Abstrakta přednášek - Astma Litomyšl 2017

Abstrakta přednášek

 


Století panspermie – domněnky S. Arrhenia o možnosti přenosu zárodků života mezi planetami a hvězdami

Grygar J., Fyzikální ústav Akademie věd ČR, Praha (zpět na seznam abstrakt)


SOUHRN: Před sto lety vyslovil Arrhenius domněnku o přenosu zárodků života mezi hvězdami pomocí tlaku záření (panspermie). Domněnka zprvu narážela na neschopnost objasnit, jak vznikl ve vesmíru uhlík, ale ani vysvětlení vzniku těžších prvků ve hvězdách ji nezachránilo, přestože je patrně možný přenos zárodků života v meteoritech.

Klíčová slova: panspermie, nukleogeneze, uhlík, život, Země, meteority, Arrhenius

Kde se vzal ve vesmíru uhlík?

Po objevu termonukleárních reakcí ve hvězdách (Bethe, 1939) se ukázalo, že pro hvězdy hmotnější než Slunce je nejúčinnější reakcí tzv. uhlíko-dusíkový cyklus. Nikdo však nevěděl, kde se tyto prvky ve hvězdách vzaly. Problém se vyhrotil, když Gamow (1946, 1948) zformuloval teorii velkého třesku a ukázal, že v prvních třech minutách vesmíru vzniklo pouze prvních pět prvků Mendělejevovy soustavy, tj. především vodík a helium v hmotnostním poměru 3:1 s nepatrnými příměsmi lithia, berylia a bóru. Přes veškerou snahu se Gamowovi nepodařilo „vyrobit“ v žhavém a hustém velmi raném vesmíru uhlík, a tedy ani další těžší prvky, čili chyběla převážná část chemické pestrosti pozorovaného vesmíru.

Tento problém vyřešil až Salpeter (1952) propočítáním tzv. trojité reakce alfa, kdy se postupně setkávají tři jádra helia a vytvoří jádro uhlíku v dostatečně hmotných hvězdách. Ukázalo se totiž, že existuje zvláštní jaderná rezonance, která podstatně zvyšuje pravděpodobnost zachycení heliových jader (částic alfa) při teplotě nad 300 MK a postupně vede i k tvorbě těžších prvků Mendělejevovy tabulky až po jádra železa (protonové číslo 26). Teorii nukleogeneze v nitrech hvězd pak rozpracovali v epochální práci z r. 1957 manželé Burbidgeovi aj. Uhlík se tedy podle současných názorů tvoří výhradně v nitrech dostatečně hmotných hvězd. Výskyt prvků od uhlíku až po železo ve vesmíru pak zaručil možnost vzniku prvních tuhých těles – planet. Dnes už je zcela jisté, že planety i hvězdy se tvoří postupným drolením a zahušťováním chladných (10 ÷ 200 K) obřích (rozměry až 100 pc) molekulových mračen o hmotnosti až milión Sluncí.

Historická poznámka o mnohosti světů obydlených

S výskytem uhlíku ve vesmíru je spjata teoretická možnost vzniku života na základě organických sloučenin, jimž se nejlépe daří na dostatečně hmotných a relativně chladných tělesech s pevným povrchem, tj. na planetách. Domněnky o vzniku života na Zemi lze rozdělit na vnitřní a vnější.

Vnitřní domněnky vycházejí z představy, že přechod od neživé hmoty k živým organizmům se odehrál přímo na Zemi, a to již před téměř 4 miliardami let. Podporou pro tento názor se stal laboratorní pokus S. Millera (1952), v němž na směs vody, čpavku a metanu působil elektrickými výboji a získal tak celkem snadno aminokyseliny. Miller usoudil, že tím napodobil podmínky na rané Zemi, takže život na Zemi mohl vzniknout snadno a spontánně.

Vnější domněnky předpokládají, že život byl na Zemi přinesen z kosmického prostoru, z prostředí sluneční soustavy, popřípadě i ze vzdáleného hvězdného vesmíru. Nejvýznamnějším představitelem vnějších domněnek se stal na počátku XX. stol. švédský přírodovědec Arrhenius (1859–1927). Ten v letech 1903–1908 rozpracoval domněnku o tzv. panspermii, oplodňování vhodných planet zárodky, které se mezi planetami či hvězdami přenášejí v podobě spor díky tlaku záření, jenž pro takto nepatrné objekty hraje významnější roli než gravitace. Od té doby se začala i v odborných kruzích přetřásat otázka, kterou předtím řešili spíše spisovatelé sci-fi, totiž o mnohosti světů obydlených inteligentními tvory. Tento převrat souvisí s průkopnickou studií Cocconiho a Morrisona (1959), kteří usoudili, že mimozemšťané určitě zjistili, že mezihvězdný vodík vysílá radiovou spektrální čáru na vlnové délce 211 mm, která se tak může stát prostředkem pro mezihvězdnou komunikaci.

Svědectví meteoritů

Objev meteoritů z Marsu a z Měsíce oživil možnost panspermie mechanickým přenosem zárodků života alespoň uvnitř sluneční soustavy. Nejméně ve dvou meteoritech Allende (Mexiko) a Murchison (Austrálie) byly nalezeny aminokyseliny údajně mimozemského původu v relativním zastoupení 17 ppm. Důležitým mezníkem v pochopení významu meteoritů pro transport zárodků života se stala práce Meloshe (2001), v níž se zabýval obecně možnostmi přenosu hornin mezi planetami a měsíci sluneční soustavy. V této studiu ukázal, že je dobře možný obousměrný přenos mikrobů mezi Zemí a Marsem, takže vzniká otázka, kdo koho a případně kdy oplodnil. Podle Meloshových výpočtů vymrští obří Jupiter ročně řádově 10 úlomků z Marsu ven ze sluneční soustavy. Každých 100 miliónů let se některý z nich usadí na oběžné dráze u cizí hvězdy. Jelikož spory na Zemi dokáží přežít 250 miliónů let, je tedy i tato panspermie na hranici možného, neboť spory uvnitř takových úlomků jsou dobře chráněny před sterilizačními účinky ultrafialového záření v kosmickém prostoru.

Závěrečná poznámka

Pokud jde o panspermii v Arrheniově smyslu, ta je evidentně vyloučená. Nekryté malé spory, nesené tlakem záření, by byly zcela určitě zničeny ultrafialovým zářením hvězd dříve, než by se dostaly z cizích hvězdných soustav k Zemi. Dokonce ani mechanická forma transportu zárodků života mezi hvězdami nevypadá nijak nadějně. Podle Meloshových výpočtů (2001) trefí interstelární meteorit Zemi jen jednou za bilión let. Zřejmě proto stále platí výstižný povzdech někdejšího prezidenta Caltechu Lee du Bridge z r. 1979: „Buď jsme ve vesmíru sami, anebo nejsme. V každém případě je to ohromující.“

Literatura

Arrhenius S. Die Umschau 1903; 7:481.
Arrhenius S. Worlds in Making , New York: Harper &Row, 1908.
Bethe H. Phys Rev 1939; 55:434.
Burbidge G&M, Fowler W, Hoyle F. Rev Mod Phys 1957; 29:547.
Cocconi G, Morrison P. Nature 1959; 184:844.
Gamow G. Nature 1948; 162:680.
Mayor M, Queloz D. Nature 1995; 378:315.
Melosh HJ. 32nd Annu. Lunar and Planetary Sci Conf 2022, 2001.
Miller S H. Science 1953; 117:528.
Salpeter E E. Astrophys J 1952; 115:326.

zpět na seznam abstrakt