EGZOLUNARYSTYKA III (2) - Ziemia

WIZJA ASTRONOMII PLASTYCZNEJ
ZIEMIA

BIOASTRONOMIA A ŻYCIE NA ZIEMI

Mechanizm ewolucji jest wbudowany w kosmos. Niektórzy astrofizycy i biolodzy, np. Ilja Prigogine, Paul Davies, Stuart Kauffman uznają istnienie w kosmosie samoorganizującej siły, kreującej rozwój form materialnych i biologicznych. Ilja Prigogine wyraża pogląd, że materia posiada swoisty kod genetyczny preferujący występowanie życia. Pierwiastki życia są więc powszechne, jednak ciąg ewolucji od form organicznych do wystąpienia życia jest w wyniku jakichś zjawisk utrudniony. Występuje tu skok od początkowej liniowej ewolucji chemicznej i chemiczno-organicznej do form biologicznych. Dużą rolę grać tu może tzw. ewolucja prebiologiczna, o której wspominał już w 1871 r. Karol Darwin.

Co dziś wiemy o tych prapoczątkach formowania się Ziemi i jej struktur biologicznych?

Ziemia uformowała się w zwarty glob ok. 4,75 mld lat temu. Grawitacyjna kontrakcja i reakcje promieniotwórcze pierwiastków w centrum globu utrzymywały wysoką temperaturę, jednak już z lotnych związków tworzyła się atmosfera, pierwotnie wodorowa, jednak ten lekki pierwiastek szybko ulotnił się w przestrzeń kosmiczną. Atmosfera była pierwotnie beztlenowa, właściwa i podobna do większości takich globów; złożona była głównie z azotu, dwutlenku węgla oraz pary wodnej. Potem nastąpił proces samonapędzającego się w wyniku skraplania ochładzania globu – cieplarniane gazy – para wodna i rozpuszczalny w wodzie dwutlenek węgla przeszły do formy ciekłej. Ziemia coraz bardziej stygła. Pojawiły się zbiorniki wodne.

Zgodnie z teorią angielskiego biochemika i genetyka Johna Haldane’a, w dalszym etapie ewolucji powstawanie metastabilnych struktur prebiologicznych we wczesnym okresie powstawania życia na Ziemi zachodziło, jak uważa autor tej koncepcji, pod wspomagającym wpływem promieniowania nadfioletowego.
Przeciwnego zdania jest rosyjski astronom i egzobiolog Josif Szkłowski, według którego działanie tego czynnika utrudniało wówczas tworzenie się złożonych biologicznie struktur; mogły one formować się w środowisku nie tylko wodnym, co uznaje większość uczonych, ale na jej znacznej głębokości (kilkadziesiąt metrów przestrzeni wody może chronić życie przed nadfioletem).

Całość zjawisk powstawania życia na Ziemi obejmuje teoria rosyjskiego biochemika Aleksandra Oparina. Teoria ta została opublikowana w 1923 r. i była potem dopracowywana przez dalsze kilkadziesiąt lat, obejmując opis genezy życia – od wstępnych form jego podstaw astroplanetarnych, planetarnych, stygnącej Ziemi, aż do powstania form biologicznych. Oparin uznał, że podstawową rolę odegrał tu węgiel, który ma bardzo wysoką temperaturę topnienia, 4200°C. Jego pewne związki, np. z niektórymi metalami, jako lżejsze kierowały go na zewnątrz jądra Ziemi ku powierzchni, potem w połączeniu z różnymi pierwiastkami i przy komplikacji tych związków, tworzyły się węglowodory, które stanowiły budulec następnych form organicznych. Z kolei związki azotki metali, tzw. cyjamidki, przyczyniły się do powstania amoniaku. Jednak kluczową rolę w teorii Oparina odgrywały tzw. koacerwaty – koloidalne, galaretowate cząstki, które otaczają się tworzącą się wokół nich stabilną kroplą płynną wody, połączoną w całość siłami elektrostatycznymi.

Koacerwaty, których istnienie potwierdził w 1932 r. holenderski fizykochemik de Jong, mają specjalne właściwości ważne dla przyszłego życia białkowego. Powstają w rozcieńczonych roztworach wodnych, mają namiastkę przegrody, odgraniczającą je od otoczenia, tak jak błona komórkowa u żywych organizmów, wchodzą w wybiórcze związki z otoczeniem, środowiskiem i przybierają w końcu systematyczne cechy indywidualne, tak że w różny sposób mogą komplikować się, rozwijać, lub przybierać prostsze, mniej ewolucyjnie silne cechy, co stanowi wstęp do przyszłej już biologicznej walki o byt.

Zgodnie z teorią Oparina, powstanie życia na pra-Ziemi zaszło dzięki jej pierwotnej sterylności – dzisiaj do takiej pra-ewolucji wskutek nasilonej walki o byt, nie doszłoby.

Polski biolog Ignacy Lichtig wyraził jednak pogląd, że i dziś takie samoródcze procesy zachodzą np. w brzegowych obszarach oceanów.

Zgodnie z kolei z teorią termiczną S.W. Foxa, ważnym etapem tworzenia się form biologicznych jest polimeryzacja zachodząca przy udziale silnych wyładowań elektrycznych, promieniowania nadfioletowego Słońca i fosforanów, w temperaturze 65-170 °C.

W następnej, po pre-biotycznej fazie, a już w ewolucyjno-biologicznej funkcjonowały nowe zjawiska. W oparciu o obecność środowiska podtrzymującego powyższy proces, np. rozpuszczalnika wodnego, koacerwaty kulistopodobne organiczne cząstki o charakterze ciał trwale oddzielonych już od środowiska barierą i stabilne utworzyły tym samym pierwsze twory komórkowe.

Biolodzy uznają, że jeśli na planecie przez ok. 100 mln lat utrzymuje się ciekła woda, może tam powstać życie. Jednak czynnikiem, który wspomagał ów proces, był prawdopodobnie praocean, a w nim tzw. denne kominy hydrotermalne.

Francis Crick stwierdził, że w naszej Galaktyce jest co najmniej około miliona globów, na których występują oceany zawierające środowiska tworzącego się życia, tzw. „pierwotny bulion”. Być może istnieją one co 10 lat świetlnych.

Pierwsze dowody paleontologiczne na występowanie życia znacznie bardziej złożonego niż koacerwaty sięgają okresu ok. 3,8 mld lat. Przypuszcza się, że życie na Ziemi i być może w kosmosie miało szansę pojawić się już ok. 300 mln lat po ustaniu tzw. wielkiego bombardowania globów naszego układu przez mniejsze ciała i zastygnięciu skorupy ziemskiej. Znaleziono skamieniałości bakterii i sinic oraz alg sprzed ok. 3,5 mld lat; 2,5 mld lat temu organizmy zaczęły uwalniać tlen, tworzący w atmosferze ozon, 1,4 mld lat temu powstały organizmy posiadające jądra komórkowe, 0,6 mld lat temu – pierwsze zwierzęce szkielety.

Powyższy rysunek autora przedstawia powierzchnię, formy życia i przyszłą obecność człowieka na księżycu odkrytej planety pozasłonecznej.

        Urodziny – egzoksiężyc planety HD 213240 B

Materiały źródłowe:
P. Artymowicz, „Astrofizyka układów planetarnych”, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 1995.
B. Kastory, „Chłodnym okiem. Rozmowa z prof. Martinem Kesslerem, kierownikiem Działu Astrofizyki Europejskiej Agencji Kosmicznej w Villafranca”, „Wprost”, 1998, nr 46.
M. Oramus, „Sens Wszechświata”, „Nowa Fantastyka”, 1998, nr 12.
A. Przychodzeń, „Nowe światy. Rozmowa z Michelem Mayorem z Universite de Geneve i Paulem Butlerem z University of California w Berkeley”, „Wprost”, 1998, nr 19.
Z. Sołtys, T.Z. Dworak, „Życie we Wszechświecie”, „Postępy Astronomii”, 1994, nr 2.
A. Trepka, „Biokosmos”, KAW RSW „Prasa-Książka-Ruch”, Warszawa 1984.

Tagi: egzolunarystyka, hd 213240 b