Bij het verkennen van andere planeten en hemellichamen moeten NASA-missies zich houden aan de praktijk die bekend staat als 'planetaire bescherming'. Deze praktijk stelt dat tijdens het ontwerp van een missie maatregelen moeten worden genomen om te voorkomen dat biologische besmetting van zowel de planeet / het lichaam dat wordt onderzocht als de aarde (in het geval van missies voor het terugbrengen van monsters) worden voorkomen.
Kijkend naar de toekomst, is het de vraag of deze zelfde praktijk al dan niet zal worden uitgebreid tot buitenzonneplaneten. Als dat zo is, zou het in strijd zijn met voorstellen om andere werelden met microbieel leven te 'zaaien' om het evolutionaire proces op gang te brengen. Om dit aan te pakken, heeft Dr. Claudius Gros van het Goethe University Instituut voor Theoretische Fysica onlangs een paper gepubliceerd dat kijkt naar planetaire bescherming en pleit voor missies van het "Genesis-type".
Het artikel, getiteld "Waarom planetaire en exoplanetaire bescherming verschillen: het geval van langdurige Genesis-missies naar bewoonbare maar steriele M-dwergzuurstofplaneten", verscheen onlangs online en zal worden gepubliceerd door het tijdschrift Acta Astronautica. Als oprichter van Project Genesis, behandelt Gros de ethische kwestie van het zaaien van extrasolaire planeten en stelt hij hoe en waarom planetaire bescherming in deze gevallen mogelijk niet van toepassing is.
Simpel gezegd, het Genesis-project heeft tot doel ruimtevaartuigen met genenfabrieken te sturen of cryogene pods zouden kunnen worden gebruikt om microbieel leven te verspreiden naar 'tijdelijk bewoonbare exoplaneten - d.w.z. planeten die het leven kunnen ondersteunen, maar die er waarschijnlijk niet zelf voor zullen zorgen. Zoals Gros eerder aan Space Magazine uitlegde:
“Het doel van het Genesis-project is om alternatieve evolutiepaden op het land aan te bieden op die exoplaneten die potentieel bewoonbaar maar toch levenloos zijn… Als je goede omstandigheden had, kan eenvoudig leven zich heel snel ontwikkelen, maar complex leven zal het moeilijk krijgen. Op aarde duurde het in ieder geval erg lang voordat het complexe leven arriveerde. De Cambrian Explosion gebeurde slechts ongeveer 500 miljoen jaar geleden, ongeveer 4 miljard jaar nadat de aarde was gevormd. Als we planeten de kans geven om de evolutie vooruit te spoelen, kunnen we ze de kans geven om hun eigen Cambrische explosies te krijgen. '
Het doel van een Genesis-achtige missie zou daarom zijn om extra-zonneplaneten een evolutionaire kortere weg aan te bieden, waarbij de miljarden jaren die nodig zijn voor de fundamentele levensvormen overslaan en rechtstreeks naar het punt gaan waar complexe organismen beginnen te diversifiëren. Dit zou vooral nuttig zijn op planeten waar het leven zou kunnen gedijen, maar niet vanzelf zou ontstaan.
"Er is genoeg‘ onroerend goed ’in de melkweg, planeten waar het leven zou kunnen gedijen, maar dat is het waarschijnlijk nog niet. ' Gros heeft onlangs gedeeld via e-mail. "Een Genesis-missie zou geavanceerde eencellige organismen (eukaryoten) naar deze planeten brengen."
Gros behandelt de kwestie van de vraag hoe dergelijke missies de praktijk van planetaire bescherming kunnen schenden en biedt twee tegenargumenten in zijn paper. Ten eerste stelt hij dat wetenschappelijk belang de belangrijkste reden is om mogelijke levensvormen op lichamen van het zonnestelsel te beschermen. Deze ratio wordt echter ongeldig vanwege de langere duur die missies naar planeten buiten ons zonnestelsel met zich meebrengen.
Simpel gezegd, zelfs als we kijken naar interstellaire missies naar de dichtstbijzijnde zonnestelsels (bijv. Alpha Centauri, die 4,25 lichtjaar verwijderd is), is tijd de belangrijkste beperkende factor. Met behulp van bestaande technologie kan een missie naar een ander zonnestelsel tussen de 1000 en 81.000 jaar duren. Momenteel is de enige voorgestelde methode om binnen een redelijk tijdsbestek een andere ster te bereiken het gerichte energielanceringssysteem.
In deze benadering worden lasers gebruikt om een licht zeil te versnellen tot relativistische snelheden (een fractie van de lichtsnelheid), een goed voorbeeld hiervan is het voorgestelde Breakthrough Starshot-concept. Als onderdeel van het doel Breakwith Initiatives om interstellaire ruimtevluchten te bereiken en bewoonbare werelden (en mogelijk intelligent leven) te vinden, zou Starshot betekenen dat een licht zeil en nanocraft door lasers worden versneld tot snelheden tot 60.000 km / s (37.282 mps) - of 20% de snelheid van het licht.
Op basis van een eerdere studie uitgevoerd door Gros (en een door onderzoekers van het Max Planck Institute for Solar System Research), zou een dergelijk systeem ook kunnen worden gecombineerd met een magnetisch zeil om het te vertragen wanneer het zijn bestemming heeft bereikt. Zoals Gros uitlegde:
“Gericht energielanceringssysteem levert de energie die een interstellair vaartuig nodig heeft om te versnellen via geconcentreerde laserstralen. Conventionele raketten moeten daarentegen hun eigen brandstof dragen en versnellen. Ook al is het moeilijk om een interstellair vaartuig te versnellen, bij de lancering is het nog veeleisender om bij aankomst te vertragen. Een magnetisch veld dat wordt opgewekt door een stroom in een supergeleider, heeft geen energie nodig voor het onderhoud. Het zal de interstellaire protonen weerspiegelen en zo'n vaartuig vertragen. '
Dit alles maakt voortstuwing met gerichte energie bijzonder aantrekkelijk voor zover het missies van het Genesis-type betreft (en omgekeerd). Behalve dat het veel minder tijd kost om een ander zonnestelsel te bereiken dan een bemande missie (dwz een generatieschip, of waar passagiers in cryogene vering zijn), zou het de kosten en de reis met zich meebrengen om het leven te introduceren in werelden die anders niet zouden bestaan. tijd waard.
Gros wijst ook op het feit dat de aanwezigheid van primordiale zuurstof in feite kan voorkomen dat er leven opduikt op exoplaneten die rond M-type (rode dwerg) sterren draaien. Gewoonlijk beschouwd als een teken van potentiële bewoonbaarheid (ook bekend als een biomarker), heeft recent onderzoek aangetoond dat de aanwezigheid van zuurstof uit de lucht niet noodzakelijk de weg naar het leven wijst.
Kortom, zuurstofgas is nodig voor het bestaan van complex leven (zoals we dat kennen) en de aanwezigheid ervan in de atmosfeer van de aarde is het resultaat van fotosynthetische organismen (zoals cyanobacteriën en planten). Op planeten die rond M-type sterren draaien, kan dit echter het gevolg zijn van chemische dissociatie, waarbij straling van de moederster het water van de planeet heeft veranderd in waterstof (dat naar de ruimte ontsnapt) en atmosferische zuurstof.
Tegelijkertijd wijst Gros op de mogelijkheid dat primordiale zuurstof een barrière kan vormen voor prebiotische aandoeningen. Hoewel de omstandigheden waaronder het leven op aarde is ontstaan nog steeds niet helemaal worden begrepen, wordt aangenomen dat de eerste organismen zijn ontstaan in "microgestructureerde chemofysische reactieomgevingen aangedreven door een aanhoudende energiebron" (zoals alkalische hydrothermale ventilatieopeningen).
Met andere woorden, men denkt dat het leven op aarde is ontstaan onder omstandigheden die voor de meeste levensvormen tegenwoordig giftig zouden zijn. Pas door een evolutionair proces dat miljarden jaren in beslag nam, kon er een complex leven ontstaan (dat afhankelijk is van zuurstofgas om te overleven). Andere factoren, zoals de baan van een planeet, de geologische geschiedenis of de aard van de moederster, kunnen er ook toe bijdragen dat planeten 'tijdelijk bewoonbaar' zijn.
Wat dit betekent, in termen van aardachtige extra-zonneplaneten die in een baan rond M-type sterren draaien, is dat planetaire bescherming niet noodzakelijkerwijs van toepassing is. Als er geen inheems leven is om te beschermen, en de kans dat het opkomt, is niet goed, dan zou de mensheid het leven lokaal helpen ontstaan en het niet belemmeren. Zoals Gros uitlegde:
“Mars was tijdelijk bewoonbaar en had al vroeg lastige omstandigheden, maar nu niet. Anderen zijn mogelijk bewoonbaar voor een periode van 2 of 3 miljard jaar, een tijdsspanne die niet voldoende zou zijn voor planten en dieren om inheems te evolueren. Als er op een planeet nooit leven komt, zal het voor altijd steriel blijven, ook al zou het het leven kunnen ondersteunen. Zuurstof zal waarschijnlijk het leven in de eerste plaats voorkomen, omdat het giftig is voor de chemische reactiecycli die de voorlopers van het leven zijn. ”
Het is een concept dat een lange tijd is onderzocht in science fiction: een geavanceerde soort plant de zaden van het leven op een andere planeet, miljoenen jaren gaan voorbij en bewuste levensresultaten! Er zijn zelfs mensen die geloven dat dit is hoe het leven op aarde is begonnen - de theorie van de oude astronauten (wat pure speculatie is) - en door dit zelf op andere planeten te doen, zouden we deze traditie van 'gerichte panspermie' voortzetten.
Uiteindelijk is het doel achter de praktijk van planetaire bescherming duidelijk. Als het leven buiten de aarde is ontstaan, dan is het duidelijk en verdient het een kans om te gedijen zonder tussenkomst van mensen of invasieve aardorganismen. Hetzelfde geldt voor het leven op aarde, dat kan worden verstoord door buitenaardse organismen die worden teruggebracht door middel van monsterretour of verkennende missies.
Maar in het geval dat terrestrische planeten die om de meest voorkomende ster in de melkweg draaien, waarschijnlijk geen plaats zullen vinden om leven te vinden (zoals recent onderzoek suggereert), is het misschien een goed idee om terrestrische organismen naar deze planeten te transporteren. Als de mensheid alleen is in het universum, dan zou het verspreiden van aardse organismen op deze manier in dienst staan van het leven.
En als het leven op aarde, hoewel het een vergezochte mogelijkheid is, het resultaat is van gerichte panspermie, dan zou men kunnen stellen dat de mensheid de plicht heeft om de kosmos met leven te zaaien. Hoewel de uitbetaling niet onmiddellijk zou zijn, is de wetenschap dat we het leven een kans geven op werelden waar het anders niet zou bestaan, een waardevolle investering.
Steevast zijn de kwesties van buitenaards leven en planetaire exploratie controversieel, en een die we waarschijnlijk niet snel zullen oplossen. Eén ding is echter zeker: naarmate onze inspanningen om het zonnestelsel en de melkweg te verkennen doorgaan, is dit een probleem dat we niet kunnen vermijden.
