O jeigu Žemėje buvo ankstesnių civilizacijų? Ar galime patikrinti ir kaip tai padėtų surasti nežemišką gyvybę

Natūralu, kad panašūs klausimai kyla ir nagrinėjant egzoplanetas. Jei kur nors egzoplanetoje yra protinga civilizacija, kaip galėtume atpažinti jos paliekamus pėdsakus savo planetos atmosferoje ar aplinkoje? Kol kas tvirtai atsakyti į šį klausimą negalime – per daug nežinomųjų. Bet galime pabandyti išsiaiškinti, kaip sunku būtų atpažinti Žemėje kadaise egzistavusios pramoninės civilizacijos pėdsakus. Toks hipotetinis scenarijus aprašytas straipsnyje, kuris neseniai publikuotas International Journal of Astrobiology; straipsnio arXiv versiją rasite čia.

Žemėje ne kartą vyko masiniai rūšių išnykimai. Kai kurie gyvūnai po savęs palieka fosilijas, bet suakmenėja toli gražu ne kiekvienas individas. Teko matyti vertinimų, kad fosilizuojasi tik maždaug vienas kaulas iš milijardo, tad neabejotinai daugybė gyvų būtybių išnyko, nepalikusios jokio ilgalaikio pėdsako. Ar galėjo taip išnykti visa civilizacija? Galbūt. Jei ta civilizacija buvo industrinė, jos pėdsakai galėtų būti labiau matomi ne fosilijose, bet kitokiuose pėdsakuose. Straipsnyje aptariami keli pėdsakai, kuriuos palieka žmonija:

– Atmosferos pokyčiai. Neskaitant bendro klimato atšilimo, mūsų veikla keičia ir elementų izotopų santykius. Izotopai – tai to paties elemento atmainos, turinčios skirtingą neutronų kiekį branduolyje. Pavyzdžiui, anglis dažniausiai turi šešis protonus ir šešis neutronus, bet kartais – šešis protonus ir septynis neutronus. Pastaroji, anglis-13, sudaro apie 1% anglies Saulės sistemoje. Ji yra sunkiau pasisavinama biologinių procesų metu, tad organinėse medžiagose – taip pat ir naftoje – jos kiekis yra mažesnis. Degindami daug naftos, į atmosferą paleidžiame anglies dvideginį, kuriame anglies-13 yra mažiau, ir šį skirtumą galime išmatuoti. Analogiškas, tik priešingas, efektas yra su deguonimi-18, turinčiu dviem neutronais daugiau už įprastinę atmainą. Panašūs reiškiniai Žemėje dėjosi prieš 55,5 milijono metų, Paleoceno-Eoceno šiluminio maksimumo metu (PETM). Ar tai reiškia, kad tada Žemėje egzistavo civilizacija, susinaikinusi dėl nevaldomos savo pačių sukeltos klimato kaitos? Beveik neabejotinai ne – spartų (nors ne tokį spartų, kaip dabar) anglies dvideginio gausėjimą atmosferoje galima paaiškinti didžiuliais miškų gaisrais ir vulkaniniu aktyvumu.

– Nuosėdos upių deltose. Civilizacija, ypač žemdirbystė, stipriai padidina nuosėdų kiekius, patenkančius į upių baseinus. Taigi netoli pakrančių, kur į jūras išteka upės, pasikeičia nuosėdų sluoksniai. Visų pirma, jie pastorėja, bet tai – ne vienintelis pokytis. Pakinta ir cheminė sudėtis, atsiranda daugiau karbonatų (dėl vandens rūgštėjimo), pakinta kai kurių cheminių elementų izotopų santykiai. Iš principo tokių pokyčių pėdsakus galima aptikti ir po milijonų metų, bet panašų efektą gali sukelti ir natūraliai sutiprėję lietūs.

– Gyvų organizmų paplitimo pokyčiai. Žmonės, pradėję keliauti po visą Žemę, kartu su savimi gabenosi ir gyvūnus. Kai kuriuos specialiai – pavyzdžiui karves ar avis, kitus – netyčia: žiurkes, kates ir panašiai. Jūrų gyvūnija irgi plinta gerokai plačiau, nei plistų natūraliai, nes reguliariai patenka į krovininių laivų balasto skyrius ir nukeliauja per pusę pasaulio. Taip pat mūsų veikla tiesiogiai ir netiesiogiai nulemia daugybės gyvūnų rūšių išnykimą. Visa tai atsispindi fosilijose: ateities archeologai pamatys reikšmingus pokyčius, įvykusius vos per kelis šimtmečius – geologinį akimirksnį.

– Nenatūralūs junginiai. Plastmasė ir betonas – tik pora pavyzdžių cheminių junginių, kuriuos gamina mūsų pramonė, bet kurie nesiformuoja natūraliai. Chloro turintys junginiai, pavyzdžiui chlorofluorokarbonatai (CFC), gamtoje išlieka labai ilgai, o natūralūs procesai juos pagamina retai. Net ir tie junginiai, kurie atsiranda gyvybinių procesų metu, skiriasi nuo analogų, pagamintų pramoniniu būdu, jei jų molekulės yra chiralinės – neturi veidrodinės simetrijos. Pramoniniu būdu gaminamos molekulės susideda iš abiejų chiralinių variantų mišinio, o biologiniai procesai gamina tik vieną iš dviejų galimų versijų. Prie šių junginių galima pridėti ir porą elementų – plutonį ir kiurį – kurie natūraliai nesiformuoja, bet turi bent po vieną izotopą, išliekantį milijonus metų.

Apskritai mūsų palikimas tolimoje ateityje bus geriausiai matomas kaip įvairių pėdsakų rinkinys, pasireiškiantis viename siaurame geologiniame sluoksnyje. Paimti atskirai, nei atmosferos pokyčiai, nei nuosėdos, nei fosilijos, nei cheminiai junginiai neleis griežtai tvirtinti, kad žmonija egzistavo. Bet visi kartu jie sudarys milijonus metų matomą pėdsaką, kad šiuo metu Žemėje vyko procesai, nevykstantys natūraliai.

O tai kaip su praeitimi? PETM bene geriausiai atitinka aukščiau aprašytus požymius, kurių galime tikėtis iš Antropoceno. Tuo metu vyko ir globalinis atšilimas, ir rūšių išnykimai bei paplitimo pokyčiai, ir erozijos sustiprėjimas, ir kai kurių metalų gausos pokyčiai planetos paviršiuje. Visgi jokių sintetinių junginių neaptikta, o ir kai kurie iš egzistuojančių pėdsakų yra ne globalūs, taigi byloja apie lokalius pokyčius, bet ne visuotinę civilizaciją. Kiek vėliau, Eoceno epochos metu, irgi buvo klimato pokyčių, taip pat klimato pokyčiai, susiję su masiniais rūšių išnykimais, vyko ir ankstesniais geologiniais periodais, bet nei vienas iš jų neturi pakankamai požymių, kad keltų įtarimų apie civilizacijos egzistavimą. Visgi detalesni šių įvykių ir pėdsakų tyrimai gali atskleisti kažką įdomaus – jei ne apie ankstesnes civilizacijas, tai apie natūralius planetos evoliucijos procesus.

Pabaigai grįžkime prie astrobiologijos. Kalbėdami apie galimas protingas civilizacijas kitur Visatoje, dažnai naudojame Dreiko lygtį, kurioje įtraukti įvairūs civilizacijos atsiradimui būtini faktoriai. Tai ir astrofizikiniai dėmenys – žvaigždžių formavimosi sparta, planetų ir gyvybei tinkamų planetų skaičius prie žvaigždės, – ir biologiniai/kultūriniai – gyvybės atsiradimo tikimybė, protingos bei komunikuojančios gyvybės išsivystymo tikimybė ir civilizacijos gyvavimo laikas.

Pastaruoju metu karts nuo karto šnekama, kad gyvybė Žemėje galėjo atsirasti keletą kartų, taip pat kad ne vieną kartą galėjo išsivystyti intelektas (visgi panašu, kad varnos, delfinai ir aštuonkojai yra gana protingi). Jei paaiškėtų, kad praeityje egzistavo kitos civilizacijos, tai reikštų, kad ir komunikuojančios gyvybės susiformavimas nėra unikalus reiškinys Žemės istorijoje.

Be to, kiekviena civilizacija, sukeldama rūšių išnykimą, palieka daug organinių išteklių, ypač jūros dugne, kurie po milijonų metų gali duoti kuro naujai civilizacijai. Taigi ir civilizacijų egzistavimo trukmė konkrečioje planetoje – dar vienas svarbus Dreiko lygties narys – gali būti daug ilgesnė, nei vienos civilizacijos gyvenimas.

Straipsnis publikuotas International Journal of Astrobiology. Plačiau apie tyrimą galite paskaityti PDFe iš Fermat’s Library, kur rasite ir įdomių komentarų apie straipsnio detales.