Kur rasti gyvybę juodžiausiame kosmoso vakuume

Svarstydami, egzistuoja nežemiška gyvybė ar ne, dažniausiai įsivaizduojame juos gyvenančius daugmaž Žemę primenančioje planetoje, besisukančioje apie tolimą žvaigždę. Paprastai negalvojam, kad jie galėtų gyventi pačiame kosmose.

Bet gal tai nėra tokia absurdiška idėja. 2016 metų balandį tyrėjai pranešė, kad kai kurie svarbūs gyvybės statybiniai blokai gali rastis iš paprastų medžiagų aplinkoje, nesvetingumu prilygstančioje tarpžvaigždinę erdvę.

Cornelia Meinert iš Nicos universiteto (Prancūzija) su kolegomis pademonstravo, kad ultravioletinio spinduliavimo, kurio pilna kosmose, veikiamas, užšalusio vandens, metanolio ir amoniako mišinys – yra žinoma, kad visi šie komponentai egzistuoja didžiuliuose „molekuliniuose debesyse“, iš kurių formuojasi žvaigždės – gali pavirsti įvairiomis cukrų molekulėmis . Tarp šių cukrų yra ir ribozė, į DNR panašios RNR molekulės dalis.

Tai suponuoja, kad fundamentalios gyvybės molekulės galėjo susiformuoti kosmose, ir į tokias planetas kaip Žemė pakliūti ledo kometomis ir meteoritais.

Šis atradimas, tiesą sakant, nestebina. Jau ne vieną dešimtmetį žinome, kad vykstant tokioms cheminėms reakcijoms, gali susiformuoti statybiniai gyvybės blokai, kurie paskui pakliūna kometas, asteroidus ir planetas.

Tačiau yra ir labiau intriguojanti galimybė. Gal ir pačios gyvybės susidarymui nereikia šiltos ir jaukios, šviesa nutviekstos planetos. Jeigu esminiai gyvybės ingredientai skrajoja tarpplanetinėje erdvėje, tai gal ir gyvybė ten galėjo užsimegzti?

Svarstant gyvybės radimosi idėjas, šis scenarijus dažnai pamirštamas. Išties nelengva paaiškinti gyvybės atsiradimą jaunoje Žemėje, tai kur jau ten tarpžvaigždinės erdvės kone idealiame vakuume ir artimose absoliučiam nuliui temperatūrose.

Pagrindinių gyvybės statybinių blokų, tokių, kaip cukrūs ir aminorūgštys, sukūrimas – lengvoji dalis. Yra daug būdų, kaip chemiškai tai galėtų įvykti, pradedant nuo paprastų molekulių, randamų jaunų saulių sistemose.

Sunkioji dalis – kaip įtikinti šias sudėtingas molekules susijungti į ką nors, galinčio palaikyti tokius gyvybės procesus, kaip dauginimasis ir metabolizmas. Niekas to nėra daręs, ar pasiūlęs tikėtino būdo, kaip tai galėtų įvykti šiltos, uolinės planetos prieglobstyje, – kur jau ten kosmose.

Tačiau nėra fundamentalios priežasties, kodėl gyvybė negalėtų atsirasti toli nuo bet kokių žvaigždžių, tuščioje tarpžvaigždinės erdvės dykynėje. Štai kaip tai galėtų įvykti.

Visų pirma, reikia sutarti, ką laikysime „gyvybe“. Ji visai neturi atrodyti kaip kažkas pažįstamo.

Kraštutiniu atveju galime įsivaizduoti kažką panašaus į Juodąjį Debesį astronomo Fredo Hoyle'o taip pavadintame klasikiniame 1959 m. mokslinės fantastikos romane: tam tikras sąmoningas dujos, skrajojančias tarpžvaigždinėje erdvėje, ir nustebintas gyvybės egzistavimu planetoje.

Bet Hoyle'as nepateikė tikėtino paaiškinimo, kaip nenurodytos cheminės sudėties dujos galėjo įgauti intelektą. Tikriausiai reikia įsivaizduoti kažką, tikrąja to žodžio prasme, labiau apčiuopiamo.

Nors negalime būti tikri, kad visos gyvybės pagrindą sudaro anglis, kaip kad Žemėje, yra svarių priežasčių taip manyti. Anglis daug labiau tinkamas sudėtingų molekulių statybinis blokas, nei, tarkime, silicis, mėgiamiausias spekuliacijų apie alternatyvią biochemiją elementas.

Astrobiologas Charlesas Cockellas iš Edinburgho universiteto JK, mano, kad Žemės įvairiausia gyvybė – kuri paremta anglimi ir kuriai reikia vandens – „atspindi visuotinę normą“. Jis pripažįsta, kad „mano požiūris gan konservatyvus, kurį mokslas rodo esant neteisingą.“ Tačiau, kaip bebūtų, kol kas apsiribokime anglies pagrindo gyvybe. Kaip ji galėtų būti sukurta kosmose?

Pagrindinė chemija – ne problema. Be cukrų, Žemės gyvybei dar reikia baltymų statybinių blokų – aminorūgščių. Bet žinome, kad ir jos gali susiformuoti kosmose, nes jos rastos „primityviuose“ meteorituose, niekada neturėjusiuose kontakto su planetos paviršiumi.

Jos galėjo susidaryti ant ledo kristalėlių vykstant cheminei reakcijai, vadinamai ją atradusio XIX amžiaus vokiečių chemiko garbei Streckerio sinteze. Šioje reakcijoje dalyvauja paprastos organinės molekulės, ketonai arba aldehidai, kurie jungiasi su vandenilio cianidu ir amoniaku. Arba tai gali atlikti ultravioletinė šviesa.

Iš pirmo žvilgsnio gali atrodyti, kad šios reakcijos neturėtų vykti kosmoso tyruose, be šilumos ar šviesos šaltinio, kuris jas galėtų paskatinti. Šaltyje ir tamsoje susitikusios molekulės neturi pakankamai energijos pradėti cheminę reakciją. Tai lyg per aukštas barjeras, kurio jos negali peršokti.

Tačiau aštuntajame dešimtmetyje sovietų chemikas Vitali Goldanski parodė, kad yra kitaip. Kai kurios cheminės medžiagos gali reaguoti netgi atšaldytos iki vos 4 laipsnių virš absoliutaus nulio, o maždaug tokias ir yra temperatūra kosmose. Tereikia šiokios tokios aukštos energijos pagalbos iš aukštos energijos spinduliuotės, tarkime, gama radiacijos ar elektronų srautų – kosminės spinduliuotės spindulių kurių kosmose netrūksta.

Goldanskis išsiaiškino, kad tokiomis sąlygomis anglies pagrindo formaldehido molekulė (H₂CO), paplitusi molekuliniuose debesyse, gali jungtis į kelių šimtų molekulių ilgio polimerų grandines.

Goldanskis manė, kad tokios kosmose vykstančios reakcijos iš tokių paprastų ingredientų, kaip vandenilio cianidas, amoniakas ir vanduo galėjo padėti suformuoti gyvybės statybinius blokus.

Bet daug sunkiau šias molekules sujungti į sudėtingesnes formas. Pirmosioms reakcijoms galėjusi padėti aukštos energijos spinduliuotė dabar tampa problema.

Ultravioletinė ir kitų formų radiacija gali sukelti Meinerto demonstruotas reakcijas. Bet Cockell sako, kad lygiai taip kaip sukuria, jos gali ir suardyti molekules. Potencialios biomolekulės – tarkime, baltymų ir RNR, – būtų suardomos sparčiau, nei sukuriamos.

„Svarbiausias klausimas – ar kitose, visiškai svetimose aplinkose galėtų atsirasti sistemos, galinčios save replikuoti ir evoliucionuoti,“ svarsto Cockell. „Nematau priežasčių, kodėl tai negalėtų vykti labai šaltoje aplinkoje ar ant ledo kristalų paviršiaus, bet vertindamas bendrai, manau, šios aplinkos nėra itin palankios labai sudėtingų molekulių radimuisi.“

Planetos gali pasiūlyti du daug švelnesnius energijos šaltinius: karštį ir šviesą. Žemės gyvybę daugiausia maitina saulės šviesa ir būtų logiška spėti, kad gyvybė „egzoplanetose“ šalia kitų žvaigždžių, energijos semiasi iš savo žvaigždžių.