Mokslo ir technologijų pasaulis

Mikalojui Konstantinui Čiurlioniui pasaulis priminė didelę simfoniją. Pastaruoju metu jis, deja, labiau panašus į kakofoniją. Tačiau prieš kelis dešimtmečius britų mokslininkui Jamesui Lovelockui kilo mintis, kad Žemė yra gyvas, save reguliuojantis superorganizmas.

Tarsi koks rašytojo fantasto Stanislavo Lemo sugalvotas protingas vandenynas. Vandenyną - planetą lenkų rašytojas praminė Soliariu, o mokslininkas pavadino žemę Gajos vardu. Ši hipotezė mokslininkams padėjo išvystyti visuminį požiūrį į mūsų planetą ir joje vykstančius procesus.

Hipotezės gimimas

Iš tiesų pavadinimo GAIA autorius yra ne kas kitas, o žymusis Nobelio premijos laureatas, rašytojas Williamas Goldingas. be abejo, iš pradžių biologai fiziką Jamesą Lovelocką išvadino fantastu, kadangi jo teiginių nebuvo įmanoma patikrinti eksperimentiškai. Tai labiau priminė religiją, o geriausiu atveju – ideologiją, bet ne mokslinę hipotezę. Ši hipotezė mokslininko galvoje gimė ne be pagrindo. Maždaug prieš trisdešimt metų buvo gauti pirmieji duomenys apie Marso atmosferą. Palyginęs šios planetos, Žemės ir Veneros atmosferų cheminę sudėtį, J. Lovelokas pastebėjo kai ką labai keista. Žemės atmosfera yra neįprastas ir nestabilus dujų mišinys, kažkodėl labai ilgai sugebantis išlikti nepakitęs.

Dar daugiau - jis teigia, kad šiuo požiūriu Žemės atmosfera anomali, kadangi gyvybė pritaikė atmosferą sau. Šis pavyzdys buvo vienas pirmųjų, leidžiantis teigti, kad mūsų planetos atmosfera, biosfera hidrosfera ir kitos ją sudarančios dalys glaudžiai susijusios. Planetos komponentų savireguliacija vyksta automatiškai. Taigi, gyvybė arba biosfera reguliuoja žemės klimatą ir atmosferą, sukurdama sau optimalias sąlygas, kurių kartais negali paaiškinti tradicinis mokslas.

Anksčiau buvo manoma, kad gyvybė yra atskira sistema, egzistuojanti ant inertiško pagrindo. Pastaruoju metu šis požiūris kinta. Čia kaip su reliatyvumo teorija – erdvėlaikį veikia masė ir energija, tačiau vyksta ir atvirkščias procesas. Todėl kai kurie mokslininkai ragina ne analizuoti ekologines sistemas, o įsijausti ir pajausti jas – angliškai tai vadinama „active looking“ (aktyvus stebėjimas) ir „deep questioning“ (gilus klausinėjimas). Skamba keistai bet, matyt, tai perspektyvus kelias. Per milijardus metų susiformavo itin sudėtinga sistema, ir mes nepajėgiame suvokti nei tos sistemos visų sudedamųjų dalių reikšmės, nei išbalansavimo pasekmių mums ir planetai.

GAIA hipotezė iš pradžių buvo tiesiog intriguojantis proto žaidimas. Dabar visa tai jungiasi į darnią visumą. Biochemiko ar fiziko požiūriu GAIA iš tiesų primena gyvą organizmą. Žemė naudoja Saulės energiją, joje vyksta medžiagų apykaita. Naudojant tą energiją, įvairūs procesai biosferoje mažina entropiją ir į kosmosą išspinduliuojama šiluma arba (infraraudonieji spinduliai). Biosfera taip pat keičiasi cheminėmis medžiagomis su esančiomis Žemės viduje. Jeigu atmosfera yra gyvybės kūrinys, biosfera sudaro superorganizmą.

Daug mokslininkų visgi nenori sutikti su mintimi, kad gyvybė prisitaikė Žemę sau. Todėl skeptikai iš karto reikalauja pateikti įrodymų, o tikslių duomenų kol kas nėra, nes tiriamos labai sudėtingos sistemos, jų sąveikos ir evoliucija.

Didžioji paslaptis

Viena didžiausių mįslių pasaulyje, kuri intriguoja ne tik mokslininkus - kaip ir kodėl atsirado gyvybė Žemėje. Ir, beje, atsirado labai greitai, nors sąlygos buvo ekstremalios. Atrodo, tam reikėjo ištisos atsitiktinumų arba sutapimų virtinės. Reikėjo tinkamos temperatūros, vandens, atmosferos ir t.t. Tai jau panašu į kažkokį slaptą planą. Arba sudėtingą sistemą, kurią įmanoma paaiškinti, jeigu įsivaizduosime, jog planetos gali elgtis tarsi gyvi organizmai.

Mėnulį ir planetas tyrinėjantys mokslininkai pastaruoju metu surado įdomių duomenų. Pavyzdžiui, aiškėja, kaip Žemės dydžio ir tipo planetose gali atsirasti vanduo. Kiek vandens turės planetos, priklauso ir nuo kitų kaimynių dydžio bei elgesio. Tad koks galėjo būti žemės formavimosi scenarijus?

Astronomai mano, kad žemė, kaip ir kitos Saulės sistemos planetos susiformavo, susiliejant planetizimalėms. Na, o vandenį į Žemę atgabeno kometos, prieš kelis milijardus metų gausiai kritusios į mūsų planetą. Atsiradus vandeniui, prasidėjo kitas, kol kas mįslingiausias etapas. Pirmapradės Žemės vandenynuose gimė gyvybė, kuri šviesą naudojo cheminėms reakcijoms, pavyzdžiui deguonies gamybai ir kitiems gyvybiniams procesams užtikrinti.

Granitas

Ar žinote, kad granitas yra unikali medžiaga, kurios kitose Saulės sistemos planetose, rodos, nėra nė padujų? Tačiau kodėl ir kaip jis susidarė Žemėje? Žemė iš pradžių atrodė visiškai kitaip, negu dabar. Žemynai ir kieta pluta susiformavo tik praėjus maždaug aštuoniems šimtams milijonų metų po mūsų planetos gimimo. Senoviniai mikrobai ėmė įnirtingai gaminti cheminę energiją, kuri ir sukūrė žemynus. „Nusipelnėme gyventi patogiau“, tarė mikroorganizmai ir pasidarė nekilnojamąjį turtą, kurį mes dabar mėginame privatizuoti.

Žemynai su stora granitine pluta suformavo stabilias ekosistemas. Geologai teigia, kad žemynai susidarė dėl mantijos konvekcijos. Tačiau ar gali taip būti, kad gyvybė pati sau pasigamintų pagrindą po kojomis? Kai iš bazalto formuojasi granitas, jis lengvesnis už bazaltą ir todėl kyla į viršų, suformuodamas plutą. Kai kurie atradimai netgi liudija, kad gyvybė padėjo susiformuoti kontinentams. Tačiau su tokiais sensacingais duomenimis sutinka ne visi mokslininkai. Jie mano, kad gyvybė galbūt tik šiek tiek prisidėjo prie šio proceso.

Atmosfera

Atmosferos sudėtis žemėje irgi kito iš esmės, kol susiformavo tokia, kokią turime. Iš pradžių reikėjo sušildyti planetą, t.y. sukurti šiltnamio efektą. Šio darbo bendraautoriai, o gal ir autoriai irgi buvo gyvi organizmai. Už tai, kad esame ir galime kvėpuoti, turime dėkoti dar vienam įspūdingam GAIA projektui, prasidėjusiam prieš kelis milijardus metų.

Pagrindiniai pirmykštės žemės personažai ir biosferos bendrautoriai arba net jos kūrėjai gali būti metaną gaminantys mikrobai, ėmę darbuotis prieš maždaug 3,8 mlrd. metų. Mikrobai ėmė sintetinti metaną ir tai paspartino šiltnamio efektą. Yra žinoma, kad pirmuosius du milijardus metų Žemėje karaliavo anaerobiniai organizmai, kuriems deguonis nebuvo reikalingas, netgi nuodingas. Tačiau jie ėmė sintetinti deguonį fotosintezės proceso metu, ir maždaug prieš du milijardus metų įvyko lemiamas lūžis.

Patikimiausias būdas pasiekti reikiamą deguonies koncentraciją – fotosintezė. Tai viena iš kontraversijų. Jeigu taip buvo, tos deguonies nevartojančios bakterijos pačios save nužudė.

Tačiau toks savižudiškas save nuodijančių mikroorganizmų poelgis galbūt buvo toliaregiškas GAIA planas, pasibaigęs šiuolaikinės atmosferos suformavimu ir protingos būtybės žmogaus sukūrimu. Nieko nuostabaus, juk ir žmonės sugeba pasiaukoti vardan kitų žmonių arba idealų.

Beje, mokslininkai atranda vis daugiau įrodymų, patvirtinančių neįtikėtiną GAIA hipotezę ir prieš milijardus metų Žemėje egzistavusius deguonies sintezės mechanizmus.

Stebėjimai

Dabar žmonės taip erzina savo planetą, kad nežinia, kaip ji gali pasielgti. Pokyčiai gali būti staigūs ir drastiški. Apie tai perspėja klimatologai ir kitų sričių mokslininkai. Reikia kuo skubiau imtis priemonių ir akylai stebėti, kaip iš tiesų į tai reaguoja GAIA.

Ne per seniausiai NASA paleido atmosferos stebėjimo palydovą AURA. Jis skrieja aplink Žemę 700 km aukštyje. Šešeris metus truksiančios misijos užduotis – tyrinėti atmosferos būklę ir jos užterštumą keturiais sudėtingais prietaisais. Mūsų planetos atmosfera tokia plona, kad skriejant šimto kilometrų per valandą greičiu, ją praskristume per šešias minutes. Šis palydovas padės suprasti ir apsaugoti orą, kuriuo kvėpuojame. Tokie globalūs stebėjimai – pats geriausias būdas suvokti, kaip kinta žemės atmosfera. Mokslininkus itin domina oro kokybė. Tą kokybę lemia daug faktorių. Automobilių variklių išmetamosios dujos sukelia smogą. Tarša nepaiso valstybių sienų. Kai kuriose šalyse oras taip užterštas, kad kelia pavojų žmonių sveikatai. Naujos technologijos padės AURAI visa tai pamatyti. Palydove sumontuotas troposferos emisijų spektrometras. Ši technologija leidžia kur kas tiksliau išmatuoti atmosferos sudėtį. Mokslininkai šiuos duomenis panaudos, gerindami oro kokybės prognozavimo modelius. Tokių šiltnamio dujų kaip vandens garai koncentracijų matavimai padės geriau suprasti klimato pokyčius.

AURA paleidimas – tarptautinio projekto dalis, kuriuo norima sukurti pačią išsamiausią Žemės atmosferos stebėjimo sistemą. Jos tikslas – nustatyti globalių klimato pokyčių apimtį, priežastis ir pasekmes. Žemės atmosfera – plona ir trapi sistema. „Hablo“ telekopas pakeitė mūsų požiūrį į Visatą. Galbūt šio palydovo surinkta informacija pakeis mūsų požiūrį į sudėtingas Žemę supančios biosferos sistemas.

GAIA ar Medėja?

Vis daugiau faktų verčia pripažinti, kad Jamesas Lovelockas buvo teisus. Matyt, mūsų planeta iš tiesų pakenčia mus tarsi mylinti motina, kuri vis dar tikisi mus išauklėti, todėl neskuba uždusinti. O gal ji yra Medėja iš senovės graikų tragedijos, periodiškai naikinanti savo vaikus masinių išmirimų metu. Aišku, jeigu ji būtų žinojusi, kad žmonės ims taip su ja elgtis, gal būtų pasitenkinusi bakterijomis.

Amerikiečių fizikas Jerome‘as Rotsteinas pasiūlė labai naudingą palyginimą. Jo manymu, tūkstantmetės sekvojos labai primena žemę. Daugiau kaip 97% šio medžio yra mirę. Vienintelė gyva sekvojos kamieno dalis – plonas gyvų ląstelių sluoksnis po žieve. Panašiai ir žemės paviršius padengtas plonu biosferos sluoksniu. Mediena yra sekvojos struktūros pagrindas taip pat, kaip uolienos – žemės pagrindas, o žievė ir atmosfera saugo gyvybę nuo pražūtingo kosmoso poveikio.

J. Lovelockas nori sugrąžinti sisteminį arba holistinį požiūrį į planetą ir joje vykstančius procesus. Jeigu biosfera yra superorganizmas, reikia saugoti kompleksą veiksnių, kurie atlieka reguliaciją, nes be biosferos neišgyvensime. Visuomenė ir mokslininkai jau pradeda tą suprasti, ir tai nemažas Jameso Lovelocko nuopelnas.