Maan ulkopuolinen elämä

Maan ulkopuolinen elämä tarkoittaa elämää, joka on kotoisin maapallon ulkopuolelta. Maan ulkopuolinen elämä voisi olla mitä tahansa yksinkertaisten bakteerimaisten eliöiden ja ihmisiä paljon kehittyneempien olioiden väliltä.

Monet pitävät Maan ulkopuolista elämää mahdollisena, ja elämän merkkejä etsitään avaruudesta jatkuvasti, mutta riittäviä todisteita ei ole löydetty. Elämän olemassaoloa on pidetty mahdollisena Aurinkokunnassa Venuksessa, Marsissa, Jupiterin Europa-kuussa, Saturnuksen Titan- ja Enceladus-kuissa, sekä kymmenillä jo löydetyillä eksoplaneetoilla.

Astrobiologia on tieteenala, joka tutkii elämän mahdollisuuksia Maan ulkopuolella.

Usko Maan ulkopuoliseen elämään

Neuvostoliittolainen 16 kopeekan postimerkki, joka kuvaa avaruusolioiden satelliittia.

Ihmiset uskoivat kauan yleisesti, että Maapallo oli maailmankaikkeuden ainoa ”maailma”, vaikka taivaassa uskottiinkin elävän monenlaisia jumalia. 1700-luvulla oltiin siirrytty uskomaan, että kaikilla planeetoilla asui älyllisiä olentoja. 1900-luvun alussa Maan ulkopuolisen älyllisen elämän mahdollisuutta pidettiin jälleen hyvin pienenä.

1900-luvulla yleistyivät kertomukset ufoista tai ”lentävistä lautasista”, joilla avaruusolennot olisivat vierailleet Maassa. Tunnistamattomat lentävät esineet ovat kuitenkin paljastuneet usein näköharhoiksi, ihmisen valmistamiksi, meteoreiksi tai huijauksiksi.

Oletus elämästä Maan ulkopuolella pohjautuu käsitykseen, jonka mukaan havaittava maailmankaikkeus on äärimmäisen suuri ja joka puolella vallitsevat samat fysiikan lait. Oletuksen mukaan olisi epätodennäköistä, että Maan ulkopuolella ei olisi elämää. Tämän näkemyksen kannattajia ovat mm. tunnetut tiedemiehet Carl Sagan ja Stephen Hawking. Oletus tulee ilmi Kopernikaanisessa periaatteessa, jonka mukaan maapallo ei ole keskeisessä asemassa maailmankaikkeudessa. Toisen näkemyksen mukaan maanpäällinen elämä ei ole ainutlaatuista maailmankaikkeudessa. Elämä on voinut syntyä itsenäisesti eri puolilla maailmankaikkeutta, tai vaihtoehtoisesti kulkeutua elinkelpoiselta planeetalta toiselle panspermian kautta.

Elollisten planeettojen ja sivilisaatioiden määrän arviointi

Elollisten planeettojen ja älykkäiden sivilisaatioiden tämänhetkistä määrää kotigalaksissamme Linnunradassa arvioidaan Draken kaavalla. Siinä otetaan vaiheittain huomioon oikeanlaisten tähtien lukumäärä, tällaisten tähtikuntien elämänvyöhykkeellä kiertävien ja muutenkin elinkelpoisten planeettojen määrä, sekä tällaisten planeettojen todennäköisyydet tuottaa elämää, älyllistä elämää, ja lopulta myös teknologinen sivilisaatio, ottaen huomioon myös sellaisten keskimääräinen elinikä. Kaavalla voidaan saada hyvin vaihtelevia tuloksia, jotka riippuvat muuttujille annetuista todennäköisyyksistä.

Vuonna 2024 astronomit Robert Stern ja Taras Gerya arvioivat Draken kaavan pohjalta, että sivilisaatiota tukevia planeettoja on Linnunradan planeetoista vain 0,0034–0,17 prosenttia. Kun otetaan huomioon ihmisen kaltaisen älykkyyden kehittymisen vaikeus, on tämän laskelman pohjalta mahdollista, että maapallon sivilisaatio on koko galaksin ainoa lajissaan.

Maan ulkopuolisen elämän muodot

Kulttuurissa ja ufologiassa avaruusolennot kuvataan usein ihmisenkaltaisina olentoina, ”harmaina”.

Maapallon elämä perustuu veden ja hiilen ominaisuuksiin. Avaruudessa mahdollisesti olevalla elämällä voi olla erilainen kemia kuin maapallolla. On ehdotettu esimerkiksi piihin, fosforiin ja typpeen sekä rikkihappoon tai ammoniakkiin perustuvaa elämän kemiaa. Näiltä puuttuu kuitenkin veden ja hiilen hyödyllisiä ominaisuuksia, minkä vuoksi niihin perustuvaa elämää pidetään epätodennäköisempänä kuin veteen ja hiileen perustuvaa.

Oxfordin yliopiston vuonna 2017 julkaiseman arvion mukaan Maan ulkopuoliset elämänmuodot luultavasti muistuttavat ihmistä jonkin verran, koska niiden elämää säätelevät samankaltaiset evoluution ja luonnonvalinnan prosessit kuin Maankin elämää. Ne ovat esimerkiksi voineet käydä läpi muutoksen yksisoluisesta monisoluiseksi. Arvioiden tekeminen on kuitenkin vaikeaa, koska elämästä tunnetaan vain yksi esimerkki. Ei esimerkiksi voida tietää, montako jalkaa vierailla elämänmuodoilla olisi.

Eri taivaankappaleilla

Elämän merkit ja tasot

Taivaankappale voi olla kokonaan eloton, eikä sieltä löydy myöskään orgaanista ainetta tai fossiileja. Joillain elottomilla taivaankappaleilla saattaa olla orgaanista ainetta ja fossiileja merkkeinä aikaisemmasta elämästä. Jos taivaankappaleella on parhaillaan elämää, se voi olla mitä tahansa yksinkertaista monimutkaiseen, jopa älylliseen.

Aurinkokunnassa

Aurinkoa ympäröivällä niin sanotulla elämänvyöhykkeellä kiertävät planeetat ovat lämpötilaltaan sopivia nestemäisen veden esiintymiselle ja sitä kautta myös elämälle. Tummanvihreällä elämänvyöhykkeen suppea arvio, vaaleanvihreällä laaja arvio. Kuvassa näkyvät sisäplaneetat sekä kääpiöplaneetta Ceres.

Aurinkokuntamme planeetoilta, kuilta ja muilta kappaleilta ei Maata lukuun ottamatta ole löydetty elämää tai edes varmoja elämän merkkejä.

Kuu

Kuun pinta soveltuu huonosti minkäänlaiselle elämälle. Lämpötila vaihtelee –170:stä +130:een celsiusasteeseen, pinnalla ei ole nestettä tai energiaa, ja myös kaasukehä ja magneettikenttä puuttuvat, minkä vuoksi Auringon tappava ultraviolettisäteily yltää pinnalle suodattumattomana. Kuun pinnan alla olosuhteet ovat tasaisemmat ja turvallisemmat, mutta sielläkin elämälle on heikot edellytykset.

Merkurius

Aurinkokunnan sisin planeetta Merkurius on samalla tavalla vaikea ympäristö elämälle kuin Kuu. Vaikka metrin syvyydessä pinnan alla lämpötila onkin tasaisesti sopivan lämmin, kaasukehän ja nesteen puuttuminen sekä Auringon voimakas säteily tekevät elämän lähes mahdottomaksi.

Mars

Pääartikkeli: Elämä Marsissa

Marsissa on jo 1800-luvun lopulta lähtien arveltu olevan elämää, koska planeetan pinnalla on havaittu vuodenaikojen mukaista värivaihtelua, ja koska siellä on nähty satojen kilometrin pituisia suoria linjoja eli niin sanottuja kanavia, joiden on väitetty olevan älyllisten olentojen rakentamia. Nämä on kuitenkin sittemmin todettu joko luonnollisiksi ilmiöiksi tai näköharhoiksi. Marsissa vuodesta 1976 alkaen käyneet luotaimet ovat yrittäneet etsiä pinnalta orgaanisia aineita, mutta mitään todisteita elämästä ei ole löydetty.

Venus

Venuksen pinta on liian kuuma Maan kaltaiselle elämälle. Planeetan pilvissä on kuitenkin Maan kaltaiset olosuhteet sekä hiilidioksidia, auringonvaloa ja vettä, mikä tekisi fotosynteesin mahdolliseksi.

Ulkoplaneetat ja niiden kuut

Jupiterilla, Saturnuksella, Uranuksella ja Neptunuksella voisi olosuhteiden puolesta olla syntynyt elämää, mutta mitään merkkejä siitä ei ole havaittu. Jupiterin Europa-kuuta pidetään yhtenä Aurinkokunnan parhaista ehdokkaista elämälle, koska siellä on suuri suolainen meri ja kaasukehä, jossa on happea. Myös Io, Ganymedes, Kallisto ja Titan saattavat soveltua elämälle.

Komeetat ja asteroidit

Aurinkokunnan tuhansilla komeetoilla ja asteroideilla on orgaanisia molekyylejä. Koska ne ovat kylmiä ja jäisiä sekä saavat runsaasti auringonsäteilyä, niillä ei uskota olevan elämää.

Aurinkokunnan ulkopuolella

Eksoplaneetat

Vuoteen 2022 mennessä tunnettiin noin 5 000 Aurinkokunnan ulkopuolista planeettaa eli eksoplaneettaa. Niistä arviolta 50 eli joka sadas voisi sisältää elämää, sillä ne sijaitsevat elämänvyöhykkeellä sekä ovat Maan kaltaisia kiviplaneettoja tai supermaapalloja, joissa elämä voisi esiintyä valtameressä. Suurimmassa osassa löydetyistä eksoplaneetoista on elämälle väärä pintalämpötila tai liian suuri kaasukehän paine. Tällaistenkin planeettojen kuissa voi kuitenkin vallita elämälle suotuisammat olosuhteet.

Erityisen maankaltaisia ja siten elämää mahdollisesti sisältäviä eksoplaneettoja ovat Gliese 667 Cc, Kepler-22b, Kepler-69c, Kepler-62 f, Kepler-186f, Kepler-442b, Kepler-452b, Kepler-1649c, Proxima Centauri b ja TRAPPIST-1e.

124 valovuoden päässä Maasta sijaitsevan K2-18b-planeetan kaasukehästä kerrottiin vuonna 2025 löytyneen viitteitä molekyyleistä, joita Maassa synnyttävät vain elävät organismit. Tutkijoiden mukaan tämä voi tarkoittaa sitä, että planeetalla on lämmin valtameri, jossa on runsaasti elämää. Aiemmin planeetan kaasukehästä oli jo havaittu vesihöyryä.

Tieteellinen tutkimus

Pääartikkeli: Astrobiologia

Astrobiologia on monitieteellinen tutkimusala, joka tutkii elämän mahdollisuuksia muilla taivaankappaleilla. Astrobiologian tutkimuksessa käytetään tähtitieteen ja biologian lisäksi fysiikan, kemian, biokemian, meteorologian, geologian ja matematiikan menetelmiä.

Yhteistyöfoorumi European Astrobiology Network Association eli EANA on määritellyt astrobiologian tutkimuskohteet:

1. Planeettakuntien alkuperä ja kehitys.
2. Aurinkokuntamme kemiallinen kehitys, johon liittyy elämän rakentumiselle tärkeiden orgaanisten molekyylien synnyn selvittäminen mallinnusten avulla. Planeettageologit tutkivat sitä, olisiko muillakin aurinkokunnan kappaleilla voinut aikoinaan olla samantapaisia elämän syntyä edistäneitä olosuhteita. Myös kysymys aurinkokunnan nykyisten kappaleiden kemiallisista olosuhteista kuuluu saman aihepiirin alle.
3. Astrobiologia selvittää lisäksi elämälle sopivia äärimmäisiä olosuhteita ja pyrkii kartoittamaan, voiko elämä sopeutua myös aurinkokunnan muiden kappaleiden olosuhteisiin. Toistaiseksi tällainen kartoitus on voitu tehdä vain Maassa tunnetuista ekstremofiileistä, mutta Maan ulkopuolisen elämän arvellaan olevan hyvin erilaista kuin Maan elämä.

Elämän etsiminen avaruudesta

Elämän merkkien etsiminen

Lähimmiltä taivaankappaleilta voidaan etsiä elämää menemällä paikan päälle tai lähettämällä luotain, joka kerää laitteillaan näytteitä tutkittavaksi. Etäisemmiltä taivaankappaleilta elämää etsitään tutkimalla sieltä Maan tutkimuslaitteisiin saapuvaa säteilyä, kuten valoa, jolla selvitetään taivaankappaleen kemiallinen koostumus. Jos taivaankappaleen havaitaan olevan termodynaamisessa epätasapainossa esimerkiksi niin, että siellä on metaania enemmän kuin pitäisi, voidaan päätellä, että jokin siellä tuottaa metaania kaasukehään. Maassa metaania tuottavat elävät bakteerit, ja myös avaruudessa ilmiön paras selitys olisi biologinen. Myös vapaan hapen suuri määrä voidaan tulkita elämän merkiksi. Lisäksi monimutkaiset orgaaniset molekyylit, kuten terpeenit, voivat kertoa elämästä. Orgaanisia molekyylejä voidaan tutkia kaasukromatografisesti, massaspektrometrisesti tai etänä analyyttisellä kemialla. Jos orgaanista ainesta havaittaisiin, siitä voitaisiin sitten tutkia, onko se biologista alkuperää.

Elämän havaitsemisen vaikeudet

Pelkkää näkyvää valoa tutkimalla elämää on vaikea havaita kaukaa. Edes Maan elämää ei niinkin läheltä kuin Marsista olisi helppoa havaita vain 100 metrin resoluutiolla. Suurimpien kaupunkien valot kyllä näkyisivät, ja tarkemmalla kameralla voitaisiin havaita myös ihmisen rakentamia peltoja, teitä ja lentokenttiä.

Paikan päällä käyvä luotain voisi epäonnekkaasti ottaa näytteitä paikalta, jossa elämää ei ole, vaikka muualla sitä olisikin. Maassa elämää on toisaalta ainakin mikroskooppisessa muodossa lähes kaikkialla.

Monet elämää etsivät tutkimukset tuottavat monitulkintaisia tuloksia. Lisäksi Maahan tuodut näytteet saastuvat hyvin herkästi Maan omilla orgaanisilla aineilla tutkimusaluksen lähtö- tai paluuvaiheessa. Myös maahan pudonneet meteoriitit saattavat saastua Maan eliöillä pudotessaan ilmakehän läpi.

Älyllisen elämän etsiminen

Pääartikkeli: SETI

Maan ulkopuolisesta älyllisestä elämästä etsitään merkkejä muun muassa teleskoopeilla. Teleskooppien toivotaan havaitsevan merkkejä älyllisen elämän sähkömagneettisen säteilyn välityksellä tapahtuvasta viestinnästä. Se voisi paljastaa asutulla planeetalla tuotetut radioaaltolähetykset, joita Maakin tuottaa valtavat määrät.

Nasalla oli oma SETI-projekti (search for extraterrestrial intelligence), jonka pohjalta muodostui Seti-instituutti. Maasta on myös lähetetty viestejä siinä toivossa, että älyllinen elämä muualla kykenisi joskus tulkitsemaan ne. Tällaisia ovat olleet esimerkiksi Arecibo-viesti ja Voyager-luotainten mukana lähetetyt kultaiset äännitteet.

Lähteet

• Viranta-Kovanen, Suvi: Elämä. Tiedettä kaikille. Helsinki: Ursa, 2010. ISBN 978-952-5329-86-5

Kirjallisuutta

• Davies, Paul: Kolkko hiljaisuus: Maanulkoista älyä etsimässä. ((The Eerie Silence: Renewing Our Search for Alien Intelligence, 2010.) Suomentanut Suvi Syrjä) Helsinki: Ursa, 2012. ISBN 978-952-5985-01-6
• Hotakainen, Markus: Onko siellä ketään: Avaruuden älyä etsimässä. Helsinki: Minerva, 2014. ISBN 978-952-312-040-2
• Mustelin, Nils: Elämää maailmankaikkeudessa? ((Liv bland miljarder stjärnor: Civilisationer i Vintergatan – och där bortom?, 1978.) Suomentanut Olli Siltanen) Helsinki: WSOY, 1980. ISBN 951-0-09051-4
• Ward, Peter D.: Tuntematon elämä: Vieraan elämän synteesi ja Nasan tutkimukset maanulkoisesta elämästä. ((Life as We Do Not Know It: The NASA Search for (and Synthesis of) Alien Life, 2005.) Suomentanut Arja Hokkanen) Helsinki: Ursa, 2006. ISBN 952-5329-55-0
• Webb, Stephen: Jos maailmankaikkeus kuhisee elämää ... missä kaikki ovat?: Viisikymmentä ratkaisua Fermin paradoksiin ja maan ulkopuolisen elämän arvoitukseen. ((If the Universe Is Teeming with Aliens ... Where Is Everybody?, 2002.) Suomentanut Hannu Karttunen) Helsinki: Ursa, 2005. ISBN 952-5329-45-3