Utolsó módosítás időpontja
  • 2018-01-26 16:57
Látogatók
  • Megtekintett oldalak: 537518
  • Egyedi látogatók: 44851
  • Közzétett oldalak száma: 470
Címlap

Hogy kerül ide ez a bolygó?

Szük Bendegúz L.

Nyilvánvaló számunkra, hogy a Föld nevű bolygóra születtünk. Ez a bolygó egy csodálatos naprendszer része. Az is nyilvánvaló számunkra, hogy ebben a naprendszerben azonban nincs természetes élettérhez alkalmas más égitest és azt is tudjuk, hogy Naprendszerünk elhagyása a fantasztikus történetek síkján mozog, hiszen a hozzánk legközelebbi csillag is több, mint 4 fényév távolságra van. Úgy tűnik, hogy mi már itt ragadtunk, de vajon ez a véletlen műve, vagy nem lehet véletlen, hogy a mi Földünk pontosan itt van? A Naprendszer ezen pontján, ebben a Naprendszerben, ebben a galaxisban, ebben a világegyetemben. Nem is olyan régen még sokan lelkesedéssel néztek a SETI projekt elé, hiszen pl. Carl Sagan azt várta, hogy csak a mi galaxisunkban akár milliónyi fejlett civilizációnak kell lennie. Azonban kutatásaink és megfontolásaink eredményeképpen ez a kép mára megváltozott. Az itt bemutatott pontok mindegyike megér egy tanulmányt, de ezt a rövid írást csak gondolatébresztőnek szánom. Kezdjük utunkat a világegyetemnél.

Fizikai ismeretünk bővülésével egyre inkább kibővült előttünk, hogy mennyire különleges hely a világegyetem. A világegyetemet makro és mikro méretekben egyaránt fizikai erők, törvények irányítják. Ezek a törvények mind finoman hangoltak arra, hogy ebben a világegyetemben értelmes élet létezhessen. Egyrészt nem szabad elfeledkeznünk arról a tényről, hogy ezek a törvények egyáltalán léteznek. Mi lenne, ha nem lenne gravitációs erő? Nem lennének égitestek. Mi lenne, ha nem lenne elektromágneses kölcsönhatás? Nem lenne fény, nem lennének atomok. És a sort még folytathatnánk. Másrészt, nem szabad félvállról vennünk, hogy ezek a törvények megismerhetőek és logikusak. Az alapvető fizikai törvényeket le lehet írni egyetlen lapra és mindegyik törvényszerűség nagyon egyszerű formát ölt. A törvényeket csak egyetemes állandók használatával tudjuk leírni. Ismeretünk növekedésével egyre több olyan fizikai állandót ismerünk meg, amelyek nagyon pontos értéke szükséges ahhoz, hogy a világegyetem olyan legyen, amilyen és képes legyen az élet létrehozására. Ezen állandók között külön megemlíteném azt a 26 univerzális állandót, amelyeket dimenzió nélküli állandóknak ismerünk. Mindezen állandók pontos hangoltságának nincs fizikai magyarázata. Például, ha az erős kölcsönhatás csatolt állandója csak 2%-ban térne el jelenlegi értékétől, jelentősen különbözne világegyetemünk, és valószínűleg élet nélküli lenne. Ha csak a gravitációs állandóra gondolunk, még egy kicsiny módosítás is teljesen más világegyetemhez vezetne. Ha nagyobb lenne, akkor minden nagyobb testet összeroppantana, ha kisebb, akkor nem állnának össze az égitestek. Azt találjuk tehát, hogy egy olyan világegyetem létrejöttének valószínűsége, amely képes életet hordozni nullához közelít.

Szűkítsük megfigyeléseinket a galaxisunkra. Galaxisunk a legújabb kutatások szerint egy küllős spirálgalaxis, amely tele van veszélyekkel. A galaxis középpontja felé egyre sűrűbben találhatók csillagok, csillagközi anyag, igen gyakoriak a csillagokhoz kapcsolódó aktivitások és pusztító sugárzások. Ugyanez igaz a spirálkarokra is. Elmondható, hogy galaxisunk legnagyobb része nem alkalmas az élet számára. De a mi napunk két kar közötti ritkább területen helyezkedik el, ráadásul a csillagok azon 5%-a közé tartozik, amely együtt kering a galaxissal így nem kerül veszélyes területekre. Ez a helyzet viszont arra is alkalmas, hogy megismerjünk galaxisunk és világegyetemünk.

Folytassuk utunk a Napunk felé. Talán sokat hallottuk, hogy a Nap egy átlagos csillag. A Nap mérete a világegyetemben előforduló méretek között valóban középen helyezkedik el, ugyanakkor ez nem egy gyakran előforduló középmezőny. A Nap mérete megfelelő ahhoz, hogy hosszú időn keresztül kivételesen stabil, nagy erejű, megbízható energiaforrás legyen. Ezek a tulajdonságok ritkák a világegyetemben. Ha a Nap csak kicsivel lenne kisebb, mint jelenleg, akkor kevesebb energiát sugározna, emiatt a Földnek közelebb kellene lennie a Naphoz, amely a Holdéhoz hasonló kötött keringést hozna létre. Ez azonban megint megnehezítené az életet, és ha létre is jönne komplex élet a Föld napos oldalán, az akkor sem ismerné meg soha a csillagokat. Ha a Nap nagyobb lenne, akkor egy sokkal rövidebb életű, instabilabb csillag lenne. A csillagok nagy része kicsiny, nem termel elég energiát és jelentős része óriás, amely pedig túlzottan sok energiát termel. Azt találjuk, hogy a Nap lehetséges mérete egy vékony tartományon belül van. Az ilyen méretű csillagok, azonban ritkán vannak egyedül, ugyanakkor komplex élet egy bolygón nem képzelhető el, csak ha egyetlen stabil csillag körül kering. A Napnak egyéb érdekes tulajdonságai vannak, amelyek optimálissá teszik a életet: A Nap sugárzása és az általa közölt energia és fény az élet számára a legalapvetőbb követelmény. A Nap magjában 13-15 millió Kelvin uralkodik. Csillagunkban a hidrogénfúzió egy csodálatos önszabályzó folyamat adott hőmérséklet-térfogat egyensúly körül. A fúzió következtében egy nagy energiájú foton keletkezik, amely a Nap magjának anyagába ütközik, amely újra kibocsájtja azt, de már kisebb energiával. Mire a foton a felszínre ér sok idő telik el és az egyetlen nagy energiájú fotonból milliónyi a látható fény tartományába eső foton keletkezik mire eléri a már csak 5800 Kelvin körüli Napfelszínt (fotoszférát). A Nap csodálatosan hangolt, hogy a látható elektromágneses tartományban bocsássa ki energiája nagy részét. Ez a tartomány, a kb. 380-750 nm hullámhosszúságú tartomány, a természetes elektromágneses hullámok hullámhossz tartományának az elképesztően kicsi, mindössze 1/1025-en része. A csillagok is szélesebb frekvenciatartományban sugároznak, azonban a Nap elsősorban ebben a tartományban. A napsugárzás, amint eléri a Földet áthatol a Föld légkörén. Ha frekvenciatartományban figyeljük meg a légkör áteresztőképességét azt találjuk, hogy csak a  rádióhullámokat és egy nagyon keskeny frekvenciasávot, a látható fény frekvenciáját engedi át. A Föld légköre és benne az élethez szükséges gázok úgy vannak finoman hangolva, hogy sok káros sugárzást blokkolva a látható fény szűk tartományát engedik át (kb. 300-900 nm). Mondhatnánk azt, hogy ennek nincs jelentősége, hiszen csak azért tekintünk a látható fényre különlegesként, mert ez az a tartomány, amelyhez az evolúció alkalmazkodott. Ez azonban nem igaz. Ugyanis az élethez szükséges reakciókhoz ez az energiatartomány szükséges, nem képzelhető el másféle biológia, nem léteznek másfajta reakciók. A Nap energiáját kizárólag ebben a frekvenciatartományban képes a földi élet felhasználni. Tehát azt látjuk, hogy egy különleges mechanizmuson keresztül a Nap elsősorban az élethez egyedül alkalmas rendkívül keskeny tartományban sugároz, a Föld légköre pedig szinte csak ezt ereszti át. A víz ennél még kisebb tartományt enged át, amely még inkább leszűkíti a víz alatti élet lehetőségét.

Csillagunkat egy különböző égitestekből álló naprendszer veszi körül. De ne gondoljuk, hogy akárhol létezhet benne élet. Egy Föld típusú bolygó a rajtalévő élettel a Naptól csak 0,95-1,15 csillagászati egység távolságban képes folyékony vizet és életet fenntartani. A csillagászati egység a Nap és a Föld közepes távolsága, vagyis Földünk a legalkalmasabb helyen van.

Most vessünk egy pillantást a Nap-Föld-Hold rendszerre. Martin Amis azt mondta, hogy „talán ez az élet feltétele egy bolygón: a bolygó holdjának illeszkedni kell a csillagához.” Valóban egészen különleges, hogy egyetlen holddal rendelkezik a Föld, amely látszólagos mérete az égen pontosan megegyezik a Nap méretével. Ugyanis a Hold 400-szor kisebb a Napnál, de négyszázszor közelebb is van. Egyetlenegy bolygónak sincs ilyen tulajdonságokkal bíró holdja, amely egy csodálatos látványt is ajándékoz nekünk: csak a Földön látható olyan teljes napfogyatkozás, amely csak a nap korongját takarja el. Természetesen ennél lényegesebb szerepe van a Holdnak, hiszen stabilizálja bolygónk forgástengelyének dőlésszögét, amely középértéke 23.5 fok és 22,1° és 24,5° között változik. A Hold nélkül a Föld dőlésszöge nem 3 fokot, hanem 30 fokot ingadozna, amely magába foglalja az akár 60°-os dőlésszöget is. Ez sokkal szélsőségesebb éghajlatot okozna a mainál. Ha a Föld forgástengelyének dőlésszöge kicsi lenne, akkor viszont a szelek nem lennének olyan jelentősek, amelyek csapadékot vihetnek számos területre. Tehát ebben az esetben a Föld nagy része sivatagi terület lenne. Továbbá a Hold okozta árapály jelenség nagy mértékben hozzájárul az óceánok élővilágának fenntartásához, a folyamatos cirkulációhoz, a víz frissességéhez, a tengeri áramlatok működéséhez is hozzájárul. Mindenesetre érdekes megjegyezni a napfogyatkozásokkal kapcsolatban, hogy a Naprendszer két „legkerekebb” égiteste a Nap és a Hold, ez is hozzájárul ehhez a tökéletes illeszkedéshez. A teljes napfogyatkozások tették lehetővé, hogy megismerjük a Nap és így a csillagok fizikáját, felfedezzük a hélium elemet, az általános relativitáselmélet ellenőrzését és messzemenőleg a legjobb datálási lehetőséget adják történelmi eseményekhez. Ráadásul megfelelően közel vagyunk a Naphoz, hogy jól láthatóak legyenek a Nap légköri tulajdonságai. Azt találjuk tehát hogy csak azon az égitesten észlelhetjük ezt a különleges látványt és a világegyetem felfedezését elősegítő lehetőséget, ahol értelmes lények élhetnek és ki is használhatják ezt a lehetőséget.

A Földön élünk és amint kitekintünk a Naprendszerbe, vagy tovább a galaxisunkba, láthatjuk, hogy a Föld nem mindennapi égitest. Több tucatnyi összetevő játszik szerepet az életet hordozni képes bolygó kialakításában, amelyekből csak néhány lényegeset fogunk megemlíteni. Gondolhatnánk, hogy a Föld egy bármilyen méretű bolygó lehetne, de ez koránt sem van így, a Föld lehetséges mérete egy egészen keskeny tartományban van. Ha a Föld kisebb lenne, és így a gravitációs ereje is kisebb lenne, akkor sokkal könnyebben veszíthetné el légkörét és mágneses mezejét is. Mindkettő elengedhetetlen az élet szempontjából. Kisebb bolygóknak a Nap körüli pályája sem olyan stabil és nem hozna létre kellő méretű életteret sem. Egy nagyobb Föld jóval nehezebb is lenne a magban megnövekvő sűrűség miatt, így jóval nagyobb gravitációs erővel is bírna. Ez azonban nagyobb légkörhöz is vezetne és nagyobb felszíni nyomáshoz, amely csökkentené a párolgást, így lehetetlenné tenné a víz és a szén körforgását és más problémákhoz is vezetne. A Földnek jelenleg jelentős mágneses tere van, amely kulcsfontosságú az élet szempontjából. Ha nem lenne mágneses tér az atomi részecskékből napszél gyorsan elsöpörné a légkörünk és ki lennénk téve a nagyenergiájú kozmikus sugárzásnak, amely azonnal elpusztítaná az életet.

Ha az élethez szükséges elemeket vizsgáljuk, akkor látnunk kell, hogy a Földön pontosan az élethez szükséges elemek vannak meg nagy mennyiségben. Az élethez, a biológiai információk tárolásához komplex molekulákra van szükség, amelynek egy olyan atom az alapja, amely egyszerre stabil és egyszerre könnyen képes az elemek széles skálájával stabil kötést létrehozni. Egyetlen ilyen atom van és ez a szén. A szénnek az említetteknél több előnyös tulajdonsága is van, amely szükségesek az élethez, mint az, hogy más alapvető elemekkel gáz halmazállapotú molekulákat hoz létre, stb. A kémiai reakciókhoz azonban kell lennie egy közegnek, amely folyékony, mivel ez lehetővé teszi a reakciókhoz szükséges anyagok áramlását, amelyet a szilárd halmazállapot nem tesz lehetővé, és kellő mennyiségű anyag is rendelkezésre állhat, amely gáz halmazállapotban nem. Ebben a közegben oldott állapotban kell lennie az elemek, molekulák széles skálájának és azon a hőmérséklet tartományban kell folyékonynak lennie, ahol az élethez szükséges molekulák is épek. Az erre messze legalkalmasabb vegyület a víz. A víznek ennél még több nagyon fontos tulajdonsága van, amely fontos a komplex élet szempontjából. Csak hogy kettőt említsünk: Fagyáspont közelében a jég sűrűsége kisebb a folyékony vízénél, amely miatt a jég a víz felszínén úszik, így szigeteli a vizet a további lehűléstől. Valamint a víz felületi feszültsége is az egyik legnagyobb a világegyetemben, amely a bioszféra széles területén használt kapilláris hatást teszi lehetővé. A víz a bolygó életre alkalmas klímájának kialakításában is kulcsszerepe van. A víz molekulában az élethez szükséges annyi jó tulajdonság van jelen, mint az összes többi vegyületben együttvéve. A víz messzemenőleg a legjobb oldószer és a szénalapú vegyületek messzemenőleg a legjobbak az élet számára. Ráadásul a szénvegyületek azon a hőmérséklet tartományban stabilak, ahol a víz folyékony. Mindemellett szükség van az élőlények számára egy szabályozható energiaforrásra is, hiszen a vegyületek létrehozásához nagy mennyiségű energiára van szükség. A rendelkezésre álló energiaforrások közül csak a vegyi energiaforrások jöhetnek szóba. Az oxigén az az atom, amely a fluor után a legtöbb energiát szabadítja fel a reakcióiban. Az élethez szükséges atomokkal (szén, hidrogén) viszont az oxigén alakít ki legmegfelelőbben, a legnagyobb energiával kötéseket. Így aztán általános lett, hogy az élet a szén, hidrogén és oxigén elemekre és vegyületeire épül. Mindemellett további tucatnyi atom is elengedhetetlen a primitív élethez és még továbbiak is szükségesek a komplex élethez. Ezek az elemek nem egyszer ritkább fémek, mint a molibdén, amelyek csak a kontinenseken találhatók meg. A földi klíma, a víz tulajdonságai, a földi energiaviszonyok és még sorolhatnánk a fantasztikus finom hangolások együttlétét földi viszonylatban, azonban lehetővé teszik, hogy csapadék essen a kontinensekre, a kőzetek széttöredezzenek (a víz kapilláris hatása és szilárd halmazállapotban térfogat növekedése miatt, stb.) mindezek az elemek rendelkezésre állnak. Azt tartjuk, hogy kontinensek nélkül nem jöhet létre élet. Mindezen elemek pontosan alkalmas mennyiségben vannak jelen a Földön.

Ezek mellett még nem beszéltünk, hogy a víz Földön található mennyisége, a felhők önszabályzó mennyisége, maga a bioszféra és még megannyi tényező hogyan szabályozza finoman bolygónk klímáját az élet számára optimális hőmérséklettartományban. És folytathatnánk a Földön lévő élet környezetének finomságaival.

       Gondoljuk végig újra az univerzális állandóktól kezdve a Föld finom hangoltságáig hány és hány tényezőnek kell tökéletesnek lennie, hogy egy törékeny élet élhessen ezen a bolygón. Az esélyek olyan kicsinyek, hogy már nem is számolhatók…de mégis: Hogy kerül ide ez a bolygó?