Credit imagine: Woods Hole Oceanografic
Multe lucruri trebuiau să meargă bine pentru ca viața să aibă loc. Dacă mergeți înapoi, totul începe cu un univers Big Bang care dă naștere spațiului și timpului. În acea lumină timpurie a universului a răsunat, încetinită în vibrație, elementele primordiale s-au condensat apoi într-o primă generație de stele crescătoare masive. După încălzirea noțiunii (prin compresiune gravitațională), materia primordială a început să fuzioneze în miezurile stelare și o formă mai mică de lumină s-a mutat spre exterior pentru a încălzi și a ilumina un Univers tânăr și potențial în continuă expansiune.
Mai mult timp și mai mult spațiu au văzut multe dintre acele stele albastre timpurii implodate (după ce au trăit vieți foarte scurte). Exploziile ulterioare au aruncat în spațiu cantități mari de atomi mai grei - non-primordiali. Din această dotare cosmică bogată s-au format stele noi - multe cu însoțitori planetari. Deoarece astfel de soare din a doua și a treia generație sunt mai puțin masive decât progenitorii lor, acestea ard mai lent, mai rece și mult, mult mai mult - ceva esențial pentru tipurile de energie benigne coerente necesare pentru a face viața organică posibilă.
Deși stelele crescătoare s-au format în câteva sute de milioane de ani de la Big Bang, viața de aici pe Pământ a luat timpul. Soarele nostru - o stea a treia generație de masă modestă - s-a format la nouă miliarde de ani mai târziu. Formele de viață s-au dezvoltat cu puțin peste un miliard de ani după aceea. Așa cum s-a întâmplat, moleculele s-au combinat pentru a forma compuși organici care - în condiții adecvate - s-au unit ca aminoacizi, proteine și celule. În tot acest timp, un alt strat de complexitate a fost adăugat la altul, iar creaturile au devenit tot mai perceptive asupra lumii din jurul lor. În cele din urmă - după mai multe miliarde de ani - s-a dezvoltat viziunea. Iar viziunea - adăugată unui sentiment subiectiv de conștientizare - a făcut posibil ca Universul să se uite înapoi la sine.
Cercetările empirice asupra elementelor fundamentale ale vieții arată că o concoacție de elemente bine alese (hidrogen, carbon, oxigen și azot) expuse radiațiilor ultraviolete neionizante formează aminoacizi. Aminoacizii înșiși au o capacitate remarcabilă de a se lega împreună în proteine. Și proteinele au o capacitate destul de „proteică” de a da formă și comportament celulelor. Acum se consideră cu totul posibil ca primii aminoacizi să se fi format în spațiu1 - protejate de formele mai dure de radiații în nori vasta cuprinse din material primordial și cu stele. Din acest motiv, viața poate fi un fenomen omniprezent care așteaptă pur și simplu doar anumite condiții favorabile pentru a se înrădăcina și a se dezvolta într-o mare varietate de forme.
În prezent, exobiologii consideră că apa lichidă este esențială pentru formarea și înmulțirea vieții organice. Apa este o substanță extraordinară. Ca solvent ușor, apa permite altor molecule să se disocieze și să se amestece. Între timp, este foarte stabilă și este transparentă pentru lumina vizibilă - ceva util dacă biotica trebuie să obțină energie direct de lumina soarelui. În sfârșit apa ține bine temperatura, elimină excesul de căldură prin vaporizare și plutește atunci când este răcit pentru a se solidifica ca gheață.
Potrivit exobiologului NASA, Andrew Pohorille, „Apa aduce molecule organice împreună și permite organizarea în structuri care în cele din urmă au devenit celule.” În acest fel, apa acționează într-o matrice inegalabilă care permite moleculelor organice să formeze structuri de auto-organizare. Andrew citează o proprietate asociată în mod unic cu apa care face posibilă autoorganizarea și creșterea: „Efectul hidrofob este responsabil pentru faptul că apa și uleiul nu se amestecă, săpunurile și detergenții„ captează ”murdăria uleioasă în timpul spălării în apă și pentru o număr mare de alte fenomene. Mai general, efectul hidrofob este responsabil de separarea moleculelor nepolare (uleioase) sau a unor părți ale moleculelor de apă, astfel încât acestea se pot lipi, chiar dacă nu sunt legate. În biologie, acestea sunt tocmai interacțiunile responsabile pentru formarea pereților celulari membranosi și pentru plierea proteinelor în structuri funcționale. ”
Pentru ca apa să ia starea lichidă, aceasta trebuie să rămână într-un interval relativ restrâns de temperaturi și presiuni. Din această cauză, doar câteva anumite planete bine plasate - și, probabil, o mână de luni mari sunt favorizate cu condițiile necesare pentru a lăsa viața. În multe cazuri, totul se rezumă la o formă de proprietăți imobiliare cerești - locație, locație, locație ...
Viața timpurie pe Pământ a fost foarte simplă în formă și comportament. Deși celulare, nu aveau un nucleu central (procariote) și alte sub-structuri (organele). Lipsa unui nucleu astfel de celule reproduse asexual. Aceste anaerobe au existat în principal prin crearea (anabolizarea) gazului metan din hidrogen și dioxid de carbon. Le-a plăcut căldura - și a fost o mulțime de ea pentru a ocoli!
Faptul că viața s-a dezvoltat pe Pământ nu ar trebui să fie la fel de surprinzător cum s-ar putea crede. Viața este acum considerată mult mai robustă decât ne imaginam odată. Chiar și acum evacuările hidrotermale adânc în ocean scurg apa aproape în clocot. Alături de viața de astfel de orificii de aerisire - sub formă de viermi uriași de tub și scoici - înflorește. Adânc sub suprafața Pământului, bacterii anaerobe metabolizante minerale. Astfel de condiții au fost considerate imposibile în cea mai mare parte a secolului XX. Viața pare să răsară chiar și în cele mai dure condiții.
Pe măsură ce formele de viață avansau în lumea noastră, celulele au dezvoltat organele - unele prin încorporarea celulelor mai mici, mai specializate în structurile lor. Planeta s-a răcit, atmosfera sa s-a lămurit și lumina soarelui s-a jucat pe oceane. Au apărut bacterii primitive care fixau energia din lumina soarelui ca aliment. Unii au rămas procarioti, în timp ce alții au dezvoltat un nucleu (eucariot). Aceste bacterii primitive au crescut conținutul de oxigen din atmosfera Pământului. Toate acestea au decurs acum aproximativ 2 miliarde de ani și au fost esențiale pentru a sprijini calitatea și cantitatea vieții care populează în prezent „Planeta Albastră”.
Inițial, atmosfera era din mai puțin de 1% oxigen - dar pe măsură ce nivelurile au crescut, bacteriile consumă forme de viață adaptate să sintetizeze apa din oxigen și hidrogen. Aceasta a eliberat mult mai multă energie decât este capabil să metabolizeze metanul. Sinteza controlată a apei a fost o realizare uriașă pentru viață. Luați în considerare experimentele de laborator de chimie din liceu, unde hidrogenul și oxigenul gazelor sunt combinate, încălzite, apoi explodează. Formele de viață primitive au trebuit să învețe să gestioneze aceste lucruri foarte volatile într-o manieră mult mai sigură - punând fosforul în sarcină în conversia ADP în ATP și din nou.
Mai târziu - cu aproximativ 1 miliard de ani în urmă - s-au format cele mai simple creaturi multicelulare. Acest lucru s-a produs pe măsură ce celulele s-au reunit pentru binele comun. Dar astfel de creaturi erau simple colonii. Fiecare celulă era pe deplin de sine stătătoare și avea grijă de propriile nevoi. Tot ceea ce aveau nevoie era expunerea constantă la bulionul cald din oceanele timpurii pentru a achiziționa nutrienți și a elimina deșeurile.
Următorul mare pas în evoluția vieții2
a venit pe măsură ce s-au dezvoltat tipuri de țesuturi celulare specializate. Musculatura, nervul, epidermul și cartilajul au avansat dezvoltarea multor forme de viață complexe care acum populează planeta noastră - de la planta înflorită la tânărul astronom în devenire! Dar acea primă creatură organizată s-ar putea să fi fost foarte bine un vierme (anelid) care se îngroșă prin mahalaua marină de acum aproximativ 700 de milioane de ani. Lipsa ochilor și a unui sistem nervos central nu avea decât capacitatea de a atinge și de a gusta. Dar acum viața avea capacitatea de a se diferenția și de a se specializa. Creatura în sine a devenit oceanul ...
Odată cu apariția unor creaturi bine organizate, ritmul vieții a accelerat:
Prin 500 MYA, primele vertebre au evoluat. Acestea erau probabil creaturi asemănătoare cu anghilă, lipsite de vedere, dar sensibile la schimbările chimice - și eventual electrice - din mediile lor.
Prin 450 MYA, primele animale (insecte) s-au alăturat plantelor înrădăcinate pe uscat.
Aproximativ 400 de MYA primii vertebrati au urcat in largul marii. Este posibil să fi fost un pește amfibiu care subzistă asupra insectelor și a vieții plantelor de-a lungul țărmului.
Până la 350 MYA - au apărut primele reptile „asemănătoare iguanei”. Acestea aveau fălci puternice, tari, într-un craniu dintr-o singură bucată. Pe măsură ce au crescut, astfel de reptile și-au luminat craniile adăugând orificii (dincolo de simple prize pentru ochi). Înainte ca dinozaurii să domine pământul, le-au precedat crocodilii, țestoasele și pterasaurii (reptile zburătoare).
Mamiferele primitive merg înapoi aproape 220MY. Majoritatea acestor creaturi erau mici și asemănătoare rozătoarelor. Versiunile ulterioare au dezvoltat placenta - dar speciile anterioare au ouat pur și simplu ouăle interne. Desigur, toate mamiferele sunt cu sânge cald și din această cauză trebuie să mănânce vorac pentru a menține temperatura corpului - mai ales în nopțile reci de vânt, urmărind galaxiile slabe de-a lungul râului Eridanus ...
La fel ca mamiferele, păsările cu sânge cald necesită mai multă hrană decât reptilele - dar ca reptilele - ouă depuse. Nu este o idee proastă pentru o creatură de zbor! Astăzi păsările cerești zboară (cum ar fi Cygnus the Swan și Aquila the Eagle) de la sfârșitul verii, deoarece păsările adevărate au luat aripa aproximativ 150 MYA.
Cele mai vechi primate au existat chiar și în timpul stingerii dinozaurilor Dovezile puternice susțin ideea că dinozaurii înșiși au trecut ca grup după ce un asteroid - sau o cometă - a afectat peninsula Yucatan din Statele Unite ale Mexicului. După acest eveniment catastrofal, temperaturile au scăzut pe măsură ce a coborât o iarnă „non-nucleară”. În astfel de condiții, mâncarea era liberă, dar sângele cald i-a revenit. Cu toate acestea, nu a fost mult timp înainte ca un tip de „gigantism” să înlocuiască curând un altul - mamiferele în sine au crescut la dimensiuni extraordinare și cele mai mari dezvoltate în pântecele mării și au acum forma marilor balene.
Sfârșitul „șopârlelor groaznice” nu a fost prima extincție în masă a vieții - patru decedări anterioare au precedat-o. Astăzi, conștienți de potențialul altor impacturi cataclismice, unii dintre astronomi ai lumii urmăresc cu atenție asupra bucăților de resturi care orbitează de pe pământ, rămase de la formarea sistemului solar. Cele mai mici tipuri - meteoriști, de exemplu, au prezentat lumină cerească inofensivă. Meteoriile mai mari (bolide) răspândesc ocazional „flacără” și urmează „fum” în timp ce se prăbușesc pe Pământ. Corpurile mai mari au lăsat treziri ale unei devastații naturale pe mai multe mile de păduri - fără a lăsa măcar urmă de materialul „partidului care se prăbușește” în urmă. Dar intrusii mai mari au prea puțină modestie. Un asteroid sau o cometă cu un diametru de un kilometru ar însemna calamitatea absolută pentru un centru de populație. Organismele de zece ori mai mari ca acestea pot însemna scăderile masive de tipul care au specificat sfârșitul dinozauriei.
Ființele umane au mers mai întâi în poziție verticală de aproximativ 6 MYA. Acest lucru s-a produs probabil pe măsură ce calea a divergent între proto-cimpanzee și hominizi timpurii. Această divergență a urmat o perioadă de zece milioane de ani de evoluție rapidă a primatului și s-a amestecat într-un ciclu de șase milioane de ani al evoluției umane. Primele unelte din piatră au fost realizate cu mâna omului în urmă cu aproximativ 2 milioane de ani. Un incendiu a fost exploatat de un membru întreprinzător al speciei umane un milion de ani mai târziu. Tehnologia a dobândit un impuls foarte lent - sute de mii de ani au trecut fără o îmbunătățire semnificativă a instrumentelor folosite de societățile tribale din trecut.
Oamenii moderni își au originea în urmă cu mai bine de 200.000 de ani. Aproximativ 125 de mii de ani mai târziu a avut loc un eveniment care ar fi putut reduce întreaga populație umană a planetei Pământ la mai puțin de 10.000 de persoane. Acest eveniment nu a fost de natură extraterestră - Pământul în sine, probabil, a înlăturat „focul și pucioasa” în timpul erupției unei camere de magmă cu gaz (similar cu cea de sub Parcul Național Yellowstone din vestul SUA). Alți 65.000 de ani au trecut și epoca de piatră a dat loc vârstei agriculturii. Cu 5000 de ani în urmă, primele state-oraș s-au reunit în văile fertile înconjurate de clime mult mai puțin ospitaliere. Civilizații întregi au venit și au dispărut. Fiecare trece o torță de cultură și tehnologie în evoluție lentă la următoarea. Astăzi au trecut doar câteva secole scurte de când primele lentile umane au modelat lentile de sticlă și au îndreptat ochiul uman asupra lucrurilor Cerului Nocturn.
Astăzi oglinzi uriașe și sonde spațiale ne permit să contemplăm întinderile vaste ale universului. Vedem un Cosmos dinamic și destul de palpitant cu viața mai abundentă decât oricine și-ar putea imagina. Ca și lumina și materia, viața poate fi foarte bine o calitate fundamentală a continuumului spațiu-timp. Viața ar putea fi la fel de universală ca gravitația - și la fel de personală ca o seară singură, cu un telescop sub cerul nopții ...
1 De fapt, amprenta radio-frecvență spectrografică a cel puțin unui aminoacid (glicină) a fost găsită în nori vaste de praf și gaz în mediul interstelar (ISM). (Vezi aminoacizii găsiți în spațiul profund).
2 Că viața se dezvoltă de la forme mai puțin sofisticate la mai sofisticate este o întrebare dincolo de disputa științifică. Tocmai modul în care se desfășoară acest proces este o problemă de divizare profundă în societatea umană. Astronomii - spre deosebire de biologi - nu sunt obligați să țină nicio teorie particulară pe această problemă. Dacă mutația întâmplării și selecția naturală determină procesul sau există vreo „mână” nevăzută pentru a aduce astfel de lucruri este în afara domeniului anchetei astronomice. Astronomii sunt interesați de structuri, condiții și procese din univers. Pe măsură ce viața devine mai accentuată pentru această discuție, astronomia - în special exobiologia - va avea mai multe de spus despre această problemă. Dar însăși faptul că astronomii pot permite naturii să vorbească despre astfel de probleme, cum ar fi o „creație ex nihilo” bruscă și instantanee, sub forma unui Big Bang, arată cât de flexibilă este gândirea astronomică în ceea ce privește originile finale.
Confirmare: Mulțumirile mele iese la exobiolog
Andrew Pohorille de la NASA, care m-a luminat cu privire la semnificația mare a efectului hidrofob asupra formării structurilor auto-organizatoare. Pentru mai multe informații despre exobiologie, vă rugăm să consultați site-ul oficial al NASA „Exobiology Life Through Space and Time” prin care am avut norocul să îl contactez pe Andrew.
Despre autor:
Inspirat de capodopera de la începutul anului 1900: „Cerul prin trei, patru și cinci inci telescoape”, Jeff Barbour a început în astronomie și știința spațială la vârsta de șapte ani. În prezent, Jeff își dedică mare parte din timp pentru a observa cerurile și pentru a menține site-ul
Astro.Geekjoy.
