Jsme sami ve vesmíru. Bez otazníku
Co když vzhled živočišného života není něco jednoduchého?
Co když vznik mnohobuněčných organismů vyžaduje vysoce nepravděpodobnou kombinaci geologických a astronomických náhod? Tyto otázky daly vzniknout takzvané hypotéze vzácné Země.
Hypotéza vzácné Země
byla navržena v roce 2000 geologem Peterem D. Wardem (1949) a astronomem Donaldem Brownleem (1943).
Hypotéza vzácné Země je hypotéza, která tvrdí, že vznik a existenci mnohobuněčných a inteligentních forem života umožnila příznivá kombinace několika různých astrofyzikálních a geochemických podmínek nebo událostí na Zemi, a proto je velmi nepravděpodobné, že by podobných míst bylo ve vesmíru mnoho.
Tito vědci tvrdí, že je velmi pravděpodobné, aby mikroskopický život byl ve vesmíru zcela běžný (extremofilní bakterie), ale výskyt naší formy – tedy složitého, mnohobuněčného, a dokonce inteligentního života je považován za velmi vzácný jev. Hypotéza vzácné Země je často spojována s „hypotézou citlivě upraveného vesmíru“, která tvrdí, že různé základní fyzikální konstanty a zákony musí být velmi přesně upraveny, aby mohl vzniknout, existovat a fungovat náš vesmír.
Tato hypotéza je ranou těm nejoptimističtějším představám astrobiologie, a vůbec všem nadšencům, kteří předpokládají, že vesmír je bohatě zabydlen množstvím mimozemských ras a civilizací.
Předpokládá sice, že život je ve vesmíru běžný, ale pouze v jeho nejjednodušších formách, které prokázaly svou schopnost přežít v nejextrémnějších prostředích. Totéž ale nemůžeme říci o živočišném životě, který je na podmínky prostředí mnohem citlivější, než mikrobiální život. Navíc procesy, které umožnily vznik složitého živočišného, a posléze lidského života, nejsou tak běžné, jak jsme si doposud mysleli. Toto jsou jejich důvody:
Sedm důvodů, proč si myslet, že jsme ve vesmíru sami
1. Umístění hvězdy
Představte si planety, které jsou v blízkosti galaktického centra – jsou vystaveny smrtelně vysokým úrovním radiace. Také oblasti s vysokou hustotou hvězd jsou také hrozbou výbuchu supernov, které při explozi mohou vážně ovlivnit život na planetách vzdálených méně než 30 světelných let. Kolem galaktického středu tak vzniká naprosto neživotaschopná koule o poloměru 10 000 světelných let. A na druhé straně – nejvzdálenější regiony také nejsou vhodné, protože je zde málo prvků, jako je železo, uhlík, dusík, nikl, hořčík…, které jsou nezbytné pro život. Totéž platí pro eliptické galaxie. A tak – život může vzniknout pouze ve spirálních galaxiích.
2. Ne jen ledajaká hvězda je vhodná
Evoluce potřebuje svůj čas, takže hvězda musí žít dostatečně dlouho. To znamená, že by neměla mít mnoho hmoty, protože své jaderné palivo spálí velmi rychle a vyhoří dříve. Jako by to nestačilo, taková hvězda produkuje také velké množství smrtícího ultrafialového záření, které planetu od jejího vzniku sterilizuje. Nemohou to být ani hvězdy, které mají příliš nízkou hmotnost, protože zase vydávají malé množství energie. Pokud vezmeme v úvahu, že 95 % hvězd v Galaxii má menší hmotnost než naše Slunce, říkat, že ta naše je typická hvězda, je trochu přehnané. Totéž platí pro všechny hvězdy slunečního typu s nízkým množstvím těžkých prvků: současná pozorování nenašla žádné planetární systémy u hvězd, obsahujících méně než 40 % našeho Slunce.
3. Planeta musí být na správném místě
Život potřebuje vodu, a proto musí planeta obíhat v takové vzdálenosti od hvězdy, která umožňuje, při její povrchové teplotě, přítomnost kapalné vody: je to tzv. obyvatelná zóna hvězdy. Nyní, když hvězdy během svého života mění jas, mění se v průběhu času jejich obyvatelná zóna. To ukládá nové omezení: daná planeta musí být po celou svou historii v trvale obyvatelné zóně. Výpočty naznačují, že v naší Sluneční soustavě je to zóna mezi 0,95 a 1,15 násobkem vzdálenosti Země-Slunce. Jaká planeta tam je? Pouze naše. Tato situace se nepodřizuje žádnému zákonu; je to náhoda…
4. Důležitost mít Jupiter
Orbitální poloha planety podobné Jupiteru, je záludná otázka: kdyby se ten náš Jupiter vytvořil o něco blíže nebo měl o něco větší hmotnost, jeho gravitace by zabránila vzniku Země. Mohli bychom si myslet, že k tomu je lepší nemít poblíž žádného plynného obra. Velká chyba. Existence našeho plynného obra byla zásadní pro „vymetání“ nebezpečných asteroidů a komet ze Sluneční soustavy: bez Jupiteru by byl počet desetikilometrových objektů – asteroidů soudného dne –, které by se srazily se Zemí, 10 000krát větší, než s Jupiterem.
5. Na velikosti a geologii také záleží
Planeta nemůže být příliš malá, jako je Mars, protože by nevyvíjela dostatečnou gravitační sílu, aby zabránila atmosféře v úniku do vesmíru. Na druhé straně hraje desková tektonika zásadní roli v přirozeném skleníkovém efektu, tedy v tvorbě plynů, jako je oxid uhličitý. To znamená, že průměrná teplota naší planety je 18ºC a ne -25ºC. CO2 se však z atmosféry odstraňuje reakcí s dešťovou vodou za vzniku kyseliny uhličité, která končí na mořském dně. Pokud by se tento CO2 nevrátil do atmosféry, teplota by globálně klesla. Díky deskové tektonice se do ní prostřednictvím sopek vrací CO2 a vytváří průměrnou teplotu, která umožnila rozvoj živočišného života. Na druhou stranu, planeta zase musí být geologicky aktivní, aby měla dostatečně silné magnetické pole k ochraně života před kosmickým zářením.
6. Potřeba velkého měsíce
Naše planeta je jedinečná, protože má výjimečně velký satelit. Pokud by neexistoval, orientace zemské osy by nebyla stabilní, a v průběhu času by docházelo k chaotickým změnám: to, že si užíváme pravidelnou řadu ročních období po miliony let, je zásluhou Měsíce. Bez něj by klimatologické důsledky chaotické variace osy rotace byly pro jakýkoli složitý život katastrofální. Je vzácné, aby planeta měla velký Měsíc?
Určitě ano. Naše Země ho má, protože když byla v plenkách, byla zasažena objektem větším než Mars, a Měsíc povstal z trosek této srážky. Šance opět hrála v náš prospěch.
7. Planeta je nebezpečné místo pro život
Pětkrát mohl život na Zemi bezezbytku zmizet. Nejnebezpečnější okamžik nastal před 250 milióny lety, kdy bylo ztraceno více než 90 % mořských druhů. Nikdo neví, co se tehdy stalo, ale ohrožení života je vždy přítomno. K tomu musíme připočíst pozemské jevy, jako doby, kdy se Země změnila jednu ledovou kouli. Teorie ledové, nebo sněhové koule říká, že Země zcela zamrzla čtyřikrát, s globálními teplotami až -50º C. Poslední taková doba se odehrála asi před 700 miliony let, před slavnou kambrijskou explozí, bezprecedentním výbuchem biologické rozmanitosti, který dal vzniknout všem formám života, které dnes známe.
Do jaké míry na těchto zvláštních a jedinečných událostech kriticky závisí existence živočišného života? A je to něco běžného, nebo je to zvláštní fakt?
Fermiho paradox – Tak kde, k čertu jsou, ti mimozemšťané?
Italský fyzik, nositel Nobelovy ceny Enrico Fermi (1901-1954), jeden z předních postav jaderných výzkumů, jednou v roce 1950, kdy stále četl v novinách o mimozemských civilizacích, položil svým kolegům v laboratořích v Los Alamos otázku: Tak kde k čertu jsou? Ač děláme cokoli, nikde nemůžeme najít nesporné důkazy, že mimozemšťané existují. Je řada teorií, které vysvětlují Fermiho paradox v zásadě do tří skupin odpovědí:
• mimozemšťané neexistují (každá civilizace je po nějaké době zničena)
• mimozemšťané existují, ale dosud nedošlo ke kontaktu
• mimozemšťané existují a část lidstva s nimi komunikuje
Mimozemšťané jsou mrtví
Mimozemšťané nás ještě nekontaktovali, protože jsou mrtví, říká astrobiolog Adittya Chopra (1971) z Australian National University v článku, publikovaném v časopise Astrobiology v roce 2016, on a jeho kolega Charley Lineweaver (1954) navrhli depresivní hypotézu. Podle ní je osud života zpečetěn. Vysvětluje zdánlivý paradox, že žijeme ve vesmíru plném obyvatelných planet, ale dosud jsme se nesetkali s žádnou jinou civilizací, ani jsme nezachytili jejich rádiové zprávy.
„Nejčastějším vysvětlením této situace je nízká pravděpodobnost výskytu života (a zúžení možnosti života, vzhledem ke složitosti molekulární struktury.“
Vysvětlují to tzv. překážkou Gaia: Jestliže život vzniká na planetě, jen zřídka se mu podaří se vyvinout dostatečně rychle k regulaci emisí skleníkových plynů, a k udržení povrchové teploty planety tak, aby se udržela voda v kapalném stavu a tedy i její obyvatelnost.
Překážka Gaia naznačuje, že
• dojde k podmínkám, neslučitelných s existencí pro většinu života, která se objevila na povrchu mokré skalnaté planety, a
• musí dojít k obydlení pevnin planety.
Podle modelu Překážky Gaia, udržení planetární obyvatelnosti je vlastnost, spojovaná s neobvykle rychlým rozvojem biologické kontroly těkavých sloučenin na povrchu, spolu se vzdáleností od mateřské hvězdy a její svítivostí.
Autoři se domnívají, že díky křehkosti života v počátečním stadiu se tento „zřídka“ vyvine dostatečně rychle, aby se uchytil.
„Chcete-li vytvořit obyvatelné planety, formy života musí regulovat emise skleníkových plynů, jako je vodní pára a oxid uhličitý, aby došlo k udržení stabilní teploty povrchu,“ řekl Chopra.
Dodává, že 4 miliardy let mohly být Země, Mars i Venuše obyvatelnými, ale jen za 1 miliardu let se z Venuše stalo horoucí peklo a z Marsu mrazivý svět.
Lineweaver řekl, že kdyby vznikl mikrobiální život na těchto dvou planetách, selhal by v rychle se měnícím prostředí. „Pozemský život byl zřejmě klíčem ke stabilizaci globálního klimatu,“ dodává.
Podle vědců většina Zemi podobných planet ve vesmíru, které byly zpočátku příznivé pro vznik života, velmi rychle vyschla nebo zmrzla, protože organismy zde nedokázaly včas prostředí dlouhodobě stabilizovat.
„Vesmír tak může být plný mrtvých těles, kde jsou přinejlepším starobylé zkamenělé pozůstatky zaniklého mikrobiálního života, ale nikoli mnohobuněčných druhů, jako dinosaurů nebo humanoidů. Ti potřebují miliardy let ke svému vývoji,“ říká Lineweaver.
Jsme první… a pravděpodobně i poslední
Zkusme trochu počítat:
Vesmír „vznikl“ před 13,798 ±0,037 miliardami let. Jednu miliardu let poté trvalo, než se zformovaly první hvězdy od počátku vesmíru z primárního vodíku a helia. Ta hvězda, která vznikla tam, kde jsme nyní teď, hořela asi 7 miliard let. Proč to víme tak přesně? Protože musela hořet dost dlouho, aby v ní, cestou jaderné syntézy – tedy spojováním atomových jader – vznikalo dostatek materiálu pro vznik planet – kyslík, železo, křemík, uhlík a další těžké prvky, tedy v podstatě všechny prvky Mendělejevovy periodické tabulky prvků.
Poté, co tato hvězda dohořela, explodovala. Z jejích zbytků se celou jednu miliardu let formovalo naše Slunce, a celá Sluneční soustava. Ano, my všichni, každý atom našeho těla, každý atom kyslíku, který dýcháme, je produktem hoření této dávné hvězdy. A 5 miliard let trvá naše Sluneční soustava. A jsme v současnosti.
Země, jejíž stáří je asi 4,5 miliardy let, dobře sedí v uvedeném časovém rámci. Ukazuje se, že nikoho nepustila vpřed ve svém vývoji. Ale ani nikoho nepředběhla.
Znamená to, že každá planeta mimozemšťanů musela vzniknout z hvězdy, ve které se vytvořilo dostatek materiálu pro její zformování. A na to potřebuje právě tyto miliardy let od vzniku vesmíru.
Jinými slovy, je vysoká pravděpodobnost, že naše planeta je první, na níž začal život. A my jsme také první inteligentní bytosti ve vesmíru.
Nebo, řečeno optimističtěji – jsme první generací života v tomto vesmíru. A pokud někde jsou naši bratři, pak budou velmi, velmi daleko.
A pravděpodobně jsme i poslední …
Čtěte více:
• Ward, P.D. – Brownlee, D. (2000) Rare Earth: Why Complex Life is Uncommon in the Universe, Copernicus Books
• Ward, P.D. – Brownlee, D.: Život a smrt planety Země. (2004)
• Gribbin, J. (2011). Alone in the Universe: Proč je naše planeta jedinečná.
• Conway Morris, S. (2003) Life’s Solution: Inevitable Humans in a Lonely Universe, Cambridge University Press
