9.9.2022.
Još od davnih vremena u ljudskoj je svijesti prisutno pitanje: ima li života izvan Zemlje? Na temelju spoznaja o životu na Zemlji znanstvenici osmišljavaju načine potrage za životom na planetima i mjesecima u našem Sunčevom sustavu, te na planetima u orbitama oko drugih zvijezda.
Klikine na ilustraciju Sl. 34.5 Život na Zemlji ovisi o tekućoj vodi. Skoro tri četvrtine svakog od nas je voda |
Zemaljski život je - kao što znamo - kemijski utemeljen na ugljiku, a za obavljanje životnih funkcija (metabolizam) potrebna mu je tekuća voda (sl. 34.5.). Vodu odlikuju mnoga svojstva koja ju čine idealnim medijem za kontrolirani prijenos tvari, poput metabolita ili raznih hranidbenih tvari, kroz krutu tvar tkiva i organa. Stoga pretpostavljajući da je život posvuda sličan onome na Zemlji, potraga za izvanzemaljskim životom svodi se na potragu za tekućom vodom.
Surove klimatske prilike što vladaju na drugim planetima Sunčeva sustava ukazuju na to da je naša vodom bogata Zemlja posve izuzetno mjesto. Zemlja se nalazi otprilike usred tzv. pojasa ugode oko Sunca koji se proteže otprilike od Venerine do Marsove staze gdje su temperature takve da voda može postojati u tekućem stanju.
Kad su Zemlja i Venera bile mlade njihove su atmosfere bile slične. No, Venera je bila preblizu Suncu i prevruća da bi se vodena para mogla kondenzirati u kišu. Uz to ugljikov dioksid u njezinoj atmosferi još je više pojačao djelovanje stakleničkog efekta tako da joj je temperatura površine dostigla točku taljenja olova!
| Iz knjige "Svemir" Marina Fonovića. |  |
Članak je prethodno bio objavljen u Astronomiji broj 34 |
 |
Mars je od Sunca udaljen 1,5 puta više od Zemlje. Njegova masa iznosi samo desetinu zemaljske, stoga je gravitacija Marsa bila preslaba da zadrži deblju atmosferu. Rijetka atmosfera u kombinaciji s tako velikom udaljenosti od Sunca omogućuje spuštanje noćne temperature na površini do 125 ºC ispod ništice. Svemirske letjelice su otkrile osušene riječne doline, što pokazuje da je na tom planetu nekoć tekla voda ali nije posve sigurno da je bila dovoljno raširena da bi potakla razvoj života. Danas je voda zarobljena u obliku leda u tlu u sloju permafrosta i na polarnim kapama gdje ima slojeva čistog leda. Možda ispod permafrosta ili u ledu polarnih kapa ipak postoje jednostavni mikroorganizmi koji su se uspjeli prilagoditi ekstremnim okolišnim uvjetima koji vladaju danas.
Život na našem planetu znatno je više rasprostranjen i prilagodljiv nego što se donedavno mislilo. To dokazuju mikroorganizmi koji su otkriveni na mjestima na kojima se vjerovalo da život ne može opstati. Lijep primjer su ledom pokrivena antarktička jezera, gotovo ključajuća vrela termalnih izvora na dnu oceana, porozne raspukline u dubokim podzemnim stijenama. Znanstvenici ta bića zovu ekstremofili, zbog njihove sposobnosti da opstanu pod ogromnim tlakom, niskom ili visokom temperaturom i u jako toksičnoj okolini. Tako primjerice mikroorganizmi koji naseljavaju usko područje oko dubokih hidrotermalnih izvora žive u vodi čija temperatura prelazi 90 °C, pri tlaku koji doseže nekoliko tisuća kilograma po kvadratnom centimetru, potpunoj tami i toksičnoj smjesi plinova i tvari. No to još nije sve! U okolici hidrotermalnih izvora žive brojni drugi organizmi koji se hrane ekstremofilima.
| Klikine na ilustraciju | |
 Sl. 34.6 Na fotografijama, snimljenim elektronskim mikroskopom, vidimo ekstremofilne mikrobe koji mogu preživjeti pri vrlo niskim temperaturama kakve vladaju na površini Marsa |
Ako je moguć život u takvim ekstremnim uvjetima na Zemlji, zašto ne bi slično bilo negdje drugdje u Sunčevom sustavu (sl. 34.6.)? Pritom moramo imati na umu jednu važnu osobinu koju dijele ekstremofili i svi ostali organizmi na Zemlji a to je da svi oni ovise o tekućoj vodi. Zato se potraga za životom u Sunčevom sustavu pretvorila u potragu za vodom.
Na prvi se pogled čini da je površina svakog planeta iza staze Marsa prehladna za postojanje tekuće vode. Ali kasnih 1990-ih svemirska letjelica Galileo poslala je snimke Jupiterova mjeseca Europe, koje su otkrile da je mjesec pokriven slojem leda što pluta na oceanu tekuće vode. Gravitacijsko privlačenje divovskog Jupitera uzrokuje promjenljive plimne sile koje zagrijavaju unutrašnjost Europe. Ako život postoji u hladnim vodama Antarktike, mogao bi, u načelu, postojati i na Europi.
Titan, Saturnov najveći mjesec je jedini mjesec u Sunčevom sustavu s gustom atmosferom. Na njegovoj površini otkrivena su jezera i oceani ugljikovodika poput metana i etana. Uvjeti na Titanu podsjećaju na uvjete kakvi su postojali na Zemlji u vrijeme nastanka života na našem planetu, pa stoga Titan privlači veliku pozornost astrobiologa kao prozor kroz vrijeme kada se možda rađao sav život kojeg poznajemo. U ekstremnim okolišnim uvjetima Marsa, Europe i Titana život još nije nađen, ali potraga je tek započela. No ipak, život sličan našemu moramo potražiti izvan Sunčeva sustava.
Mnoštvo planeta i alternativni život
|
Klikine na ilustraciju
|
|
 Sl. 34.7. Ima li života izvan Sunčeva sustava? Statistika tome govori u prilog, otkrili smo planete oko drugih zvijezda a njih samo u našoj galaksiji ima milijarde. Snimak
koji je učinio autor knjige pokriva samo djelić neba u
zviježđu Labuda koje se nalazi u smjeru Mliječne staze.
|
Statistički promatrano svemir vrvi od života. U našoj galaksiji ima blizu 200 milijardi zvijezda (sl. 34.7.). Neka u prosjeku svaka od njih ima samo jedan planet ili drugo pogodno tijelo i već imamo mnoštvo kandidata za postojanje života, ma koliko bili strogi uvjeti za njegov nastanak i razvoj. Mogući kandidati za kolijevke života kakav poznajemo samo su planeti slični Zemlji koji kruže u već spominjanom pojasu ugode, dakle nalaze se na takvoj udaljenosti od zvijezde da je voda na njima u tekućem stanju. Ovdje se valja prisjetiti da složeniji organizmi imaju veće zahtjeve. Jednostanično biće kao bakterija ili ameba može, podnijeti ekstremnije uvjete nego li organizam složen od milijuna i milijuna stanica.
|
Promotrimo granice pojasa ugode oko različitih zvijezda. Kod zvijezde s 1,4 mase Sunca je vanjska granica zone ugode 320 milijuna km, a unutarnja oko 225 milijuna km udaljenosti od dotične zvijezde (sl. 34.8.). U zvijezda manje mase smanjuje se i širina zone ugode, tako oko zvijezde koja ima masu 0,7 Sunčeve mase zona ugode leži samo između 89 i 95 milijuna kilometara.
Osim tekuće vode, svjetla za fotosintezu u biljkama, planet - nosilac nekog razvijenijeg oblika života, mora također imati odgovarajuću atmosferu. Da bi mogao imati atmosfersku ovojnicu planet mora imati dovoljnu masu. Ako uzmemo donju granicu atmosferskog tlaka 15 milibara planet bi trebao imati najmanje 20 posto mase Zemlje (promjer oko 4000 km). Gornja granica veličine planeta pogodnog za život je masa 2,35 mase Zemlje (promjer oko 16 000 km). Na površini takva planeta gravitacija bi bila 50 posto veća negoli na Zemlji. Važnu ulogu imaju i intenzitet prirodne radioaktivnosti, zvjezdanog vjetra i kozmičkog zračenja. Vrtnja planeta ne bi smjela biti prespora jer bi to za posljedicu imalo preveliko zagrijavanje dnevne strane i preveliko hlađenje noćne strane. Period rotacije ne bi smio biti duži od otprilike četiri dana. Važno je i to da os rotacije planeta nije odveć nagnuta prema ravnini njegove staze oko matične zvijezde. U slučaju da je planet previše nagnut, područja polarnog dana i polarne noći bila bi jako raširena. Osim toga staza planeta ne bi smjela biti previše izdužena kako se udaljenost od središnje zvijezde ne bi odveć mijenjala što bi na površini planeta izazvalo velike temperaturne razlike.
Kemija našeg života ovisi o vodi, ali što ako voda nije jedini medij u kojem život može nastati, razvijati se i evoluirati? Možda je neki od nebrojnog mnoštva planeta bio toliko kemijski i geološki različit da je dopustio nekakav drugi medij koji ima sličnu ulogu u nastanku i održavanju života kao što ju ima voda na Zemlji. Biokemičari pretpostavljaju da bi u određenim uvjetima taj alternativni medij mogao biti amonijak s time što je on u tekućem stanju na vrlo niskim temperaturama. Naime, amonijak ključa na -33,7 °C, a stvrdnjava se na -75 °C. Kod vrlo niskih temperatura kemijske reakcije su vrlo spore, neke od njih mogu trajati nepojmljivo dugo. To će reći da bi bilo kakve reakcije među molekulama u stanicama nekog hipotetskog živog bića bile onemogućene. Osim amonijaka kao alternativa vodi mogli bi poslužiti spojevi kao što su primjerice metan, fluorovodik, ugljikov monoksid i dioksid.
Osim alternativnih medija pokušala se naći zamjena za ugljik - element života na našem svijetu. Kada se govori o mogućnosti sasvim druge vrste života u svemiru kao najveći konkurent ugljiku spominje se silicij. On posjeduje osobinu sličnu ugljikovoj, tj. da se veže u dugačke lance. Četverovalentan je i sposoban je ulaziti u mnoge kombinacije spojeva. Međutim, kao i amonijak, ima neka loša svojstva a tiču se kovalentnih veza između njegovih atoma te rotacija oko tih veza. Veze među atomima su prekrute a rotacija oko njih vrlo teška, kod četverostrukih veza i nemoguća, što umanjuje sposobnost takvih molekula da reagiraju s drugim molekulama.