Život je jen náhoda?

Článek A. Vítka z L+K 1978

Na stránkách Letectví a kosmonautiky se již nejednou objevila problematika mimozemských civilizací i problémů s jejich hledáním, případně s kontaktem s nimi.

Také na knižním trhu se objevují čas od času tituly, zabývající se těmito otázkami – někdy seriózní, jindy s nádechem senzace. Problémům CETI (1), nebo chcete-li SETI (2), věnují každoročně svoji pozornost zvláštní sympózia, pořádaná v rámci Mezinárodního astronautického kongresu.

Jedním z opravdových překvapení minulého, pražského kongresu IAAF bylo vystoupení profesora Šklovského (3), kdysi horlivého zastánce existence mimozemských civilizací, který poznenáhlu přešel do tábora vyznavačů jedinečnosti pozemského života. Jak se zdá, nebude jediným.

Problematikou exobiologie se samozřejmě zabývá také americký Národní úřad pro letectví a kosmický prostor (NASA). V rámci rozsáhlých výzkumů vyslal na Mars dvě sondy typu Viking, které zde neúspěšně pátraly po stopách současného či minulého života. Podivné reakce, které se zpočátku zdály nasvědčovat přítomnosti malého, jinak nedetekovatelného množství živých mikroorganismů, se podařilo vcelku přijatelně vysvětlit působením anorganických sloučenin obsažených v marsovské půdě, a to jak sovětským!, tak americkým vědcům?

I jinak velice optimistický dr. Sagan (1934 – 1996) (4) byl nucen přiznat, že na Marsu asi nikdy život nebyl.

Zájem NASA však sahá dále, než je jen omezený prostor naší Sluneční soustavy.

V oddělení exobiologie Ames Research Center — které se mimochodem proslavilo objevem aminokyselin v meteoritu Murchison, které byly zcela prokazatelně mimozemského původu, ale stejně bezpečně nebiologického původu? — se studuje vznik a vývoj organických molekul ve vesmíru. Bylo dokázáno, že v hlubinách vesmíru, zejména v temných mlhovinách, existují i tak složité organické molekuly jako cukry, aminokyseliny, polypeptidy i složky nukleových kyselin, tedy všechny nezbytné stavební kameny živých organismů.

Na druhé straně Spojených států, v Greenbeltu v Goddard Space Flight Center, se pustil dr. Michael Hart do studia vývoje pozemské atmosféry. K dispozici měl velice výkonné počítače, které sehrály nemalou roli v projektu Apollo.

Dr. Hart vyšel z předpokladu, že krátce po svém vzniku naše matička Země ztratila veškerou prapůvodní atmosféru — převážně vodíkovou – a začala si vytvářet svůj vlastní plynný obal z plynů, unikajících z horkého nitra planety, především ze sopek. Do počítače vložil složité programy, které simulovaly vývoj celého komplexního systému, tvořeného horninami zemské kůry, oceány, atmosférou, i biosférou po celých 4,5 miliardy let minulosti naší Země a ještě další půl miliardy do budoucnosti. Šlo o první tak složitou simulaci vývoje zemského ovzduší, která souhrnně postihovala řadu dílčích jevů: odplyňování zemského nitra, vytváření sekundární atmosféry, vznik oceánů, rozpouštění plynů v mořské vodě, vzájemné reakce plynů v atmosféře, vznik a vývoj života, vytváření organických sedimentů, změny odrazivosti (albeda) Země v průběhu vývoje, skleníkový efekt atmosféry i neustálý růst zářivosti Slunce.

V průběhu studie se uskutečnilo několik desítek simulací s různými počátečními podmínkami. Přitom se zjistilo, že celý vývoj až do dnešního stavu se dá vysvětlit bez nutnosti předpokladu nějakých mimořádných událostí.

Nejlepších výsledků bylo dosaženo za předpokladu, že plyny, unikající na počátku vývoje Země, se skládaly z 84,4 % vodní páry, 14,3% oxidu (kysličníku uhličitého, 1,1% metanu, 0,2% dusíku a stop amoniaku a argonu. Prakticky se nevyskytoval žádný volný vodík. Voda v atmosféře rychle kondenzovala a tak během necelých 150 miliónů let se vytvořila takřka nepřerušená oblačná pokrývka. Jak rostl atmosférický tlak, vytvořily se i prvotní oceány a zintenzívňující se skleníkový efekt rychle zvyšoval teplotu atmosféry. Současně se vznikem moří začal ubývat v atmosféře oxid uhličitý, který se rozpouštěl ve vodě a byl postupně zabudován do uhličitanových sedimentárních hornin (vápence, aragonitu apod.). Místo něho se v atmosféře začaly hromadit uhlovodíky.

Primitivní život se zřejmě vytvořil v oceánech, bohatých na rozpuštěný oxid uhličitý a amoniak, kde byl navíc chráněn před ničivými účinky slunečního ultrafialového záření. Z výpočtů vychází, že v té době byly oceány pokryty vrstvou směsi vyšších uhlovodíků podobnou ropě, která mohla být silná až 10 metrů. Po 800 miliónech let vývoje dosáhla průměrná povrchová teplota na Zemi maxima 3817 K (44 st.C) a tlak 0,14 MPa (1,4kp/cm2). Atmosféra byla v té době prakticky nepropustná pro dlouhovlnné (infračervené) záření a tak zabraňovala ztrátě energie, dodávané Sluncem (tzv. skleníkový efekt).

Vzniklé mikroskopické organismy však začínaly produkovat kyslík a ten okamžitě oxidoval atmosférické uhlovodíky a amoniak. Většina organického uhlíku přecházela do sedimentárních hornin.

Na konci první miliardy let se atmosféra Země tedy skládala prakticky jen z metanu s příměsí jiných lehkých uhlovodíků (viz obr. 1). Život však pomalu, ale jistě vyráběl další kyslík a spalování uhlovodíků z atmosféry pokračovalo. Po 1,7 miliardy let se poprvé oblačný příkrov Země začal protrhávat, skleníkový efekt slábnul a teplota rychle klesala. Tlak atmosféry rychle spadl až na 0,06 MPa a množství uhličitanových hornin dosáhlo prakticky toho množství, jaké máme na Zemi dnes. Když byla Země 2,45 miliardy let stará, byly spotřebovány poslední zbytky uhlovodíků z atmosféry a začal se v ní hromadit kyslík, i když z počátku jen velice pomalu. Přesto geologové mohou potvrdit tento teoretický výpočet data vzniku oxidační atmosféry ze složení sedimentárních hornin.

Atmosféra se tedy před 2 miliardami let skládala prakticky jen z dusíku. Průměrná teplota povrchu poklesla na 279 K (6 st. C) a polární ledovce se začaly rychle šířit, až pokryly víc než 10 % zemského povrchu, zatímco oblačný pokryv poklesl asi na 30 % (obr. 2).

Před 420 milióny let kyslíku přibylo již tolik, že se vytvořila ozónová vrstva, která zabránila v přístupu ultrafialovému záření. Teprve tehdy mohl život opustit ochrannou náruč oceánů. Zelené rostliny ovládly souši a to se projevilo jako prudký skok v obsahu kyslíku v ovzduší.

Současně se začaly zčásti likvidovat uhličitanové horniny, protože zásoby oxidu uhličitého v atmosféře, a ve vodě nestačily zásobovat rychle se rozvíjející rostlinný svět.

V historii Země se vyskytly dvě velké krize, kdy další osud života byl na vážkách. První přišla již po 800 miliónech let od začátku vývoje Země. Tehdy se naše planeta dostala na dosah k rozběhnutí nekontrolovatelného skleníkového efektu. Řada simulačních výpočtů na počítači ukázala, že by stačilo, aby Země byla o pouhých 8 miliónů kilometrů blíže ke Slunci, a pak by se nikdy nevytvořily oceány, ale vznikla by hustá a horká atmosféra z oxidu uhličitého s oblaky, tvořenými kapičkami koncentrované kyseliny sírové. Země by se tak stala dvojníkem Venuše.

Druhá krize nastala ve stáří 2,8 miliardy let, kdy polární ledové čepičky pokryly více než 10 % zemského povrchu. Výpočty uskutečněné s proměnnou vzdáleností Země-Slunce ukázaly, že naše planeta se dostala na pouhý 1 st. C od globálního zalednění. Kdyby byla Země jen o 2 milióny kilometrů dále od Slunce, než právě je, stihl by ji osud Marsu. I když už v té době byl na Zemi primitivní život, zamrznutí veškerých vodních zásob by jeho další rozvoj znemožnilo, a pravděpodobně by postupem času život na Zemi zcela zanikl. Z analogie se dá usoudit, že na dnešním Marsu mohou skutečně být pod povrchovou pokrývkou skryty velké zásoby vody ve formě věčného ledu.

Výsledky této nové studie ukazují, že obyvatelný prostor kolem centrální hvězdy — tak zvaná ekosféra — je mnohem menší, než se dříve počítalo, zejména za předpokladu, že záření mateřské hvězdy s časem neustále roste. Z výpočtu vyplývá, že její šířka nebude větší, než pouhých 10 miliónů kilometrů. Dříve se ekosléra odhadovala pětkrát až desetkrát širší.

V naší Sluneční soustavě je průměrná vzdálenost mezi vnitřními planetami asi 60 miliónů kilometrů. Z toho vyplývá, že pravděpodobnost, že planeta se vyskytne uvnitř ekosféry, je přibližně 15 až 20 %.

Dříve se čekalo, že v průměrném planetárním systému s téměř stoprocentní jistotou padne alespoň jedna planeta do ekosféry. Nové výsledky tedy značně redukují naše šance na nalezení rozumných bytostí v blízkém vesmíru.

Dr. Hart pokračuje dále ve svých výpočtech. V nejbližší době chce provést podobné výpočty i pro hypotetické planety podstatně větší i menší, než je naše Země a samozřejmě také pro Sluneční soustavy s hvězdami jiného typu než G2, ke kterým patří naše Slunce. Zdá se však, že základní poznatek, získaný dosavadními výpočty, se nezmění. Že totiž život na naší Zemi je velká, obrovská náhoda.

Literatura

1. Nature 274, 1978, str. 859.
2. Nature 274, 1978, str. 875.
3. Nature 228, 1970, str. 5275.
4. Icarus 33, 1978, str. 23.

Mgr. Antonín Vítek, CSc. (1940-2012) https://cs.wikipedia.org/wiki/Anton%C3%ADn_V%C3%ADtek

Letectví a kosmonautika, 1978, s. 896-897

Pozn. red.

(1) Communication with extraterrestrial intelligence – Wikipedia – https://en.wikipedia.org/wiki/Communication_with_extraterrestrial_intelligence
(2) SETI – Wikipedie (wikipedia.org) – https://cs.wikipedia.org/wiki/SETI
(3) Josif Samuilovič Šklovskij – Wikipedie (wikipedia.org) – https://cs.wikipedia.org/wiki/Josif_Samuilovi%C4%8D_%C5%A0klovskij
(4) Carl Sagan – Wikipedie (wikipedia.org) – https://cs.wikipedia.org/wiki/Carl_Sagan
(5) Michael H. Hart – Wikipedie (wikipedia.org) – https://en.wikipedia.org/wiki/Michael_H._Hart