Kur rasti gyvybę juodžiausiame kosmoso vakuume  ()

Iš pirmo žvilgsnio kos­mo­sas tam­sus, šal­tas ir ku­pi­nas mir­ti­nos ra­dia­ci­jos – bet gal gy­vy­bė ra­do bū­dą išlik­ti kos­mo­so juo­du­moj


Svarstydami, egzistuoja nežemiška gyvybė ar ne, dažniausiai įsivaizduojame juos gyvenančius daugmaž Žemę primenančioje planetoje, besisukančioje apie tolimą žvaigždę. Paprastai negalvojam, kad jie galėtų gyventi pačiame kosmose.

Bet gal tai nėra tokia absurdiška idėja. 2016 metų balandį tyrėjai pranešė, kad kai kurie svarbūs gyvybės statybiniai blokai gali rastis iš paprastų medžiagų aplinkoje, nesvetingumu prilygstančioje tarpžvaigždinę erdvę.

Cornelia Meinert iš Nicos universiteto (Prancūzija) su kolegomis pademonstravo, kad ultravioletinio spinduliavimo, kurio pilna kosmose, veikiamas, užšalusio vandens, metanolio ir amoniako mišinys – yra žinoma, kad visi šie komponentai egzistuoja didžiuliuose „molekuliniuose debesyse“, iš kurių formuojasi žvaigždės – gali pavirsti įvairiomis cukrų molekulėmis . Tarp šių cukrų yra ir ribozė, į DNR panašios RNR molekulės dalis.

Tai suponuoja, kad fundamentalios gyvybės molekulės galėjo susiformuoti kosmose, ir į tokias planetas kaip Žemė pakliūti ledo kometomis ir meteoritais.

Šis atradimas, tiesą sakant, nestebina. Jau ne vieną dešimtmetį žinome, kad vykstant tokioms cheminėms reakcijoms, gali susiformuoti statybiniai gyvybės blokai, kurie paskui pakliūna kometas, asteroidus ir planetas.

Tačiau yra ir labiau intriguojanti galimybė. Gal ir pačios gyvybės susidarymui nereikia šiltos ir jaukios, šviesa nutviekstos planetos. Jeigu esminiai gyvybės ingredientai skrajoja tarpplanetinėje erdvėje, tai gal ir gyvybė ten galėjo užsimegzti?

Svarstant gyvybės radimosi idėjas, šis scenarijus dažnai pamirštamas. Išties nelengva paaiškinti gyvybės atsiradimą jaunoje Žemėje, tai kur jau ten tarpžvaigždinės erdvės kone idealiame vakuume ir artimose absoliučiam nuliui temperatūrose.

Pagrindinių gyvybės statybinių blokų, tokių, kaip cukrūs ir aminorūgštys, sukūrimas – lengvoji dalis. Yra daug būdų, kaip chemiškai tai galėtų įvykti, pradedant nuo paprastų molekulių, randamų jaunų saulių sistemose.

Sunkioji dalis – kaip įtikinti šias sudėtingas molekules susijungti į ką nors, galinčio palaikyti tokius gyvybės procesus, kaip dauginimasis ir metabolizmas. Niekas to nėra daręs, ar pasiūlęs tikėtino būdo, kaip tai galėtų įvykti šiltos, uolinės planetos prieglobstyje, – kur jau ten kosmose.

Tačiau nėra fundamentalios priežasties, kodėl gyvybė negalėtų atsirasti toli nuo bet kokių žvaigždžių, tuščioje tarpžvaigždinės erdvės dykynėje. Štai kaip tai galėtų įvykti.

Visų pirma, reikia sutarti, ką laikysime „gyvybe“. Ji visai neturi atrodyti kaip kažkas pažįstamo.

Kraštutiniu atveju galime įsivaizduoti kažką panašaus į Juodąjį Debesį astronomo Fredo Hoyle'o taip pavadintame klasikiniame 1959 m. mokslinės fantastikos romane: tam tikras sąmoningas dujos, skrajojančias tarpžvaigždinėje erdvėje, ir nustebintas gyvybės egzistavimu planetoje.

Bet Hoyle'as nepateikė tikėtino paaiškinimo, kaip nenurodytos cheminės sudėties dujos galėjo įgauti intelektą. Tikriausiai reikia įsivaizduoti kažką, tikrąja to žodžio prasme, labiau apčiuopiamo.

Nors negalime būti tikri, kad visos gyvybės pagrindą sudaro anglis, kaip kad Žemėje, yra svarių priežasčių taip manyti. Anglis daug labiau tinkamas sudėtingų molekulių statybinis blokas, nei, tarkime, silicis, mėgiamiausias spekuliacijų apie alternatyvią biochemiją elementas.

Astrobiologas Charlesas Cockellas iš Edinburgho universiteto JK, mano, kad Žemės įvairiausia gyvybė – kuri paremta anglimi ir kuriai reikia vandens – „atspindi visuotinę normą“. Jis pripažįsta, kad „mano požiūris gan konservatyvus, kurį mokslas rodo esant neteisingą.“ Tačiau, kaip bebūtų, kol kas apsiribokime anglies pagrindo gyvybe. Kaip ji galėtų būti sukurta kosmose?

Pagrindinė chemija – ne problema. Be cukrų, Žemės gyvybei dar reikia baltymų statybinių blokų – aminorūgščių. Bet žinome, kad ir jos gali susiformuoti kosmose, nes jos rastos „primityviuose“ meteorituose, niekada neturėjusiuose kontakto su planetos paviršiumi.

Jos galėjo susidaryti ant ledo kristalėlių vykstant cheminei reakcijai, vadinamai ją atradusio XIX amžiaus vokiečių chemiko garbei Streckerio sinteze. Šioje reakcijoje dalyvauja paprastos organinės molekulės, ketonai arba aldehidai, kurie jungiasi su vandenilio cianidu ir amoniaku. Arba tai gali atlikti ultravioletinė šviesa.

Iš pirmo žvilgsnio gali atrodyti, kad šios reakcijos neturėtų vykti kosmoso tyruose, be šilumos ar šviesos šaltinio, kuris jas galėtų paskatinti. Šaltyje ir tamsoje susitikusios molekulės neturi pakankamai energijos pradėti cheminę reakciją. Tai lyg per aukštas barjeras, kurio jos negali peršokti.

Tačiau aštuntajame dešimtmetyje sovietų chemikas Vitali Goldanski parodė, kad yra kitaip. Kai kurios cheminės medžiagos gali reaguoti netgi atšaldytos iki vos 4 laipsnių virš absoliutaus nulio, o maždaug tokias ir yra temperatūra kosmose. Tereikia šiokios tokios aukštos energijos pagalbos iš aukštos energijos spinduliuotės, tarkime, gama radiacijos ar elektronų srautų – kosminės spinduliuotės spindulių kurių kosmose netrūksta.

Goldanskis išsiaiškino, kad tokiomis sąlygomis anglies pagrindo formaldehido molekulė (H2CO), paplitusi molekuliniuose debesyse, gali jungtis į kelių šimtų molekulių ilgio polimerų grandines.

Goldanskis manė, kad tokios kosmose vykstančios reakcijos iš tokių paprastų ingredientų, kaip vandenilio cianidas, amoniakas ir vanduo galėjo padėti suformuoti gyvybės statybinius blokus.

Bet daug sunkiau šias molekules sujungti į sudėtingesnes formas. Pirmosioms reakcijoms galėjusi padėti aukštos energijos spinduliuotė dabar tampa problema.

Ultravioletinė ir kitų formų radiacija gali sukelti Meinerto demonstruotas reakcijas. Bet Cockell sako, kad lygiai taip kaip sukuria, jos gali ir suardyti molekules. Potencialios biomolekulės – tarkime, baltymų ir RNR, – būtų suardomos sparčiau, nei sukuriamos.

„Svarbiausias klausimas – ar kitose, visiškai svetimose aplinkose galėtų atsirasti sistemos, galinčios save replikuoti ir evoliucionuoti,“ svarsto Cockell. „Nematau priežasčių, kodėl tai negalėtų vykti labai šaltoje aplinkoje ar ant ledo kristalų paviršiaus, bet vertindamas bendrai, manau, šios aplinkos nėra itin palankios labai sudėtingų molekulių radimuisi.“

Planetos gali pasiūlyti du daug švelnesnius energijos šaltinius: karštį ir šviesą. Žemės gyvybę daugiausia maitina saulės šviesa ir būtų logiška spėti, kad gyvybė „egzoplanetose“ šalia kitų žvaigždžių, energijos semiasi iš savo žvaigždžių.

Šilumą gyvybė irgi gali gauti iš kitų šaltinių. Kai kurie mokslininkai mano, kad pirmoji gyvybė Žemėje energiją gaudavo ne iš Saulės, o iš ugnikalnių energijos, besiveržiančios iš Žemės vidaus per karštąsias versmes jūrų gelmėse. Netgi dabar iš jų veržiasi šiltas, kupinas mineralų sultinys.

Karšio netrūksta ir didžiuosiuose Jupiterio palydovuose. Jis randasi iš milžiniškos planetos potvynio jėgos, suspaudžiančios palydovų vidų ir trintimi jį įkaitinančios. Ši potvynių energija išlaiko apledėjusių Europos ir Ganimedo palydovų skystus poledinius okeanus, ir sukelia vulkanus Io paviršiuje.

Sunku įsivaizduoti, kaip kosmose prie ledo kristalėlių prilipusios molekulės galėtų rasti nors šiek tiek tokios palankios energijos. Tačiau tai gali būti ne vienintelė galimybė.

1999 metais planetologas Davidas Stevensonas iš Kalifornijos technologijų instituto iškėlė mintį, kad galaktikose gali būti pilna toli nuo žvaigždžių skriejančių „nepaklusnių planetų“, pernelyg toli nuo „gimtųjų“ žvaigždžių, kad galėtų jausti jų gravitaciją, karštį ar šviesą.

Šie pasauliai, pasak Stevensono, galėjo susiformuoti, kaip ir visos kitos įprastos planetos, netoli savo gimtosios žvaigždės iš ją supančio dujų ir dulkių ūko.

Bet tada didelių planetų, tokių, kaip mūsų Jupiteris ir Saturnas, gravitacija kai kurias planetas gali kai kurias planetas nukreipti į „pabėgimo trajektoriją“, išsviesdamos jas už savo žvaigždės ribų į tarpžvaigždinę erdvę.

Gali pasirodyti, kad taip jos pasmerkiamos šaltai ir nykiai ateičiai. Tačiau Stevensonas su tuo nesutiko, teigdamas, kad šios klajojančios planetos gali būti „labiausiai paplitusios gyvybės vietos Visatoje“, – nes jos gali likti šiltos pakankamai ilgai, kad išlaikytų skystą vandenį.

Visos vidinės saulės sistemos planetos turi du vidinius šilumos šaltinius.

Pirmiausia, visos planetos turi branduolį, vis dar karštą nuo susiformavimo. Be to, juose yra radioaktyvių elementų. Skildami jie kaitina planetos vidų, kaip kad urano gabalas, išliekantis nuolat šiltas. Žemėje radioaktyvusis skilimas mantijoje suteikia maždaug pusę viso kaitinimo.

Pirminis karštis ir radioaktyvusis skilimas uolinių planetų viduje gali šildyti jas milijardus metų – tiek veikiausiai gana planetos vulkaninio aktyvumo ir gyvybės atsiradimo palaikymui.

Klajojančios planetos taip pat gali turėti tankią, šilumą sulaikančią atmosferą. Palyginus su tokiais dujų gigantais kaip Jupiteris ir Saturnas, Žemės atmosfera plona plona ir reta, nes Saulės šviesa šiluma ir šviesa nupūtė lengvesnes dujas, tarkime, vandenilį. Merkurijus taip arti Saulės, kad atmosferos praktiškai visai neturi.

Tačiau ant Žemės dydžio klajojančios planetos, toli nuo žvaigždės, didžiuma pradinės atmosferos galėtų išlikti. Stevensono skaičiavimais, temperatūros ir slėgio turėt pakakti, kad planetos paviršiuje skystas vanduo išsilaikytų netgi be jokios saulės šviesos.

Be to, klajojančių planetų nedaužytų milžiniškų meteoritų smūgiai, kokie teko Žemei. Iš gimtosios saulės sistemos jos galėtų būti išsviedžiamos netgi su savo palydovais, kas suteiktų dar ir šiokį tokį šildymo potvynio jėgomis.

Net jei klajojanti planeta tankios atmosferos neturėtų, vis vien galėtų būti gyvenama.

2011 metais planetologas Dorianas Abbotas ir astrofizikas Ericas Switzeris iš Čikagos universiteto paskaičiavo, kad maždaug 3,5 karto didesnes už Žemę planetas gali padengti storas ledo sluoksnis. Jis izoliuotų skysto vandens okeanus, esančius daug kilometrų po jais ir šildomus iš vidaus.

„Bendras biologinis aktyvumas tokioje planetoje būtų mažesnis, nei, tarkime, Žemėje, bet kažkokia gyvybė turėtų egzistuoti,“ sako Abbotas.

Jis tikisi, kad, kai per ateinančius dešimtmečius kosminiai zondai ištirs po Jupiterio palydovų apledėjusiu esančius vandenynus, sužinosime daugiau apie gyvybės galimybes ledu padengtose klajojančiose planetose.

Abbotas ir Switzeris šiuos pasaulius pavadino „Steppenwolf planetomis“, nes, kaip jie sako, „bet kokia gyvybė šiose atokioje priegloboje egzistuotų kaip vienišas vilkas, klajojantis po galaktines stepes“. Tokia planeta galėtų būti tinkama gyvybei maždaug 10 milijardų metų, panašiai, kaip ir Žemė, sako Abbotas.

Jei šios idėjos teisingos, už mūsų sistemos ribų tarpžvaigždinėje erdvėje dvoklinėjančios planetos galėtų būti artimiausios vietos, kur egzistuoja nežemiška gyvybė.

Tokius tolimus, tamsius ir santykinai nedidelius objektus pastebėti būtų itin sunku.

Bet jei pasisektų, tokia planeta, skriejanti arčiau nei 1000 a.v., galėtų būti aptikta iš nedidelio atspindėtos šviesos kiekio ir savo pačios šilumos infraraudonojo spinduliavimo. Galime tikėtis išvysti ją teleskopais, kuriais dabar ieškome egzoplanetų šalia kitų žvaigždžių.

Tai, kad gyvybė gali užsimegzti ir išgyventi tarpžvaigždinėse Steppenwolf tipo planetose, pasak Abboto ir Switzerio, turėtų rimtas implikacijas: gyvybė „turi būti paplitusi visoje Visatoje“.

Tarpžvaigždiniuose pasauliuose gyvenimas būtų keistoka. Įsivaizduokite maudynes šiltose vulkaninėse versmėse, aplink tvyrant amžinai nakčiai, primenančias žiemos atostogos Islandijoje. Bet jei tiek teregėjote per visą gyvenimą, tikriausiai turėtų būti visai jauku.

Aut. teisės: www.technologijos.lt
(25)
(0)
(25)

Komentarai ()