Welkom terug bij onze serie Fermi-paradoxen, waarin we kijken naar mogelijke oplossingen voor Enrico Fermi’s beroemde vraag: “Waar is iedereen?” Vandaag onderzoeken we de mogelijkheid dat de reden voor de Grote Stilte is dat het koloniseren van andere sterrenstelsels gevaarlijk is voor onze gezondheid!
In 1950 zat de Italiaans-Amerikaanse natuurkundige Enrico Fermi te lunchen met een aantal van zijn collega’s in het Los Alamos National Laboratory, waar hij vijf jaar daarvoor had gewerkt als onderdeel van het Manhattan Project. Volgens verschillende verslagen ging het gesprek over buitenaardse wezens en de recente golf van UFO’s. Hierop gaf Fermi een verklaring die de annalen van de geschiedenis zou ingaan: “Waar is iedereen?”
Dit werd de basis van de Fermi Paradox, die verwijst naar de ongelijkheid tussen hoge waarschijnlijkheidsschattingen voor het bestaan van buitenaardse intelligentie (ETI) en het schijnbare gebrek aan bewijs. Sinds Fermi’s tijd zijn er verschillende oplossingen voor zijn vraag voorgesteld, waaronder de Aurora Hypothese, die stelt dat het feit dat planeten bewoonbaar zijn niet betekent dat intelligent leven zich daar kan vestigen.
Deze hypothese ontleent zijn naam aan een beroemde en relatief recente science fiction roman (waarover hieronder meer), hoewel de kiem ervan al vele decennia teruggaat. De kern van de hypothese is dat men vraagtekens plaatst bij het idee dat een intelligente soort in staat zou zijn om verder te koloniseren dan hun eigen sterrenstelsel, waardoor een van de fundamentele vooronderstellingen achter de Fermi Paradox op losse schroeven komt te staan.
Dit is niets anders dan de vanzelfsprekende conclusie dat een geavanceerde beschaving duidelijke tekenen van haar bestaan zou creëren in de vorm van ruimte-infrastructuur wanneer zij zich over ons melkwegstelsel (of andere melkwegstelsels) zou verspreiden. Dit vloeit natuurlijk voort uit het argument dat, gezien de leeftijd van het heelal en het enorme aantal sterren en planeten dat er is, intelligent leven zich nu al vele malen (en op vele werelden) moet hebben ontwikkeld.
Die stomme veronderstelling!
Zoals we in deel II hebben besproken, is de veronderstelling dat een geavanceerde beschaving (of meerdere) een aanzienlijk deel van ons melkwegstelsel al zou hebben gekoloniseerd, niet van Fermi zelf afkomstig. Pas in 1975, toen astronoom Michael Hart een artikel schreef met de titel “An Explanation for the Absence of Extraterrestrials on Earth,” werd dit idee echt geassocieerd met de Fermi Paradox.
De essentie van Hart’s betoog was dat als er in het verleden een ETI in het Melkwegstelsel zou zijn ontstaan, deze ruimschoots de tijd zou hebben gehad om interstellair reizen te ontwikkelen en nabije sterren te koloniseren. Deze koloniën zouden na verloop van tijd aanleiding hebben gegeven tot soortgelijke kolonisatiepogingen, die er uiteindelijk toe zouden hebben geleid dat de beschaving het grootste deel van ons melkwegstelsel zou hebben gekoloniseerd. Omdat er geen bewijs is voor een dergelijke beschaving (Hart’s “Feit A”), stelde Hart dat de mensheid alleen was.
Dit argument werd in 1980 verder toegelicht door natuurkundige en kosmoloog Frank Tipler in zijn ondubbelzinnig getitelde studie, “Extraterrestrial Intelligent Beings Do Not Exist.” Tipler paste hierin het Kosmologisch Principe en andere door SETI-voorstanders aangevoerde punten toe, die in essentie neerkomen op het idee dat ETI’s technologieën zouden hebben ontwikkeld net zoals de mensheid dat heeft gedaan op basis van hun begrip van dezelfde wetenschappelijke principes.
Hieruit leidde hij de schatting af dat een geavanceerde soort die zelfs maar een miljard jaar voor de mensheid was opgekomen, in staat zou zijn geweest om de Melkweg meerdere malen te koloniseren:
“Naast een rakettechnologie die vergelijkbaar is met die van ons, lijkt het waarschijnlijk dat een soort die zich bezighoudt met interstellaire communicatie een mislukte geavanceerde computertechnologie zou bezitten… Ik zal daarom aannemen dat zo’n soort uiteindelijk een zelfreplicerende universele constructor zal ontwikkelen met een intelligentie die vergelijkbaar is met die van de mens… en zo’n machine in combinatie met de huidige rakettechnologie zou het mogelijk maken om het Melkwegstelsel in minder dan 300 miljoen jaar te verkennen en/of te koloniseren.”
Tiplers bijdrage aan dit betoog is de reden dat het zowel zijn als Hart’s naam draagt. Latere theoretici die behoren tot wat de beroemde wetenschapper David Brin de “Uniciteitshypothese” heeft genoemd, hebben hun argumenten op een soortgelijke basis gebouwd. Carl Sagan antwoordde in een essay (dat hij samen met de aardwetenschapper William Newman schreef) dat “afwezigheid van bewijs niet het bewijs van afwezigheid is”.
Het enige dat we zeker weten is dat geen geavanceerde beschaving(en) een aanzienlijk deel van ons melkwegstelsel hebben gekoloniseerd; anders zouden ze nu wel ontdekt zijn. Naast de conclusie dat de mensheid alleen is in het heelal, wat Sagan beschouwt als een “antropocentrische en zelfbevredigende uitspraak”, moet er een andere reden zijn voor feit A.
Alas, deze argumenten hebben de neiging om de “Grote Stilte” toe te schrijven aan redenen die sociologisch zijn (exploratie en expansie zijn niet de norm) of biologisch van aard (intelligent leven is zeldzaam). Voorbeelden hiervan zijn de zeldzame aarde-hypothese, de oceaan-werelden-hypothese, of argumenten gebaseerd op het principe van “niet-convergente evolutie”. Er is echter ook de mogelijkheid dat de biologie in een andere zin een factor is.
Oorsprong
De Aurora Hypothese is vernoemd naar de sciencefictionroman uit 2015 van Kim Stanley Robinson. Het verhaal draait om de bemanning van een interstellair generatieschip dat met 10% van de lichtsnelheid naar het Tau Ceti systeem reist om een maan (Aurora genaamd) te koloniseren die in een baan om de Tau Ceti e draait. Kort nadat ze zijn aangekomen en proberen te acclimatiseren aan de lokale omgeving, beginnen de kolonisten te sterven door blootstelling aan een primitieve levensvorm van prionen.
Prionen zijn verkeerd gevouwen eiwitten die het vermogen hebben om hun eigenschappen over te dragen op andere varianten van hetzelfde eiwit. Omdat ze zo klein zijn, zijn ze niet opgemerkt door de verkenningssondes en de bemanning van de Aurora toen die eenmaal op de planeet was neergestreken. Als reactie daarop is de bemanning verdeeld tussen degenen die het systeem nog steeds willen koloniseren en degenen die willen terugkeren naar de aarde (waarvan ze nu geloven dat het de enige omgeving is die geschikt is voor mensen.)
De hypothese vindt zijn oorsprong in een studie uit 2019 getiteld “The Fermi Paradox and the Aurora Effect: Exo-civilization Settlement, Expansion, and Steady States,” die werd geleid door Adam Frank van de Universiteit van Rochester, Caleb Scharf – de Principle Investigator van NASA’s Nexus for Exoplanetary Systems Science (NExSS) – en onderzoekers van Center for Exoplanets and Habitable Worlds van Penn State University, en Columbia University.
Ter attentie van Hart’s feit A, begonnen de onderzoekers met het bestuderen van de snelheid waarmee een geavanceerde exo-beschaving zich in het heelal zou kunnen vestigen. Daarbij werd rekening gehouden met het feit dat niet alle stelsels bewoonbare planeten hebben en dat gevestigde stelsels uiteindelijk hun eigen sondes en passagiersschepen zouden uitzenden, waardoor een “nederzettingsfront” zou ontstaan dat zich in de loop van de tijd over het melkwegstelsel zou verspreiden.
Daarbovenop namen zij de mogelijkheid mee dat de Aarde in een ver verleden door een exo-beschaving zou kunnen zijn gevestigd (of bezocht), waarvoor geen bewijs is overgebleven. Nieuw in hun studie was echter de overweging dat een planeet weliswaar “bewoonbaar” kan zijn, maar niet noodzakelijkerwijs “bewoonbaar”. Zoals zij stellen:
“Vaak wordt aangenomen dat elke planeet kan worden geterraformeerd naar de specifieke behoeften van de zich vestigende beschaving. Maar het idee dat het doel van sondes is om bewoonbare nederzettingen te bouwen en dat alle sterrenstelsels levensvatbare doelen zijn voor zulke nederzettingen gaat aan het agentschap van een exo-beschaving voorbij; in ons werk ontspannen we daarom deze aanname.
“Bovendien kunnen sommige sterren inheemse vormen van leven herbergen, die vestiging om praktische of ethische redenen kunnen uitsluiten… Dit thema werd verkend in (spoiler alert) de roman Aurora van Kim Stanley Robinson (Robinson 2015), waarin een wereld weliswaar formeel bewoonbaar was, maar niet was wat wij bewoonbaar zouden noemen. Zo nemen we de mogelijkheid mee dat goede werelden moeilijk te vinden zijn – wat we het Aurora Effect noemen.”
Nadat ze dit allemaal hadden verwerkt in een reeks simulaties, kwamen ze tot verschillende conclusies. Ten eerste concludeerden zij dat de tijd die een exo-beschaving nodig zou hebben om zich in het melkwegstelsel te vestigen, minder is dan (of vergelijkbaar met) de huidige leeftijd van de Melkweg (13,5 miljard jaar). Wanneer men echter het “Aurora Effect” in de vergelijking betrekt, ontstaat een scenario waarin alleen bepaalde delen van het melkwegstelsel zich zullen vestigen.
Toevoegend dat de levensduur van beschavingen eindig is, dan lijkt het erop dat bepaalde clusters van het melkwegstelsel voorbestemd zijn om zich te vestigen en te hervestigen, terwijl de omringende gebieden onbewoond zullen blijven. Tenslotte, als de aarde in een gebied van het melkwegstelsel ligt dat niet overeenkomt met een “hervestigingscluster”, dan is het zeer waarschijnlijk dat wij gedurende lange tijd – wel 1 miljoen jaar – niet zouden zijn gevestigd of bezocht.
Deze hypothese doet denken aan de “Percolatietheorie”, die door NASA-wetenschapper Geoffrey A. Landis werd beargumenteerd in zijn beroemde studie uit 1993. Volgens Landis legt de astrofysica een maximale afstand op waarover directe interstellaire kolonisatie haalbaar is (zoals communicatietijdvertragingen en tijddilatatie.) Dit zou ook resulteren in nederzettingsclusters, aldus Landis, waarboven kolonisatie niet zal plaatsvinden.
Implicaties
Wat hier op neerkomt is de mogelijkheid dat de Aarde bezocht is door exo-beschaving, maar dat de intervallen waarin dit waarschijnlijk zal gebeuren vrij groot zijn. Vanuit het gezichtspunt van de Fermi-paradox en “feit A” is dit heel logisch. De mensheid bestaat als soort pas zo’n 200.000 jaar, en alleen de laatste 6.000 jaar zijn (inconsistent) vastgelegd.
Daar komt nog bij dat er in de loop der tijd ontelbare archiefstukken en veel oudere orale tradities verloren zijn gegaan. Als exo-beschavingen waarschijnlijk maar één keer per eon voorkomen, hoe zouden we er dan nu al vanaf weten? Als het er op aan komt, is het menselijk geheugen kort. Totdat we als soort lang genoeg bestaan, is het volstrekt voorbarig om te zeggen dat de Aarde nooit door een andere intelligente soort is bezocht.
In feite werd de mogelijkheid dat een intelligente soort de Aarde heeft bezocht door Carl Sagan en Iosif Shklovsky als een serieuze mogelijkheid beschouwd in hun boek, Intelligent Life in the Universe. In het hoofdstuk “Mogelijke gevolgen van direct contact” verwijst Sagan naar een mondeling verslag van het eerste contact tussen het Tlingit volk van het Noordwesten van de Stille Oceaan en de Franse expeditie onder leiding van La Perouse in 1786.
Hoewel er geen geschreven verslagen van de gebeurtenis waren, werd het verslag meer dan een eeuw bewaard, en op dat moment werd het gedeeld met de Amerikaanse antropoloog G.T. Emmons. Hoewel het verhaal werd geïnterpreteerd in de context van de mythologie en de orale traditie van het Tlingit-volk – zo werden de zeilschepen beschreven als “immense zwarte vogels met witte vleugels” – werd de aard van de ontmoeting getrouw bewaard. Zoals zij schreven:
“Een blinde oude krijger had op het moment van de ontmoeting zijn angsten overwonnen, was aan boord gegaan van een van de Franse schepen en had goederen uitgewisseld met de Europeanen. Ondanks zijn blindheid redeneerde hij dat de inzittenden van de schepen mannen waren. Zijn interpretatie leidde tot actieve handel tussen de expeditie van La Perouse en de Tlingit. De mondelinge overlevering bevatte voldoende informatie voor latere reconstructies van de ware aard van de ontmoeting, hoewel de voorvallen in een mythologisch kader waren verhuld.”
Dit en andere voorbeelden van folklore en mythologie, aldus Sagan en Shklovskii, suggereert dat onder bepaalde omstandigheden een kortstondig contact met een buitenaardse beschaving op een reconstrueerbare manier zou kunnen worden vastgelegd. Natuurlijk benadrukten Sagan en Shklovskii ook dat dit met scepsis moest worden behandeld, deels vanwege de opkomst van “oude astronauten” theorieën in de zeventiger jaren die volstrekt onwetenschappelijk waren.
Kritiek
In termen van zwakheden, is de Aurora Hypothese onderworpen aan dezelfde gegevens-arme beperkingen als alle anderen. In het bijzonder bekritiseert zij de Hart-Tipler Conjectuur en andere versies van de “Uniqueness Hypothesis” omdat zij op een nogal grote aanname (“Feit A”) gebaseerd zijn. Maar het doet dat op een manier die nog steeds afhankelijk is van aannames, vooral in de manier waarop het de argumenten van Sagan en andere “Contact Optimisten” overneemt.
Op het eind van de dag hebben astronomen helaas niet genoeg bewijs om beperkingen op te leggen aan de bewoonbaarheid van exoplaneten. Hoewel het verstandig is om te bedenken dat het feit dat een planeet “op de aarde lijkt” (of compatibel is met de planeet van oorsprong van een andere soort) niet betekent dat deze bewoonbaar is, kan er niets definitiefs worden gezegd totdat exoplaneten rechtstreeks kunnen worden onderzocht.
Zoals zijn soortgenoten is de Aurora Hypothese stof tot nadenken en in dat opzicht zeer nuttig. Terwijl we doorgaan met het catalogiseren van “potentieel bewoonbare” planeten, kunnen we het ons niet veroorloven “kolonisatie-optimisten” te worden. Je weet hoe planetaire beschermingsmaatregelen benadrukken hoe menselijke aanwezigheid inheemse levensvormen kan bedreigen? Nou, dat snijdt aan twee kanten! Voordat we exoplanetaire oppervlakken betreden, kunnen we er maar beter zeker van zijn dat het veilig is om de lucht in te ademen.
We hebben veel interessante artikelen geschreven over de Fermi Paradox, de Drake Vergelijking, en de zoektocht naar buitenaardse intelligentie (SETI) hier bij Universe Today.
Hier is Waar zijn de buitenaardse wezens? Hoe het ‘Grote Filter’ de technische vooruitgang in de ruimte kan beïnvloeden, Waarom het vinden van buitenaards leven slecht zou zijn. Het Grote Filter, Hoe kunnen we buitenaardse wezens vinden? The Search for Extraterrestrial Intelligence (SETI), en Fraser en John Michael Godier debatteren over de Fermi Paradox.
Wil je het aantal buitenaardse soorten in ons melkwegstelsel berekenen? Ga dan naar de Buitenaardse beschavingscalculator!
En vergeet niet de rest van onze serie Voorbij de Paradox van Fermi te bekijken:
- Voorbij “Fermi’s Paradox” I: Een gesprek tijdens de lunch – Enrico Fermi en buitenaardse intelligentie
- Voorbij “Fermi’s paradox” II: Het Hart-Tipler Conjectuur in twijfel trekken
- Voorbij “Fermi’s Paradox” III: Wat is het Grote Filter?
- Voorbij “Fermi’s Paradox” IV: Wat is de Zeldzame Aarde Hypothese?
- Voorbij “Fermi’s Paradox” V: Wat is de Aestivatie Hypothese?
- Verder dan “Fermi’s Paradox” VI: Wat is de Berserker Hypothese?
- Verder dan “Fermi’s Paradox” VII: Wat is de Planetarium Hypothese?
- Verder dan “Fermi’s Paradox” VIII: Wat is de Dierentuin Hypothese?
- Verder dan “Fermi’s Paradox” IX: Wat is de Kort Raam Hypothese?
- Voorbij “Fermi’s Paradox” X: Wat is de Eerstgeborene Hypothese?
- Voorbij “Fermi’s Paradox” XI: Wat is de Transcensie Hypothese?
- Voorbij “Fermi’s Paradox” XII: Wat is de Water Werelden Hypothese?
- Voorbij “Fermi’s Paradox” XIII: Wat is de “Oceaan Werelden” Hypothese?
- Voorbij “Fermi’s Paradox” XV: Wat is de Percolatie Theorie Hypothese?
- Voorbij “Fermi’s Paradox” XVI: Wat is de “Dark Forest” Hypothese?
Astronomy Cast heeft een aantal interessante afleveringen over dit onderwerp. Hier zijn Aflevering 24: De Fermi Paradox: Waar zijn alle buitenaardse wezens?, Aflevering 110: De zoektocht naar buitenaardse intelligentie, Aflevering 168: Enrico Fermi, Aflevering 273: Solutions to the Fermi Paradox.
Bronnen:
- Hart, M.H. “An Explanation for the Absence of Extraterrestrials on Earth.” Quarterly Journal of the Royal Astronomical Society, Vol. 16 (1975)
- Tipler, F.J. “Extraterrestrial Intelligent Beings Do Not Exist.” Quarterly Journal of the Royal Astronomical Society, Vol. 21 (1980)
- Sagan, C., Newman, W.I. “The Solipsist Approach to Extraterrestrial Intelligence.” Quarterly Journal of the Royal Astronomical Society, Vol. 24 (1983)
- Brin, G.D. “The Great Silence – the Controversy Concerning Extraterrestrial Intelligent Life.” Quarterly Journal of the Royal Astronomical Society, Vol. 24 (1983)
- Jones, E.M. “‘Waar is iedereen?’ An Account of Fermi’s Question.” Office of Scientific & Technical Information Technical Reports (1985)
- Landis, G.A. “The Fermi paradox: an approach based on percolation theory.” Journal of the British Interplanetary Society, Vol. 51, No. 5 (1993)
- Gray, R.H. “The Fermi Paradox is Neither Fermi’s Nor a Paradox.” Astrobiology, Vol. 15, No. 3 (2015)
- Carroll-Nellenback, J. (et al.) “The Fermi Paradox and the Aurora Effect: Exo-beschaving Vestiging, Expansie en Steady States.” The Astronomical Journal, vol. 158, No. 3 (2020)