Zanim zacznę, chcę podziękować wszystkim,
którzy brali udział w ankiecie (przepraszam że tak długo to trwało). Wynik
głęboko mnie zdziwił, ale bardzo cieszę się, że głosowaliście i wybraliście ten
temat. Chciałbym również poinformować, że 3 inne tematy dostępne w ankiecie tj.
Jak powstaje nowy gatunek, Dlaczego ewolucja jest prawdą, oraz Błędy
kreacjonistów będą również zrealizowane (może w formie jednego większego
artykułu). A teraz zapraszam do lektury artykułu na zwycięski temat Dlaczego na Ziemi mogło powstać życie?
Artykuł zaczyna się dość nietypowo (jak na mnie) bo od cytatu z Karl’a Sagan’a,
z książki Błękitna kropka. Człowiek i
jego przyszłość w kosmosie. Dlaczego od cytatu? Bo mi się podoba, a może
nie ściśle, ale delikatnie nachodzi na realizowany temat.
|
Kropka o której pisze Sagan. Ta kropka to Nasz Dom. |
Przyjrzyj się tej kropce. To tutaj. Dom. To my. Na niej wszyscy których
kochasz, wszyscy których znasz, wszyscy o którychkolwiek słyszałeś, każdy
człowiek żył na niej, żył swoim życiem. Zlepek naszych radości i cierpienia, tysięcy
zatwardziałych religii, ideologii i ekonomicznych doktryn, każdy myśliwy i
zbieracz, każdy bohater i tchórz, każdy twórca i niszczyciel cywilizacji, każdy
król i chłop, każda młoda, zakochana para, każda matka i ojciec, pełne nadziei
dziecko, wynalazca i odkrywca, każdy nauczyciel moralności, każdy skorumpowany
polityk, każda „gwiazda”, każdy „najwyższy przywódca”, każdy święty i grzesznik
w historii naszego gatunku żył tutaj- na pyłku kurzu zawieszonym w promieniach
Słońca. […].
Ziemia jest jedynym światem jaki znamy, będącym portem życia. Nie ma
nigdzie indziej, przynajmniej w najbliższej przyszłości, miejsca do którego
nasz gatunek mógłby się przenieść. Odwiedzić, tak. Osiedlić się, jeszcze nie. Czy
Ci się to podoba, czy nie, w tym momencie, Ziemia jest naszym miejscem. Mówi
się, że astronomia jest upokarzającym i budującym charakter doświadczeniem. Być
może nie ma lepszej demonstracji szaleństwa ludzkiego, niż ten odległy obraz
naszego małego świata. Dla mnie to podkreślenie naszej odpowiedzialności do
bycia bardziej uprzejmym dla siebie i zachować i pielęgnować te małą, błękitną
kropkę, jedyny dom jaki znamy. (tłumaczenie moje- dość luźne).
Przez ogromny obłok pyłu i
wodoru, liczący kilka lat świetlnych średnicy przedziera się ogromny błysk.
Błysk ten pochodzi z ogromnej kosmicznej katastrofy- supernowej, która wybuchła
nieopodal (od kilku do kilkudziesięciu lat świetlnych od obłoku). Obłok ten
prawie w całości składał się z wodoru, nieznacznej ilości helu i śladowych
ilości pierwiastków ciężkich. Wodór pochodził z aktu nukleosyntezy Wielkiego
Wybuchu, natomiast pierwiastki cięższe tj. krzem, żelazo, rtęć, ołów, gal,
fosfor i inne obecne w obłoku, powstały podczas wybuchów supernowych. Dzięki
takim wybuchom pierwiastki takie zostały odrzucane w przestrzeń, gdzie z czasem
mieszały się z obłokami gazowymi, dzięki czemu powstały ogromne chmury, które
dały później początek układom planetarnym takim jak nasz.
Dlaczego jest to istotne?
Początek historii Ziemi ma miejsce około 5 miliardów lat temu w galaktyce Drogi
Mlecznej (prawie tak starej jak Wszechświat- szacuje się jej wiek na 13
miliardów lat), w miarę spokojnej okolicy, od czasu do czasu wstrząsanej
ogromnym wybuchem supernowej. Dzięki takiemu wybuchowi, było możliwe przejście
ogromnej fali energii i napływ nowej materii do ogromnego obłoku molekularnego.
Wybuch taki, pomagał w zamierzchłej przeszłości na wprawieniu takiego
molekularnego obłoku w ruch, oraz powstanie w nim lokalnych zagęszczeń materii.
Układ Słoneczny miał szczęście.
Obłok molekularny, który dał początek naszemu najbliższemu, kosmicznemu
otoczeniu powstał w ramieniu Oriona ogromnej, spiralnej galaktyki Drogi
Mlecznej. Wbrew powszechnemu przekonaniu nie są to perypetie galaktyki,
właściwie można by powiedzieć, że znajdujemy się (prawie) w połowie drogi od
jej centrum na obrzeża. Jest to położenie unikalne. Jak już wspomnieliśmy, do powstania zaczątków Układu
Słonecznego potrzebny był ogromny obłok molekularny. O obłok nie trudno- tych w
galaktykach jest pełno. Ale aby powstał z niego układ planetarny (podobny do
naszego Układu Słonecznego), potrzeba do tego specjalnych warunków. W pobliżu
muszą występować wybuchy Supernowych, aby wprawić wszystko w ruch i dostarczyć
niezbędnych składników. Oczywiście wybuchy nie mogą być zbyt częste, aby
nadmiar energii nie doprowadził do rozproszenia składników obłoku, ale wybuchy
nie mogą być też zbyt rzadkie aby całość mogła zadziałać. Trzeba patrzeć
również na odległości- nawet częste wybuchy, ale oddalone zbyt daleko od obłoku
nie miałyby sensu, ponieważ energia która dotarłaby do protoukładu byłaby zbyt
mała, aby cokolwiek wskórać. Podobnie rzadkie wybuchy, ale w zbyt bliskiej
odległości, doprowadziłyby do rozproszenia materii.
Nasze położenie jest unikalne-
dzięki temu, że znajdujemy się mniej więcej w połowie odległości między centrum
a obrzeżem Drogi Mlecznej, znajdujemy się w komfortowej sytuacji. Im bliżej
centrum Drogi Mlecznej tym znajdujemy tam więcej masywnych gwiazd, które mogą
skończyć swój żywot jako Supernowa- jak wiemy, zbyt częste i zbyt bliskie
wybuchy są niewskazane jeśli chcemy stworzyć układ planetarny jak nasz. Zbyt
dalekie oddalenie od centrum skutkowałoby rozrzedzonym występowaniem gwiazd,
stąd nawet jeśli doszłoby do wybuchu Supernowej, mało prawdopodobne by
znajdowała się ona w takiej odległości aby dostarczyć akuratną ilość energii.
Miejsce które zajmujemy jest niejako kompromisem- w przeszłości wybuch
Supernowej wprawił w ruch masywny obłok molekularny i spowodował powstanie w
nim zagęszczeń materii, a z uwagi na nasze położenie wybuchy Supernowych są na
tyle rzadkie, że bezpośrednio nam nie zagrażają. Oczywiście nie jest nigdzie
powiedziane, że układy planetarne nie występują przy gwiazdach w centrum
galaktyk jak i na ich obrzeżach, ale automatycznie szansa na powstanie takiego
układu jest mniejsza- a ściślej mówiąc, szansa na powstanie układu w którym
znalazłyby się planety na których mogłoby zagościć życie.
Mieliśmy szczęście. Wybuch
Supernowej (prawdopodobnie typu II) skutkował powstaniem dysku
protoplanetarnego- dla wyjaśnienia, obłok molekularny miał kształt zbliżony do
kulistego; w miarę przyspieszania jego obrotu wirowego zaczął się spłaszczać.
Ogromny obłok molekularny wirował i wirował coraz szybciej, a materia w nim
zawarta utworzyła swego rodzaju skupiska. W centrum obłoku znajdowało się największe
skupienie materii- protosłońce. Ogromny obłok wodoru wraz z rosnącą masą zaczął
zbijać się w coraz większe ciało. W niedługim czasie (około 100 000 lat od
powstania) tarcia pomiędzy atomami tej chmury były tak znaczące, a jego masa i
gęstość tak wielka, że nasze Słońce zapłonęło. Z początku bardzo nieśmiało i na
innych zasadach jak dziś. Pierwsze wyemitowane z powierzchni protosłońca
promieniowanie nie pochodziło z reakcji jądrowej. Wtedy one nie zachodziły. Gaz
na skutek kurczenia ogrzewał się coraz bardziej aż zaczął świecić tak jak
świeci żarnik w żarówce. Z czasem, gdy temperatura we wnętrzu rosła coraz
bardziej i bardziej, mogło dojść do procesu syntezy termojądrowej- gdy atomy
wodoru spotykają się, tworzą atomy helu i emitują przy tym ogromną porcję
promieniowania, która w owym czasie przedzierała się przez ogromny dysk pyłu i
kosmicznego kurzu.
|
Dysk protoplanetarny |
W międzyczasie powstawania
Słońca, w materii rozproszonej dookoła protogwiazdy rodziły się planety. Wspomnieliśmy
już, że wielki obłok molekularny składał się głównie z wodoru i helu, ale
występowała w nim również domieszka ciężkich pierwiastków tj. żelazo, nikiel,
krzem czy siarka. Są to pierwiastki cięższe niż gazowy wodór i hel. Dzięki temu
na skutek wirowania całego obłoku ciężkie pierwiastki zgromadziły się bliżej
jego wnętrza. Dziś wiemy, że ilość tych ciężkich pierwiastków równa była masie
Merkurego, Wenus, Ziemi i Marsa. Te cztery małe planety skaliste uformowały się
z ciężkich elementów obłoku molekularnego. Reszta gazowych elementów uformowała
kolejne planety, znane jako gazowe giganty: Jowisz, Saturn, Uran i Neptun.
Podobnie jak w wirówkach laboratoryjnych- ciężkie elementy spadają na jej dno,
a lekkie unoszą się do góry- działo się tak i w obłoku. Ciężkie elementy
przemieściły się bliżej Słońca, a lżejsze znalazły się w dalszej odległości.
Ogromne skupiska materii
przemieszczały się w obłoku, zderzały się z innymi i rosły z każdą chwilą. Po
kilku milionach lat, na skutek ich indywidualnego oddziaływania grawitacyjnego
z materią obłoku uformowały się planety. Ponownie mieliśmy szczęście- Ziemia
powstałą w idealnej odległości. Ani za blisko, ani za daleko od Słońca. Ilość
promieniowania jakie do nas dociera jest „w sam raz”. Nie jest tu ani za gorąco
ani za zimno. W
linku znajdziecie mój inny artykuł, mówiący trochę szerzej o tym jak powstała Ziemia.
Stosunkowa bliska obecność Słońca
jest korzystna nie tylko ze względu na odpowiednią ilość energii świetlnej jaka
do nas dociera. Im bliżej Słońca tym mniej ciał niebieskich mogących spaść na
Ziemię i siać spustoszenie. Od wewnątrz osłania nas w miarę bliskie Słońce. Od
zewnątrz ochrania nas Księżyc (w
linku znajdziecie mój inny artykuł o tym jak powstał Księżyc) oraz gazowe olbrzymy, które z uwagi na swoje masy
i rozmiary ściągają na siebie potencjalnie niebezpieczne ciała niebieskie
(oczywiście nie wszystkie!).
Ale powinniśmy również
podziękować gazowym gigantom. To one przyczyniły się do naszego istnienia. W
momencie formowania się Układu Słonecznego, kolejność występowania planet była
nieco inna niż obecnie. Uran i Neptun powstały znajdowały się znacznie bliżej
Słońca niż obecnie. Cztery gazowe olbrzymy były wtedy zbyt blisko siebie. Układ
był niestabilny.
W pewnym momencie prawdopodobnie
Jowisz i Saturn znalazły się między sobą w pozycjach, w których ich
oddziaływania grawitacyjne dosłownie wykopały na peryferia Układu Słonecznego
Urana i Neptuna. Zdarzenie nie jest tak ważne z naszego punktu widzenia, gdyby
nie fakt, że na obszarach Układu Słonecznego znajdował się ogromny pas
„pozostałości” po formowaniu się układu planetarnego. Wcześniej spokojny,
zawierający miliardy małych i większych ciał, niebieskich pierścień otaczał
Układ Słoneczny. Na skutek migracji na obrzeża zarówno Neptuna i Urana doszło
do ogromnych zmian. Ogromna część małych ciał niebieskich pierścienia zaczęła
wędrówkę do wewnątrz Układu Słonecznego. Miliardy małych ciał w zawrotnym
tempie wystrzeliły prosto w kierunku nowopowstałej Ziemi, której powierzchnia
była jeszcze płynna z gorąca, a Księżyc dopiero co skończył się formować.
Na powierzchnie młodej Ziemi
przez trzysta milionów lat, bez przerwy spadały małe i większe ciała niebieskie.
Jedne wielkości pięciozłotówki, inne większe niż największe szczyty górskie. Dlaczego
było to dla życia istotne? Podczas Wielkiego bombardowania na Ziemie trafiła
woda. Prawie każde małe i duże ciało niebieskie, pochodzące z pasa otaczającego
Układ Słoneczny przed migracją gazowych olbrzymów zawierało w sobie małe ilości
zmrożonej wody. Jest to bardziej niż pewne.
Przez trzysta milionów lat
nieustannego bombardowania na powierzchnie Ziemi trafiły w ten sposób miliony
ton wody. Oczywiście ze względu na panujące wtedy temperatury od razu
odparowywała, ale ze względu na słuszny rozmiar Ziemi, grawitacja jaką
wytwarzała (i wytwarza!) nasza planeta była na tyle silna, że utrzymała parę
wodną przy powierzchni.
Po wielu milionach lat
kondensowania pary wodnej odbierała ona w oczywisty sposób ciepło. Na okrągło
spadały deszcze, od razu odparowywały- zabierając przy tym ciepło z powierzchni
planety, a unosząc się w atmosferze rozpraszały tą energię, dzięki czemu mogły
ponownie spaść. Po kilku milionach lat takiej cyrkulacji, powierzchnia planety
ochłodziła się. Spadł wtedy pierwszy ogromny deszcz, który trwał wiele lat
(może kilkaset lat). Na powierzchnie już chłodnej Ziemi spadała woda
zgromadzona w atmosferze.
Księżyc, który w tamtych czasach
znajdował się zdecydowanie bliżej powierzchni Ziemi niż obecnie nieustannie
mieszał i przesuwał ogromne ilości wody.
Doszło do kolejnej ważnej z
punktu widzenia życia rzeczy. Woda zaczęła przesączać się przez płaszcz
ziemski. Tam, we wnętrzu naszej planty była ogrzewana. Gorąca, właściwie wrząca
woda przemieszczała się we wnętrzu płaszcza ziemskiego wymywając ze sobą
wszystkie zgromadzone w nim minerały i gazy. W krytycznych miejscach znajdowała
ona ujścia. Na dnie ogromnych oceanów powstały kominy hydrotermalne. Ogromne,
wysokie kominy wyrzucały głęboko pod powierzchnią ogromne ilości nasyconej
najróżniejszymi minerałami wody.
Tam, w tym nieprzyjemnym,
gorącym, przesyconym środowisku powstało życie. Zanim jednak zastanowimy się
dlaczego powstanie życia było możliwe w takim otoczeniu, przyjrzyjmy się
wnikliwie na jakich fundamentach życie się opiera.
|
Węgiel- fundament życia jakie znamy. |
Węgiel. Fundament życia.
Niepozorny pierwiastek okresu drugiego, grupy czternastej Układu Okresowego.
Czarne ciało stałe, niespecjalnie atrakcyjne. A jednak wszystko co widzimy i co
żyje zbudowane jest z atomów węgla w najróżniejszych konfiguracjach i
połączeniach. Nie chciałbym tutaj kopiować mojego wcześniejszego artykułu
(
LINK)który mówi, dlaczego akurat węgiel jest tym jedynym pierwiastkiem, który
stał się podstawowym składnikiem organizmów żywych, ale po krótcy chciałbym
przedstawić najważniejsze fakty.
Po pierwsze pierwiastek który
byłby tym fundamentem wszystkich związków budujących organizmy żywe musi być
stabilny- nie może ulegać rozpadowi radioaktywnemu (nie chodzi mi o izotopy).
Musi występować oczywiście też naturalnie w przyrodzie. W taki sposób naszych
kryteriów nie spełnia już kilkanaście pierwiastków. Trzeba pamiętać, że musi on
tworzyć wiązania chemiczne (odpadają tutaj gazy szlachetne), muszą być to wiązania
kowalencyjne (odpadają wszystkie metale), musi być w miarę reaktywny (odpada
kilka pierwiastków tj. azot, bor i kilka innych), ale nie nazbyt aktywny
(odpadają fluorowce, tlen, wodór i kilka innych). Z pozostałych kilku
pierwiastków wybieramy ten, którego wiązania są najsilniejsze- węgiel.
Mieliśmy szczęście- wielki obłok
molekularny musiał być bogaty w węgiel, że starczyło go na tyle, że występuje
na Ziemi w postaciach i ilościach zapewniających jego wykorzystanie przez
tworzące się życie.
Tylko gdzie to życie mogło
powstać?
Na szczęście nie muszę dawać odpowiedzi na to pytanie- w końcu artykuł
dotyczył czynników jakie pozwoliły na jego pojawienie się… jego powstanie to
całkiem inna bajka. Artykuł proszę traktować mocno poglądowo. Przedstawiłem tylko najważniejsze czynniki, które pozwoliły życiu na szansę zaistnienia.
Szukaj Nas na Facebook!