Bildekreditt: Woods Hole Oceanographic
Mange ting måtte gå bra for livet å komme. Hvis du går langt tilbake, begynner det hele med et Big Bang-univers som føder rom og tid. I det tidlige universet reflekterte lyset, bremset i livskraft, de opprinnelige elementene sammenkokte og kondenserte til en første generasjon av massive oppdretterstjerner. Etter å ha varmet opp til forestillingen (ved gravitasjonskomprimering) begynte primordialt materiale å smelte sammen i stjernekjerner og en mindre form for lys beveget seg utover for å varme og belyse et ungt og potensielt stadig ekspanderende univers.
Mer tid og mer plass fikk mange av de tidlige blå stjernene til å implodere (etter å ha levd veldig korte liv). Påfølgende eksplosjoner spydde store mengder tyngre - ikke-primordiale - atomer ut i verdensrommet. Ut av dette rike kosmiske begavelsen dannet det seg nye stjerner - mange med planetariske fremmøtte. Fordi slike andre og tredje generasjons soler er mindre massive enn deres forfedre, forbrenner de saktere, kjøligere og mye, mye lenger - noe som er essensielt for den typen godartet konsistente energinivåer som trengs for å gjøre organisk liv mulig.
Selv om oppdretterstjerner dannet seg i løpet av noen hundre millioner år etter Big Bang, tok livet her på jorden sin tid. Solen vår - en tredje generasjons stjerne med beskjeden masse - dannet rundt ni milliarder år senere. Livsformer utviklet seg litt mer enn en milliard år etter det. Da dette skjedde, ble molekyler kombinert for å danne organiske forbindelser som - under passende forhold - ble samlet som aminosyrer, proteiner og celler. I løpet av alt dette ble ett lag med kompleksitet lagt til et annet, og skapninger ble stadig mer oppfatning av verden rundt dem. Etter hvert - etter flere milliarder år - utviklet visjonen seg. Og visjon - lagt til en subjektiv bevissthetsfølelse - gjorde det mulig for universet å se tilbake på seg selv.
Empirisk undersøkelse av livets grunnleggende viser at en blanding av velvalgte elementer (hydrogen, karbon, oksygen og nitrogen) utsatt for ikke-ioniserende ultrafiolett stråling danner aminosyrer. Aminosyrer har i seg selv en bemerkelsesverdig kapasitet til å kjede sammen til proteiner. Og proteiner har en ganske "protean" evne til å gi form og oppførsel til celler. Det anses nå som fullt mulig at de aller første aminosyrene tok form i verdensrommet1 - skjermet for hardere former for stråling i store skyer bestående av urte- og stjernemateriale. Av denne grunn kan livet være et allestedsnærværende fenomen som bare venter på bare visse gunstige forhold for å slå rot og vokse til en lang rekke former.
Foreløpig mener eksobiologer at flytende vann er avgjørende for dannelse og mangfoldighet av organisk liv. Vann er et ekstraordinært stoff. Som et mildt løsningsmiddel gjør vann det mulig for andre molekyler å dissosiere og blande. I mellomtiden er den veldig stabil og er gjennomsiktig for synlig lys - noe som er nyttig hvis biotika skal hente energi direkte fra sollys. Til slutt holder vann temperaturen godt, bærer av overflødig varme gjennom fordampning og flyter når den avkjøles for å størkne som is.
I følge NASA-eksobiolog Andrew Pohorille "bringer vann organiske molekyler sammen og tillater organisering i strukturer som til slutt ble celler." Dermed virker vann i en enestående matrise som gjør det mulig for organiske molekyler å danne selvorganiserende strukturer. Andrew siterer en egenskap unikt assosiert med vann som muliggjør selvorganisering og vekst: "Den hydrofobe effekten er ansvarlig for at vann og olje ikke blandes, såper og vaskemidler" fanger "fet skitt under vasking i vann og for en stort antall andre fenomener. Mer generelt er hydrofob effekt påvirket av segregering av ikke-polare (oljeaktige) molekyler eller deler av molekyler fra vann, slik at de kan feste seg sammen selv om de ikke er bundet. I biologi er dette nettopp de interaksjoner som er ansvarlige for dannelsen av membranøse cellevegger og for å brette proteiner til funksjonelle strukturer. ”
For at vann skal ta flytende tilstand, må det forbli i et relativt smalt temperatur- og trykkområde. På grunn av dette er det bare et fåtall godt plasserte planeter - og muligens foretrekkes en håndfull store måner med forholdene som er nødvendige for å la livet leve. I mange tilfeller kommer det hele til en form for himmelsk eiendom - beliggenhet, beliggenhet, beliggenhet ...
Tidlig liv på jorden var veldig enkelt i form og oppførsel. Selv om de var cellulære, manglet de en sentral kjerne (prokaryotisk) og andre understrukturer (organeller). Mangler en kjerne reproduserte slike celler useksuelt. Disse anaerobene levde først og fremst ved å lage (anabolisere) metangass fra hydrogen og karbondioksid. De likte varme - og det var nok av det å gå rundt!
At livet utviklet seg på jorden, skulle ikke være så overraskende som man kanskje tror. Livet anses nå som langt mer robust enn en gang hadde trodd. Selv nå hydrotermiske luftehull dypt i havet, kaster ut nesten kokende vann. I tilknytning til slike ventiler blomstrer livet - i form av gigantiske rørormer og muslinger. Dypt under overflaten av jorden finnes mineralmetaboliserende anaerobe bakterier. Slike forhold ble antatt umulige gjennom det meste av 1900-tallet. Livet ser ut til å dukke opp under selv de tøffeste forhold.
Etter hvert som livsformer avanserte i verdenen vår, utviklet celler organeller - noen ved å inkorporere mindre, mer spesialiserte celler i strukturer. Planeten avkjølte, atmosfæren ble klargjort og sollys spilte på havene. Primitive bakterier oppsto som fikset energi fra sollys som mat. Noen forble prokaryot, mens andre utviklet en kjerne (eukaryot). Disse primitive bakteriene økte oksygeninnholdet i jordens atmosfære. Alt dette skjedde for rundt 2 milliarder år siden og var avgjørende for å støtte kvaliteten og mengden av liv som for øyeblikket befolket ”den blå planeten”.
Opprinnelig besto av atmosfæren av mindre enn 1% oksygen - men etter hvert som nivåene økte, bakterie-spiser livsformer tilpasset for å syntetisere vann fra oksygen og hydrogen. Dette frigjorde langt mer energi enn metanmetabolismen er i stand til. Den kontrollerte syntesen av vann var en enorm prestasjon for livet. Tenk på laboratorieforsøkene på videregående skole der hydrogen og oksygengass kombineres, oppvarmes og eksploderer. Primitive livsformer måtte lære seg å håndtere dette veldig flyktige stoffet på en langt tryggere måte - å sette fosfor til oppgave i konvertering av ADP til ATP og tilbake igjen.
Senere - for omtrent 1 milliard år siden - tok de enkleste flercellede skapningene form. Dette skjedde da cellene kom sammen for felles beste. Men slike skapninger var enkle kolonier. Hver celle var fullstendig selvforsynt og tok vare på sine egne behov. Alt de trengte var konstant eksponering for den varme buljongen i de tidlige havene for å skaffe næringsstoffer og eliminere avfall.
Det neste store steget i livets utvikling2
kom etter hvert som spesialiserte cellevevstyper utviklet seg. Muskel, nerve, overhuden og brusk avanserte utviklingen av de mange komplekse livsformene som nå befolker planeten vår - fra blomstrende plante til den spirende unge astronomen! Men den aller første organiserte skapningen kan godt ha vært en orm (annelid) som gravde gjennom den marine slemmen for rundt 700 millioner år siden. Manglende øyne og sentralnervesystemet hadde bare kapasitet til å ta på og smake. Men nå hadde livet kapasitet til å differensiere og spesialisere seg. Vesenet ble havet ...
Med ankomsten av velorganiserte skapninger ble livets tempo raskere:
Ved 500 MYA utviklet de første virveldyrene seg. Dette var sannsynligvis ållignende skapninger som mangler synet, men som er følsomme for kjemiske - og muligens elektriske - endringer i miljøene.
Ved 450 MYA ble de første dyrene (insektene) med på å rotfeste planter på land.
Omtrent 400 MYA de første virveldyrene klatret opp av sjøen. Dette kan ha vært en amfibisk fisk som levde på insekter og planteliv langs kysten.
Av 350 MYA - de første “leguanlignende” reptilene dukket opp. Disse hadde sterke, harde kjever i en hodeskalle. Etter hvert som de ble større, lette slike krypdyr hodeskallene ved å legge til åpninger (utover enkle øyestikkontakter). Før dinosaurer dominerte jorden, gikk krokodiller, skilpadder og pterasaurer (flygende krypdyr) foran dem.
Primitive pattedyr går nesten 220 millioner tilbake. De fleste av disse skapningene var små og gnagerlignende. Senere versjoner utviklet morkaken - men tidligere arter klekket rett og slett egg internt. Alle pattedyr er selvfølgelig varmblodige og på grunn av dette må de spise glupskt for å opprettholde kroppstemperaturen - spesielt på kalde vindfulle netter som sporer ned svake galakser langs elven Eridanus ...
Som pattedyr krever varmblodige fugler mer mat enn krypdyr - men som krypdyr - lagt egg. Ikke en dårlig idé for en skapning av fly! I dag flyr himmelfugler (for eksempel sensommerens Cygnus the Swan og Aquila the Eagle) fordi ekte fugler tok vingen rundt 150 MYA.
De tidligste primatene eksisterte selv i løpet av utryddelsen av dinosaurene. Sterke bevis støtter ideen om at dinosaurene selv passerte som en gruppe etter at en asteroide - eller komet - påvirket Yucatan-halvøya i Mexico. Etter denne katastrofale hendelsen falt temperaturene når en "ikke-kjernefysisk" vinter falt ned. Under slike forhold var maten ekstra, men varmblodighet kom til sin rett. Det varte imidlertid ikke lenge før en type "gigantisme" snart erstattet en annen - pattedyr selv vokste til ekstraordinære størrelser og den største utviklet seg i livmoren til sjøen og tar nå form av de store hvalene.
Enden på "forferdelige øgler" var ikke den første masseutryddelsen av livet - fire tidligere dødsfall hadde gått foran det. I dag, klar over potensialet for andre slike katastrofale påvirkninger, holder noen av verdens astronomer øye med jorda som kretser rundt rester av rester fra dannelsen av solsystemet. De minste typene - for eksempel meteorer - tar på ufarlig himmellys. Større meteorer (bolider) sprer tidvis "flamme" og sporer "røyk" når de krasjer til jorden. Større kropper har etterlatt seg våkner av naturlig ødeleggelse over milevis med skog - uten en gang å etterlate et spor av sitt eget “parti som krasjer” materiale. Men større inntrengere har liten slik beskjedenhet. En asteroide eller komet med en diameter i kilometer vil stave absolutt ulykke for et befolkningssenter. Organer som er ti ganger så stor, kan utgjøre enorme avfall av den typen som stavet slutten av dinosaurien.
Mennesker gikk først oppreist 6MYA. Dette skjedde sannsynligvis da banen diver av mellom proto-sjimpanser og tidlige hominider. Den divergensen fulgte en periode på ti millioner år med rask primatutvikling og ble blandet inn i en seks millioner år lang syklus av menneskelig evolusjon. De første steinredskapene ble laget av menneskehånd for omtrent 2 millioner år siden. Brann ble utnyttet av et eller annet driftig medlem av den menneskelige arten en million år senere. Teknologi fikk fart veldig sakte - hundretusener av år har gått uten noen vesentlig forbedring av verktøyene som stammesamfunnene har brukt i lang tid.
Moderne mennesker oppsto for mer enn 200 000 år siden. Omtrent 125 tusen år senere skjedde en hendelse som kan ha redusert hele den menneskelige befolkningen på planeten Jorden til under 10 000 individer. Denne hendelsen var ikke utenomjordisk i naturen - Jorden selv slo sannsynligvis frem "ild og svovel" under utbruddet av et gassladet magakammer (tilsvarende det under Yellowstone nasjonalpark i det vestlige USA). Ytterligere 65 000 år gikk, og steinalderen ga vei for jordbruksalderen. For 5000 år siden samlet de første bystatene seg sammen i fruktbare daler omgitt av langt mindre gjestfrie strøk. Hele sivilisasjoner har kommet og gått. Hver passerer en fakkel med kultur og utvikler sakte teknologi til den neste. I dag har det bare vært noen få århundrer siden de første menneskelige håndformede glasslinsene og vendte det menneskelige øye på tingene fra nattehimmelen.
I dag gir enorme speil og romprober oss mulighet til å tenke på universets enorme rekkevidde. Vi ser en kosmos dynamisk og muligens spennende med liv rikere enn noen kunne forestille seg. Som lys og materie kan livet meget godt være en grunnleggende kvalitet på rom-tid kontinuum. Livet kan være så universelt som gravitasjon - og så personlig som en kveld alene med et teleskop under nattehimmelen ...
1 Faktisk har det radiofrekvente spektrografiske fingeravtrykket til minst en aminosyre (glysin) blitt funnet i store skyer av støv og gass i det interstellare mediet (ISM). (Se aminosyre som finnes i dype rom).
2 At livet utvikler seg fra mindre sofistikerte til mer sofistikerte former er et spørsmål utenfor vitenskapelig tvist. Hvordan denne prosessen foregår er et spørsmål om dyp splittelse i det menneskelige samfunn. Astronomer - i motsetning til biologer - er ikke pålagt å holde noen spesiell teori om dette problemet. Enten tilfeldighetsmutasjoner og naturlig seleksjon driver prosessen eller en usett "hånd" som eksisterer for å bringe slike ting til, er utenfor riket for astronomisk undersøkelse. Astronomer er interessert i strukturer, forhold og prosesser i universet for øvrig. Når livet blir mer fremtredende for den diskusjonen, vil astronomi - spesielt eksobiologi - ha mer å si om saken. Men det faktum at astronomer kan tillate naturen å snakke om slike spørsmål som en plutselig og øyeblikkelig "skapelse ex nihilo" i form av et Big Bang, viser bare hvor fleksibel astronomisk tenking er når det gjelder den ultimate opprinnelsen.
Bekreftelse: Min takk går ut til eksobiolog
Andrew Pohorille fra NASA som opplyste meg om den store betydningen av den hydrofobe effekten på dannelsen av selvorganiserende strukturer. For mer informasjon om eksobiologi, se NASAs offisielle nettsted for eksobiologi Life Through Space and Time, som jeg hadde lykke til å kontakte Andrew.
Om forfatteren:
Inspirert av det første 1900-tallets mesterverk: "Himmelen gjennom tre, fire og fem tommers teleskoper", fikk Jeff Barbour en start i astronomi og romvitenskap i en alder av syv år. For tiden bruker Jeff mye av sin tid på å observere himmelen og vedlikeholde nettstedet
Astro.Geekjoy.
