Vieni tarp daugybės žvaigždžių (Konkursinis straipsnis)

„Visatoje juk milijardų milijardai žvaigždžių, neįmanoma, kad mes būtume vieni!“ Taip arba panašiai skamba bene pats populiariausias teiginys, grindžiantis nežemiškos protingos gyvybės egzistavimą. Turint omenyje nesuvokiamo dydžio skaičius ir visatos mastus – teiginys įtikinamas. Tačiau nesutinkame nei pačios protingos gyvybės, nei tokios gyvybės paliktų pėdsakų: signalų, nežemiškų konstrukcijų ar kosminių laivų. Šis neatitikimas įvardijamas terminu Fermi paradoksas. O gal, susidūrę su neaprėpiamu visatos dydžiu, mes per mažai dėmesio skiriame į gyvybės, o ypač protingos, atsiradimo tikimybę? O kas, jei protingos gyvybės atsiradimo tikimybė yra toks pats nesuvokiamas skaičius, kaip ir žvaigždės visatoje. Žinoma, apskaičiuoti tokią atsiradimo tikimybę bent jau šiuo metu yra neįmanoma. Tačiau galima apžvelgti jau žinomus dalykus, kurie padės labiau tą tikimybę suvokti.

Kas yra „gyvybė“ ir „protinga gyvybė“?

Tiksliai apibrėžti sąvokas „gyvybė“ ir „protinga gyvybė“ sunku, tai yra filosofinis klausimas. Žmogaus smegenys ribotos: gal žmonija taip niekada ir nesuvoks, kad dujinėse planetose plaukiojantys dujų gumuliukai yra ne šiaip dujų dariniai, o turi savo kultūrą... Tačiau, žvelgiant iš pragmatinės pusės, žmonėms labiau aktualios tos gyvybės formos, kurias žmogaus protas pajėgus bent jau identifikuoti. T.y., norint „įdomius fizikinius ir cheminius reiškinius“ įvardinti „gyvybe“, tie reiškiniai turėtų priminti tai, kas Žemės planetoje dedasi su save reprodukuojančiais anglies ir kitų elementų junginiais. O norint įvardinti „protinga“, tai turime omenyje technologinę civilizaciją. Pavyzdžiui delfinai ar drambliai juk irgi mąsto, galime juos įvardinti protinga gyvybės forma. Tačiau kontaktą užmegzti su šiomis protingos gyvybės formomis pavyksta tik minimaliai. Todėl ieškodami nežemiškos gyvybės dažniausiai ieškome tokios, kokia primintų mūsų Žemiškąją, o įvardindami „protinga“, be abejo, turime omenyje save.

Ne anglies pagrindo gyvybė

Šiuo metu Žemėje egzistuojančios visos gyvybės formos struktūrą formuoja iš anglies junginių, o vandenį naudoja kaip tirpiklį, kuris perneša medžiagas. Dėl to, ieškant gyvybės, visų pirma ieškome vandens. Ar gali žemišką gyvybę primenanti gyvybė būti sudaryta iš kitų elementų? Pvz., organizmai sudaryti iš metalo, o vietoje vandens naudojantys skystas dujas ir gyvenantys ten, kur sąlygos žemiškai gyvybei visiškai netinka. Pavyzdžiui Titane (Saturno palydove), kuriame, kaip ir Žemėje, lyja lietus ir egzistuoja ežerai, tik vietoje vandens ten teka skystas metanas.

Deja, bet tik anglis ir silicis turi savybę susijungti net su keturiais kitais atomais ir sudaryti sudėtingas molekules, kurios yra gyvybės pagrindas, sudarančios RNR ir DNR¹. Silicis, dėl savo panašumo į anglį, yra dažniausiai minimas kaip gyvybės alternatyva. Tačiau, nors silicis turi daug panašumų į anglį, bet, palyginti, turi ir esminių „trūkumų“. Vienas iš svarbiausių anglies, kaip gyvybės struktūrinio pagrindo, bruožų yra tai, kad anglis, skirtingai nei silicis, gali lengvai sudaryti cheminius ryšius su daugeliu kitų atomų. Tokiu būdu užtikrinamas cheminis universalumas, reikalingas biologinės apykaitos reakcijoms atlikti. Įvairios organinės funkcinės grupės, susidedančios iš vandenilio, deguonies, azoto, fosforo, sieros ir daugybės metalų, tokių kaip geležis, magnis ir cinkas, sukuria milžinišką įvairovę cheminių reakcijų, kurias katalizuoja gyvas organizmas. Silicis, priešingai, sąveikauja tik su keletu kitų atomų, silicio molekulės yra monotoniškos, palyginti su organinių makromolekulių įvairove. ² Todėl, kalbant apie sudėtingesnes, ypač protingas gyvybės formas, ne anglies pagrindas labai sunkiai tikėtinas.

Galaktika

Galaktikos gyvybės zona – tai zona galaktikoje, atmetus centrinę dalį ir pakraščius. Kuo arčiau galaktikos centro – tuo bus didesnis žvaigždžių tankis ir didesnė, gyvybę ardanti kosminė spinduliuotė. Kuo toliau į pakraščius – tuo mažiau metalų, o tai neleistų susidaryti kietoms planetoms. Tokia zona laikoma tarp 7 ir 9 kiloparseko nuo Paukščių Tako galaktikos centro. Į šią zoną patenka tik apie 10% žvaigždžių.³

Žinoma, be Paukščių Tako visatoje yra daugiau galaktikų, kurios labai įvairios formos, o juodoji skylė jų centre taip pat labai įvairi. Todėl tiek gyvybinė zona, tiek sąlygos gyvybei skirtingose galaktikose gali būti labai įvairios. Svarbu atkreipti dėmesį į atstumą: artimiausia galaktika – Andromedos ūkas – yra už ~2,5 milijonų šviesmečių. Jei ir įmanomas tokiais atstumais tarpgalaktinis komunikavimas, tai tam turėtų būti naudojamos tokios technologijos, kurių signalų žmonija dar labai ilgai negalės ne tik pagauti, bet net ir suvokti. Todėl bendravimas su kitų galaktikų gyventojais šiuo metu – tik mokslinės fantastikos sritis.

Žvaigždė

Kuo mažesnė žvaigždė, tuo arčiau tos žvaigždės turėtų skristi planeta norint, kad toje planetoje egzistuotų skystas vanduo. Tokios planetos dažniausiai bus potvyniškai prirakintos: viena, nuolat kaitinama pusė bus nuolat atsukta į žvaigždę, o kita, nuolat šalta ir tamsi planetos pusė, bus nusukta nuo žvaigždės. Didelės žvaigždės turi platesnę gyvybės zoną, tačiau, kuo didesnė žvaigždė, tuo daugiau UV spindulių, kurie yra pražūtingi gyvybei. „G“ tipo į Saulę panašių žvaigždžių galaktikoje yra tik apie 7,6%.⁴

Net iki 85% visų žvaigždžių priklauso daugianarėms žvaigždžių sistemoms.⁵ Mūsų Saulė papuola į 15% „vienišųjų“. Daugianarėje sistemoje skriejanti planeta susidurs su dideliu nestabilumu: dėl iškreiptos orbitos patirs nepalyginamai didesnius temperatūros svyravimus, o tuo metu, kai švies abi (ar dar daugiau) saulės, patirs daug didesnę UV spinduliuotę.

Taip pat svarbu paminėti, kad mūsų Saulė yra išskirtinai stabili žvaigždė. Saulės spindesys per 11 metų stebėjimo skiriasi vos 0.1%.⁶

Planeta

Planeta turi būti uolinė, turi turėti atmosferą ir reikiamų cheminių elementų. T.y., turėti ne tik pakankamą kiekį vandens, bet ir azoto, anglies, įvairių metalų. Planeta turi būti ne per maža (neišlaikys gravitacija atmosferos) ir ne per didelė (atmosfera bus pernelyg tanki). Neatitikus šių sąlygų planetoje gyvybės tikrai nebus. O atitikus – gyvybės vis tiek gali nebūti. Pvz., Venera yra uolinė atmosferą turinti tinkamo dydžio planeta, bet sąlygos gyvybei ten baisios.

Faktorių, kokia turi būti aplinka, kad galėtų egzistuoti gyvybė, yra daugybė. Įvairių įvykių kosmose taip pat daugybė. Pvz., į besiformuojančią Žemę trenkėsi Marso dydžio objektas ir šio susidūrimo pasekmėje turime Mėnulį, kuris šiuo metu išlaiko stabilų Žemės ašies pokrypį. Tas lemia stabilius metų laikus. Nebūtų šio susidūrimo – Žemė būtų didesnė, turėtų tankesnę atmosferą, o sąlygos, gali būti, labiau primintų Venerą ir gyvybė nebūtų net atsiradusi. Įvyktų tokio lygio susidūrimas antrą kartą? Būtų nušluota visa gyvybė ir vargu ar vėl kada atsigautų...

Žemės planeta turi magnetinį lauką, kuris mus apsaugo nuo Saulės vėjo. O magnetiniu lauku pasigirti gali ne visos planetos: pvz., Marsas kažkada tokį turėjo, bet jo neteko – dėl to Saulės vėjas praretino Marso atmosferą. Veneros magnetinis laukas taip pat labai silpnas ir nuo Saulės vėjo nesaugo. Gal ir įmanoma gyvybė be magnetinio lauko, bet tokiai gyvybei vystytis į protaujančią sąlygos būtų daug sunkesnės.

Evoliucija protingos gyvybės link

Susiklosčius tinkamoms sąlygoms ir užgimus gyvybei, pirmiesiems vienaląsčiams mikroorganizmams, toliau reikia klausti, kokia tikimybė, kad išsivystys daugialąstis protaujantis, technologinę civilizaciją sukursiantis organizmas. Deja, gyvybė neturi jokio užprogramuoto tikslo vystytis erdvėlaivių link. Jei ne eilė atsitiktinumų, Žemėje būtų visiškai kitokia gyvybė nei dabar. Gal, jei ne meteoritas, iki šiol Žemėje būtų vien laukinė gamta, kurioje bėgiotų dinozaurai.

Net ir atsiradus žmogui, nepamirškime, kad ~95% viso savo egzistavimo šioje Žemėje laiko mes lakstėme su akmeninėmis ietimis ir nepanorome sukti link sėslaus gyvenimo, mokslo vystymo ir erdvėlaivių. Nors anatomiškai jau buvome Homo sapiens rūšis ir pajėgūs tą daryti. Sukti sėslaus gyvenimo keliu, o po to vystyti mokslą mus privertė ne jokia „užprogramuota“ evoliucijos kryptis, o tik susiklosčiusios atsitiktinės aplinkybės, kurių galėjo tiesiog nebūti.

Net ir jau pasukus žemdirbystės keliu – nebūtinai pavyks sukurti pažangią technologinę civilizaciją. Tyrinėjant ir lyginant skirtinguose žemynuose užderėjusias civilizacijas, išryškėja didžiuliai skirtumai – ką reiškia turėti šalia reikiamų augalų rūšių, reikiamų gyvūnų, kuriuos galima prijaukinti ir įdarbinti. Tai, kad turėjome tokį gyvūną kaip arklį ir tokį augalą kaip kvietį, yra tik atsitiktiniai sutapimai.

Tai kiek gi mūsų?

Deja, tiksliai apskaičiuoti nei tikimybės, nei kiek yra protingų būtybių, neįmanoma. Viena populiariausių formulių – Dreiko lygtis. Deja, ji ne tik į daug ką neatsižvelgia, bet ir naudoja dauginamuosius, apie kurių reikšmę galime tik spėlioti. 2011 m. naudojant žinomas reikšmes ir spėjant nežinomas reikšmes, pamėginta apskaičiuoti ir, su labai optimistinėmis (paties autoriaus teigimu) reikšmėmis gautos 7 civilizacijas. Net ir šis, optimistinis, skaičius yra gana nedidelis, jei „išbarstytume“ po visą galaktiką. Tačiau skaičius gautas įrašius labai optimistines reikšmes, pvz., darant prielaidą, kad kiekviena tinkama gyvybei planeta visada užauginą protingą rūšį. Jei reikšmes pakeistume į kiek mažiau optimistines – civilizacijų skaičius krenta iki skaičiaus, kuris yra mažesnis už 1. O toks rezultatas reiškia, kad vietoje stebėjimosi „nejaugi mes esame vieni“ reikėtų džiaugtis, kad apskritai esame…

Giedrius Markevičius

Šaltiniai

1. https://www.astrobio.net/news-exclusive/possibility-silicon-based-life-grows/↩
2. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC33372/↩
3. https://arxiv.org/ftp/astro-ph/papers/0401/0401024.pdf↩
4. https://scienceblogs.com/startswithabang/2013/06/05/most-of-earths-twins-arent-identical-or-even-close↩
5. https://www.atnf.csiro.au/outreach/education/senior/astrophysics/binary_intro.html↩
6. https://science.nasa.gov/science-news/science-at-nasa/2013/08jan_sunclimate/↩