Nežemiškos civilizacijos, gyvenančios egzoplanetose, kurių atmosferoje mažiau, nei 18％ deguonies, rizikuoja visam laikui likti atsilikusios

Deguonis atmosferoje — būtina sudėtingų gyvybės formų atsiradimo ir vystymosi sąlyga. Nežemiškos civilizacijos, gyvenančios egzoplanetose, kurių atmosferoje mažiau, nei 18％ deguonies, rizikuoja visam laikui likti atsilikusios, mano Rochesterio universiteto astrofizikos profesorius Adamas Frankas.

Jeigu žmonija rengiasi Galaktikoje ieškoti egzoplanetų su technologinio intelekto požymiais, — į kokias planetas mums reikėtų sutelkti dėmesį? — klausia Adamas Frankas.

Klausimas ne šiaip iš smalsumo: galima sugaišti daug laiko, jėgų ir lėšų, ieškant civilizacijos, apgyvendintos sutvėrimais, primenančiais neandertaliečius. Mokslo požiūriu toks atradimas labai vertingas, praktiniu — bevertis.

Adamo Franko nuomone, pirmą kartą drauge su Amedeo Balbi iš Romos universiteto pažvelgusio į problemą netikėtu rakursu, būtina civilizacijos atsiradimo sąlyga ir vystymosi garantija — pakankamas laisvo deguonies kiekis atmosferoje.

Kodėl? Įsivaizduokite jauną protingą rūšį, gyvenančią pasaulyje, kurios atmosferoje vos 1％ deguonies, tęsia Adamas Frankas. Šie sutvėrimai negalės išvysti nuo žaibo užsidegančio medžio (tikėtina, taip prieš 1,5 mln. metų buvo atrasta ugnis), ir nesugalvos išgauti ugnį ir pritaikyti jos savo poreikiams. Jie niekada negalės sužinoti, kad ugnį galima naudoti ruošti maistą ar, kas civilizacijos vystymuisi dar svarbiau, lydyti metalą.

Adamo Franko manymu, be deguonies kiekio, pakankamo degti ugniai ore, tokios civilizacijos vystymasis būtų visam laikui užblokuotas.

Kas yra degimas

Fizikocheminiu aspektu, degimas — sudėtingas egzoterminis (tai yra, išskiriantis daug energijos) procesas, kuriam būtinas kuras ir oksidatorius.

Kaip oksidatorius veikia deguonis, kurio atmosferoje turi būti ne mažiau, nei 18％ — tik tokio kiekio gana rastis ir tęstis degimui atvirame ore. Procesas tęsiasi, kol baigiasi kuras arba oksidatorius.

Prisiminkime, kad oksidatoriumi gali būti ne tik deguonis, bet ir fluoras bei chloras. Tačiau juos naudoti sudėtinga: fluoras — itin agresyvus, o chloras — itin nuodinga cheminė medžiaga. Be to, fluoras aptinkamas dešimtis tūkstančių kartų rečiau, nei deguonis.

Deguonis, gyvybė ir technologijos

Jaunos Žemės atmosfera buvo praktiškai vien iš anglies dvideginio ir azoto, ir deguonies atsiradimo jos atmosferoje istorija itin sudėtinga.

Manoma, kad atmosferoje atsirasti didesniam deguonies kiekiui, būtina, kad atsirastų ir evoliucionuotų gyvi padarai, gebantys vykdyti fotosintezę, rašo Adamas Frankas; šis gebėjimas, tikėtina, pirmiausia išsivystė melsvabakterių protėviams prieš 2,45–2,32 mlrd. metų.

Nors realūs O₂ koncentracijos Žemės atmosferoje mechanizmai svarstomi lig šiol, užtikrintai galima kalbėti apie du esminius įvykius — deguonies revoliuciją (Great Oxygenation Event, GOE) prieš 2,4 mlrd. metų, kai O₂ koncentracija atmosferoje išaugo iki 2％, ir dar vieną staigų šuolį prieš 750–520 mln. metų, kai deguonies lygis pakilo virš 3％, ir kol pasiekė dabartinį 21％ lygį. Be šių svarbiausių pokyčių, O₂ lygis pastaruosius 550 mln. metų gerokai kito.

Deguonis būtinas daugialąsčiams Žemės organizmams kvėpuoti ir metabolizuoti; jis gali būti lemiamu sudėtingos biosferos vystymosi faktoriumi ir kitose planetose, primena Adamas Frankas. Beje, Rytų Anglijos universiteto mokslininkų nuomone, deguonis — ne vienintelė sudėtingų gyvybės formų atsiradimo sąlyga. Gali būti, kad ne mažiau svarbus faktorius yra okeanai — galingas klimato valdymo ir palankių sąlygų sudarymo veiksnys — ir vietinė paros trukmė, ne itin besiskirianti nuo žemiškos.

Tačiau iš maždaug 5000 egzoplanetų, kurias pavyko aptikti, skysto vandens egzistavimas kol kas nebuvo patvirtintas nė vienoje.

Yra tiesioginis ryšys tarp deguonies buvimo ir technologinio išsivystymo, rašo Adamas Frankas: bet kurioms technologijoms reikia deginti kurą, o tai nustato griežtus minimalaus atmosferinio 0₂ apribojimus.

Ugnis svarbi ir kaip aplinkos keitimo įrankis: žmonės, tikėtina, naudojo ją kontroliuoti augmeniją dar prieš 55 tūkstančius metų. Visgi svarbiausias ugnies vaidmuo žmonių civilizacijos išsivystymui — tai jos naudojimas kaip energijos šaltinio.

Tikėtina, iš pradžių žmonės naudojo ugnį šildymuisi, tuo pačiu išplėsdami tinkamų gyvenimui sąlygų diapazoną. Vėliau ugnis imta naudoti sudėtingesniems tikslams, — tarkime, lydyti metalus ir gaminti instrumentus.

Visos ankstyvosios civilizacijos Žemėje rėmėsi apdorotais metalais. Tarkime, varis aptinkamas ginkluose ir darbo įrankiuose jau VI tūkstantmetyje prieš mūsų erą. Sukurti bronzą — vario ir alavo lydinį — irgi reikia nemažai energijos, nes varis lydosi gan aukštoje temperatūroje — 1083°C. Degimas svarbus ir daugeliui kitų procesų, padėjusių vystytis industrinėms visuomenėms, pavyzdžiui, degant plytas.

Šiuolaikiniai pavyzdžiai — Haberio procesas gaminti azotinėms trąšoms, kuris optimizuotas 450°C temperatūrai ir naftos perdirbimas, kuriam reikia 370°C. Kosminių skrydžių galimybė irgi netiesiogiai priklauso nuo deguonies, nes suskystintas jis yra plačiausiai naudojamas oksidatorius raketose.

„Tačiau kiek planetų su dideliu deguonies lygiu yra Galaktikoje? Jeigu jų iš tiesų nedaug, tai galime pasirodyti turintys daug deguonies, bet ne kompanjonų“,

— apibendrina Adamas Frankas.

republic.ru