L'ipotesi Gaia implica che una volta stabilita, la vita aliena fiorirà.
Può il pianeta essere vivo? Questo è esattamente ciò che credeva Lynn Margulis, un eccezionale biologo della fine del 20 ° secolo, con un intelletto brillante e un aderente a un approccio non convenzionale. Insieme al chimico James Lovelock, vedeva la vita come un fenomeno che cambia il pianeta e considerava la differenza tra "vivente" e "non vivente" non così pronunciata come si crede comunemente. Molti membri della comunità scientifica hanno ridicolizzato la loro teoria, soprannominata l'ipotesi Gaia, come pseudoscientifica e messo in dubbio la loro reputazione. Ma ora Margulis e Lovelock possono vendicarsi. Recenti scoperte scientifiche danno motivo di prendere più seriamente la loro ipotesi. Si basa sull'idea della relazione tra pianeti e organismi viventi, che ha cambiato la nostra comprensione di entrambi questi concetti e modella la nostra comprensione degli altri mondi.
Studiando insieme la biosfera della Terra, Margulis e Lovelock sono giunti alla conclusione che ha alcune proprietà inerenti agli esseri viventi. Questo sembra indicare "omeostasi", cioè autoregolazione. Molte delle capacità di sostegno vitale del nostro pianeta sono notevolmente robuste. La gamma di temperature climatiche, il contenuto di ossigeno nell'atmosfera, così come l'acidità, la composizione chimica e la salinità dell'oceano sono tutti biologicamente mediati e rimangono in un intervallo abitabile, nonostante le ultime centinaia di milioni di anni. Margulis e Lovelock hanno suggerito che l'intero insieme di organismi viventi è in stretta interazione con l'ambiente regolando queste caratteristiche globali. Hanno riconosciuto il fatto che la Terra è, in un certo senso, un organismo vivente. Lovelock lo chiamava il "fenomeno Gaia".
La Terra e la vita si sono evolute e continuano a evolversi insieme.
Margulis e Lovelock hanno dimostrato che il quadro dell'evoluzione biologica di Darwin non è sufficientemente valido. Darwin, avendo individuato il meccanismo attraverso il quale gli organismi viventi si adattano ai cambiamenti nell'ambiente, ci ha fatto capire che la vita sulla Terra è un processo continuo, di crescita e riproduzione, nonché il trasferimento di geni da una radice comune. Dal punto di vista di Darwin, la Terra era una specie di palcoscenico con scenari mutevoli a cui la vita doveva adattarsi. Ma chi ha cambiato lo scenario? O cosa? Margulis e Lovelock hanno suggerito che il pianeta Terra non è morto, ma è una parte animata di un'entità più grande, costituita dalla biosfera e da materie "non viventi" che modellano il biota della Terra, ne sono responsabili e lo attraversano ciclicamente. Sì, la vita si adatta ai cambiamenti ambientali ed è modellata dalla selezione naturale,ma si oppone anche all'ambiente, cambiandolo, e al pianeta stesso. Questo è ovvio quanto l'aria piena di ossigeno che respiriamo. Pertanto, l'evoluzione non è una serie di tentativi di adattamento a eventi inanimati, ma un sistema di risposte e di scambio. La vita non si è solo adattata all'aspetto che cambia dinamicamente del pianeta. Molto probabilmente, c'era una formazione reciproca di organismi viventi e la Terra nel processo della loro evoluzione congiunta. Se guardi il pianeta da questa prospettiva, vedrai che tutto - barriere coralline, scogliere calcaree, estuari, paludi e isole grotte guano - fa parte di questa entità vivente più ampia. Capirai che sia la superficie che l'interno della Terra sono vivi.che respiriamo. Pertanto, l'evoluzione non è una serie di tentativi di adattamento a eventi inanimati, ma un sistema di risposte e di scambio. La vita non si è solo adattata all'aspetto che cambia dinamicamente del pianeta. Molto probabilmente, c'era una formazione reciproca di organismi viventi e la Terra nel processo della loro evoluzione congiunta. Se guardi il pianeta da questa prospettiva, vedrai che tutto - barriere coralline, scogliere calcaree, estuari, paludi e isole grotte guano - fa parte di questa entità vivente più ampia. Capirai che sia la superficie che l'interno della Terra sono vivi.che respiriamo. Pertanto, l'evoluzione non è una serie di tentativi di adattamento a eventi inanimati, ma un sistema di risposte e di scambio. La vita non si è solo adattata all'aspetto in cambiamento dinamico del pianeta. Molto probabilmente, c'era una formazione reciproca di organismi viventi e la Terra nel processo della loro evoluzione congiunta. Se guardi il pianeta da questa prospettiva, vedrai che tutto - barriere coralline, scogliere calcaree, estuari, paludi e isole grotte guano - fa parte di questa entità vivente più ampia. Capirai che sia la superficie che l'interno della Terra sono vivi.c'era una formazione reciproca di organismi viventi e la Terra nel processo della loro evoluzione congiunta. Se guardi il pianeta da questa prospettiva, vedrai che tutto - barriere coralline, scogliere calcaree, estuari, paludi e isole grotte guano - fa parte di questa entità vivente più ampia. Capirai che sia la superficie che l'interno della Terra sono vivi.c'era una formazione reciproca di organismi viventi e la Terra nel processo della loro evoluzione congiunta. Se guardi il pianeta da questa prospettiva, vedrai che tutto - barriere coralline, scogliere calcaree, estuari, paludi e isole grotte guano - fa parte di questa entità vivente più ampia. Capirai che sia la superficie che l'interno della Terra sono vivi.
L'ipotesi Gaia è accettata sia prima che ora con molta cautela e non completamente. Ci sono molte ragioni per questo. Una è la solita inerzia, la solita riluttanza conservatrice ad accettare un nuovo modo di pensare. Inoltre, la teoria era considerata vaga e vaga. Alcuni si sono lamentati dell'incapacità dei suoi aderenti di presentare giudizi eccezionali, ben fondati e verificabili sperimentalmente. Come puoi valutare, contrastare o accettare un'idea che manca di chiara chiarezza o che è percepita in modo diverso da persone diverse? C'è sicuramente del vero in questo. La teoria di Gaia è stata formulata in vari modi. Non aiutava il fatto che Margulis e Lovelock cercassero di mescolare la scienza con la filosofia e la poesia e non badassero affatto alle contraddizioni; Direi che gli è piaciuto.
La verità è che, nonostante il suo nome così diffuso, il principio di Gaia non è del tutto un'ipotesi. Questa è una prospettiva, un approccio, nel quadro del quale viene condotta la ricerca scientifica sulla vita su un pianeta vivente, e non solo su un pianeta su cui c'è vita: questa è l'idea principale, semplice ma profonda. Perché la vita non è una piccola sciocchezza sorta sul pianeta Terra già funzionante, ma parte integrante della sua evoluzione e delle sue caratteristiche. Negli ultimi decenni, i teorici di Gaia hanno quasi vinto una vittoria. In effetti, l'opposizione non si è mai arresa e non ha ammesso la sconfitta, ma la scienza della terra tradizionale ha perso terreno e ha unito le forze con la chimica, la climatologia, la biologia teorica e alcuni altri campi della conoscenza e si è rinominata "scienza del sistema terra".
L'approccio di Gaia, stimolato dai confronti cosmici della Terra con i suoi vicini apparentemente privi di vita, ha portato a una comprensione più profonda di quanto il nostro pianeta sia cambiato sotto l'influenza dei suoi abitanti. Confrontando la storia della vita della Terra con i suoi fratelli, vediamo che nelle prime fasi del suo sviluppo, la Terra ha iniziato a svilupparsi lungo un percorso diverso. Da quel momento in poi, il pianeta e gli organismi viventi hanno iniziato il loro sviluppo congiunto.
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Dopo aver studiato la Terra utilizzando strumenti moderni, osservandola interamente da lontano, perforando pozzi sul fondo dell'oceano e visualizzando i cicli biochimici globali di elementi, nutrienti ed energia con l'aiuto di "occhiali magici" che generano immagini multispettrali, abbiamo scoperto che l'impatto della vita sul pianeta è più complesso e un processo più completo di quanto avremmo potuto immaginare.
L'ossigeno, che diamo per scontato, è un sottoprodotto di organismi che interferisce con i cicli geochimici del pianeta: raccogliere l'energia solare per abbattere le molecole d'acqua, immagazzinare atomi di idrogeno e reagire con la CO2 per produrre cibo organico. Negli strati superiori dell'atmosfera terrestre, parte di questo ossigeno viene convertito dalla luce ultravioletta nello strato di ozono, che funge da scudo per il pianeta dagli effetti nocivi delle radiazioni ultraviolette, rendendo la sua superficie abitabile. L'emergere di questo strato protettivo è stato seguito dal rilascio di vita dall'oceano e dall'emergere di foreste nei continenti. Ciò ha reso i continenti un tempo senza vita adatti all'esistenza di organismi viventi.
Più guardiamo attraverso il prisma della teoria di Gaia, più ci rendiamo conto che praticamente ogni componente del nostro pianeta è stato biologicamente distorto al di là del riconoscimento. Le rocce della terra contengono oltre 4.000 minerali diversi (le molecole cristalline che compongono le rocce). Questa varietà di minerali è maggiore di quella che è stata trovata su altri pianeti fino ad ora. I geochimici che studiano la storia delle risorse minerali della Terra sono giunti alla conclusione che la maggior parte delle rocce non potrebbe esistere senza la presenza della vita sul nostro pianeta. Pertanto, sono stati gli organismi viventi a modificare la superficie della Terra e le rocce minerali sono un sottoprodotto della loro attività vitale. Un grande salto nella loro diversità si è verificato dopo che gli organismi viventi hanno riempito l'atmosfera terrestre di ossigeno, che ha portato a un'abbondanza di minerali ossidati,che ha dipinto depositi su tutta la Terra con colori vivaci. Su un pianeta lontano, una varietà così vasta e variegata di minerali potrebbe significare la presenza di vita su di esso, che è una potenziale biosignatura che possiamo aggiungere al segno di Lovelock dei gas atmosferici sbilanciati dagli organismi viventi. Pertanto, i minerali e gli organismi viventi si sono nutriti a vicenda sin dall'inizio. Ci sono ancora più prove che i minerali fossero catalizzatori e substrati critici per le origini della vita sulla Terra. Ma è davvero questo un motivo per considerare la superficie minerale della Terra come parte del sistema vivente globale?che è una potenziale firma biologica che possiamo aggiungere alla firma di Lovelock dei gas atmosferici sbilanciati dagli organismi viventi. Pertanto, i minerali e gli organismi viventi si sono nutriti a vicenda sin dall'inizio. Ci sono ancora più prove che i minerali fossero catalizzatori e substrati critici per le origini della vita sulla Terra. Ma è davvero questo un motivo per considerare la superficie minerale della Terra come parte del sistema vivente globale?che è una potenziale firma biologica che possiamo aggiungere alla firma di Lovelock dei gas atmosferici sbilanciati dagli organismi viventi. Pertanto, i minerali e gli organismi viventi si sono nutriti a vicenda sin dall'inizio. Ci sono ancora più prove che i minerali fossero catalizzatori e substrati critici per le origini della vita sulla Terra. Ma è davvero questo un motivo per considerare la superficie minerale della Terra come parte del sistema vivente globale?che i minerali erano catalizzatori e substrati assolutamente necessari per l'origine della vita sulla Terra. Ma è davvero questo un motivo per considerare la superficie minerale della Terra come parte del sistema vivente globale?che i minerali erano catalizzatori e substrati assolutamente necessari per l'origine della vita sulla Terra. Ma è davvero questo un motivo per considerare la superficie minerale della Terra come parte del sistema vivente globale?
E la tettonica delle placche e la dinamica dell'interno della Terra? A prima vista, questo suona come un gigantesco sistema meccanico - un motore termico - che non dipende dalla biologia, ma, fortunatamente per la vita, lo supporta. Inoltre, sebbene non siamo pienamente consapevoli degli elementi profondi della biosfera terrestre, la probabilità che gli organismi viventi esistano a una profondità di oltre un paio di miglia è piuttosto piccola a causa delle temperature estremamente elevate, e quindi inaccettabile per le molecole organiche. Tuttavia, sappiamo che la vita ha raggiunto gli strati superiori dell'atmosfera terrestre e ha creato lo strato di ozono che ha permesso alla biosfera di coprire i continenti, e ora stiamo osservando la sua influenza sulle sfere sotterranee profonde. Per tutta la sua lunga vita, il superorganismo di Gaia ha influenzato non solo la superficie stessa, ma anche i processi all'interno del pianeta,estraendo l'idrocarburo dal mantello e lasciandolo in superficie nelle rocce sedimentarie, oltre a sequestrare enormi quantità di azoto dall'aria in ammoniaca, depositata nei cristalli delle rocce minerali del mantello.
La vita stessa, una volta iniziata, può rendere o mantenere vivibile il pianeta. Regolando lo stato chimico dell'atmosfera, la vita ha alterato anche le rocce che vengono a contatto con essa, ossigenando la crosta terrestre e il mantello. Ciò ha cambiato le proprietà del materiale delle rocce, il modo in cui si piegano e si rompono, si appiattiscono, si piegano e si sciolgono in varie forze e condizioni. Tutti i minerali argillosi prodotti dalla biosfera terrestre hanno ammorbidito la sua crosta (la crosta di un pianeta senza vita è più dura), aiutando a lubrificare il motore delle placche tettoniche. Il contenuto di umidità della Terra spiega perché la tettonica a placche è sopravvissuta qui piuttosto che su Venere più secca. Una delle affermazioni più estreme dei teorici di Gaia, attualmente né provata né smentita, è questache in miliardi di anni l'influenza della vita aiuta la Terra a trattenere l'umidità vivificante, mentre Venere e Marte hanno perso la maggior parte della loro esistenza senza vita. In tal caso, la presenza della vita potrebbe effettivamente essere responsabile della tettonica delle placche terrestri. Uno dei fondatori della tettonica a placche Norm Sleep a Stanford è pienamente convinto che la vita sia profondamente coinvolta nelle dinamiche fisiche generali della Terra, compreso il suo interno "non vivente". Nel descrivere le influenze cumulative a lungo termine sulla geologia, la costruzione continentale e la tettonica delle placche, ha scritto che “il risultato finale è il principio di Gaia. Cioè, la vita ha cambiato la Terra a suo favore ". Più studiamo il pianeta, più lo vediamo. La vita ha una stretta mortale sulla Terra. La Terra è un pianeta modellato biologicamente fino al midollo. In altre parole, vivo.
Ora, 40 anni dopo l'atterraggio del Viking su Marte, abbiamo appreso che i pianeti hanno un'origine comune, compresi quelli di dimensioni simili alla Terra e situati a una distanza accettabile dalla loro stella per gli oceani di acqua liquida. Inoltre, l'idea radicale di Lovelock di prestare attenzione all'atmosfera e cercare deviazioni radicali dalla solita miscela di gas è attualmente la pietra angolare della nostra strategia per rilevare la vita su altri pianeti. Il pensiero degli aderenti alla teoria di Gaia si è insinuato nelle nostre idee sull'evoluzione e l'abitabilità degli esopianeti, costringendoci a riconsiderare il concetto di "zona abitabile". Comprendiamo che è impossibile trarre conclusioni sull'idoneità di un pianeta per lo sviluppo della vita su di esso solo sulla base delle sue caratteristiche fisiche di base, delle dimensioni e della distanza dalla sua stella. La vita stessa, appena iniziatapuò rendere o mantenere abitabile il pianeta. Forse, in alcuni casi, la vita può distruggere l'abitabilità del pianeta, come quasi accadde sulla Terra durante la "Grande Ossigenazione" (a volte chiamata la catastrofe dell'ossigeno) 2,1 miliardi di anni fa. Come disse una volta il mio collega Colin Goldblatt, un giovane e intelligente modellatore del clima presso l'Università di Victoria, “La caratteristica distintiva della Terra è la vita su scala planetaria. La terra ci insegna che l'abitabilità e l'esistenza della vita sono concetti inseparabili ". Un giovane esperto modellatore del clima presso l'Università di Victoria, “La caratteristica distintiva della Terra è la vita su scala planetaria. La terra ci insegna che l'abitabilità e l'esistenza della vita sono concetti inseparabili ". Un giovane modellista del clima arguto presso l'Università di Victoria, “La caratteristica distintiva della Terra è la vita su scala planetaria. La terra ci insegna che l'abitabilità e l'esistenza della vita sono concetti inseparabili ".
Nel mio libro Lonely Planets (2003), ho descritto quella che chiamo l '"ipotesi dei mondi viventi", basata sul principio di Gaia applicato all'astrobiologia. La vita è probabilmente un fenomeno planetario con un ciclo di vita cosmologico: in altre parole, la durata della vita è misurata in miliardi di anni, cioè lo stesso arco di tempo che determina la vita dei pianeti, delle stelle e dell'Universo stesso.
Gli organismi e le specie non hanno cicli di vita cosmologici, ma il fenomeno Gaia sì, e questa, forse, è una proprietà comune dei mondi viventi. Influenzato dalle convinzioni di Lovelock e Margulis, ho sostenuto che è improbabile trovare la vita sulla superficie di un pianeta con un'atmosfera inalterata. Secondo questa idea, il pianeta non può essere "solo un po 'vivo" (come nemmeno l'uomo può, almeno per molto tempo), quindi pianeti antichi come Marte, in assenza di vita evidente, sono probabilmente completamente morti. Se le piccole emissioni di metano recentemente registrate dal rover Curiosity si rivelassero segni di isole di vita marziana su un pianeta considerato morto, ciò dimostrerà l'inconsistenza della mia ipotesi di "mondi viventi" e la possibilità che la vita si manifesti in forme diverse da quelle degli aderenti alla teoria di Gaia. Ma il mondo vivente potrebbe aver bisogno di piùche solo piccoli depositi temporanei di acqua ed energia che certamente esistono sotto la superficie di Marte. Potrebbe richiedere un'attività geologica continua dall'interno. Credo che solo in senso geologico, un pianeta "vivente" sarà "vivo" in uno biologico. Su Marte, la vita potrebbe non essere mai stata in grado di affermarsi come un elemento permanente senza la tettonica a placche, così come con cicli biogeochimici globali così profondi e potenti come sulla Terra.così come cicli biogeochimici globali così profondi e potenti come sulla Terra.così come cicli biogeochimici globali così profondi e potenti come sulla Terra.
Per quanto ne sappiamo, nel periodo in cui la vita ha avuto origine sulla Terra, Venere e Marte avevano caratteristiche simili per innescare l'emergere della vita: entrambi avevano acqua, una superficie rocciosa, un'atmosfera densa e un'intensa attività geologica. La scienza planetaria comparativa ci dice che le condizioni necessarie per il sorgere della vita possono essere la norma per i pianeti rocciosi. Esiste una reale possibilità che la vita sia nata anche su Marte o Venere, ma non abbia potuto mettere radici e diventare una caratteristica permanente integrale dei pianeti, come è successo sulla Terra. Puoi unirli come pianeti su cui è nata la vita, ma che non hanno potuto creare una biosfera affidabile e autosufficiente. Parlando della Terra, è davvero raro e insolito che condizioni favorevoli per la vita siano state mantenute per miliardi di anni. Può essere,è più che fortuna.
Se pensi ai pianeti non come oggetti o luoghi in cui gli esseri viventi possono o meno essere presenti, ma come entità viventi o inanimate, puoi cambiare l'idea dell'origine della vita. Forse la vita è qualcosa che non accade sul pianeta, ma CON il pianeta: questo è ciò che diventa il pianeta.
Pensa alla vita in termini di fuoco. Se hai mai provato ad accendere un fuoco, sai che accendere e accendere una fiamma è facile, ma difficile da mantenere. Per prima cosa devi soffiare sul fuoco fino alle vertigini per fornirgli ossigeno, o semplicemente si spegnerà. Impedire che il fuoco si spenga finché non è ben acceso è sempre un compito difficile. Quindi si raggiunge il punto critico e il fuoco inizia a divampare. Grazie ai carboni ardenti, il calore mantiene la propria circolazione, aspirando ossigeno e alimentando la fiamma. Ora che il fuoco è solo, puoi andare a bere una birra e guardare le stelle cadenti.
Mi chiedo se la prima vita sul pianeta sia simile alle prime scintille e alle fiamme tremolanti di una fiamma che sventola? Nelle primissime fasi, la vita può essere estremamente vulnerabile e potrebbe arrivare un momento in cui, essendo diventato un fenomeno planetario ed entrando a far parte delle correnti globali che lo sostengono e lo nutrono, agirà nella direzione opposta, come un fuoco che si autoalimenta che non solo fornisce a se stesso un afflusso d'aria, ma si rifornisce anche di carburante. La biosfera matura sembra creare le condizioni per la conservazione e la prosperità della vita.
La vita è qualcosa che non accade sul pianeta, ma CON il pianeta.
La prospettiva dei "mondi viventi" implica che in miliardi di anni la vita scomparirà del tutto dal pianeta o, come sulla Terra, metterà radici e diventerà parte integrante di tutti i processi globali. I segni di vita saranno presenti ovunque. Una volta su un pianeta e diventando un fenomeno planetario (un organismo globale, se vuoi), può essere molto difficile distruggerlo. Naturalmente, la Terra ha subito molti cambiamenti, alcuni dei quali piuttosto traumatici. La vita sul nostro pianeta è insolitamente stabile e continua, e talvolta sembra persino immortale. Chiamatela quasi immortalità, perché il pianeta non esisterà per sempre, così come potrebbe non preservare la sua abitabilità. La presenza delle persone è solo un istante. Intere specie appaiono e scompaiono e la durata della loro esistenza, di regola,appena sufficiente per attirare l'attenzione del pianeta. Eppure, nel complesso, la vita è preservata. Questo crea una nuova prospettiva su noi stessi. La rivoluzione scientifica ci ha mostrato, come individui, quanto siamo incredibilmente piccoli ed effimeri, e che la nostra esistenza, non solo come individui, ma anche come specie è breve e insignificante nel contesto temporale dell'evoluzione cosmica. Se, tuttavia, ci identifichiamo con la biosfera, allora come parte di un superorganismo siamo presenti qui forse da tre miliardi di anni sui tredici che si ritiene esistano nell'universo, cioè un quarto del tempo. E questo è già qualcosa.e che la nostra esistenza, non solo come individui, ma anche come specie, è breve e insignificante nel contesto temporale dell'evoluzione cosmica. Se, tuttavia, ci identifichiamo con la biosfera, allora come parte di un superorganismo siamo presenti qui forse da tre miliardi di anni sui tredici che si ritiene esistano nell'universo, cioè un quarto del tempo. E questo è già qualcosa.e che la nostra esistenza, non solo come individui, ma anche come specie, è breve e insignificante nel contesto temporale dell'evoluzione cosmica. Se, tuttavia, ci identifichiamo con la biosfera, allora come parte di un superorganismo siamo presenti qui forse da tre miliardi di anni sui tredici che si ritiene esistano nell'universo, cioè un quarto del tempo. E questo è già qualcosa.
L'origine della vita sulla Terra non fu solo l'inizio dell'evoluzione delle specie e un magazzino di diversità, grazie al quale fiorirono le alghe, apparvero boschetti di pioppi, barriere coralline, trichechi e gorilla rookeries. Dal punto di vista dell'evoluzione planetaria, questo sviluppo è diventato un importante punto di ramificazione che ha aperto le porte a un futuro fondamentalmente diverso. Ma quando la vita si è diffusa e approfondita, il pianeta Terra e le sue sorelle hanno preso strade separate.
E più recentemente, su questa Terra biologicamente alterata, sono sorti improvvisamente nuovi cambiamenti, che hanno iniziato a riscrivere le regole dell'evoluzione planetaria. Sul lato spento della Terra, una luce si accende, indicando che sta emergendo qualcosa di nuovo, ed è già lì. Forse un'altra porta si è aperta? Il pianeta potrebbe trovarsi in un nuovo punto di diramazione?
La vista dallo spazio mette in luce i numerosi e rapidi cambiamenti che la nostra società industriale ha inscritto nella storia del pianeta. La tecnologia orbitale che consente tali osservazioni è essa stessa uno degli aspetti bizzarri e sorprendenti della rinascita della Terra. Se la vita onnipresente è stata finora la sua caratteristica distintiva, che dire delle luci accese in tutto il pianeta? Questa vasta rete di luce potrebbe diventare parte di una nuova caratteristica distintiva?
David Grinspoon è un ricercatore senior presso l'Institute of Planetary Science e un membro di team che lavorano su diversi viaggi interplanetari attivi e futuri. Nel 2013 è stato nominato Capo del Dipartimento di Astrobiologia presso la Library of Congress. Il suo ultimo libro, Earth in the Hands of Man, è uscito sugli scaffali a dicembre. Musicista, chitarrista della House Band of the Universe.
