Kun mietimme, onko muukalaisia olemassa vai ei, kuvittelemme niitä yleensä maapallon kaltaisella planeetalla, joka kiertää jossain kaukaisen tähden ympärillä. Tuskin kukaan ajattelee elävänsä itse avaruudessa. Mutta tällä ajatuksella on oikeus elämään. Huhtikuussa 2016 tutkijat vakuuttivat vieläkin siitä, että elämän avaintekijät voivat syntyä yksinkertaisista aineista kyseenalaisissa olosuhteissa tähtienvälisessä tilassa.
Cornelia Meinert Nizzan yliopistosta Ranskassa ja hänen kollegansa ovat osoittaneet, että jäädytetyn veden, metanolin ja ammoniakin seos - joita kaikkia on runsaasti "molekyylipilvissä", joissa tähdet muodostuvat - voidaan muuttaa monenlaisiksi sokerimolekyyleiksi, kun ne altistetaan ultraviolettisäteille. täytä myös tilaa. Näiden sokerien ja riboosin joukossa osa DNA: n kaltaisesta RNA-molekyylistä.
Tästä seuraa, että elämän perustavanlaatuiset molekyylit voidaan muodostaa ulkoavaruudessa ja siirtää sitten autolla maapallon kaltaisille planeetoille jääkomeetojen ja meteoriittien kanssa. Joten mitä kysyt? Olemme tunnetneet vuosikymmenien ajan, että muut elämän rakennuspalikat voivat ilmetä tällaisista kemiallisista reaktioista ja sitten pudota komeetoihin, asteroideihin ja planeetoihin. Mutta se ei ole niin yksinkertaista. Ehkä elämä itsessään ei tarvitse syntymään lämpimää ja viihtyisää auringonsäteiden kylpemää planeettaa. Jos raaka-aineet suspendoidaan avaruuteen, voiko elämä johtua niistä?
Elämän alkuperää koskevat ajatukset harvoin harkitsevat tätä skenaariota. On jo vaikea selvittää, kuinka elämä sai alkunsa varhaisesta maapallosta, puhumattakaan olosuhteista, joissa lämpötilat ovat lähellä absoluuttista nollaa ja ilmakehän sijasta on melkein täydellinen tyhjiö.
Elämän perusosien, sokerien ja aminohappojen luominen on yhtä helppoa kuin koskaan. Kemiallisesti mahdollisia tapoja tähän on monia, ja saatavilla on ainakin yksinkertaisia nuorten aurinkojärjestelmien molekyylejä.
On paljon vaikeampaa saada nämä monimutkaiset molekyylit kokoontumaan jokuksi, joka voi tukea elämän prosesseja, kuten lisääntymistä ja aineenvaihduntaa. Kukaan ei ole koskaan tehnyt niin. Kukaan ei ehdottanut mahdollista tapaa tehdä tämä - jopa mukavimmassa laboratorioympäristössä, puhumattakaan avaruudesta.
Ja silti ei ole mitään syytä siihen, miksi elämä ei olisi voinut ilmestyä kaukana mistään tähtiä, jossain tähtienvälisen avaruuden karuessa autiomaassa. Päinvastoin.
Mainosvideo:
Mutta ensin meidän on sovittava siitä, mikä on "elämää". Loppujen lopuksi ei ole ollenkaan tarpeen etsiä jotain tuttua. Voit esimerkiksi kuvitella jotain mustaa pilveä Fred Hoylen vuonna 1959 esittämässä klassisessa tieteiskirjassa, jonka nimi on Fred Hoyle: klassinen tieteiskirja: eräänlainen elävä kaasu, joka kelluu tähtienvälisessä tilassa ja on yllättynyt löytäessään elämän planeetalla. Totta, Hoyle ei tarjonnut selkeää selitystä siitä, kuinka kaasusta, jolla ei ole tiettyä kemiallista koostumusta, voisi tulla kohtuulliseksi. Ehkä me edustamme jotain vankeampaa.
Vaikka emme voi olla varmoja siitä, että kaikki elämä on hiilipohjaista, kuten olemme maan päällä, on syytä uskoa, että se on. Hiili on paljon joustavampi rakennusosa monimutkaisiin molekyyleihin kuin pii, joka on elämän toiseksi suosituin teoreettinen perusta. Tutkijat rakastavat spekuloidakseen siitä, kuinka piipohjaisten muukalaisten biokemia voisi elää ensisijaisesti.
Ison-Britannian Edinburghin yliopiston astrobiologi Charles Cockell uskoo, että maapallon elämän perusta - hiili ja veden tarve - "heijastavat yleismaailmallisia normeja". Hän myöntää, että hänen näkemyksensä on jonkin verran konservatiivinen, jonka tiede yleensä hylkää. Mutta pidetään tavanomaista elämää hiilellä. Kuinka se voisi olla peräisin syvästä avaruudesta?
Kemiallisella pohjalla kaikki on selvää. Kuten sokerit, myös maapallon elämä tarvitsee aminohappoja, proteiinien rakennuspalikoita. Mutta tiedämme, että niitä voidaan muodostaa avaruudessa, koska niitä esiintyy "primitiivisissä" meteoriiteissa, jotka eivät ole koskaan nähneet planeetan pintaa.
Ne voivat esiintyä jyvärakeissa kemiallisessa reaktiossa, jota kutsutaan Strecker-synteesiksi. Se on nimetty saksalaisen kemian löytölle 1800-luvulla. Tämä reaktio sisältää yksinkertaisia orgaanisia molekyylejä, ketoneja tai aldehydejä yhdessä vety- syanidin ja ammoniakin kanssa. Kemiaa yhdessä ultraviolettivalon kanssa ehdotetaan vaihtoehtona aloittamiselle.
Ensi silmäyksellä näillä reaktioilla ei näytä olevan mitään syvässä tilassa, koska niiden kuljettamiseen ei ole lämpö- tai valonlähteitä. Molekyyleillä, jotka törmäävät kylmiin, pimeisiin olosuhteisiin, ei ole tarpeeksi energiaa kemiallisen reaktion käynnistämiseksi. Ne näyttävät yrittävän hyppää heille liian korkean esteen yli.
Mutta 1970-luvulla Neuvostoliiton kemisti Vitaly Gol'dansky osoitti päinvastaista. Jotkut kemikaalit voivat reagoida jopa jäähtyessään neljään asteeseen absoluuttisen nollan yläpuolella - melkein kuin itse tilan lämpötila. Heidän tarvitsee vain auttaa korkean energian säteilyä, kuten gammasäteitä tai elektronisäteitä - kosmisia säteitä, jotka pyyhkäisevät avaruuden läpi.
Näissä olosuhteissa, kuten Goldansky havaitsi, formaldehydi, hiilipohjainen molekyyli, joka on yleinen molekyylipilvissä, voi koota polymeeriketjuiksi useita satoja molekyylejä pitkiä. Goldansky uskoi, että tällaiset kosmiset reaktiot voisivat auttaa elämän molekyylin rakennuspalikoita koota yksinkertaisista ainesosista, syaanivetystä, ammoniakista ja vedestä.
Sellaisten molekyylien sulautuminen monimutkaisempiin muotoihin on paljon vaikeampaa. Suuren energian säteilystä, joka on saattanut auttaa ensimmäisten reaktioiden käynnistämisessä, on nyt tulossa ongelma. Ultraviolettivalo ja muut säteilymuodot voivat aiheuttaa Meinertin osoittamia reaktioita. Mutta Cockell sanoo, että ne rikkovat molekyylit samoin kuin kootavat ne. Mahdolliset biomolekyylit - esimerkiksi proteiinien prekursorit ja RNA - hajotavat nopeammin kuin ne voidaan tuottaa.
"Lopputuloksena on kysymys siitä, tukeeko täysin vieras ympäristö sellaisten itsestään replikoivien kemiallisten järjestelmien syntymistä ja kasvua, jotka voivat kehittyä", Cockell sanoo. "En näe mitään syytä, miksi tämä ei voisi tapahtua hyvin kylmissä olosuhteissa tai jäärakeiden pinnoilla, mutta yleensä epäilen, että hyvin monimutkaiset molekyylit voivat ilmetä sellaisissa olosuhteissa."
Planeetat tarjoavat kaksi pehmeämpää energialähdettä: lämpöä ja valoa. Elämä maapallolla riippuu auringonvalosta, joten ei olisi tarpeetonta olettaa, että muiden tähtiä lähellä olevilla "eksoplaneetoilla" elävät myös heidän omien valaisimiensa energiavarannot.
Elävää lämpöä on myös kaikkialla. Jotkut tutkijat uskovat, että maapallon ensimmäinen elämä ei luottanut auringonvaloon, vaan planeetan sisäpuolelta tulevan tulivuoren energiaan sekä syvänmeren kuumiin lähteisiin. Vielä nykyäänkin nämä lähteet kiuasivat lämpimän mineraalirikkaan panimon.
Jupiterin suurissa kuukuissa on myös lämpöä. Se syntyy voimakkaan vuorovesivoiman vaikutuksen seurauksena, jonka jättiläinen planeetta kohdistaa satelliiteihin, puristaen kuiden suoliston ja kuumentaen niitä sisäisen kitkan aikana. Nämä vuorovedenergian aiheuttamat valtameret sulavat jäisillä kuukausilla Europa ja Ganymede, ja Iolla on yleensä aurinkojärjestelmän tehokkain vulkaanijärjestelmä.
On vaikea kuvitella, kuinka molekyylit, jotka pakotettiin piiloutumaan tähtienvälisen avaruuden jääjyviin, voisivat löytää tämän hoitavan energian. Mutta voi olla muita vaihtoehtoja?
Kalifornian teknologiainstituutin planeettatutkija David Stevenson ehdotti vuonna 1999, että galaksit voivat olla täynnä "roistoja planeettoja", jotka kelluvat tähtien ympäristön ulkopuolella, liian kaukana vanhemmasta tähdestään, jotta voidaan havaita sen painovoima, lämpö tai valo.
Stevenson sanoi, että nämä maailmat olisivat voineet muodostaa tavallisen planeetan lähellä tähtiä, kaasun ja pölyn ympäristössä. Mutta sitten Jupiterin tai Saturnuksen kaltaisten suurten planeettojen gravitaatiohinaaja johti tosiasiaan, että planeetat jättivät radansa ja heitettiin tyhjään tilaan tähtiä. Vaikuttaa siltä, että heidän tulevaisuudensa on kylmä ja karu. Mutta Stevenson väitti, että päinvastoin, nämä roistovaltaiset planeetat voivat olla "maailmankaikkeuden runsaimpia eläviä maailmoja" - koska ne voivat pysyä tarpeeksi lämpiminä tukemaan nestemäisen veden olemassaoloa maan alla.
Kaikilla sisäisen aurinkokunnan kiinteillä planeetoilla on kaksi sisäistä lämmönlähdettä.
Ensinnäkin jokaisella planeetalla on tulinen ydin, joka on vielä kuumempi muodostumisen jälkeen. Toiseksi on radioaktiivisia alkuaineita. Ne kuumentavat planeetan sisätilat rappeutumisprosessissa - pala uraania on lämmin kosketus. Maapallossa radioaktiivisen rappeutumisen vaipan sisällä on puolet koko lämmityksestä.
Alkuperäinen lämpö ja radioaktiivinen hajoaminen kiinteiden verkkovierailu planeettojen sisällä voivat pitää ne lämpiminä miljardeja vuosia - ehkä tarpeeksi kauan, jotta planeetat voivat pysyä vulkaanisesti aktiivisina ja saada tarpeeksi energiaa elämän aloittamiseen.
Rogue-planeetoilla voi myös olla tiheä, lämpöä tartuttava ilmapiiri. Verrattuna kaasu jättiläisiin, kuten Jupiteriin ja Saturnukseen, maapallon ilmapiiri on ohut ja hauras, koska auringon lämpö ja valo kuljettavat pois kevyitä kaasuja kuten vety. Elohopea on niin lähellä aurinkoa, että siinä ei ole ollenkaan ilmapiiriä.
Mutta maapallon kokoisilla planeetoilla, jotka ovat kaukana alkuperäisen tähden vaikutuksesta, voi myös olla ensisijainen ilmapiiri. Stevenson laski, että tällaisen planeetan lämpötila ja paine riittäisivät pitämään veden nestettä pinnalla jopa ilman auringonvaloa.
Lisäksi roistoihin planeettoihin ei kohdistu suurien meteoriittien putoamista, kuten maa kerran teki. Ne voidaan heittää pois kodin aurinkojärjestelmästä jopa satelliittiensa kanssa hihnassa, mikä myöhemmin antaa jonkin verran lämmitystä vuorovesivoimien takia.
Vaikka sellaisella planeetalla ei olisi tiheää ilmapiiriä, se voi silti olla asuttava.
Vuonna 2011 Chicagon yliopiston planeettatutkija Dorian Abbott ja astrofysiikka Eric Schwitzer laskivat, että kolme ja puoli kertaa maapallon suuruiset planeetat voitaisiin peittää kokonaan paksulla jäällä. Sen alapuolella on nestemäisen veden valtameri monien kilometrien alapuolella pinnan alapuolella, suoliston lämmittämällä.
"Yleinen biologinen aktiivisuus on alhaisempi kuin maapallon kaltaisella planeetalla, mutta voit silti löytää jotain", Abbott sanoi. Hän toivoo, että kun avaruuskoettimet tutkivat Jupiterin jäisen kuun pinnan valtameriä tulevina vuosikymmeninä, saamme tietää enemmän elämän mahdollisuudesta jään planeetoilla.
Abbott ja Schwitzer kutsuvat näitä kadonneita maailmoja "Steppenwolf-planeeteiksi", koska "kaikki elämä tällaisissa maailmoissa on kuin yksinäinen susi, joka vaeltaa galaktisessa stepissä". Elämän asumiskelpoisuus tällaisella planeetalla voi olla jopa noin 10 miljardia vuotta, samanlainen kuin maan päällä, Abbott sanoo.
Jos hänellä on oikein, aurinkojärjestelmäämme ulkopuolella voi olla vaeltavia planeettoja tähtienvälisessä tilassa ja niissä vieraan elämän. Niiden löytäminen sellaiselta etäisyydeltä, pieni ja tumma, on erittäin vaikeaa. Mutta jos olet onnekas, sellainen planeetta voi kulkea tuhansien AU: n etäisyydellä. e. (etäisyys maasta aurinkoon) ja heijastaa pienen määrän auringonvaloa. Voisimme yrittää nähdä sen nykyaikaisilla kaukoputkeillamme.
Jos elämä voi muodostua ja selviytyä Steppenwolf-tähtienvälisellä planeetalla, Abbott ja Schwitzer sanovat, tästä voidaan tehdä yksinkertainen johtopäätös: Elämän on oltava kaikkialla maailmankaikkeudessa. Kyllä, elämä heillä olisi outoa kuin helvetti. Kuvittele uintia lämpimissä vulkaanisissa lähteissä ikuisen yön alla, kuten Islanti talvella. Mutta niille, jotka eivät tiedä mitään muuta, se tuntuu kodilta.