Ipotesi della Terra Rara

In astronomia planetaria e astrobiologia , l' ipotesi Rare Earth sostiene che l' emergere della vita pluricellulare complessa ( metazoi ) sulla Terra ha richiesto una combinazione improbabile di astrofisici e geologici eventi e circostanze . Il termine "Terra rara" deriva dal libro Rare Earth: Why Complex Life Is Uncommon in the Universe (2000), uno studio co-autore del geologo e paleontologo Peter Ward e dell'astronomo e astrobiologo Donald E. Brownlee . Questo libro è la fonte per la maggior parte di questo articolo.

L'ipotesi delle terre rare si oppone al principio di mediocrità (detto anche principio copernicano ) sostenuto tra gli altri da Carl Sagan e Frank Drake . Il principio di mediocrità conclude che la Terra è un tipico pianeta roccioso, in un tipico sistema planetario , situato in una regione senza alcun carattere eccezionale di una galassia a spirale sbarrata . È quindi probabile che l'universo brulica di vita complessa. Ward e Brownlee, d'altra parte, sostengono che i pianeti, i sistemi planetari e le regioni galattiche favorevoli alla vita complessa, come la Terra, il Sistema Solare e la nostra regione della Via Lattea, sono probabilmente molto rari.

L'ipotesi della Terra Rara, concludendo che la vita complessa non è comune, è una possibile soluzione al paradosso di Fermi  : "Se gli alieni sono comuni, perché non li vediamo? "

Le zone galattiche abitabili

Rare Earth suggerisce che gran parte dell'universo conosciuto, comprese grandi parti della nostra galassia, non può ospitare vita complessa; Ward e Brownlee si riferiscono a queste aree come "zone morte". Le parti delle galassie dove è possibile la vita complessa costituiscono la zona galattica abitabile . Questa zona è principalmente una funzione della distanza dal centro galattico. All'aumentare della distanza:

1. La metallicità delle stelle è in declino, ei metalli (termine che in astronomia indica gli elementi più pesanti dell'idrogeno e dell'elio ) sono necessari per la formazione dei pianeti terrestri .
2. X e Gamma radiazioni da buchi neri al centro della galassia, e vicine stelle di neutroni , intensità perdere. Radiazioni di questa natura sono considerate pericolose per la vita complessa, quindi l'ipotesi della Terra Rara prevede che l'universo primordiale, e ora anche le regioni della galassia con un'alta densità stellare e le comunità di supernove , non siano adatte allo sviluppo della vita complessa.
3. La probabilità di disturbi gravitazionali ai pianeti (e planetesimi ) da parte delle stelle vicine diminuisce con la diminuzione della densità stellare. Quindi più un pianeta è lontano dal centro della galassia, meno è probabile che venga colpito da una grande palla di fuoco . Un impatto sufficientemente grande può portare all'estinzione di tutta la vita complessa su un pianeta.

La proposizione (1) sopra governa i bordi esterni di una galassia; Proposte (2) e (3) regolano le regioni interne della galassia, gli ammassi globulari e bracci a spirale delle galassie a spirale . Questi bracci non sono oggetti fisici, ma regioni di una galassia caratterizzata da un alto tasso di formazione stellare, che si muove alla velocità di circa 240 km/s (per il sistema solare), descrivono un movimento ondulatorio. Dal centro di una galassia alla sua periferia, la capacità di ospitare la vita aumenta e poi diminuisce. In modo che la zona galattica abitabile possa assumere la forma di un anello, stretto tra il suo centro e la sua periferia, entrambi inabitabili.

Non solo un sistema planetario può godere di una posizione favorevole alla comparsa della vita complessa, ma deve anche mantenere questa posizione per un periodo abbastanza lungo da consentire l'evoluzione della vita complessa. E così, una stella centrale con un'orbita galattica che si evolve lontano da regioni galattiche con alti livelli di radiazione come centri galattici e bracci a spirale sembra potenzialmente essere un supporto molto favorevole. Se l'orbita galattica della stella centrale è eccentrica , ellittica o iperbolica, passerà attraverso alcuni bracci di spirale, ma se l'orbita è un cerchio quasi perfetto, e la velocità orbitale è uguale alla velocità di "rotazione" dei bracci di spirale, la stella alla fine affonderà in una regione del braccio a spirale, prima gradualmente, poi del tutto. Pertanto, i sostenitori della "Terra Rara" concludono che una stella che sostiene la vita deve avere un'orbita galattica quasi circolare attorno al centro della sua galassia. La necessaria sincronizzazione tra la velocità orbitale di una stella della zona centrale e la velocità d'onda dei bracci di spirale può avvenire solo in bande piuttosto strette di distanze dal centro galattico. Queste regioni sono indicate come la "zona galattica abitabile". Lineweaver et al. calcolare che la zona galattica abitabile è un anello di 7-9 kiloparsec di diametro, che non comprende più del 10% delle stelle della Via Lattea . Sulla base di stime prudenti del numero totale di stelle nella Galassia, questo potrebbe essere nell'ordine di 20-40 miliardi di stelle. González et al. dimezzare questa cifra, stimano che al massimo il 5% delle stelle della Galassia si trovi nella zona abitabile galattica.

Infatti, l'orbita del Sole attorno al centro della Via Lattea è un cerchio praticamente perfetto, con un periodo di rivoluzione di 225 milioni di anni , strettamente corrispondente al periodo di rotazione della galassia. Karen Masters ha calcolato che l'orbita del Sole attraversa un grande braccio di spirale ogni 100 milioni di anni. Al contrario, l'ipotesi della Terra rara prevede che il Sole, sin dalla sua formazione, non avrebbe dovuto attraversare alcun braccio di spirale. Tuttavia, alcuni ricercatori hanno suggerito che più estinzioni di massa corrispondano effettivamente a precedenti incroci del braccio a spirale.

Una stella centrale con il carattere giusto

L'esempio della Terra suggerisce che la vita complessa richiede la presenza di acqua liquida e quindi il suo pianeta deve essere alla giusta distanza dalla sua stella. Questo è il cuore del concetto di zona abitabile o principio di Riccioli d'Oro . La zona giorno forma un anello attorno alla stella centrale. Se l'orbita di un pianeta è troppo vicina o troppo lontana dal suo sole, la sua temperatura superficiale è incompatibile con l'acqua in forma liquida (sebbene l'acqua sotto la superficie, come è stato suggerito per i satelliti Europa ed Encelado , così come per il pianeta nano Cerere possa esistono in luoghi diversi ). Kasting et al. (1993) stimano che la zona abitabile del Sole si estenda tra 0,95 e 1,15 unità astronomiche .

La zona abitabile varia con il tipo e l'età della stella centrale. La zona abitabile di una stella nella serie principale si allontana nel tempo fino a quando la stella diventa una nana bianca , quando la zona abitabile scompare. La zona abitabile è strettamente correlata all'effetto serra consentito dall'anidride carbonica atmosferica (CO 2 ) o da altri gas serra, principalmente vapore acqueo nel caso della Terra. L'effetto collettivo di questi gas aumenta la temperatura media sulla Terra di circa 33 ° C da quella che sarebbe altrimenti.

Si presume quindi che una stella debba avere pianeti rocciosi all'interno della sua zona abitabile. Mentre la zona abitabile di stelle calde come Alpha Canis Majoris (Sirius) o Alpha Lyrae (Vega) è ampia, ci sono due problemi:

1. Poiché si credeva (al momento della stesura di "Terra rara") che i pianeti rocciosi si formassero più vicini alle loro stelle centrali, allora i pianeti candidati si sarebbero formati troppo vicini alla stella per essere nella zona abitabile. Questo non regola la vita sulla luna di un gigante gassoso. Le stelle calde emettono anche molta più radiazione ultravioletta che ionizzerà qualsiasi atmosfera planetaria .
2. Le stelle calde sopra menzionate hanno una vita breve, diventando giganti rosse in meno di un miliardo di anni. Questa durata non è sufficiente per l' evoluzione di una vita avanzata . Queste considerazioni escludono le stelle di tipo da F6 a O (vedi il tipo spettrale come il fulcro dell'evoluzione di una vita metazoica evoluta.

D'altra parte, le piccole stelle ( nane rosse ) hanno zone abitabili con un piccolo raggio. Questa vicinanza significa che un lato del pianeta è costantemente rivolto verso la stella, e l'altro rimane permanentemente al buio, fenomeno di "blocco" dovuto agli effetti delle forze di marea. Questo "blocco di marea" di un emisfero di un pianeta al suo corpo primario farà sì che la faccia diurna del pianeta sia costantemente calda, mentre la faccia notturna rimarrà estremamente fredda, anche abbastanza fredda da consentire alla maggior parte dei gas atmosferici di essere in grado di .congelati lì! I pianeti all'interno di una zona abitabile di piccolo raggio sono inoltre soggetti in maniera maggiore ai rischi generati dai brillamenti solari (vedi Aurelia ), che tenderanno a ionizzare l'atmosfera e saranno sfavorevoli alla vita complessa dei molteplici modi. I promotori di "Rare Earth" sostengono che questo elimina la possibilità di vita in tali sistemi, mentre gli esobiologi hanno suggerito che l'abitabilità può esistere nelle circostanze corrette. Questo è un punto critico centrale per la teoria, dal momento che queste ultime stelle di tipo K e M costituiscono circa l'82% di tutte le stelle che consumano idrogeno.

I promotori di "Rare Earth" sostengono che il tipo di stelle centrali che sono "giuste" vanno da F7 a K1. Tali stelle non sono comuni: le stelle di tipo G come il Sole (tra le F più calde e le K più fredde) comprendono solo il 9% delle stelle che consumano idrogeno nella Via Lattea.

Neanche le stelle più vecchie come le giganti rosse e le nane bianche potrebbero ospitare la vita. Le giganti rosse sono comuni negli ammassi globulari e nelle galassie ellittiche.Le nane bianche sono essenzialmente stelle morenti che hanno già attraversato la fase di gigante rossa. Il diametro di una gigante rossa è aumentato notevolmente dalla sua giovinezza. Se un pianeta è stato nella zona abitabile di una stella durante la sua giovinezza e la mezza età, sarà tostato quando la stella diventerà una gigante rossa (anche se teoricamente pianeti più distanti potrebbero a loro volta essere diventati abitabili).

Il dispendio energetico di una stella nel corso della sua vita cambia solo molto gradualmente: le stelle variabili come, ad esempio, le variabili Cefeidi costituiscono ospiti estremamente improbabili di vita. Se il dispendio energetico della stella centrale diminuisce improvvisamente, anche per un tempo relativamente breve, l'acqua del pianeta può congelare. Viceversa , se il dispendio energetico della stella centrale aumenta notevolmente, gli oceani possono evaporare, il che produce un effetto serra: questo fenomeno può eliminare qualsiasi riformazione degli oceani.

Non esiste un modo noto per ottenere la vita senza una chimica complessa e tale chimica richiede metalli (il che significa elementi più pesanti dell'idrogeno , dell'elio e del litio ). Ciò suggerisce che una delle condizioni per la vita è un sistema solare ricco di metalli. L'unico meccanismo conosciuto per la creazione e la dispersione dei metalli è l'esplosione di una supernova . La presenza di metalli nelle stelle è rivelata dal loro spettro di assorbimento e gli studi sugli spettri stellari rivelano che molte stelle, e forse la maggior parte di esse, sono povere di metalli. La bassa metallicità caratterizza l'universo primordiale, gli ammassi globulari e altre stelle formate durante la giovinezza dell'universo, le stelle nella maggior parte delle galassie diverse dalle grandi galassie a spirale e le stelle nelle regioni esterne di tutte le galassie. Pertanto, si stima che le stelle centrali ricche di metalli in grado di ospitare vita complessa siano molto comuni nei tranquilli sobborghi di galassie a spirale più grandi, regioni ospitali con vita complessa, per un altro motivo, in particolare l'assenza di radiazioni elevate.

Un sistema planetario

Una nube di gas in grado di dare alla luce una stella può anche dare alla luce un pianeta gigante gassoso a bassa metallicità (gioviano) come Giove e Saturno . Ma i pianeti gioviani non hanno una superficie solida, ritenuta necessaria per la vita complessa (i loro satelliti, però, possono avere superfici dure). Secondo la tesi di Ward e Brownlee, un sistema planetario in grado di ospitare vita complessa deve essere strutturato più o meno come il Sistema Solare, con i piccoli pianeti rocciosi all'interno e i pianeti gioviani all'esterno. Tuttavia, ricerche recenti mettono in dubbio questa linea di argomentazione.

Incertezza su Giove

All'epoca del libro di Ward e Brownlee, si credeva che i giganti gassosi aiutassero nel mantenimento della vita, tenendo gli asteroidi lontani dai pianeti che ospitano la vita. Si credeva quindi che un gigante gassoso proteggesse i pianeti rocciosi interni dal bombardamento di asteroidi . Tuttavia, recenti simulazioni al computer sulla materia suggeriscono che la situazione è più complessa: sembra che Giove provochi impatti tre volte maggiori di quelli che evita, mentre la sostituzione di Giove con un corpo delle dimensioni di Saturno , raddoppierebbe il tasso di bombardamento rispetto a quello ottenuto con Giove.

Disturbo orbitale

Un gigante gassoso non dovrebbe essere troppo vicino a un corpo su cui si sta sviluppando la vita, a meno che quel corpo non sia una delle sue lune. La posizione troppo ravvicinata di un gigante gassoso potrebbe disturbare l'orbita di un pianeta potenzialmente vitale, direttamente o andando alla deriva nella zona abitabile.

La dinamica newtoniana può produrre orbite planetarie caotiche , specialmente in un sistema con grandi pianeti con un'elevata eccentricità orbitale.

La necessità di un'orbita stabile si impone su sistemi planetari extrasolari composti da grandi pianeti con orbite vicine alla stella, noti come Giove caldi . Si ritiene che i Giove caldi abbiano formato distanze molto maggiori dalla loro stella madre di quanto non siano attualmente, e siano migrati verso l'interno nella loro posizione attuale. In questo processo, avranno sconvolto catastroficamente l'orbita di tutti i pianeti nella zona abitabile.

Dimensione planetaria

Un pianeta troppo piccolo non è in grado di trattenere abbastanza atmosfera . Le variazioni della temperatura superficiale sarebbero molto maggiori e la temperatura media diminuirebbe. La formazione di oceani di notevoli dimensioni e il loro mantenimento per un lungo periodo sarebbe compromessa. Anche la superficie di un piccolo pianeta tenderà ad essere molto accidentata, con alte montagne e profondi canyon. Il suo nucleo si raffredderà troppo rapidamente e la tettonica a placche non durerà quanto su un pianeta più grande o non accadrà affatto.

Secondo l' astronomo Michaël Meyer dell'Università dell'Arizona , piccoli pianeti come la Terra possono essere comuni: “Le nostre osservazioni suggeriscono che tra il 20% e il 60% di stelle simili al Sole mostrano segni di formazione di pianeti rocciosi, poco diversi dai processi crediamo abbia portato alla comparsa del pianeta Terra. È molto eccitante. " . Il team guidato da Mr. Meyer ha identificato la presenza di polvere cosmica vicino a stelle di tipo solare e considera questo un sottoprodotto della formazione di pianeti rocciosi.

Una grande luna

La Luna è insolita perché gli altri pianeti rocciosi del Sistema Solare mancano di satelliti naturali ( Mercurio e Venere ), o ne hanno di minuscoli, presumibilmente asteroidi catturati ( Marte ).

La teoria dell'impatto gigante ipotizza che la Luna derivi dall'impatto del pianeta Théia (le dimensioni di Marte ) con la Terra durante la sua prima giovinezza. Questa gigantesca collisione ha anche dato alla Terra l' inclinazione dell'asse e la velocità di rotazione. La rotazione rapida riduce la variazione di temperatura nel corso della giornata e rende possibile la fotosintesi. L'ipotesi della Terra Rara continua con l'argomento che l'inclinazione dell'asse non dovrebbe essere troppo grande rispetto al piano orbitale . Un pianeta con un'inclinazione troppo grande sopporterebbe variazioni climatiche stagionali estreme, sfavorevoli alla vita complessa. Un pianeta con poca o nessuna inclinazione mancherebbe di uno stimolo evolutivo fornito dalle variazioni climatiche. Da questo punto di vista, l'inclinazione della Terra è "giusta". La gravità dei grandi satelliti stabilizza anche l'inclinazione del pianeta; senza questa influenza l'inclinazione diventerebbe caotica , rendendo forse impossibili forme di vita terrestri complesse.

Se la Terra non avesse una luna, le maree oceaniche risultanti esclusivamente dall'influenza gravitazionale del Sole sarebbero molto modeste. Un grande satellite genera l'esistenza di pozze residue , che possono essere essenziali per la formazione di vita complessa .

Un grande satellite aumenta anche la probabilità di tettonica a zolle attraverso l'effetto delle forze di marea sulla crosta del pianeta. L'impatto formato dalla Luna potrebbe aver avuto anche un ruolo di inizio nella tettonica a zolle, senza la quale la crosta continentale coprirebbe l'intero pianeta, senza lasciare spazio alla crosta oceanica . È possibile che la convezione del mantello su larga scala, necessaria prima della comparsa della tettonica a zolle, non possa essere emersa in assenza di disomogeneità crostale. Tuttavia, ci sono forti segni che la tettonica a zolle sia esistita su Marte in passato, senza che un tale meccanismo la avviasse.

Mentre un impatto gigante è l'unico modo per un pianeta roccioso interno di acquisire un grande satellite, qualsiasi pianeta nella zona abitabile circumstellare dovrà formarsi come un doppio pianeta , in modo che ci sia un oggetto sufficientemente massiccio. un grande satellite in modo tempestivo. Un oggetto "impattante" di questa natura non è necessariamente improbabile. Un recente lavoro di Edward Belbruno  (in) e J. Richard Gott dell'Università di Princeton suggerisce che un "impatto" adeguato del corpo potrebbe formare i punti di Lagrange di un pianeta ( L 4 o L 5 ).

Tettonica a zolle

Un pianeta può avere una tettonica a zolle solo se la sua composizione chimica lo consente. L'unica fonte nota di lunga durata che fornisce il calore necessario è la radioattività che si verifica nelle profondità del pianeta. I continenti devono anche essere costituiti da rocce granitiche che galleggiano su rocce basaltiche più dense. Taylor fa notare che le zone di subduzione (parte essenziale delle placche tettoniche) richiedono l'azione lubrificante di grandi quantità d'acqua; sulla Terra tali aree esistono solo sul fondo degli oceani.

Episodio di sconvolgimento inerziale

Ci sono prove sufficienti che il tasso di deriva dei continenti durante l' esplosione del Cambriano fosse insolitamente alto. In effetti, i continenti si sono spostati dall'Artico all'equatore e viceversa in 15 milioni di anni o meno. Kirschvink et al. hanno proposto la seguente controversa spiegazione: una variazione di 90° nell'asse di rotazione terrestre , causata da uno squilibrio delle masse terrestri rispetto all'asse. Il risultato fu un enorme cambiamento nel clima, nelle correnti oceaniche e così via, che si verificò in un brevissimo periodo di tempo e colpì l'intera Terra. Si riferivano alla loro spiegazione come "l'episodio dello sconvolgimento inerziale".

Questo scenario non è ancora stato avallato dalla comunità scientifica, ma se un evento del genere si è realmente verificato, allora era molto improbabile, e se fosse una necessità per l'evoluzione della vita animale più complessa delle spugne di mare o delle barriere coralline , allora otteniamo ancora un'altra nuova ragione per cui la vita (complessa?) è scarsa nell'universo.

Equazione delle terre rare

La seguente discussione è adattata da Cramer. L'equazione delle terre rare è la risposta di Ward e Brownlee a quella di Drake . Consente il calcolo di , il numero di pianeti simili alla Terra nella Via Lattea aventi forme di vita complesse come: NON{\ stile di visualizzazione N}

NON=NON*⋅none⋅fg⋅fp⋅fpm⋅fio⋅fvs⋅fl⋅fm⋅fj⋅fme{\displaystyle N = N ^ {*} \ cdot n_ {e} \ cdot f_ {g} \ cdot f_ {p} \ cdot f_ {pm} \ cdot f_ {i} \ cdot f_ {c} \ cdot f_ { l} \ cdot f_ {m} \ cdot f_ {j} \ cdot f_ {me}}

o :

• N* è il numero di stelle nella Via Lattea . La stima di questo numero non è molto buona perché la stima della massa della stessa Via Lattea non è perfetta. Inoltre, ci sono troppo poche informazioni sul numero di stelle molto piccole. N è almeno 100 miliardi, e forse fino a 500 miliardi, se ci sono molte stelle poco appariscenti.
• none{\ displaystyle n_ {e}}è il numero medio di pianeti nella zona abitabile di una stella. Quest'area è piuttosto ristretta, perché è vincolata dai requisiti che la temperatura media del pianeta sia compatibile con l'acqua presente in forma liquida per la durata necessaria all'evoluzione della vita complessa. Inoltre = 1 è probabilmente un limite superiore. Diamo per scontato che . L'ipotesi delle terre rare può essere vista come l'affermazione che il prodotto degli altri nove fattori dell'equazione delle terre rare elencati di seguito, che sono tutte frazioni, non è maggiore di 10 -10 e plausibilmente piccolo come 10 -12 . In quest'ultimo caso, potrebbe essere piccolo come 0 o 1. Ward e Brownlee in realtà non calcolano il valore di , perché i valori numerici di molti dei fattori sottostanti sono soggetti solo a congetture. Non possono essere stimati semplicemente perché abbiamo un solo riferimento: la Terra, un pianeta roccioso che orbita attorno a una stella G2 nel tranquillo sobborgo di una grande galassia a spirale sbarrata , sede dell'unica specie intelligente che conosciamo, precisamente noi stessi;none{\ displaystyle n_ {e}}NON*⋅none=5⋅1011{\ displaystyle N ^ {*} \ cdot n_ {e} = 5 \ cdot 10 ^ {11}}NON{\ stile di visualizzazione N}NON{\ stile di visualizzazione N}
• fg{\ displaystyle f_ {g}}è la frazione delle stelle della galassia situata nella zona abitabile. Ward, Brownlee e Gonzalez stimano che questo fattore sia 0,1);
• fp{\ displaystyle f_ {p}}è la frazione di stelle nella Via Lattea con pianeti;
• fpm{\ displaystyle f_ {pm}} è la frazione di quei pianeti che sono rocciosi ("metallici") anziché gassosi;
• fio{\ displaystyle f_ {i}}rappresenta la frazione di pianeti abitabili dove è comparsa la vita microbica. Ward e Brownlee non credono che questa frazione sia piccola;
• fvs{\ displaystyle f_ {c}}rappresenta la frazione di pianeti in cui si è evoluta la vita complessa. Per l'80% dei casi in cui è comparsa la vita microbica, sulla Terra c'era solo vita batterica. Così, Ward e Brownlee sostengono che questa frazione deve essere molto piccola;
• fl{\ displaystyle f_ {l}}è la frazione della durata totale della vita del pianeta durante la quale è presente vita complessa. La vita complessa non può durare indefinitamente, perché l'energia spesa dal tipo di stella che le permette di emergere aumenta e la stella centrale alla fine diventa una gigante rossa che assorbe i pianeti situati nella zona abitabile. Inoltre, con un tempo sufficiente, diventa ancora più probabile un'estinzione catastrofica di tutta la vita complessa;
• fm{\ displaystyle f_ {m}}è la frazione di pianeti abitabili con una grande luna. Se l' ipotesi dell'impatto gigante all'origine della Luna è corretta, questa frazione è piccola;
• fj{\ displaystyle f_ {j}}è la frazione dei sistemi planetari con grandi pianeti gioviani. Questa frazione può essere elevata;
• fme{\ displaystyle f_ {me}}rappresenta la frazione di pianeti con sufficientemente pochi eventi di estinzione. Ward e Brownlee sostengono che il piccolo numero di tali eventi che la Terra ha sopportato dall'esplosione del Cambriano potrebbe essere insolito, nel qual caso questa frazione sarebbe piccola.

L'equazione delle terre rare, a differenza di quella di Drake, non tiene conto della probabilità che la vita complessa si evolva in una vita intelligente che scopre la tecnologia (ricordate che Ward e Brownlee non sono biologi evoluzionisti ). Barrow e Tipler osservano il consenso tra questi biologi che il percorso di evoluzione dal primo cordato del Cambriano (ad esempio Pikaia ) all'homo sapiens era un evento altamente improbabile. Ad esempio, il grande cervello degli esseri umani è il segno distintivo degli svantaggi adattivi, poiché rivendicano un metabolismo costoso , un lungo periodo di gestazione e un periodo giovanile di oltre il 25% della durata media totale della vita. Altri tratti improbabili negli esseri umani includono:

• essendo l'unico vertebrato bipede terrestre non aviario su larga scala. In combinazione con un'insolita coordinazione occhio-mano, ciò consente abili manipolazioni dell'ambiente fisico con le mani;
• Un apparato vocale molto più espressivo di quello di qualsiasi altro mammifero, che permette la parola. La parola consente agli esseri umani di interagire in modo cooperativo, condividere conoscenze e acquisire cultura;
• la capacità di formulare astrazioni in misura tale da consentire l'invenzione della matematica e la scoperta della scienza e della tecnologia . Va tenuto presente che gli esseri umani hanno recentemente acquisito tutto ciò che costituisce la raffinatezza delle loro conoscenze scientifiche e tecnologiche.

Sostenitori

I libri che supportano l'ipotesi delle terre rare, in ordine di complessità crescente, includono:

• Stuart Ross Taylor: uno specialista del Sistema Solare, fermamente convinto dall'ipotesi. Ma la sua verità non è centrale per il suo obiettivo, scrivere un'introduzione al Sistema Solare e alla sua formazione. Taylor conclude che il sistema solare è probabilmente molto insolito, essendo il risultato di così tante possibilità ed eventi.
• Stephen Webb: un fisico, presenta e rifiuta le principali soluzioni candidate per il paradosso di Fermi . L'ipotesi delle terre rare emerge come una delle uniche soluzioni rimaste alla fine del libro.
• Simon Conway Morris  : un paleontologo , sostiene principalmente che l'evoluzione è convergenza . Morris dedica il capitolo 5 all'ipotesi della Terra Rara e cita la Terra Rara con approvazione. Tuttavia, mentre Morris concorda sul fatto che la Terra potrebbe essere l'unico pianeta della Via Lattea che ospita vita complessa, vede l'evoluzione della vita complessa in vita intelligente come abbastanza probabile, contrariamente alle opinioni di Ernst Mayr , sviluppate nella sezione 3.2 del seguente riferimento.
• John D. Barrow e Frank J. Tipler (1986. 3.2, 8.7, 9), i cosmologi difendono vigorosamente l'ipotesi che gli umani siano probabilmente gli unici esseri intelligenti della Via Lattea , e forse dell'intero universo. Ma questa ipotesi non è il punto centrale del loro libro, uno studio molto attento del principio antropico e del modo in cui le leggi fisiche hanno agito in modo particolarmente favorevole all'emergere della complessità in natura.
• Ray Kurzweil, un pioniere del computer e autoproclamato Singularitarian , sostiene in Humanity 2.0 che la Coming Singularity richiede che la Terra sia il primo pianeta su cui è emersa la vita evoluta, basata sui sensi e che utilizza la tecnologia. Sebbene possano esistere altri pianeti simili alla Terra, la Terra deve essere la più evolutivamente avanzata, altrimenti avremmo visto chiari segni che un'altra cultura ha sperimentato la Singolarità e si è diffusa per sfruttare tutta la capacità computazionale dell'Universo.

Recensioni

I critici dell'ipotesi delle terre rare assumono varie forme.

Gli esopianeti sono comuni

All'inizio del 2009 erano conosciuti più di 300 esopianeti e alla fine del 2012 ce n'erano più di 800. Il Dr. Alan Boss della Carnegie Institution of Science stima che potrebbero esserci "100 miliardi" di pianeti "terrestri" nel nostro mondo singola Galassia . Il D r  Boss che molti di essi possono ospitare forme di vita semplici e ci potrebbero essere centinaia di civiltà nella nostra galassia. Il D r  Boss stima che ogni stella simile al Sole ha una media di un pianeta simile alla Terra.

“Un recente lavoro presso l'Università di Edimburgo ha tentato di quantificare quante civiltà intelligenti potrebbero esserci. La ricerca ha concluso che potrebbero essercene migliaia. "

Biologia evolutiva

Al centro dell'ipotesi della Terra Rara c'è il requisito per la biologia evolutiva che mentre i microbi di tutti i tipi potrebbero benissimo essere comuni nell'universo, l'esistenza di vita complessa è improbabile. Tuttavia, ad oggi, l'unico biologo evoluzionista a parlare di questo punto è Simon Conway Morris nel 2003. L'ipotesi conclude, più o meno, che la vita complessa è rara perché può evolversi solo "sulla superficie di un pianeta simile alla Terra". o un satellite adatto di un pianeta. Alcuni biologi, come Jack Cohen, considerano questa affermazione troppo restrittiva e priva di fantasia: la vedono come una forma di ragionamento circolare (vedi Biochimica ipotetica , A Speculative Biochemistry on Alien Life Forms). I pianeti simili alla Terra possono effettivamente essere molto rari, ma l'emergere di forme di vita complesse non basate sulla chimica del carbonio potrebbe verificarsi in altri ambienti.

Davide Tesoro

Secondo Darling, l'ipotesi della Terra Rara non è né un'ipotesi né una previsione, ma difficilmente una descrizione di come la vita sia arrivata sulla Terra. A suo avviso, Ward e Brownlee non hanno fatto altro che selezionare i fattori che meglio si adattavano alla loro ipotesi:

“Ciò che importa non è se c'è qualcosa di insolito sulla Terra: ci saranno aspetti idiosincratici per ciascuno dei pianeti nello spazio. Ciò che conta è definire se qualcuna delle circostanze non è solo insolita ma anche essenziale per la vita complessa. Finora, non abbiamo visto nulla che lo suggerisca. "

Richard Dawkins

In realtà ci sono molti pianeti e alcuni saranno inevitabilmente simili alla Terra:

“  ... Il antropogenico alternativa alla ipotesi progettuale è statistica. Gli scienziati evocano la magia dei grandi numeri. È stato stimato che ci siano tra 100 e 300 miliardi di stelle nella Galassia e circa 100 miliardi di galassie nell'universo. Se togliamo qualche zero per pura prudenza, un miliardo di miliardi è ancora una stima ragionevole del numero di pianeti nell'universo. Supponiamo ora che l' origine della vita , la comparsa spontanea di qualcosa di equivalente al DNA, sia stato davvero un evento di sconcertante improbabilità. Supponiamo che fosse così improbabile che potesse essere successo solo una volta su un miliardo di pianeti, (...). Ma qui stiamo parlando della probabilità di uno su un miliardo. Eppure, anche con probabilità così assurdamente ridotte, la vita sarebbe apparsa comunque su un miliardo di pianeti, inclusa ovviamente la Terra .

La conclusione è così sorprendente che la ripeterò. Se la probabilità del verificarsi spontaneo della vita su un pianeta fosse di una su un miliardo, nonostante ciò, questo evento improbabile a livelli sbalorditivi si verificherebbe comunque su un miliardo di pianeti. La probabilità di trovare uno qualsiasi di questo miliardo di pianeti viventi ricorda il proverbiale ago con il suo pagliaio, ma non abbiamo bisogno di cambiare i nostri modi per trovare un ago, poiché (tornando al principio antropogenico ) chiunque sia in grado di intraprendere questa ricerca deve essere necessariamente seduto su uno di questi aghi prodigiosamente rari prima ancora di avviarlo . "

-  Richard Dawkins , L'illusione di Dio

Fisica e Cosmologia

Se i seguenti suggerimenti sono corretti, è probabile che altri luoghi nell'universo o nel multiverso ospitino la vita.

Meccanica quantistica per diversi mondi

La teoria dei mondi multipli produce almeno un pianeta simile alla Terra in determinate linee temporali, o mondi. In questo contesto, una linea temporale significa un mondo o universo parallelo. Questo vale anche in un universo in cui la probabilità di formarne solo uno è bassa. Si ritiene che la linea temporale del Big Bang sia iniziata circa 13,7 miliardi di anni fa, il Sistema solare si è formato quasi 4,6 miliardi di anni fa; Durante i 9 miliardi di anni tra la formazione dell'Universo e la formazione del Sistema Solare, si è sviluppato un numero innumerevole di copie dell'universo. Ci si può ragionevolmente aspettare lo sviluppo di almeno un Sistema Solare tra tutte queste copie dell'universo. Allo stesso modo, nei 4,6 miliardi di anni in cui la Terra e il Sistema Solare si sono sviluppati, le copie della Terra sono cresciute in modo esponenziale, quindi non sorprende che almeno una di esse si sia sviluppata in vista della vita intelligente.

Se sia l'ipotesi delle Terre Rare che la teoria dei mondi multipli sono corrette, allora la presenza di osservatori intelligenti è assicurata, anche se l' equazione delle Terre Rare è prossima allo zero. Ma tali Terre saranno quasi sempre isolate, il che risponde al Paradosso di Fermi. L'ipotesi delle terre rare potrebbe non essere vera, come discusso sopra.

La teoria dei mondi multipli, da sola, non può spiegare così facilmente l' Universo apparentemente finemente sintonizzato . Nella maggior parte delle versioni di più mondi, le costanti fisiche di tutti i mondi sono simili.

fonti

• "Centinaia di mondi" nella Via Lattea
• John D. Barrow e Frank J. Tipler , 1986. Il principio cosmologico antropico . Università di Oxford Stampa.
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link esterno

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Note e riferimenti

• (fr) Questo articolo è parzialmente o interamente tratto dall'articolo di Wikipedia in inglese intitolato "  Ipotesi della Terra Rara  " ( vedi l'elenco degli autori ) .

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    “  I cicli di marea che ricordano i meccanismi della reazione a catena della polimerasi (PCR) potrebbero solo replicare e amplificare polimeri simili al DNA . Questo meccanismo impone dei vincoli all'evoluzione della vita extraterrestre.  "

    È esposto in modo meno formale qui: James Schombert, "  Origin of Life  " , University of Oregon (consultato il 31 ottobre 2007 )  : "Con la vastità degli oceani che coprono la Terra, è statisticamente molto improbabile che queste proteine ​​primitive siano mai state in grado di legare. La soluzione viene dal fatto che le enormi maree causate dalla Luna hanno prodotto pozze residue all'interno della terra che si sono riempite e poi evaporate con regolarità, riproducendo un'alta concentrazione di amminoacidi  ”
25. "La  nuova mappa fornisce più prove che Marte una volta come la Terra  " ,10 dicembre 2005
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36. La singolarità è vicina (la singolarità è vicina)
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41. Darling, David , Life Everywhere: The Maverick Science of Astrobiology , Basic Books / Perseus,2001
42. Richard Dawkins , To End God , Éditions Perrin , 2009 ( ISBN  978-2-262-02986-9 ) .