Penelitian baru oleh ahli geosains dari Universitas Texas di Dallas, Dr. Robert Stern dan seorang rekannya menyarankan penjelasan geologis mengapa bukti konklusif untuk peradaban makhluk luar angkasa (ET) tingkat lanjut belum ditemukan, meskipun persamaan Drake memprediksi bahwa seharusnya ada banyak peradaban seperti itu di galaksi kita yang mampu berkomunikasi dengan kita.
Dalam sebuah studi yang dipublikasikan secara online di Alam Laporan Ilmiah, Stern dan Dr. Taras Gerya, seorang profesor ilmu bumi di Institut Teknologi Federal Swiss di Zurich, mengusulkan bahwa keberadaan samudra dan benua, serta tektonik lempeng jangka panjang, di planet yang mendukung kehidupan sangat penting bagi evolusi peradaban yang aktif dan komunikatif (ACC).
Para peneliti menyimpulkan bahwa kemungkinan kelangkaan ketiga persyaratan ini di exoplanet akan secara signifikan mengurangi jumlah peradaban ET yang diharapkan di galaksi.
“Kehidupan telah ada di Bumi selama sekitar 4 miliar tahun, tetapi organisme kompleks seperti hewan baru muncul sekitar 600 juta tahun yang lalu, yang tidak lama setelah episode tektonik lempeng modern dimulai,” kata Stern, seorang profesor ilmu sistem Bumi berkelanjutan di Sekolah Ilmu Pengetahuan Alam dan Matematika. “Tektonik lempeng benar-benar memulai mesin evolusi, dan kami pikir kami mengerti alasannya.”
Dimana semua orang?
Pada tahun 1961, astronom Dr. Frank Drake merancang sebuah persamaan yang di dalamnya beberapa faktor dikalikan bersama untuk memperkirakan jumlah peradaban cerdas di galaksi kita yang mampu menunjukkan kehadiran mereka kepada manusia:
N = R* X FP X NBahasa Inggris: X Faku X FSaya X FC X Saya
N: Jumlah peradaban di galaksi Bima Sakti yang emisi elektromagnetiknya (gelombang radio, dll.) dapat dideteksi.
R*: Jumlah bintang yang terbentuk setiap tahunnya.
FP: Fraksi bintang yang memiliki sistem planet.
NBahasa Inggris:: Jumlah planet per tata surya dengan lingkungan yang cocok untuk kehidupan.
Faku: Fraksi planet yang cocok di mana kehidupan benar-benar muncul.
FSaya: Fraksi planet yang mendukung kehidupan di mana kehidupan cerdas muncul.
FC: Fraksi peradaban yang mengembangkan teknologi yang menghasilkan tanda-tanda yang dapat dideteksi mengenai keberadaan mereka.
Saya:Rata-rata lamanya waktu (tahun) peradaban tersebut menghasilkan tanda-tanda tersebut.
Menetapkan nilai pada tujuh variabel tersebut merupakan permainan tebak-tebakan yang cerdas, yang mengarah pada prediksi bahwa peradaban semacam itu seharusnya tersebar luas. Namun jika itu benar, mengapa tidak ada bukti konklusif tentang keberadaan mereka?
Kontradiksi ini dikenal sebagai paradoks Fermi, yang dinamai menurut fisikawan nuklir dan peraih Nobel Dr. Enrico Fermi, yang secara informal mengajukan pertanyaan tersebut kepada rekan-rekannya.
Dalam penelitian mereka, Stern dan Gerya mengusulkan penyempurnaan salah satu faktor persamaan Drake — fSayafraksi planet yang mendukung kehidupan di mana kehidupan cerdas muncul — untuk memperhitungkan perlunya samudra dan benua yang besar serta keberadaan lempeng tektonik selama lebih dari 500 juta tahun di planet-planet tersebut.
“Dalam formulasi awal, faktor ini dianggap mendekati 1, atau 100% — artinya, evolusi di semua planet yang memiliki kehidupan akan terus berlanjut dan, seiring berjalannya waktu, akan berubah menjadi peradaban cerdas,” kata Stern. “Perspektif kami adalah: Itu tidak benar.”
Dampak Tektonik Lempeng
Tektonik lempeng merupakan teori yang dirumuskan pada akhir tahun 1960-an yang menyatakan bahwa kerak bumi dan mantel atas terpecah menjadi bagian-bagian yang bergerak, atau lempeng, yang bergerak sangat lambat — hampir secepat pertumbuhan kuku dan rambut.
Di tata surya kita, hanya satu dari empat benda berbatu dengan deformasi permukaan dan aktivitas vulkanik — Bumi — yang memiliki lempeng tektonik. Tiga benda lainnya — Venus, Mars, dan bulan Jupiter, Io — sedang mengalami deformasi aktif dan memiliki gunung berapi muda, tetapi tidak memiliki lempeng tektonik, kata Stern. Dua benda berbatu lainnya — Merkurius dan bulan — tidak memiliki aktivitas tersebut dan mati secara tektonik.
“Jauh lebih umum bagi planet untuk memiliki cangkang padat luar yang tidak terfragmentasi, yang dikenal sebagai tektonik tutup tunggal,” kata Stern. “Namun, tektonik lempeng jauh lebih efektif daripada tektonik tutup tunggal dalam mendorong kemunculan bentuk kehidupan tingkat lanjut.”
Saat lempeng tektonik bergerak, lempeng-lempeng tersebut saling bertabrakan atau menjauh, membentuk struktur geologi seperti gunung, gunung berapi, dan lautan, yang juga memungkinkan terbentuknya pola cuaca dan iklim sedang. Melalui pelapukan, nutrisi dilepaskan ke lautan. Dengan menciptakan dan menghancurkan habitat, lempeng tektonik memberikan tekanan lingkungan yang sedang tetapi terus-menerus pada spesies untuk berevolusi dan beradaptasi.
Stern dan Gerya juga mengevaluasi pentingnya keberadaan daratan besar dan lautan dalam jangka panjang bagi evolusi yang menghasilkan spesies yang aktif dan mampu berkomunikasi.
“Baik benua maupun samudra diperlukan untuk ACC karena evolusi dari kehidupan multiseluler yang sederhana hingga kompleks harus terjadi di air, tetapi evolusi lebih lanjut yang mengarah pada keajaiban langit malam, pemanfaatan api, dan penggunaan logam untuk menciptakan teknologi baru, dan akhirnya munculnya ACC yang mampu mengirimkan gelombang radio dan roket ke luar angkasa, harus terjadi di daratan,” kata Stern.
Menyempurnakan Persamaan Drake
Tim peneliti mengusulkan revisi persamaan Drake yang mendefinisikan fSaya sebagai hasil dari dua suku: fokfraksi exoplanet yang dapat dihuni dengan benua dan samudra yang signifikan, dan fbagianfraksi planet yang mengalami tektonik lempeng yang berlangsung lama.
Berdasarkan analisis mereka, Stern mengatakan fraksi exoplanet dengan volume air optimal kemungkinan sangat kecil. Mereka memperkirakan nilai fok berkisar antara 0,0002 dan 0,01. Demikian pula, tim menyimpulkan bahwa lempeng tektonik yang berlangsung lebih dari 500 juta tahun juga sangat tidak biasa, yang mengarah pada perkiraan fbagian kurang dari 0,17
“Ketika kita mengalikan faktor-faktor ini bersama-sama, kita mendapatkan perkiraan f yang lebih akuratSaya “Itu sangat kecil, antara 0,003% dan 0,2%, bukan 100%,” kata Stern. “Ini menjelaskan kelangkaan ekstrem kondisi planet yang menguntungkan bagi perkembangan kehidupan cerdas di galaksi kita dan menyelesaikan paradoks Fermi.”
Menurut NASA, lebih dari 5.000 eksoplanet telah dikonfirmasi di Bima Sakti dari pengamatan berbasis darat dan platform yang mengorbit seperti teleskop antariksa Kepler dan James Webb. Sementara para ilmuwan, termasuk pemburu planet UT Dallas Dr. Kaloyan Penev, asisten profesor fisika, telah menjadi lebih baik dalam menemukan planet di sekitar bintang lain dan memperkirakan jumlah yang berbatu, mereka belum memiliki kemampuan untuk mendeteksi lempeng tektonik di eksoplanet.
“Biogeokimia menyatakan bahwa Bumi yang padat, khususnya lempeng tektonik, mempercepat evolusi spesies,” kata Stern. “Studi seperti yang kami lakukan bermanfaat karena merangsang pemikiran yang lebih luas tentang misteri yang lebih besar dan memberikan contoh tentang bagaimana kita dapat menerapkan pengetahuan kita tentang sistem Bumi untuk menjawab pertanyaan menarik tentang alam semesta kita.”
Penelitian ini didukung oleh Yayasan Sains Nasional Swiss.