schatten Fred en David dat de aarde zo'n 40 miljard levensdragende stenen heeft uitgeworpen. Van de naar schatting 10 bio-stenen per jaar zal er bijna 1 (0,9) landen op een planeet die geschikt is voor verdere groei en proliferatie.
De meeste kosmologen hebben de neiging om de 'hard-science vraagstukken' van de oorsprong van het heelal als geheel aan te pakken. Fred zegt dat "exobiologie intrinsiek interessant voor hem is" en dat hij en "David in 1981 samen zomerstudenten waren in New York" waar ze werkten aan "kwesties in verband met de planetaire atmosfeer en het klimaat, kwesties die dicht bij de vragen van de exobiologie liggen". Fred zegt ook dat hij "een gezond deel van zijn onderzoekstijd besteedt aan problemen die verband houden met de vorming van sterren en planeten". Fred erkent Davids speciale rol bij het bedenken van 'het idee om in clusters naar panspermia te kijken; toen we erover spraken, werd het duidelijk dat we alle puzzelstukjes hadden. We moesten ze gewoon in elkaar zetten. '
Deze interdisciplinaire benadering van kosmologie en exobiologie bracht Fred en David er ook toe om naar de kwestie van lithopanspermie tussen clusters onderling te kijken. Opnieuw gebruikmakend van methoden die zijn ontwikkeld om de proliferatie van leven binnen clusters te onderzoeken, en later toegepast op de export van leven van de aarde zelf naar andere niet-zonnestelselplaneten, konden Fred en David concluderen dat "een jonge cluster eerder geneigd is om vast te leggen leven van buitenaf dan om spontaan leven te geven. ” En "Eenmaal geplaatst, biedt het cluster een effectief versterkingsmechanisme om andere leden te infecteren" binnen dat cluster zelf.
Uiteindelijk kunnen Fred en David echter geen antwoord geven op de vraag waar en onder welke voorwaarden de eerste levenszaden vorm kregen. In feite zijn ze bereid toe te geven dat "als de spontane oorsprong van het leven voldoende algemeen was, er geen mechanisme voor panspermie nodig zou zijn om de aanwezigheid van leven te verklaren."
Maar volgens Fred en David, als het leven ergens voet aan de grond krijgt, slaagt het er redelijk goed in om zich te verplaatsen.
Geschreven door Jeff Barbour
