Seldsame Aarde-hipotese

In sterrekunde en astrobiologie is die Seldsame Aarde-hipotese die teorie dat die ontstaan van komplekse en meersellige (en dus intelligente) lewe op Aarde ’n onwaarskynlike kombinasie van astrofisiese en geologiese gebeure en omstandighede geverg het. Volgens die hipotese is komplekse buiteaardse lewe ’n baie onwaarskynlike verskynsel en sal dit uiters skaars wees as dit bestaan. Die term "Seldsame Aarde" kom van die boek Rare Earth: Why Complex Life Is Uncommon in the Universe (2000) deur die paleontoloog en geoloog Peter Ward en die sterrekundige en astrobioloog Donald E. Brownlee, albei van die Universiteit van Washington.

Die Aarde soos gesien vanaf Apollo 17.

’n Alternatiewe standpunt is dié van onder andere Carl Sagan en Frank Drake. Daarvolgens is die Aarde ’n tipiese aardplaneet in ’n tipiese planeetstelsel, wat in ’n gewone streek van ’n gewone spiraalsterrestelsel voorkom. Na aanleiding van die Koperniese beginsel en die beginsel van middelmatigheid is dit moontlik dat die heelal wemel van komplekse lewe.

Op 4 November 2013 het sterrekundiges aangekondig daar kan tot 40 miljard aardgrootte-eksoplanete in die bewoonbare sones van sonagtige sterre of rooidwerge in die Melkweg voorkom, gebaseer op data van die Kepler-ruimteteleskoop. Van hulle kan 11 miljard om sonagtige sterre voorkom. Die naaste sodanige planeet kan volgens die wetenskaplikes 12 ligjare van die Aarde af wees.

Die hipotese dat lewe in die heelal skaars is, verduidelik egter die Fermi-paradoks – hoekom geen lewe nog gevind is as dit so volop is nie.

Seldsame Aarde-vereistes vir komplekse lewe

Volgens die Seldsame Aarde-hipotese is talle gunstige toestande nodig vir komplekse lewe. ’n Paar hiervan is die sterrestelsel se bewoonbare sone, ’n sentrale ster met die regte planeetstelsel, die ster se bewoonbare sone, die regte grootte aardplaneet, die voordeel van ’n gasplaneet vir beskerming en ’n groot satelliet, toestande wat verseker die planeet het ’n magnetosfeer en plaattektoniek, die chemie van die litosfeer, atmosfeer en oseane, die rol van "evolusionêre pompe" soos enorme ysvorming en meteoorbotsings, en wat ook al gelei het tot die steeds misterieuse Kambriese ontploffing van dierefilums. Die ontwikkeling van intelligente lewe het moontlik nog ander seldsame gebeure geverg.

Ward en Brownlee meen vir ’n klein aardplaneet om koplekse lewe te onderhou, moet die waardes van verskeie veranderlikes binne ’n klein omvang bly.

Regte ligging in die regte sterrestelsel

die digte middel van sterrestelsels soos NGC 7331, wat dikwels die Melkweg se "tweeling" genoem word, het hoë vlakke bestraling wat gevaarlik is vir komplekse lewe.

Seldsame Aarde beteken ’n groot deel van die bekende heelal, insluitende streke van ons eie sterrestelsel, kan nie komplekse lewe onderhou nie; Ward en Brownlee verwys daarna as "dooie sones". Die dele van ’n sterrestelsel waar komplekse lewe moontlik is, word die galaktiese bewoonbare sone genoem. Dit hang hoofsaaklik af van die afstand vanaf die galaktiese sentrum. Namate dié afstand toeneem, gebeur die volgende:

1. Sterre se metaalinhoud neem af. Metale (wat in sterrekunde beteken alle chemiese elemente buiten waterstof en helium) is nodig vir die vorming van aardplanete.
2. Die X-straal- en gammastraal-straling van die supermassiewe swartkolk in die galaktiese sentrum, en van nabygeleë neutronsterre, raak minder intens. Straling van dié aard word beskou as gevaarlik vir komplekse lewe, en daarom reken aanhangers van Seldsame Aarde dat die vroeë heelal en die galaktiese streke waar sterre digby mekaar lê en supernovas algemeen is, nie geskik vir die ontwikkeling van komplekse lewe is nie.
3. Gravitasiesteurings van planete en planetesimale by nabygeleë sterre word minder waarskynlik as die digtheid van die sterre afneem. Hoe verder ’n planeet dus van die galaktiese sentrum of ’n spiraalarm af lê, hoe kleiner is die kans dat dit deur meteore getref kan word. ’n Groot genoeg botsing kan alle komplekse lewe op ’n planeet uitwis.

Item #1 sluit die buitenste dele van ’n sterrestelsel uit; #2 en #3 sluit die binneste dele van die stelsel, bolswerms en die spiraalarms van spiraalstelsels uit (stervorming is meer aktief in die spiraalarms).

Terwyl ’n planeetstelsel in ’n gunstige posisie vir komplekse lewe kan lê, moet dit dié posisie vir ’n lang genoeg tyd handhaaf dat komplekse lewe kan ontwikkel. ’n Sentrale ster wat ver van streke bly waar straling hoog is, sal dus die gunstigste posisie hê. As die ster se wentelbaan om die sterrestelsel eksentriek (ellipties of hiperbolies) is, sal dit deur van die spiraalarms beweeg, maar as die wentelbaan na aan ’n perfekte sirkel is en die wentelsnelheid is dieselfde as die rotasiesnelheid van die spiraalarms, sal die ster net geleidelik, of glad nie, in ’n spiraalarm inbeweeg. Die vereiste sinchronisasie van dié snelhede word in net ’n klein streek om ’n sterrestelsel aangetref. Dit word die galaktiese bewoonbare sone genoem. Lineweaver et al. beraam dié sone op tussen 7 en 9 kiloparsek in deursnee, wat nie meer as 10% van die sterre in die Melkweg insluit nie. Gebaseer op ’n konserwatiewe raming van die getal sterre in die Melkweg, kan dit sowat 20 tot 40 miljard sterre wees. Gonzalez et al. reken net 5% van sterre word in die sone ingesluit, wat sal neerkom op die halvering van dié getal.

Die wentelbaan van die Son om die Melkweg se sentrum is inderdaad feitlik perfek sirkelvormig, met ’n wentelperiode van 226 miljoen jaar, baie na aan die rotasiesnelheid van die sterrestelsel. Terwyl voorstanders van Seldsame Aarde meen die Son het nog selde, indien ooit, sedert sy vorming deur ’n spiraalarm beweeg, het die sterrekundige Karen Masters bereken die Son beweeg elke 100 miljoen jaar deur ’n groot spiraalarm. Sommige navorsers het al voorgestel dat verskeie massauitwissings ooreenstem met tye toe die Son deur spiraalarms beweeg het.

Die Andromeda-sterrestelsel en die Melkweg het min of meer dieselfde massa, maar terwyl Andromeda ’n tipiese spiraalstelsel is, is die Melkweg buitengewoon kalm en dof. Dit lyk of daar die afgelope 10 miljard jaar minder botsings met ander sterrestelsels was, en dit kon die omstandighede vir komplekse lewe gunstiger gemaak het as in die geval van ander stelsels met meer botsings en dus meer supernovas en ander steurings. Die aktiwiteitsvlak van die swartkolk in ’n sterrestelsel se sentrum kan ook die moontlikheid van lewe beïnvloed – dit lyk of die kolk in die Melkweg net aktief genoeg is.

Regte afstand vanaf die regte ster

Na aanleiding van lewe op Aarde, lyk dit of water in vloeibare vorm nodig is vir komplekse lewe. ’n Planeet moet dus die regte afstand van sy sentrale ster af hê. Dit is die sleutelelement van ’n ster se bewoonbare sone. ’n Planeet wat te naby aan die ster is, sal te warm wees vir vloeibare water en ’n planeet wat te ver is, sal te koud wees.

Die bewoonbare sone wissel na gelang van die soort ster en die ouderdom daarvan. Die bewoonbare sone van ’n hoofreeksster beweeg baie geleidelik verder weg totdat die ster ’n witdwerg word en die bewoonbare sone verdwyn. Daar is ook ’n noue verband tussen dié sone en die kweekhuisverwarming wat moontlik gemaak word deur atmosferiese waterdamp (H₂O), koolstofdioksied (CO₂) en/of ander kweekhuisgasse. Selfs al bevat die Aarde se atmosfeer ’n waterdampkonsentrasie van 0% (in droë streke) tot 4% (in reënwoude en oseaanstreke) asook net 400 dele per miljoen CO₂, is hierdie klein hoeveelhede genoeg om die gemiddelde oppervlaktemperatuur van die Aarde met sowat 40 °C te verhoog.

Die bewoonbare sone van warm sterre soos Sirius of Vega is breed, maar:

1. Rotsplanete te na aan ’n warm ster kan nie lewe onderhou nie; tog kan lewe wel ontwikkel op ’n maan van ’n gasplaneet. Warm sterre straal ook baie meer ultraviolet uit wat ’n planetêre atmosfeer ioniseer.
2. Warm sterre kan rooireuse word voordat gevorderde lewe kans gehad het om op sy planete te ontwikkel.

Hierdie oorwegings sluit die massiewe en kragtige sterre van klas F6 tot O uit as bevorderlik vir die ontwikkeling vir komplekse lewe.

Klein rooidwerge het weer klein bewoonbare sones en planete kan ’n sinchroniese rotasie hê sodat een kant van die planeet altyd na die ster wys en dus baie warm is, terwyl die ander kant altyd weg wys en dus baie koud is. Daar is ook ’n groter moontlikheid van steropvlammings wat die atmosfeer kan ioniseer en komplekse lewe onmoontlik maak. Seldsame Aarde-aanhangers redeneer lewe kan nie in sulke stelsels ontstaan nie en net sterre van klas F7 tot K1 is geskik vir lewe. Sulke sterre is skaars: klas G-sterre soos die Son (tussen die warmer F- en kouer K-sterre) beslaan net 9% van die sterre in die Melkweg wat waterstof verbrand. Sommige eksobioloë reken egter sterre buite dié omvang kan onder die regte omstandighede wel lewe onderhou. Dié moontlikheid is ’n sentrale punt van die teenargument vir Seldsame Aarde, want die laat-K- tot M-sterre maak sowat 82% uit van alle waterstofbrandende sterre.

Volgens Seldsame Aarde kan bolswerms nie lewe onderhou nie.

Ou sterre soos rooireuse en witdwerge kan waarskynlik ook nie lewe onderhou nie. Rooireuse kom algemeen voor in bolswerms en elliptiese sterrestelsels. Witdwerge is feitlik dooie sterre wat reeds deur hul rooireusfase is. Sterre wat rooireuse is, sit uit tot in hul bewoonbare sone van vroeër, of verhit dit (hoewel planete verder van die ster af teoreties bewoonbaar kan word).

’n Energie-uitset wat wissel oor die lewensduur van die ster (soos ’n Cepheïed) sal waarskynlik ook lewe verhoed. ’n Skielike afname (al is dit hoe kort) kan die water van ’n omwentelende planeet vries, en ’n toename kan die water laat verdamp en ’n kweekhuiseffek veroorsaak wat sal voorkom dat die oseane weer kan vorm.

Lewe sonder ingewikkelde chemie is onbekend. Metale (dus elemente swaarder as waterstof en helium) is nodig en dit dui daarop dat ’n planeetstelsel ryk aan metale nodig is vir lewe. Die enigste bekende meganisme vir die skepping en verspreiding van metale is ’n supernova-ontploffing. Die absorpsiespektrum van ’n ster onthul die teenwoordigheid van metale daarbinne en die bestudering van stellêre spektrums wys baie, miskien die meeste, sterre het min metale. Daar was ’n lae metaalinhoud in die vroeë heelal: in bolswerms en ander sterre wat gevorm het toe die heelal nog jonk was, sterre in die meeste sterrestelsels buiten groot spiraalstelsels en sterre in die buitestreke van alle sterrestelsels. Metaalryke sentrale sterre wat komplekse lewe kan onderhou, word dus meestal aangetref in die stil streke van die groter spiraalstelsels – waar die straling ook swakker is.

Regte rangskikking van planete

Volgens Seldsame Aarde sou lewe op Aarde nie sonder die teenwoordigheid van die gasreus Jupiter ontstaan het nie.

Die voorstanders van Seldsame Aarde reken ’n planetêre stelsel wat lewe onderhou, moet min of meer die struktuur van ons Sonnestelsel hê, met klein aardplanete aan die binnekant en groot gasplanete buite.

Volgens hulle is die rangskikking van ons planete nie net seldsaam nie, maar ook optimaal omdat die groot massa en swaartekragaantrekking van die gasreuse beskerming bied aan die klein binneplanete teen botsings met asteroïdes en ander klein liggame.

Voortdurende stabiele wentelbaan

’n Gasreus moenie te naby geleë wees aan ’n liggaam waarop lewe ontwikkel nie, volgens Seldsame Aarde-aanhangers, tensy dié liggaam een van sy mane is. As hy te naby is, kan hy die liggaam se wentelbaan ontwrig – óf regstreeks óf deur in die bewoonbare sone in te beweeg. Newtonse dinamika kan chaotiese planetêre wentelbane veroorsaak, veral in ’n stelsel met groot planete in eksentrieke wentelbane.

Die noodsaaklikheid van stabiele wentelbane sluit lewe uit in stelsels met ’n groot planeet in ’n wentelbaan na aan die ster (sogenoemde warm Jupiters). Daar word geglo warm Jupiters het baie verder van hul moedersterre af gevorm en toe na binne die stelsel beweeg. In die proses kon hulle die wentelbane van planete in die bewoonbare sone katastrofies ontwrig het.

Rotsplaneet van die regte grootte

Daar word geglo lewe kan net op rotsplanete soos die Aarde ontstaan en omdat gasplanete nie ’n harde oppervlak het nie, is lewe daar nie moontlik nie.

’n Planeet wat te klein is, kan ook nie ’n voldoende atmosfeer onderhou nie. Dan verander die oppervlaktemperatuur meer dikwels en die gemiddelde temperatuur daal. Aansienlike oseane wat vir lank bestaan, is onmoontlik. ’n Klein planeet sal ook geneig wees om ’n ruwe oppervlak te hê met hoë berge en diep klowe. Die kern sal vinniger afkoel en plaattektoniek sal óf nie so lank duur as op groter planete nie óf sal glad nie bestaan nie.

Die groot Amerikaanse biotiese wisseling op Aarde, omstreeks 3,5 tot 3 miljoen jaar gelede.

Plaattektoniek

Seldsame Aarde-aanhangers glo plaattektoniek is noodsaaklik vir die ontstaan en volhouding van komplekse lewe. Ward en Brownlee het geglo die biodiversiteit, globale temperatuurregulering, koolstofsiklus en magneetveld van die Aarde wat dit bewoonbaar maak, is alles van plaattektoniek afhanklik. Volgens hulle bewys die gebrek aan bergreekse elders in die Sonnestelsel dat die Aarde die enigste liggaam met plaattektoniek is en dus die enigste een wat lewe kan onderhou.

Plaattektoniek is afhanklik van chemiese samestelling en ’n langdurige hittebron in die vorm van radioaktiwiteit diep in die Aarde se binneste. Kontinente moet ook saamgestel wees uit minder digte rotse wat op digter rotse "dryf". Taylor lê klem daarop dat subduksiesones (’n noodsaaklike deel van plaattektoniek) die smeeraksie van genoeg water benodig; op Aarde bestaan sulke sones net op die bodem van oseane.

Plaattektoniek, en die gevolglike beweging van die kontinente en vorming van afsonderlike landmassas, sal diverse ekosisteme tot gevolg hê. Dit het vermoedelik die diversifikasie van spesies aangehelp, en dit is een van die grootste wapens teen uitsterwing.

’n Voorbeeld van spesiediversifikasie en later -kompetisie op die Aarde se kontinente is die groot Amerikaanse biotiese wisseling. Dit het gebeur nadat Noord- en Sentraal-Amerika vanweë plaattektoniek met Suid-Amerika verbind geraak het, omstreeks 3,5 tot 3 miljoen jaar gelede. Die voorheen onontwrigte fauna van Suid-Amerika het sowat 30 miljoen jaar lank op sy eie ontwikkel nadat dié kontinent van Antarktika geskei geraak het. Baie spesies het ná die vereniging van die Amerikas in hoofsaaklik Suid-Amerika uitgesterf weens wedywering met Noord-Amerikaanse diere.

’n Groot maan

Die Maan is buitengewoon omdat die ander aardplanete in die Sonnestelsel óf nie natuurlike satelliete het nie (Mercurius en Venus) óf klein satelliete het wat moontlik asteroïdes is wat aangetrek is (Mars).

Volgens die reuse-impakhipotese het die Maan ontstaan nadat ’n planeet omtrent so groot soos Mars met ’n baie jong Aarde gebots het. Hierdie groot botsing het ook die Aarde se as-oorhelling en rotasiesnelheid veroorsaak. Die vinnige rotasie het die daaglikse temperatuurverskille laat afneem en fotosintese lewensvatbaar gemaak. Volgens Seldsame Aarde kan die as-oorhelling nie te groot of klein (relatief tot die wentelvlak) wees nie. ’n Te groot oorhelling sal groot temperatuurverskille tussen seisoene tot gevolg hê wat nie bevorderlik vir komplekse lewe is nie. ’n Te klein of geen oorhelling sal nie evolusie stimuleer wat temperatuurverskille meebring nie. Die gravitasie van ’n groot satelliet stabiliseer ook die Aarde se oorhelling; daarsonder sou die wisselings in oorhelling chaoties gewees het, en dit sou komplekse lewe waarskynlik onmoontlik gemaak het.

Die Maan verorsaak dat die Aarde se getye groter is, wat die vorming van komplekse lewe moontlik aanhelp, hoewel dit nie vir seker is nie. ’n Groot satelliet verhoog ook die moontlikheid van plaattektoniek deur middel van die effek van getykrag op die planeet se kors.

As ’n enorme impak die enigste manier is waarop ’n binneste rotsplaneet ’n groot satelliet kan kry, sal enige planeet in die bewoonbare sone as ’n dubbelplaneet moet ontstaan sodat daar ’n groot genoeg botsende liggaam is vir so ’n impak. ’n Botsende voorwerp van dié aard is nie noodwendig onwaarskynlik nie.

’n Evolusie-sneller

Ongeag of planete met soortgelyke fisiese eienskappe as die Aarde seldsaam is of nie, reken sommige geleerdes lewe bly gewoonlik eenvoudige bakterieë. Die biochemikus Nick Lane meen eenvoudige selle (prokariote) het kort ná die Aarde se vorming ontstaan, maar eers in die middel van die Aarde se bestaan in komplekse selle (eukariote) ontwikkel. Omdat alle komplekse lewe ’n gemeenskaplike oorsprong het, het hierdie gebeurtenis net een keer plaasgevind. Volgens hom het prokariote nie die sellulêre struktuur om in eukariote te ontwikkel nie omdat ’n bakterie wat tot die grootte van ’n eukarioot uitgesit het, tienduisende kere minder energie beskikbaar sal hê; twee miljard jaar gelede het een eenvoudige sel verenig geraak met ’n ander een, toe vermenigvuldig en ontwikkel in mitochondria wat die groot toename in beskikbare energie verskaf het wat die evolusie van komplekse lewe moontlik gemaak het. As dié vereniging net elke 4 miljard jaar gebeur, of andersins onmoontlik is, sal die lewe op die meeste planete eenvoudig bly.

’n Alternatiewe oortuiging is dat die omgewing die sneller was vir die evolusie van mitochondria, en dat mitochondria-bevattende organismes hul verskyning gemaak het kort ná die eerste spore van suurstof in die Aarde se atmosfeer.

Regte tyd in evolusie

’n Tydlyn van evolusie; skryf bestaan net in die laaste 0,000218% van die Aarde se geskiedenis.

Terwyl lewe op Aarde relatief vroeg in die geskiedenis begin het, het die ontwikkeling tot komplekse organismes sowat 800 miljoen jaar geduur. Beskawings op Aarde bestaan sowat 10 000 jaar en radiokommunikasie met die ruimte is nie ouer as 80 jaar nie. Relatief tot die bestaan van ons Sonnestelsel (~4,57 miljard jaar) is dit ’n baie kort tydjie, ’n periode waarin geen uiterste kilmaatsveranderings, supervulkane en groot meteorietbotsings voorgekom het nie. Intelligente of ontwikkelende lewe is egter baie kwesbaar. In die Perm-Trias-uitwissing, wat vermoedelik sowat 251,2 miljoen jaar gelede veroorsaak is deur verspreide en langdurige vulkaniese uitbarstings in ’n gebied so groot soos Wes-Europa – die Siberiese Trappe – het sowat 83% van alle genera op Aarde uitgesterf. Dit het min of meer plaasgevind terwyl die superkontinent Pangaea gevorm het.

Komplekse lewe op Aarde het sowat 542 miljoen jaar gelede begin uitbrei met die Kambriese ontploffing. Sedertdien is die Aarde getref deur ’n paar groot meteoriete, waarvan net een vermoedelik ’n massauitwissing veroorsaak het: die Chicxulub-impak by die Kryt-Paleogeen-grens (~65,5 miljoen jaar gelede) in Mexiko.

As buiteaarde beskawings bestaan met ’n hoog genoeg intelligensievlak dat hulle met die Aarde kan kontak maak, moet hulle in dieselfde tydvak van evolusie wees. Die naaste aardagtige planete is sowat 11,9 ligjare van hier; moontlik planete soos Tau Ceti e en f om die ster Tau Ceti in die sterrebeeld Walvis, wat sowat 5,8 miljard oud is – 1,23 miljard ouer as die Son.

As ’n mens aanneem beide die ontploffing van lewe en die ontwikkeling van beskawings is relatief tot die planeet se ouderdom, sou dié twee gebeure op laasgenoemde planete onderskeidelik sowat 723 miljoen en 12 691 jaar gelede plaasgevind het. Die tyd tussen die ontploffing van lewe, as daar so iets was, en die ontstaan van beskawings is dus baie groot – so ook die tyd tussen beskawings en radioseine. Die moontlikheid van groter botsings in die tydvak van die evolusie na intelligente lewe hang af van die mate van beskerming deur groter liggame, soos Jupiter en die Maan in ons stelsel. Die kans van ’n groot botsing en gevolglike massauitwissing in so ’n "beskermde" stelsel met verskeie planete is egter onmoontlik om te voorspel.

Seldsame Aarde-vergelyking

Die Seldsame Aarde-vergelyking is Ward en Brownlee se antwoord op die Drake-vergelyking. (Hierdie bespreking is aangepas vanaf Cramer.) Dit bereken $N$, die getal Aardplanete in die Melkweg met komplekse lewe, soos volg:

$N=N^{*}\cdot n_{e}\cdot f_{g}\cdot f_{p}\cdot f_{pm}\cdot f_{i}\cdot f_{c}\cdot f_{l}\cdot f_{m}\cdot f_{j}\cdot f_{me}$

• N* is die getal sterre in die Melkweg. Dié getal is nie presies nie omdat dié getal nie bereken kan word nie. Daar is ook min inligting oor die getal baie klein sterre. N* is minstens 100 miljard, maar kan tot 500 miljard wees as daar baie sterre is met ’n lae sigbaarheid.
• $n_{e}$ is die gemiddelde getal planete in ’n ster se bewoonbare sone. Dié sone is taamlik smal, want dit word bepaal deur die vereiste dat vloeibare water daarop kan voorkom om lewe te kan onderhou. Dus is $n_{e}$ = 1 waarskynlik die boonste grens.

Ons neem aan $N^{*}\cdot n_{e}=5\cdot 10^{11}$. Volgens Seldsame Aarde is die produk van die nege ander faktore hier onder, wat almal breuke is, nie groter as 10⁻¹⁰ nie of dalk so klein as 10⁻¹². In laasgenoemde geval kan $N$ so klein wees as 0 of 1. Ward en Brownlee bepaal nie werklik die grootte van $N$ nie omdat net gegis kan word oor die numeriese waarde van baie van die faktore hier onder.

• $f_{g}$ is die deel van die sterre in die galaktiese bewoonbare sone (Ward, Brownlee en Gonzalez raam dié faktor op 0,1).
• $f_{p}$ is die deel van die sterre in die Melkweg met planete.
• $f_{pm}$ is die deel van planete wat ’n rotslaag het en dus nie uit gas bestaan nie.
• $f_{i}$ is die deel van die bewoonbare planete waar mikrobiese lewe ontstaan. Ward en Brownlee glo dié breuk is waarskynlik nie klein nie.
• $f_{c}$ is die deel van die planete waar komplekse lewe ontstaan. Vir 80% van die tyd waarin mikrobiese lewe op Aarde bestaan, was daar net bakteriële lewe. Daarom reken Ward en Brownlee dié breuk kan baie klein wees.
• $f_{l}$ is die deel van ’n planeet se hele bestaan waartydens komplekse lewe teenwoordig kan wees. Komplekse lewe kan nie onbepaald voortduur nie, want die energie-uitset van die soort ster wat dié soort lewe moontlik maak, styg geleidelik en uiteindelik word die ster ’n rooireus wat die planete in die bewoonbare sone vernietig. Mettertyd word die katastrofiese uitwissing van lewe op ’n planeet ook al hoe waarskynliker.
• $f_{m}$ is die deel van bewoonbare planete met ’n groot maan. As die reuse-impakteorie van die Maan se ontstaan waar is, is hierdie breuk baie klein.
• $f_{j}$ is die deel van die planeetstelsels met ’n groot Jupiteragtige planeet. Dié breuk kan groot wees.
• $f_{me}$ is die deel van die planete met min genoeg uitwissingsvoorvalle. Ward en Brownlee meen die min sodanige voorvalle op Aarde sedert die Kambriese ontploffing is buitengewoon, en daarom kan dié breuk klein wees.

Die Seldsame Aarde-vergelyking behandel nie die waarskynlikheid dat komplekse lewe kan ontwikkel in intelligente lewe wat tegnologie ontdek nie. Volgens Barrow en Tipler is die konsensus onder evolusiebioloë dat die evolusiepad van die primitiewe Kambriese lewe tot by Homo sapiens ’n uiters onwaarskynlike gebeurtenis was. Die groot brein wat mense ontwikkel het, het byvoorbeeld heelwat nadele, soos ’n ingewikkelde metabolisme, ’n lang swangerskap en ’n kindertyd wat langer as 25% van die gemiddelde lewe duur. Ander onwaarskynlike menslike eienskappe sluit in ’n stemorgaan wat bevorderlik is vir spraak en dus vir die uitruil van idees en kennis en om ’n kultuur te ontwikkel; en die vermoë om abstrakte begrippe in so ’n mate te formuleer dat wiskunde, wetenskap en tegnologie ontwikkel kon word.

Kritiek

Daar is uit verskeie bronne kritiek teen die Seldsame Aarde-hipotese.

Aardagtige eksoplanete

’n Toenemende getal eksoplanete word ontdek. Teen 1 September 2024 was daar 7 323 bevestigde eksoplanete in 5 021 planeetstelsels, met 1 018 stelsels wat meer as een planeet het. Hierdie ontdekkings, en toestelle soos die Kepler-ruimteteleskoop, help om te raam in hoe ’n mate Aardplanete voorkom.

Geen lewe is egter op hierdie planete ontdek nie ondanks die Koperniese beginsel waarvolgens lewe hier algemeen behoort te wees – dit beteken hoe meer Aardplanete sonder lewe ontdek word, hoe sterker word die Seldsame Aarde-hipotese skynbaar ondersteun. Met die huidige tegnologie is die toets van belangrike Seldsame Aarde-kriteria egter onmoontlik, soos oppervlakwater, tektoniese plate en die aanwesigheid van ’n groot maan. Verder is aardgrootte-planete ook moeilik om op te spoor. Tog is ’n groot maan en ’n planetêre rangskikking soortgelyk aan dié van die Sonnestelsel nie noodwendig belangrik vir die ontwikkeling van lewe in ’n stelsel nie (sien hier onder).

Suurstof nie nodig vir meersellige lewe

Meersellige lewe kan bestaan sonder die aanwesigheid van suurstof (ondanks Ward en Brownlee se teorie tot die teendeel, wat intussen verkeerd bewys is). Drie meersellige spesies, insluitende Spinoloricus nov. sp. wat in 2010 in ’n streek sonder suurstof en met ’n uiters hoë soutinhoud op die bodem van die Middellandse See ontdek is, lyk of hulle waterstof pleks van suurstof gebruik, en hidrogenosome pleks van mitochondria.

Vergelyking met mense

Volgens Seldsame Aarde is komplekse lewe skaars omdat dit net op die oppervlak van ’n Aardplaneet of geskikte maan kan ontstaan. Sommige bioloë soos Jack Cohen glo dié redenasie is te beperkend. Volgens David Darling is die hipotese nóg ’n hipotese nóg ’n voorspelling, maar net ’n beskrywing van hoe lewe op Aarde ontstaan het. Volgens hom het Ward en Brownlee bloot die feite gekies wat hul mening bevestig.

Alternatiewe habitats

Komplekse lewe kan elders ook voorkom op ongewone plekke, soos by dié "swart roker" op Aarde.

Volgens Seldsame Aarde kan eenvoudige lewe algemeen wees, maar komplekse lewe vereis spesifieke omgewingstoestande. Sommige geleerdes meen egter komplekse lewe kan voorkom in plekke soos buite die Sonnestelsel se bewoonbare sone en op nie-planete met water en ’n aktiewe energiebron. Daar kan byvoorbeeld habitats in water onder die oppervlak van mane soos Europa en Enkelados wees wat deur getyverhitting warm gehou word. Volgens sommige teorieë het komplekse lewe in sulke omgewings ontstaan voordat dit op die oppervlak ontstaan het.

Onsekerheid oor Jupiter se rol

Die oortuiging dat Jupiter die binneste planete van die Sonnestelsel teen botsings beskerm, word soms in twyfel getrek. Sedert Seldsame Aarde het die Nice-model van 2005 en die Nice 2-model van 2007 rekenaarsimulasies gedoen van planeetvorming. ’n Studie deur Horner & Jones (2008) het gewys hoewel die algehele effek van al die liggame in die Sonnestelsel onduidelik is, het Jupiter meer botsings met die Aarde veroorsaak as wat dit afgekeer het.

Noodsaaklikheid van tektoniek

Ward en Brownlee beweer plaattektoniek is noodsaaklik vir die biogeochemiese siklusse wat nodig is vir intelligente lewe, en dat sulke tektoniek eie aan die Aarde is. Onlangse navorsing het egter bewys soortgelyke aktiwiteit het op ander voorwerpe in die Sonnestelsel voorgekom of kom nog steeds voor – soos Mars, Venus, Titaan, Europa, Enkelados en die Maan.

Baie Seldsame Aarde-voorstanders meen daar sou nie plaattektoniek op Aarde gewees het as dit nie vir die getykragte van die Maan was nie. Die hipotese dat die Maan se gety-invloed plaattektoniek op Aarde begin het, is onbewese. Daarteenoor is daar sterk bewyse dat plaattektoniek op Mars voorgekom het, hoewel dié planeet nie tans ’n groot maan het nie.

Die Nasa-wetenskaplikes Hartman en McKay meen plaattektoniek vertraag die toename in oksigenering en belemmer dus komplekse lewe in plaas van aanhelp. Rekenaarsimulasies deur Tilman Spohn het in 2014 gewys plaattektoniek op die Aarde kon begin het vanweë die invloed van die ontstaan van komplekse lewe, pleks van andersom. Die aksie van korsmos op rotse kon bygedra het tot die vorming van subduksiesones in die teenwoordigheid van water.

Groot botsings se rol

Onlangse werk deur Edward Belbruno en J. Richard Gott van die Princeton-universiteit dui daarop dat groot botsings soos die een wat die vorming van die Maan tot gevolg gehad het, wel in ander planeetstelsels kan voorkom.

Hoewel die reuse-impakhipotese voorstel dat die impak wat die Maan gevorm het, die Aarde se rotasiespoed sodanig verhoog het dat ’n dag daarna net sowat vyf uur lank was, het die Maan stelselmatig baie van hierdie spoed "gesteel", en so is ’n dag op Aarde tot die huidige 24 uur verleng; dié aksie duur voort en oor 100 miljoen jaar sal ’n dag sowat 24 uur en 38 minute lank wees, en oor ’n miljard jaar 30 uur en 23 minute. Groot mane kan dieselfde soort getykragte op ander planete uitoefen en hul dag oor ’n paar miljard jaar tot so lank as 120 uur verleng. Hierdie lang dae sal die effektiewe hitteverspreiding vir organismes in die trope en subtrope uiters bemoeilik, soortgelyk aan ’n sinchroniese rotasie met ’n rooidwerg.

Bronne

• 'Hundreds of worlds' in Milky Way
• Barrow, John D.; Tipler, Frank J. (1988). The Anthropic Cosmological Principle. Oxford University Press. ISBN 978-0-19-282147-8. LCCN 87028148
• Cirkovic, Milan M., and Bradbury, Robert J., 2006, "Galactic Gradients, Postbiological Evolution, and the Apparent Failure of SETI," New Astronomy, vol. 11, pp. 628–639.
• Comins, Neil F. (1993). What if the moon didn't exist? Voyages to Earths that might have been. HarperCollins. {{cite book}}: Ongeldige |ref=harv (hulp)
• Conway Morris, Simon (2003). Life's Solution: Inevitable Humans in a Lonely Universe. Cambridge University Press. ISBN 0 521 82704 3. {{cite book}}: Ongeldige |ref=harv (hulp)
• Cohen, Jack; Stewart, Ian (2002). What Does a Martian Look Like: The Science of Extraterrestrial Life. Ebury Press. ISBN 0-09-187927-2. {{cite book}}: Ongeldige |ref=harv (hulp)
• Cramer, John G. (September 2000). "The 'Rare Earth' Hypothesis". Analog Science Fiction & Fact Magazine. {{cite web}}: Ongeldige |ref=harv (hulp)
• Dartnell, Lewis (2007). Life in the Universe, a Beginner's Guide. Oxford: One World. {{cite book}}: Ongeldige |ref=harv (hulp)
• Gonzalez, Guillermo; Brownlee, Donald; Ward, Peter (Julie 2001). "The Galactic Habitable Zone: Galactic Chemical Evolution". Icarus. 152 (1): 185–200. Bibcode:2001Icar..152..185G. doi:10.1006/icar.2001.6617. {{cite journal}}: Ongeldige |ref=harv (hulp)
• Gribbin, John (2011). Alone in the Universe: Why our planet is unique. Wiley. {{cite book}}: Ongeldige |ref=harv (hulp)
• Kasting, James; Whitmire, D. P.; Reynolds, R. T. (1993). "Habitable zones around main sequence stars". Icarus. 101 (1): 108–28. Bibcode:1993Icar..101..108K. doi:10.1006/icar.1993.1010. PMID 11536936. {{cite journal}}: Ongeldige |ref=harv (hulp)
• Kirschvink, Joseph L.; Ripperdan, Robert L.; Evans, David A. (1997). "Evidence for a Large-Scale Reorganization of Early Cambrian Continental Masses by Inertial Interchange True Polar Wander". Science. 277 (5325): 541–45. doi:10.1126/science.277.5325.541.
• Knoll, Andrew H (2003). Life on a Young Planet: The First Three Billion Years of Evolution on Earth. Princeton University Press.
• Lane, Nick (28 June 2012). "Life: is it inevitable or just a fluke?". New Scientist (2870). Besoek op 1 JUuly 2012. {{cite journal}}: Gaan datum na in: |accessdate= (hulp)
• Lineweaver, Charles H.; Fenner, Yeshe; Gibson, Brad K. (2004). "The Galactic Habitable Zone and the Age Distribution of Complex Life in the Milky Way" (PDF). Science. 303 (5654): 59–62. arXiv:astro-ph/0401024. Bibcode:2004Sci...303...59L. doi:10.1126/science.1092322. PMID 14704421. Geargiveer vanaf die oorspronklike (PDF) op 12 Julie 2006. Besoek op 30 September 2014.
• Lissauer, J.J. (Desember 1999). "How common are habitable planets?". Nature. 402 (6761 Suppl): C11–4. doi:10.1038/35011503. PMID 10591221. {{cite journal}}: Ongeldige |ref=harv (hulp)
• Prantzos, Nikos (2006). "On the Galactic Habitable Zone". doi:10.1007/s11214-007-9236-9. [astro-ph].  in Bada, J. et al., eds., Strategies for Life Detection. To appear in Space Science Reviews.
• Ross, Hugh (1993). "Some of the parameters of the galaxy-sun-earth-moon system necessary for advanced life". The Creator and the Cosmos (2nd uitg.). Colorado Springs CO: NavPress.
• Scharf, Caleb (17 Julie 2012). "How Black Holes Shape the Galaxies, Stars and Planets around Them". Scientific American.
• Taylor, Stuart Ross (1998). Destiny or Chance: Our Solar System and Its Place in the Cosmos. Cambridge University Press. {{cite book}}: Ongeldige |ref=harv (hulp)
• Tipler, Frank J. (2003). "Intelligent Life in Cosmology". International Journal of Astrobiology. 2 (2): 141–8. arXiv:0704.0058. Bibcode:2003IJAsB...2..141T. doi:10.1017/S1473550403001526.
• Ward, Peter D.; Brownlee, Donald (2000). Rare Earth: Why Complex Life is Uncommon in the Universe. Copernicus Books (Springer Verlag). ISBN 0-387-98701-0. {{cite book}}: Ongeldige |ref=harv (hulp)
• Webb, Stephen (2002). Where is Everybody? (If the universe is teeming with aliens, Where is Everybody?: Fifty solutions to the Fermi paradox and the problem of extraterrestrial life). Copernicus Books (Springer Verlag). {{cite book}}: Ongeldige |ref=harv (hulp)
• Stenger, Victor (1999). "The Anthropic Coincidences: A Natural Explanation". The Skeptical Intelligencer. 3: 3. Geargiveer vanaf die oorspronklike op 12 November 2007. Besoek op 1 Oktober 2014.
• Waltham, David (2013). Lucky Planet. Basic Books. {{cite book}}: Ongeldige |ref=harv (hulp) A recent defense of the Rare Earth Hypothesis by a UK geologist.

Eksterne skakels

• Tuisblad van Seldsame Aarde (argief)
• Oorsigte van die hipotese:
  • Athena Andreadis
  • Kendrick Frazier Geargiveer 2 Maart 2006 op Wayback Machine
• Galactic Habitable Zone, Astrobiology Magazine, 18 Mei 2001.
• Gregg Easterbrook, "Are We Alone? Geargiveer 23 Oktober 2004 op Wayback Machine" The Atlantic Monthly, Augustus 1988
• Solstation.com: "Stars and Habitable Planets."
• Hierdie artikel is vertaal uit die Engelse Wikipedia