För och emot utomjordisk intelligens

Vi lever på en av de nio planeter som cirklar kring solen. Solen är en av omkring två hundra miljarder stjärnor i vår galax, Vintergatan. Och Vintergatan är en av minst hundra miljarder galaxer i vårt kända universum. Med tanke på denna rikedom av himlakroppar, borde det väl finnas civilisationer på många andra platser än jorden?

För något år sedan utkom boken Rare Earth, som på ett spännande sätt förnyar debatten om denna fråga. Den ene författaren, Peter Ward, är paleontolog och har studerat livets utveckling på jorden. Den andre, Donald Brownlee, är astronom och pionjär inom forskningen om utomjordiska partiklar som kolliderar med jordens atmosfär. I boken lyfter de fram idén att högre liv, definierat som flercelliga djur, är ytterst sällsynt i universum.

De argumenterar därmed emot den bild av livets kosmiska utbredning som blivit etablerad i både forskarvärlden och hos allmänheten främst på grund av Carl Sagans engagemang i frågan under 1970-talet. Sagan menade att de flesta solar i Vintergatan sannolikt omges av planetsystem som liknar vårt. Även om bara en bråkdel av planeterna befinner sig på det avstånd från sin sol där det varken är för varmt eller för kallt, så skulle det ändå finnas miljontals planeter i universum med goda förutsättningar för liv. Organiska molekyler på dessa planeter skulle reagera med varandra, och evolutionära processer snarlika dem på jorden skulle med tiden oundvikligen leda till att intelligenta civilisationer uppstår. Carl Sagan var en stor inspiratör, och hans idéer sporrade till projekt där forskare försöker få kontakt med någon av Vintergatans förmodade civilisationer med hjälp av radiosignaler.

Geologi, inte biologi, avgör

Det nya i Rare Earth är att författarna utgår från ett geologiskt snarare än biologiskt perspektiv. För att förstå möjligheterna för liv på andra planeter, måste vi förstå livet på den enda planet i universum där vi faktiskt kan studera det. Ward och Brownlee ifrågasätter inte att många av de miljardtals stjärnorna i universum kan vara omgivna av planeter med temperaturer som gör dem beboeliga. Men om man tittar på livets utveckling på jorden, inser man att en mängd ytterligare förhållanden måste samspela inom snäva intervall för att högre liv ska uppstå.

Vi vet sedan några år att primitiva encelliga organismer utan cellkärna, exempelvis bakterier, finns nästan överallt på vår jord. Det finns bakterier som lever och förökar sig instängda i hålrum djupt nere i berggrunden, inuti Antarktis isar och i mer än hundra grader varma källor på flera tusen meters djup på oceanernas bottnar. Många av dessa bakterier hämtar sin energi från kemiska processer som inte kräver vare sig solljus eller syre.

Redan några av de allra äldsta kända jordiska stenarna, 3,8 miljarder år gamla, innehåller spår av sådant primitivt liv. Förhållandena på jorden var helvetiska under denna tid. Jorden bombarderades regelbundet av himlakroppar så stora att de skulle utplåna allt högre liv om de slog ner i dag. På jorden har kratrarna från denna tid vittrat bort av regn och vind eller begravts av kontinentaldriften, men på månens yta kan vi fortfarande beskåda dem.

Encelligt liv vanligt

Ward och Brownlee delar den uppfattning som är dominerande bland astrobiologer i dag. Primitivt encelligt liv utan cellkärna bör vara vanligt i universum. Möjliga platser i vårt eget solsystem är Mars och Jupiters måne Europa. På Mars har vatten sannolikt en gång runnit i rikliga mängder, och i Europas inre bör värmen vara så hög att flytande vatten kan finnas.

En av de viktigaste händelserna i livets historia på jorden är när de första encelliga organismerna med cellkärna, de så kallade eukaryoterna, uppstod för cirka två och en halv miljard år sedan. Detta var en förutsättning för högre liv. Det vi till vardags kallar djur är komplexa flercelliga eukaryoter. Flercelliga djur blev dock inte vanliga på jorden förrän för cirka 600 miljoner år sedan. Ward och Brownlee betonar att det tog mer än tre miljarder år mellan att encelliga organismer utan cellkärna uppstod och att djur blev vanliga. Om vi hade kunnat passera jorden i ett tefat någon gång under perioden för 3,5 till 1 miljarder år sedan skulle vi sett en beboelig planet. Oceanerna fanns redan då, bombardemanget av himlakroppar hade minskat till acceptabla nivåer och temperaturerna var rimliga. Men vi skulle inte se några spår av djur.

Medan bakterier tolererar ett brett spektrum av livsmiljöer, kräver djur temperaturer mellan 5 och 40 grader för att bli framgångsrika. Om jorden hade befunnit sig bara 1 procent längre bort från solen skulle det ha blivit för kallt och oceanerna hade frusit till is. Och låg vår planet 5 procent närmare solen skulle oceanerna för länge sedan ha kokat bort. Sannolikheten för att en planet, när ett solsystem bildas, ska hamna i en långsiktigt stabil och någorlunda cirkelformad bana på exakt det rätta avståndet från sin sol är oerhört liten.

Balans mellan hav och land

Men detta räcker inte. En planet med djur måste också ha rätt balans mellan landmassor och oceaner. Livet utvecklades i havet, och en förutsättning för högre liv i havet är att näringsämnen hela tiden förs till oceanerna. Detta sker genom att berggrunden vittras och lakas av regnvattnet på kontinenterna. Frigjorda näringsämnen förs till havet med floder, och en näringskedja byggs upp. Om jorden skulle haft dubbelt så mycket vatten på sin yta hade kontinenterna varit täckta av hav. Vi vet inte säkert varifrån oceanernas vatten ursprungligen kommer, men det härrör från planetens tidigaste utvecklingsfas. Antingen ”svettades” vattnet ut från jordens inre i samband med att jorden svalnade eller så fördes det hit med isiga kometer. Det är närmast ett mirakel att mängden vatten på jordens yta är precis lagom för att stora landmassor ska resa sig ur havet. Jorden skulle precis lika väl ha kunnat vara täckt av en stor ocean.

För att kontinenter ska finnas krävs också plattektonik, det vill säga den process som ger upphov till kontinentaldrift. Kontinenterna består i dag av bergarter med relativt låg densitet, och de ”flyter” på den tyngre jordskorpan som finns under de djupa delarna av oceanerna. På en planet utan plattektonik skulle allt land som befann sig ovanför havsytan snart eroderas ner, och sedan skulle det för evigt vara slut på näringstillförseln till haven. Genom plattektonik nybildas dock den lättare kontinentskorpan kontinuerligt och nytt land uppstår. Bland vårt solsystems stenplaneter – Merkurius, Venus, jorden och Mars – är det bara jorden som har plattektonik. Det krävs nämligen en mängd speciella omständigheter för att plattektonik ska uppstå.

Men inte nog med det. Plattektoniken måste ha den exakt rätta hastigheten. Med för mycket plattektonik och därmed sammanhängande vulkanism fylls atmosfären av koldioxid. Det blir då en så kraftig växthuseffekt att havens vatten sätts i kokning. Om vulkanismen i stället är för klen och koldioxidhalterna för låga, faller temperaturen och planetens vatten fryser. Vår måne, som ju befinner sig på samma avstånd från solen, saknar växthuseffekt. Följden är att medeltemperaturen där ligger på 18 minusgrader.

Asteroider och kometer hotar

Och det finns ytterligare hot mot livet. Under den drygt halva miljard år som högre djur varit vanliga på jorden, har detta liv ständigt riskerat att slås ut av himlakroppar som kolliderar med vår planet. Senast något sådant inträffade var för 65 miljoner år sedan, då dinosaurierna och nästan hälften av alla djurarter i havet dog ut. Himlakroppen som åstadkom detta var 10 kilometer i diameter, men tänk om jorden i stället hade träffats av en 40 kilometer stor himlakropp, samma som kometen Hale-Bopp som vi kunde se på himlen 1997. En kollision med Hale-Bopp hade sannolikt utplånat allt djurliv på jorden!

Något sådant måste ju hända någon gång under alla miljontals år, kan man tänka, men det finns faktiskt ett skydd mot dylika händelser. Jupiters enorma gravitation drar till sig kometer på väg in mot jorden och fungerar därvid som en sköld. Djur kan således bara finnas på en planet som skyddas av gravitationen från en annan mycket större planet på lagom avstånd. Sannolikheten för att just en sådan planetkonstellation ska uppstå i ett solsystem är mycket liten.

Sida upp och sida ner i Rare Earth redogörs för märkliga förutsättningar som möjliggjort det högre livets utveckling på jorden. Att vi människor existerar förefaller vara ett näst intill omöjligt sammanträffande av ett obeskrivligt antal lyckliga omständigheter – eller ett mirakel. Vilket perspektiv vi väljer, slumpen eller miraklet, beror nog på vår personlighet.

I en annan relativt ny bok med den utmanande titeln Life everywhere av David Darling kritiseras tanken att högre liv skulle vara ovanligt i universum. Darling, astronom och författare till många populärvetenskapliga böcker, menar exempelvis att de senaste årens spektakulära framsteg inom astronomin, där man nu funnit omkring hundra planeter kring avlägsna solar, bekräftar en av Carl Sagans centrala förutsägelser.

En del av Darlings kritik är dock slag under bältet. Han noterar att den kristna högern i USA tacksamt tagit emot budskapet i Rare Earth. Den kristna kyrkan stred under flera hundra år mot Kopernikus världsbild, där jorden flyttades från världsalltets mitt till att vara en planet bland andra. Tankarna i Rare Earth ger åter jorden och människan en mer central plats i universum. Darling betonar att en av de många forskare som Ward och Brownlee tackar i förordet är aktiv i den kristna högern. Forskaren ifråga, Guillermo Gonzalez, har visat att metallrika planeter som jorden torde vara sällsynta. Darling insinuerar att det bakom Rare Earth-hypotesen finns en dold agenda att på vetenskaplig grund återupprätta Bibeln som sanningssägare. Men den här typen av argument som misstänkliggör forskares motiv hör inte hemma i en vetenskaplig debatt. Enbart Gonzalez forskargärning ska ligga till grund för hur man värderar hans hypoteser om metallrika planeter.

Fermis paradox

Redan den berömde fysikern och Nobelpristagaren Enrico Fermi argumenterade för att vi människor är ensamma i Vintergatan om att ha utvecklat en teknisk civilisation. Så här resonerade han: När organismer på en planet har utvecklat hög teknologi, kan de ganska snart förflytta sig till en beboelig planet i något främmande solsystem och föra en grupp reproduktiva organismer dit. Snart skulle denna planet kunna vara basen för ett nytt hopp till ett annat solsystem. Teknologin för interstellära förflyttningar skulle vara känd, och reproduktionstrycket skulle leda till att de nykoloniserade planeterna snabbt överbefolkades. Inom loppet av högst några hundratals miljoner år borde Vintergatans beboeliga planeter vara befolkade. Men eftersom ingen främmande civilisation koloniserat jorden under dess 4 600 miljoner år långa historia, talar detta, enligt den så kallade Fermis paradox, för att civilisationer med förmåga att förflytta sig mellan solsystem inte har utvecklats någonstans i Vintergatan under denna tid.

Vare sig Ward och Brownlee har rätt eller fel, är deras bok tankeväckande. De närmaste årtiondena kommer att se en febril aktivitet för att finna liv eller spår av liv i rymden. Rymdsonder till Mars och Europa kommer att söka efter bakteriellt liv. Nya teleskop, kanske månbaserade, kommer att söka och även finna nya planeter, kanske med jordliknande förutsättningar, kring avlägsna solar. Ljusspektrumen från atmosfären runt dessa planeter kommer att läsas av efter spår av syrgas och ozon. Förekomsten av sådana gaser skulle vara ett indirekt bevis för förekomsten av fotosyntetiserande liv. Min personliga gissning är att vi inom en ganska snar framtid faktiskt kommer att finna de första bevisen för utomjordiskt liv, men att det då rör sig om primitivt liv.

Och tänk om Enrico Fermi hade rätt? Tänk om vår civilisation är den enda i Vintergatan? Det är en hisnande tanke att samtliga beboeliga planeter i Vintergatan i framtiden skulle kunna – eller kanske snarare kommer att – befolkas av just vår art.

Tänk också vilket ansvar som följer med ensamheten: ansvaret för att vårda livets mångfald på vår unika planet.