Cyanobacteriën floreren op licht rode dwerg

Naar blijkt, kunnen bepaalde soorten cyanobacteriën het licht van een rode dwergster gebruiken als voeding. Dat licht bestaat voornamelijk uit infrarode straling. Opmerkelijk want de planten die wij hier op aarde kennen kunnen dat niet. Wat betekent dit voor de oorsprong van het leven op aarde en de evolutionaire geschiedenis van het leven?

Ongeveer 80% van alle sterren is een rode dwergster. Rode dwergsterren zijn veel lichter dan de zon, maar hun bewoonbare zone is veel kleiner dan die rond onze zon. Om een indruk te geven: de bewoonbare zone rond onze zonlicht iets binnen de baan van de aarde tot ongeveer de baan van Mars. Dat is dus iets van 130 miljoen km afstand tot 250 miljoen km van de zon, de aarde bevindt zich op 150 miljoen km afstand. Bij rode dwergsterren is de zone waarbinnen vloeibaar water voorkomt veel kleiner. Denk dan aan afstanden tot de ster tussen de twee en 20 miljoen km. Dat komt omdat deze sterren veel minder licht afgeven, waardoor een planeet om warm te blijven veel dichter bij de ster moet blijven.

Artist impression van een “tidally locked” aardachtige planeet rond een rode dwerg. Geïnspireerd op Aurelia (NGC)

Toch hebben rode dwergsterren twee voordelen ten opzichte van sterren zoals onze zon. Het zijn er veel meer, en ze leven ook veel langer. Onze zon wordt over 1 miljard jaar zo heet dat het leven op aarde niet meer kan voortbestaan. Over 5 miljard jaar wordt de zon een rode reus, die mogelijk de aarde op zal slokken. Een rode dwerg, daarentegen, wordt veel ouder, denk dan aan 100-1000 miljard jaar. Vele malen langer dan de zon, dus.

Dat geeft natuurlijk veel tijd waarin het leven zich kan ontwikkelen. Dat is de reden waarom onderzoekers naar buitenaards leven toch erg geïnteresseerd zijn in rode dwergen. Zou het mogelijk zijn dat leven zich ontwikkelt op een planeet met vloeibaar water rond een rode dwerg? Er is maar één manier om daar achter te komen, en dat is te experimenteren met aards leven. Zou aards leven het vol kunnen houden op een planeet, die rond een rode dwerg draait?

Een tweede probleem voor het leven zoals wij dat kennen op een planeet rond een rode dwergster is dat het licht veel roder, en dus veel minder energierijk is dan het licht van de zon. Bij de zon is het meeste licht blauwgroen. Wij zien de zon als geel doordat onze ogen daar gevoeliger voor zijn. Bij een rode dwerg ligt de piek van het spectrum rond de 1000 nm, dat is infrarood. Planten kunnen hier weinig mee, waardoor aardse planten op een rode dwergwereld niet zouden kunnen overleven. Maar naar blijkt, kunnen dus bepaalde cyanobacteriën dat wel.

Hoe komt het dat cyanobacteriën het zo goed kunnen doen op dit infrarode licht?

Wetenschappers doen niet vaak aan speculatie, behalve als ze sciencefiction boeken schrijven. Maar als visionaire site kunnen wij op visionair.nl natuurlijk wel naar hartenlust speculeren. Er zijn twee verklaringen waarom deze cyanobacteriën, die tot de oudste bacteriën op aarde behoren, in staat zijn om uit infrarode licht energie te halen. Die eerste verklaring is dat ergens op aarde omstandigheden heersten, of heersen, wat dit evolutionair voordeel opleverde. Mogelijk was er een dicht wolkendek, evolueerde deze vaardigheid omdat de cyanobacteriën op die manier het restlicht konden benutten, dat andere cyanobacteriën en algen lieten liggen, of was de aarde vroeger vulkanisch veel actiever waardoor de infraroodstraling van het hete magma een bruikbare energiebron vormde.

Komt het leven op aarde van een planeet rond een rode dwergster?

Een meer spectaculaire verklaring is dat het leven op aarde afkomstig is van een planeet rond een rode dwergster. Panspermie, dus. Deze verklaring is minder buitenissig dan het lijkt. Het gebeurt, hebben we nu ontdekt, geregeld, zeg maar: om de paar jaar, dat het zonnestelsel bezoek krijgt van een komeet of asteroïde afkomstig van elders uit de Melkweg. Dat geldt natuurlijk ook voor talloze kleinere fragmenten, die bijvoorbeeld door een heftige botsing of inslag door een asteroïde op een planeet met leven verspreid zijn geraakt door de Melkweg, en zoveel snelheid hebben gekregen door de inslag dat ze konden ontsnappen aan het zwaartekrachtsveld van de rode dwerg. Het zwaartekrachtsveld van de rode dwerg is veel zwakker dan dat van de zon, waardoor rode dwergen als uitzaaiers van leven veel actiever zijn dan de zon.

R. Claudio et al., Super-Earths, M Dwarfs, and Photosynthetic Organisms: Habitability in the Lab, ArXiv pre-print server (later gepubliceerd in Life, 2021)

programmeerbare materie

Programmeerbare materie

Je kan computers al letters en beelden laten zien aan de hand van opdrachten. Maar waarom zou je niet iets van vorm kunnen laten veranderen met een programma? Programmeerbare materie belooft juist dit te bieden.

Wat is programmeerbare materie?
In principe kan je materie op verschillende manieren configurabel maken, afhankelijk van de schaal. Je kan op atoomniveau, moleculair niveau (metamaterialen) en door middel van nanorobotjes voorwerpen van vorm en eigenschappen laten veranderen.

Atoomniveau
Atomen bestaan uit een positief geladen atoomkern met nucleonen en precies genoeg negatief geladen elektronen om de totale elektrische lading nul te maken.

quantum corral
Een Stonehenge van atomen vormt een concentrisch patroon van elektron-waarschijnlijkheidsgolven. The Well (Quantum Corral) (2009) by Julian Voss-Andreae, CC-BY-SA 3.0

De chemische eigenschappen van atomen worden bepaald door het aantal elektronen. Ben je in staat het aantal elektronen van een atoom te veranderen (door de positieve kern meer of juist minder lading te geven), dan verander je hiermee dus de chemische eigenschappen: stikstof wordt zuurstof en dergelijke.

Op commando het aantal (positief geladen) protonen in de kern aanpassen van een individueel atoom is nog niet mogelijk (atoombommen lenen zich niet echt voor consumententoepassingen), maar wel kunnen enorme kunstmatige atomen worden geconstrueerd: holtes, enkele tientallen tot honderden atomen groot met hierbinnen elektronen: quantum dots. Quantum dots worden nu al gebruikt voor nanolasers en bepaalde optische effecten: het aantal elektronen in een quantum dot en de energie waarmee ze zijn gebonden bepaalt namelijk de kleur. Sommige onderzoekers zijn er in geslaagd zwakke bindingen tussen quantum dots tot stand te brengen.

Mocht het ooit lukken om kleinere programmeerbare atomen te bouwen en lukt het om hiermee chemische bindingen met ‘echte’ atomen en moleculen tot stand te brengen, dan beschik je uiteraard over een zeer interessante programmeerbare katalysator. Je kan dan letterlijk moleculen stap voor stap bouwen, in plaats van zoals nu gebeurt, astronomische hoeveelheden uitgangsmoleculen bij elkaar te gooien, met elkaar te laten reageren en dan met veel kunst en vliegwerk het gewenste eindproduct uit de massa zeven.

Nu peperdure medicijnen zoals menselijke hormonen zouden dan ook voor armere mensen betaalbaar worden (al blijven uiteraard de onderzoekskosten, bijwerkingen en werkzaamheid van niet-menselijke stoffen hoog).

Moleculair niveau en metamaterialen

programmeerbare materie
De lotus klopt met deze nanostructuurtjes bekende hydrofobe materialen. Bron William Thielicke (CC_BY-SA 4.0)

De eigenschappen van materialen zijn te veranderen, niet alleen door de verhouding waarin atomen onderling voorkomen te veranderen en de moleculaire bindingen van atomen te veranderen, maar ook door de ruimtelijke ordening van atomen en moleculen in het materiaal te manipuleren. De natuur was ons hier al voor: de lotus heeft bijvoorbeeld een waterafstotende oppervlakte. Niet door vetten, maar door nanostructuurtjes die lijken op stekels: het lotuseffect. Dit effect dat milieuvervuilende oppervlaktecoatings vervangt wordt op dit moment al uitgebuit door sommige fabrikanten.

Sommige vlinders, zoals morpho’s, en andere insekten hebben vleugels met een metaalachtige (of parelmoerachtige) glans. Niet door metaaldeeltjes in de vleugels, maar door het iriserende effect van laagjes die licht reflecteren en, afhankelijk van de golflengte, uitdoven of juist versterken. Ook hier dus geen afwijkende atomen, maar een andere rangschikking van atomen. Deze effecten zijn ook te manipuleren. Zo zijn er geheugenmaterialen die onder invloed van warmte of stroom van vorm veranderen. Microsoft doet hier onderzoek naar voor de volgende generatie beeldschermen die in tafels ingebouwd zullen worden. Sommige dieren, zoals kameleons en octopussen kunnen van kleur veranderen door chromatoforen, cellen met kleurstof, te manipuleren. Dit principe is uiteraard ook toe te passen in programmeerbare metamaterialen, hoewel de mogelijkheden een kleur te genereren door de nanostructuur van een oppervlak te manipuleren veel interessanter is.

Claytronics
Met nanorobotjes kan ook programmeerbare materie worden verwezenlijkt. Deze robotjes, in het claytronics-jargon catoms genaamd, hechten zich als een soort trapezewerkers aan elkaar en kunnen elke denkbare vorm innemen, zoals klei, vandaar de naam van dit concept: claytronics. Het bekendste equivalent uit de natuur zijn trekmieren, die levende tunnels en drijvende bollen kunnen vormen om de rest van de kolonie mee te vervoeren. Je kan ook slijmzwammen, zelfstandig levende eencelligen die zodra de leefomstandigheden ongunstig worden zich aaneensluiten tot een enkel organisme, zo zien. Claytronics op macroschaal is al mogelijk: in 2005 is samenwerking bereikt tussen programmeerbare robotjes van 44 millimeter groot die door middel van elektrische en magnetische invloeden aan elkaar blijven kleven. Onderzoekers van de Amerikaanse Carnegie-Mellon universiteit werken nu aan catoms van een millimeter groot die in enorme aantallen kunnen worden gefabriceerd.

Eiland of drijvende stad om vluchtelingen op te vangen

De steeds grotere vluchtelingenstromen naar Europa leveren de nodige problemen op. Binnenslands is er veel verzet tegen de opvang. Zou huisvesting op een eiland of drijvende steden de oplossing vormen?

Grote vluchtelingenstromen structureel probleem

Er komen steeds meer mensen. Hoewel mensen nu rijker en gezonder zijn dan wanneer dan ook in de menselijke geschiedenis, zijn er een aantal zeer arme gebieden. Afrika ligt dicht bij Europa en wordt geteisterd door burgeroorlogen en opstanden (hoewel er in Afrika ook welvarender gebieden zijn). Wat een nog grotere rol speelt is dat mensen nu beter geïnformeerd zijn dan ooit tevoren. Satelliet-tv en internet brengen het rijke westen dicht bij mensen  uit arme gebieden. Alhoewel tv-series uiteraard een overdreven rooskleurig beeld schetsen van de Westerse samenleving – zo wonen de acteurs van soapseries in luxueuze huizen die buiten bereik liggen van de meeste Europeanen of Amerikanen – zijn de leefomstandigheden in Europa veel beter dan die aan de andere kant van de Middellandse Zee. Totdat deze economische verschillen rechtgetrokken zijn – waar het verwijderen van corrupte regimes flink bij zal helpen, zolang ze tenminste niet vervangen worden door een islamistische dictatuur – zal de immigrantenstroom blijven.

Nadelen van vluchtelingenkampen op het land

Vluchtelingenkampen op het vasteland zijn geen onverdeeld succes. Opvang is duur, levert strubbelingen met de lokale bevolking op en ook ontstaan er veel integratieproblemen. De lokale bevolking verzet zich tegen de vluchtelingenkampen, omdat vluchtelingen geregeld ontsnappen en proberen onder te duiken in het illegale circuit.  Omgekeerd is het asielbeleid op dit moment zo ongastvrij, dat zelfs mensen die reëel gevaar lopen op vervolging in hun land van herkomst – denk bijvoorbeeld aan de christelijke of vrijdenkende vluchtelingen (of mensen van andere religieuze minderheden) uit landen als Irak – worden geweigerd.

Huisvesten op een eiland

De ligging van Kastelorizo maakt het eilandje ideaal voor de opvang van asielzoekers.

Huisvesten op een eiland is prettig voor de vastelandbewoners, maar betekent een zware sociale druk op de eilandbewoners. Toeristen blijven weg, ook verandert hun leven totaal. Eventueel kan er wel een geïsoleerd eiland ontruimd worden en ingericht als Europees vluchtelingenkamp. Het zou ongeveer drie miljard euro kosten om elke inwoner van het Italiaanse eiland Lampedusa (6 300 mensen, twintig vierkante kilometer) schadeloos te stellen en het eiland om te bouwen tot een vluchtelingenstad. Een andere optie is hiervoor het Griekse eilandje Kastelorizo (9 vierkante kilometer, 210 inwoners, uitgebreider Engelstalig artikel) te gebruiken. Als elke inwoner twee miljoen euro schadevergoeding krijgt, zou dit wel eens een win-win situatie kunnen betekenen. Dit eilandje ligt ten zuiden van Turkije en hiermee zeer geïsoleerd.
Het is echter de vraag of de inwoners van Lampedusa of Kastelorizo dit willen. Wel zou een miljardenbedrag voor Griekenland in ruim voor het omtoveren van Kastelorizo tot vluchtelingenopvangcentrum het land erg van pas komen.

Het voordeel van drijvende steden

Drijvende steden kennen deze nadelen niet. Midden op zee zijn er geen buren. Ook de kosten zijn niet buitensporig hoog. Voor een drijvende stad van een vierkante kilometer die tienduizend mensen kan herbergen, liggen deze rond enkele tientallen miljoenen. Drijvende kassen waarin de vluchtelingen als arbeiders werken, leveren een groot deel van het voedsel of kunnen zelfs een exportproduct vormen.

Ze kunnen zelfs in economische zones worden veranderd met lage belastingtarieven waar de vluchtelingen geld kunnen verdienen en een opleiding volgen. Er ontstaat zo een ‘natuurlijke’ samenleving waar vluchtelingen een bestaan kunnen opbouwen en nuttige dingen leren die zowel in het westen als in het land van herkomst nuttig zijn. Ontsnappen van een drijvende stad kan, maar betekent dat de vluchtelingen zich op open zee bevinden en zelfstandig naar de dichtstbijzijnde kust moeten varen. Voor een drijvende stad hoeft geen vergunning te worden aangevraagd. Ook is er een duidelijke prikkel voor mensen om te integreren. Immers: wie na, zeg, vijf jaar uitstekend de taal spreekt, een voldoend westerse levensstijl en denkwereld heeft en heeft laten zien economisch productief te zijn, zal een gewilde immigrant worden. Dit is ook een uitstekend filter om psychopaten en islamisten te weren, want uiteraard lopen er de nodige medewerkers rond.

lichtgevende snelweg

Nederlandse lichtgevende snelwegen krijgen veel bewondering

lichtgevende snelweg
De lichtgevende snelweg zoals ontworpen door Studio Rosengaarde en Heijmans. Bron/copyright: Studio Rosengaarde (fair use)

Nederland zal halverwege 2013 eigenaar worden van de eerste futuristische snelweg die de veiligheid bevordert en bovendien energie bespaart. De snelweg, bedacht door Studio Roosegaarde en Heijmans Infrastructure, werd rond Oss, in de provincie Noord-Brabant, getest.

Het bevat de volgende vernieuwende functies: glow-in-the-dark wegmarkeringen die zichzelf overdag bij zonlicht opladen en ’s nachts licht geven; verf op het wegdek dat reageert op de temperatuur en aangeeft wanneer de weg koud en glad is; en lichten langs de snelweg die alleen branden als auto’s passeren. Ook wordt er gekeken naar de mogelijkheid om auto’s al rijdende elektrisch op te laden op een daarvoor ingerichte rijstrook.

Vanuit het buitenland wordt er vol bewondering gekeken naar deze Nederlandse innovatie. Zie hieronder het filmpje voor meer uitleg.

Voor foto’s van het project, kijk hier. Voor het officiele persbericht, zie hier.

Interplanetaire Snelweg

Interplanetaire Snelweg: ruimtereizen zonder energie

Erg snel gaat reizen via het Interplanetair Transport Netwerk niet, maar daar staat dan tegenover, dat er bijna geen energie nodig is om vracht van de ene planeet naar de andere te vervoeren. Is de Interplanetaire Snelweg de oplossing om de duizenden miljarden tonnen metalen in de asteroïdengordel te ontginnen?

Interplanetaire Snelweg
De Interplanetaire Snelweg bespaart zeer veel brandstof. Kunnen we hiermee het zonnestelsel ontginnen?

Weinig massa, maar wel makkelijk te ontginnen
Erg veel materiaal bevindt zich niet in de asteroïdengordel: ongeveer vier procent van de massa van de Maan. De voornaamste reden dat ruimtemijnbouwbedrijven-in-spé toch likkebaardend naar de asteroïdengordel kijken is dat de metaalconcentratie in bepaalde brokken extreem hoog is en de metalen ook gemakkelijk te bereiken zijn.

Mercurius, bijvoorbeeld, bestaat voor bijna de helft uit massief metaal, maar om bij dit metaal te komen moeten mijnbouwers door duizenden kilometers rots heen boren. Dat hoeft bij asteroïden niet: de meeste zijn kleiner dan een kilometer en zouden dus in hun geheel verwerkt kunnen worden. Ook zijn veel asteroïden losjes samenhangende groepjes stenen, ‘rubble piles’, wat mijnbouw nog veel eenvoudiger zou maken.

Het transportprobleem
Het voornaamste probleem is en blijft de brokken metaal met zo min mogelijk energie richting aarde te vervoeren. Raketten nemen doorgaans maar een paar procent van hun massa aan nuttige lading mee. De rest is raketbrandstof. Dat is niet voor niets: om bijvoorbeeld  de aarde te verlaten moet een projectiel een snelheid bereiken van 11,2 km per seconde. Dat geldt ook voor afdalende raketten: in vrije val branden ze op, of slaan ze te pletter.  Ook voor ladingen metaal uit de asteroïdengordel is er dit delta-v probleem: de gordel bevindt zich veel verder van de zon dan de aarde, waardoor ze veel meer potentiële zwaartekrachtsenergie dragen. De ladingen moeten daarom met vele kilometers per seconde afgeremd worden, wat enorm veel brandstof kost. Brandstof die ook weer meegesleept moet worden.

Lagrangepunten
Gelukkig is er goed nieuws. Er blijken complexe, steeds wisselende routes tussen de planeten te bestaan die vrijwel zonder brandstof bereisd kunnen worden. Een essentiële rol in deze brandstofbesparende routes spelen de Lagrangepunten. Dit zijn punten waarop de zwaartekracht van de zon en een planeet (of een planeet en haar maan) elkaar opheffen. De brandstofbesparende routes draaien vaak enkele malen rond de Lagrangepunten, voor een ruimtevaartuig een reis naar een andere bestemming maakt.

NASA maakte al gebruik van het interplanetaire transportnetwerk om de ruimtesonde Genesis monsters van de zonnewind terug naar aarde te laten nemen. Hierbij ging het om een reis in het aarde-maan stelsel, maar in principe kunnen ook ruimtereizen naar  Mars of verder via  het systeem worden gemaakt. De grap hierbij is tussen de Lagrangepunten heen en weer te reizen. Zo is een snelheid van 13 meter per seconde, die van een snelle wedstrijdfietser, al voldoende om van het lunaire Lagrangepunt 1 (waar de zwaartekracht van aarde en maan elkaar opheffen) naar het zon-aarde Lagrangepunt 3 te reizen (het punt achter de aarde waar de snel zwakker wordende zwaartekracht van de aarde die van de zon evenaart). Dit kost vrijwel geen brandstof.

Een vergelijkbare techniek is te gebruiken om naar bijvoorbeeld Mars of Jupiter te reizen. Wel is hier veel meer delta v nodig dan in deze situatie, maar vooral bij reizen naar JUpitermanen

Verspreidde het leven zich via de Interplanetaire Snelweg?
De lage energie waarmee meteorieten door dit netwerk kunnen reizen, betekent dat het ook een plausibele route vormt voor brokstukken aarde met daarop levende lading om heelhuids en passief de reis naar een andere planeet of maan te kunnen maken. Helaas ook voor rampasteroïden. Het scenario gaat dan als volgt. Bij een inslag door een asteroïde worden ontelbare brokstukken de ruimte in geslingerd. Enkele komen in de buurt van de Lagrangepunten terecht en worden via het Interplanetaire Transportnetwerk met relatief lage snelheid naar de Lagrangepunten van andere planeten of manen gevoerd. Zo zouden fragmenten heelhuids in een voor leven gastvrijere omgeving – bijvoorbeeld op Mars of de ijsmanen Europa en Enceladus – terecht kunnen komen.

Bron
Interplanetary Superhighway Makes Space Travel Simpler, NASA/JPL, 2002
Lagrange and the Interplanetary Superhighway, Plus Maths Magazine (2011)

Project CETI: praten in walvistaal

Project CETI wil niet communiceren met buitenaardse wezens, maar met een andere intelligente niet menselijke soort: walvissen. Zal het ons lukken om met walvissen te praten?

Walvissen hebben grotere hersenen dan wij mensen. Waar wij mensen het met ongeveer anderhalve liter moeten doen, hebben grote walvissoorten zoals potvissen en blauwe vinvissen rond de 7 kg grijze massa. Natuurlijk is het lichaam veel groter dan dat van mensen, maar interessant is dat hun hersenmassa vooral in de grote hersenen zit, niet in het deel van de hersenen dat een lichaam bestuurt. Dus walvissen zouden wel eens veel slimmer kunnen zijn dan het lijkt. Vandaar dat onderzoekers nu proberen om de walvistaal te ontcijferen. Zal het ons gaan lukken om met walvissen te communiceren?

Project CETI: Cetacean Translation Initiative

Voluit is project CETI, Cetacean Translation Initiative. Cetaceae is de Latijnse naam voor walvisachtigen. Het project begon in 2017, toen een internationale groep wetenschappers een jaar aan de universiteit van Harvard in Cambridge Massachusetts doorbracht. De Radcliffe Fellowship stelt ze in staat, om met iets heel anders dan hun vakgebied bezig te zijn. Dat had opmerkelijke resultaten. Op een dag hoorde de Israelische Shafi Goldwasser een klikkend geluid dat haar deed denken aan een haperend elektronisch circuit. Collega wetenschapper David Gruber herkende het geluid als dat van potvissen die met elkaar communiceren. Goldwasser kreeg een idee. Wat als ze zouden proberen om deze geluiden te ontcijferen? Waar anders dit idee een stille dood zou zijn gestorven, gaf de Radcliffe Fellowship ze de gelegenheid om het idee ook echt uit te gaan voeren. Ze spraken met een derde collega, Bronstein, die zich bezighield met de nieuwste ontwikkelingen in NLP (verwerking van natuurlijke taal).

De coda kraken

project CETI  walvistaal
Moederpotvis met jong. Zouden potvissen een geavanceerde taal hebben? Bron: Gabriel Barathieu, licentie: CC BY-SA 2.0, https://www.flickr.com/photos/barathieu/7277953560/

De reeksen klikgeluiden van potvissen worden coda’s genoemd. Nu wilde het geval dat de bioloog Shane Gero een groot aantal coda’s had opgenomen rond het Caribische eiland Dominica sinds 2005. Bronstein voerde deze coda’s aan zijn kunstmatige intelligentie en de resultaten waren interessant. Maar helaas waren er te weinig coda’s. Voor een echt goede en grondige analyse heeft kunstmatige intelligentie miljoenen coda’s nodig om project CETI te laten slagen.

Het idee dat dieren over een vorm van taal beschikken is bedacht gezegd nogal controversieel. De grote diergedragkenner Konrad Lorenz dacht van niet. Dieren communiceren wel, maar niet in de vorm van taal. Bij de meeste dieren, die over veel kleinere hersens beschikken dan wij mensen of potvissen, klopt dat ook. De vraag is alleen of dat ook geldt voor dieren die vergelijkbare, of zelfs grotere, hersens hebben dan wij. Denk bijvoorbeeld aan olifanten en potvissen die elk over rond de 6 tot 7 kg hersens beschikken.

Grammatica in vogeltaal

In 2016 kwamen er al scheurtjes in dit beeld, zelfs voor dieren met kleine hersens. De taigagaai, bijvoorbeeld, kent de 25 verschillende “woorden”, die elk een andere duidelijke betekenis hebben. Ook doet bij bepaalde vogelsoorten de volgorde ter zake. Zo bleken koolmezen veel minder te reageren op een bekende alarmkreet als er een roofvogel aankwam, als de onderdelen van deze alarmkreet van plaats werden gewisseld. Met andere woorden niet alleen de klank, maar ook de volgorde was belangrijk, een vorm van grammatica dus.

De hersens van vogels zijn qua omvang maar klein. Maar toch, ondanks dat, is hun taal al redelijk geavanceerd.
Maar hoe zat het nou bij potvissen? Anders dan andere dieren communiceren potvissen over zeer grote afstanden. Dat betekent dat dingen als toonhoogte en klankkleur niet meer mogelijk zijn. Klikgeluiden van potvissen verschillen alleen in de frequentie. Ook kunnen met elkaar communiceren de potvissen elkaar niet zien, met andere woorden alles wat ze zeggen is vervat in de klikgeluiden.

Statistische analyse van coda’s als basis van project CETI

Helaas hebben wij geen woordenboek dat wij hiervoor kunnen gebruiken. Maar wat wij wel hebben is een leertechniek die baby’s en peuters ook gebruiken om ons taal te leren. Statistische analyse. Als de klanken van het woord hond vaak in de buurt worden gebruikt van kwispelend beest, dan leert een baby dat het woord hond te maken heeft met het beest. Deze techniek gebruikt kunstmatige intelligentie ook om een taal te leren, bijvoorbeeld de taal van de potvissen. Het kunstmatige intelligentieprogramma GPT-3, dat griezelig realistische teksten kan produceren, werkt ook op die manier. Het probleem is dat we daarvoor heel erg veel verschillende coda’s nodig hebben. GPT-3, bijvoorbeeld, maakt gebruik van 175 miljard teksten. Ter vergelijking, we hebben maar minder dan 100.000 potviscoda’s.

Daarna ontstaat er een onverwacht probleem. Stel dat de kunstmatige intelligentie er in slaagt om de potvistaal te kraken en met potvissen te praten. Dan hebben wij nog steeds een probleem om communiceren met de kunstmatige intelligentie, want de kunstmatige intelligentie kan alleen de structuur van de potvistaal achterhalen, niet wat de woorden precies betekenen. Al hebben we ondertussen wel kunstmatige intelligentie, die in staat is om tussen twee verschillende talen verbanden te leggen en op die manier in grote lijnen correlatie te vinden. Hoewel de leefwereld van potvissen natuurlijk nogal verschilt van die van mensen, zijn een aantal dingen hetzelfde. Dingen als ademen, voedsel, seks, zich voortbewegen en dingen die te maken hebben met identiteit en het zelf. Daar wil Project CETI gebruik van maken om de walvistaal te ontcijferen.

Zijn walvissen saai, of juist hyperintelligent?

Niet iedereen gelooft dat project CETI een interessante uitkomsten zal hebben. Zo vindt de taalgrootheid Steven Pinker dat we waarschijnlijk niet veel bijzonders zullen vinden, als we afgaan op het gedrag van walvissen. Het zijn namelijk nogal solitaire dieren, die weinig dingen samen doen. Als ze zouden beschikken over een ingewikkelde taal, dan zouden ze waarschijnlijk veel meer coördinatie vertonen dan wij nu zien. Toch hebben de deelnemers aan het project goede hoop dat ze wat interessants gaan vinden. De kleinere dolfijnen, bijvoorbeeld, met ongeveer dezelfde hersenmassa als wij, blijken opmerkelijk intelligent en vaak zelfs de hulp van mensen te vragen als er soortgenoten in de problemen zitten.

Dus wie weet ontdekken wij een complete niet-menselijke beschaving diep in de oceaan. Dat zou spectaculair nieuws zijn, en de walvisjacht, met de wijsheid van achteraf, als een enorme genocide bestempelen.

Bronnen

Projectwebsite van CETI

In dit statief wordt een goede digitale camera met telelens geplaatst. Uit meer dan tienduizend foto's wordt zo een enorme Gigapan samengesteld.

Gigapan: Long view

Een momentopname met meer dan menselijke scherpte vastleggen voor het nageslacht? Nu kan het. Onze verre nazaten kunnen nu zien hoe een regenwoud of een moderne stad er anno 2010 uitzag.

Voorbij de menselijke zintuigen
Ons menselijk gezichtsvermogen is beperkt. Op ons netvlies beschikken we ongeveer over zeven miljoen kegeltjes (die kleur kunnen waarnemen) en honderd miljoen staafjes (voor zwart-wit zicht) [1]. In 2011 scoren de allerbeste digitale camera’s, bijvoorbeeld de Hasselblad H4D-40, rond de veertig miljoen pixels, alle uiteraard kleur. Het record staat in 2011 op 120 megapixels[2], scherper dus dan het menselijk oog. Maar wat krijg je als je een foto maakt van de totale omgeving met honderd miljard pixels, dus rond de  duizend maal zo veel?

In dit statief wordt een goede digitale camera met telelens geplaatst. Uit meer dan tienduizend foto's wordt zo een enorme Gigapan samengesteld.
In dit statief wordt een goede digitale camera met telelens geplaatst. Uit meer dan tienduizend foto’s wordt zo een enorme Gigapan samengesteld.

Gigapan
Het antwoord: Gigapan. Gigapan is een combinatie van een digitale camera met een mechanisch besturingsssysteem en software. Gigapan beweegt de digitale camera heen en weer en maakt zo een groot aantal foto’s. Die worden vervolgens aan elkaar gelast tot één panoramisch beeld, dan driehonderdzestig graden bestrijkt. In totaal is dit honderd miljard pixels, duizend keer zo scherp als het menselijk oog. Zo slaagt Gigapan er in om een volledig moment in de tijd, op een bepaalde plaats, vast te leggen. Honderd miljard pixels is erg veel. Op een complete harde schijf passen er zonder compressie maar enkele van dit soort foto’s, om over beeldbewerking maar te zwijgen. Om die reden hebben de initiatiefnemers van Gigapan.

Moment, bevroren in de tijd
Het maken van een Gigapan betekent dat je het uitzicht op een bepaalde plaats met een bovenmenselijke precisie vastlegt. Het voordeel is dat je niet van tevoren hoeft na te denken wat interessant kan zijn. Met Gigapan wordt alles met een enorme resolutie vastgelegd. Onderzoekers kunnen op die manier de foto nauwkeurig onder de loep nemen en zo achteraf dingen ontdekken die nadere bestudering waard zijn. Dit is een enorm voordeel op bijvoorbeeld Mars – signalen doen er al gauw een kwartier of langer over om heen en weer naar de aarde te reizen. Dit is overigens ook de reden dat NASA betrokken is geweest bij de ontwikkeling van Gigapan (in samenwerking met Carnegie Mellon Universiteit).

Gigapan als flash back
Door de zeer grote resolutie kan iemand uit de toekomst de realiteit anno nu ondergaan alsof hij er zelf staat[3]. Beter zelfs, want je blik is duizend keer zo scherp. Dingen die een menselijke waarnemer anno nu ontgaan omdat ze zo vanzelfsprekend zijn of omdat ze niet opvallen, een bepaald insekt of het serienummer van een apparaatje, kunnen door een historicus uit de toekomst worden geduid. Misschien levert dit essentiële historische data op, denk aan de betekenis die een Griekse potscherf in Mexico zou hebben.

Een tijdcapsule dus. En met de snel toenemende rekensnelheid van computers en grootte van harde schijven, over tien jaar een standaardaccessoire voor digitale camera’s? Wie weet…

Voor wie op Mars wil ronddwalen, is er alvast deze Gigapan. Ook een bezoekje aan Beiroet is een stuk veiliger achter de pc. Behoefte aan een eigen Gigapan? Het model op het plaatje is voor onder de achthonderd euro te bestellen.

Actueel
Anno 2021 is honderd miljard pixels niet zoveel meer. De beste smartphones halen nu standaard 100 miljoen pixels, dat is tien maal meer dan tien jaar geleden. Bigpixel, een Chinees bedrijf, maakt nu standaard 240 miljard pixel opnames, hier van de Tibetaanse hoofdstad Lhasa. Het Gigapan initiatief is nog steeds springlevend. Zie bron.

Bronnen
1. Retina – Wikipedia (EN)
2. Canon develops world’s first 120 megapixel APS-H CMOS sensor, DPreview.com
3. Panoramic Possibilities, LongNow Foundation
4.  Gigapan
5.  Opname van Lhasa, Tibet. Bron: Bigpixel.cn

Buitenaards leven zou wel eens zeldzamer kunnen zijn dan we ons realiseren, aldus twee onderzoekers.

Bayesiaanse analyse: buitenaards leven zeldzaam

Het leven op aarde ontstond in de eerste paar honderd miljoen jaar nadat de planeet voldoende af was gekoeld om organismen op waterbasis te ondersteunen op zijn oppervlakte. Het vroege ontstaan van leven op de oppervlakte van de aarde is als bewijs aangevoerd dat het leven op aarde vrij snel ontstaan is en dus dat het proces van abiogenese snel plaats vindt, wanneer uit wordt gegaan van omstandigheden zoals deze zich op de jonge aarde voor deden. Maar klopt dat wel? Nee, zeggen twee onderzoekers, die hiervoor Bayesiaanse analyse gebruikten.

Hoe werkt Bayesiaanse analyse?
Bij standaard statistische analyse wordt gekeken of de nulhypothese is verworpen. Als de kans kleiner dan vijf procent is dat de nulhypothese waar is en de waarnemingen dus  het gevolg zijn van toeval (een p-waarde kleiner dan 0,05, in vaktermen), beschouwen wetenschappers de nulhypothese als verworpen. Bayesiaanse analyse werkt anders dan standaard statistische analyse. Bij Bayesiaanse analyse wordt gekeken hoe groot de kans is dat een alternatieve theorie waar is, gedeeld door de kans dat de nulhypothese theorie waar is, als je kijkt naar de feiten.
De Bayesiaanse analysemethode is vooral erg handig als je niet in staat bent het experiment over te doen, zoals bij het ontstaan van het leven op aarde.

Lange duur tot ontstaan meercellig leven maakt leven zeldzaam

Buitenaards leven zou wel eens zeldzamer kunnen zijn dan we ons realiseren, aldus twee onderzoekers.
Buitenaards leven zou wel eens zeldzamer kunnen zijn dan we ons realiseren, aldus twee onderzoekers.

De onderzoekers werkten met een (naar eigen zeggen) simpel model van de waarschijnlijkheid van abiogenese, het ontstaan van leven uit het niets. Hierbij maken ze een Bayesiaanse schatting van de waarschijnlijkheid, waarbij ze als uitgangspunt aannemen dat het leven vroeg is ontstaan. Miljarden jaren later stelden bewuste wezens dit feit vast en dachten na over de gevolgen. Op grond van deze beperkte informatie maakten ze een analyse.

Volgens de onderzoekers is het argument dat het leven op aarde vrij snel is ontstaan, geen goede reden om aan te nemen dat leven inderdaad makkelijk en snel ontstaat. Immers, het duurde meer dan twee miljard jaar voor het leven op aarde zich van eencellig bacterieel leven tot het meercellige leven ontwikkelde, zoals wij dat nu kennen. Waarschijnlijk, stelt het tweetal, is deze duur van twee miljard jaar (of nog langer) noodzakelijk voor de ontwikkeling van meercelligen en dus van mogelijk intelligente waarnemers.  Dan heeft er als als het ware een uitselectie plaatsgevonden. Immers, een ster als de zon gaat zo’n tien miljard jaar mee en over een miljard jaar wordt de aarde al drooggekookt door een steeds heter wordende zon. Als het leven op aarde niet snel was ontstaan, had de evolutie geen tijd gehad om op tijd denkende wezens voort te brengen. Op grond hiervan concluderen de onderzoekers dat leven wel degelijk heel zeldzaam kan zijn.

Is of was er leven op Mars?
Als er ook leven is ontstaan op Mars, verandert de statistiek ingrijpend. Er is dan immers op meerdere plaatsen onafhankelijk van elkaar leven ontstaan. Daaruit zou volgen dat leven inderdaad vrij snel ontstaat. Wordt er daarentegen geen (of sporen van leven) leven aangetroffen op Mars, dan weten we dat we inderdaad het product zijn van een toevalstreffer. Dus laten we dan maar zuinig zijn op onze mooie groene planeet. Trouwens: dat is toch al een goed idee.

Bron:
David S. Spiegel, Edwin L. Turner, Life might be rare despite its early emergence on Earth: a Bayesian analysis of the probability of abiogenesis, PNAS/ArXiv 2011

Video: wat als de maan zou worden vervangen door een planeet van het zonnestelsel?

Onze maan staat op een afstand van ongeveer 400.000 km van de aarde. Voldoende ruimte om zelfs de gasreus Jupiter op de plaats van de maan te plaatsen. We weten uit waarnemingen van exoplaneten dat er gasreuzen in de bewoonbare zones van andere sterren dan de zon zwerven. Wat als de aarde een maan was geweest van een gasreus?

Door de enorme zwaartekracht van bijvoorbeeld Jupiter zou de aarde altijd dezelfde kant richting Jupiter richten. ‘Dagen’ op aarde zouden dus gelijk zijn aan de omlooptijd rond Jupiter, rond de 4 tot 5 dagen. Ook zou de aarde door het gebrek aan rotatie nauwelijks een magnetisch veld kennen en dus ingebed zijn in het magnetische veld van Jupiter. Alleen de atmosfeer zou dan de aarde beschermen tegen de dodelijke straling van Jupiters magnetosfeer.

 

Als een gasreus de plaats van de maan zou innemen, was de aarde zelf een maan geworden. Bron: https://pixabay.com/nl/users/chadonihi-634818/

Nederlands asielbeleid berust op fundamentele denkfout

Voor wie het nieuws een beetje volgt, komt het niet als verrassing. Geregeld wordt Nederland, uiteraard volstrekt onverwacht, overspoeld met een grote hoeveelheid asielzoekers. Bestuurders lopen zich het vuur uit de sloffen om deze mensen op onderdak te voorzien en allerlei leegstaande ruimtes te vorderen. Toch stelt niemand van de bestuurlijke elite de voor de hand liggende vragen. Waarom komen deze mensen zo massaal richting Nederland? Hoe komen deze mensen in Nederland? En is tienduizenden asielzoekers in Nederland per jaar opvangen inderdaad de beste manier om de rest van de wereld te helpen?

Waarom bestaat het asielsysteem?

Misschien wel de allerbelangrijkste vraag is wat de filosofie achter het asielsysteem is. Na de Tweede Wereldoorlog, toen de westerse wereld die verscheurd was door de nazibeweging en de daaropvolgende oorlog, haar wonden aan het likken was, heerste een overweldigende emotie. Das nie wieder. Joden die voor de Tweede Wereldoorlog uit Duitsland wilden vluchten waren nergens welkom. Zoals het beruchte kamp Westerbork in Nederland al voor de oorlog in gebruik, namelijk om joodse vluchtelingen uit Duitsland in op te vangen. Waarschijnlijk waren er veel minder joden vermoord door de nazi’s, als deze joden Duitsland hadden kunnen ontvluchten en elders in de wereld veilig onderdak hadden kunnen vinden.

Asielsysteem voldeed goed gedurende tientallen jaren

Gezien de traumatische ervaringen van de Tweede Wereldoorlog en zeker gezien de afschuwelijke misdaden van de nazi’s tegen joden, zigeuners en andere minderheden was het op dat moment volstrekt rationeel om een asielsysteem op touw te zetten, dat in ieder geval de zekerheid bood voor iedere vluchteling dat deze veilig kon zijn. Dit systeem werkte tientallen jaren vrij aardig. Vanaf het einde van de Tweede Wereldoorlog tot de ineenstorting van het voormalige Oostblok konden politieke vluchtelingen uit de Oost-Europese communistische dictaturen naar het veilige West-Europa vluchten.

Dit geldt ook voor de, vrij schaarse, intellectuelen die uit niet-westerse landen naar Europa en andere veilige delen van de wereld vluchten. Denk bijvoorbeeld aan de Iraanse intelligentsia die op de vlucht sloeg nadat de ayatollah’s de macht grepen en de meest barbaarse misdaden tegen onder meer vrouwen en politieke tegenstanders bedreven. Deze mensen passen zich over het algemeen goed aan door hun hoge algemene intelligentie, ook de reden dat zij in conflict kwamen met het regime waar ze voor gevlucht zijn, onderschreven de normen en waarden van de westerse maatschappij in grote lijnen. Aanpassen was voor deze mensen dan ook niet echt een heel groot probleem.

Waarom gaat het nu mis?

Met de verspreiding van de massamedia als televisies en internet krijgt een steeds groter deel van de wereld door dat de leefomstandigheden in Europa en de rest van de westerse wereld veel beter zijn dan in hun eigen land. Vandaar dat er naast een politiek motief, steeds meer een economisch motief is om naar Europa te komen.

In een groot deel van de wereld, zoals hier in Libanon door Hezbollah, wordt geweld en oorlog verheerlijkt. Europa lokt dan als veilige haven. Bron: schrijver van het artikel

Op zich hoeft een economisch motief voor migratie niet verkeerd te zijn. Men denke bijvoorbeeld aan de grootschalige migratie vanaf Nederland naar Amerika, Canada, Australië en andere migratielanden. Het verschil hier was, natuurlijk, dat deze migranten op zichzelf aangewezen waren en geen beroep konden en wilden doen op het sociale vangnet in deze landen.

Over het algemeen waren dit hardwerkende mensen die hun best deden om in hun nieuwe vaderland bloeiende bedrijven op te zetten. Dit is overigens niet uniek iets Nederland. Ook andere economische migranten met een positieve instelling uit bijvoorbeeld China, India, Korea en Japan, en wat dat betreft ook veel migranten uit Afrika, hebben als ideaal om als zelfstandige of als hoogopgeleide kenniswerker een toekomst op te bouwen.

Het probleem dat we nu veel meer zien is dat de asielwetgeving oneigenlijk wordt gebruikt. Economische migranten proberen door middel van het aanvragen van asiel, toegang te krijgen tot Europa. Als hij als economische migrant een aanvraag tot vestiging hadden ingediend, was de kans heel klein geweest dat dat daadwerkelijk gelukt zou zijn.

Waar het hier fundamenteel fout gaat, is dus dat het voor economische migranten onmogelijk is, anders dan door middel van een asielprocedure, om naar Nederland te migreren. Verder is de bedoeling van de asielprocedure niet om migratie mogelijk te maken, maar om mensen waarvan het leven bedreigd wordt, een veilige plek te bieden.

De oplossing voor de asielproblematiek

We zullen dus om dit probleem op te lossen, een onderscheid moeten maken tussen economische migranten en mensen die een veilige plaats nodig hebben.

Strenge, maar haalbare eisen aan economische migranten

Bij economische migranten mogen, en moeten, wij toegangseisen stellen. Deze eisen moeten fors zijn, want Nederland is een klein en overbevolkt land, waar wij maar weinig extra mensen onderdak kunnen bieden zonder dat wij de leefomstandigheden voor de Nederlanders nog verder verslechteren. Dan kan je bijvoorbeeld denken aan een relevante opleiding voor de Nederlandse arbeidsmarkt op plekken waar tekorten zijn.

Economische migranten moeten in principe ook geen permanente verblijfsvergunning krijgen, maar bijvoorbeeld eerst 10 of 15 jaar in Nederland gewerkt hebben voordat ze recht hebben op de Nederlandse nationaliteit. Ook moeten ze dan geen strafblad hebben en duidelijker aan kunnen tonen een positieve bijdrage te hebben geleverd aan de Nederlandse samenleving. Ook investeerders en succesvolle zakenlieden die op een ethische manier zaken hebben gedaan, waarbij het belangrijker is dat ze een innovatieve bedrijfsvoering hebben gehad dan dat ze multimiljonair zijn, moeten welkom zijn.

Honderd procent acceptatie van asielzoekers, maar buiten Nederland

Wat betreft asielzoekers moeten wij elke prikkel wegnemen om om economische redenen asiel aan te vragen. Tegelijkertijd moeten wij iedereen die voor zijn leven vreest, een veilige plaats kunnen bieden. Zonder uitzondering; elke uitzondering betekent namelijk iemand die vermoord kan worden. Dit kunnen wij alleen doen als wij een opvangplaats inrichten, waar de leefomstandigheden karig, maar veilig en hoopvol zijn. Aangezien de Nederlandse wetten voor iedereen binnen Nederland gelden, dus ook voor asielaanvragers, kan dit niet op het Nederlandse grondgebied zijn. Wij kunnen bijvoorbeeld een stuk land, bijhvoorbeeld een eiland, elders in de wereld huren en daar deze mensen onderbrengen.