Století panspermie Jiří Grygar, Fyzikální ústav AV ČR, Praha

Svante August Arrhenius

“Jak je všeobecně známo, k tomu, aby byli fyzikové, je zapotřebí uhlíku.“

americký fyzik Robert Dicke (1916-1997)

1. Kde se vzal ve vesmíru uhlík?

WMAP - družice, 2003: Vesmír vznikl před 13,7 mld. let

S. Weinberg, 1977 První tři minuty: 3/4 H; 1/4 He.

WMAP, 2003: První hvězdy 200 mil. let po velkém třesku

G. Gamow aj. (1948-1965): Velký třesk

H. Bethe aj., 1939: Termonukleární reakce ve hvězdách: přeměna vodíku na helium.

E. M. & G. R. Burbidge, W. Fowler, F. Hoyle: nukleogeneze Synthesis of the elements in stars.Rev. Mod. Phys.29 (1957), 547.

E. E. Salpeter, 1951: vznik uhlíku z hélia v dožívajících hvězdách

Koloběh prvků ve vesmírua) Uhlík (Z = 6) až železo (Z = 26): série termonukleárních

reakcí při zvyšující teplotě v nitru dožívajících hvězd. Trvání miliony až desítky miliard let.

Zachycování neutronů doplní zbytek Mendělejevovy tabulky.Zastoupení prvků (Cu ... drahé kovy ... uran) velmi nízké.

b) Hvězdy ztrácejí hmotu: hvězdný vítr a výbuchy supernov

V mezihvězdném prostoru: obří (stovky světelných let) chladná (10 ÷ 200 K) molekulová mračna (až milion Sluncí).

c) Původní mezihvězdný materiál (H+He) se obohacuje o těžší prvky. Z obohaceného materiálu (mezihvězdných mračen prachu a plynu) vznikají hvězdy II. generace. Opakování procesů a) + b).

Infračervená a mikrovlnná spektroskopie: přes 100 druhů molekul, od dvouatomových (OH, CO) až po polycyklické aromatické uhlovodíky (naftalen, antracen...) i fullereny.

d) Vznik hvězd III. generace; zhruba 2% podíl prvků těžších než helium (Slunce). Slunce přeměňuje vodík na helium po 10 miliard let. Pak nastoupí Salpeterova a další reakce, trvající sto milionů let. Rozepnutí na červeného obra. Výbuch supernovy nemožný.

Po vyčerpání termonukleárních reakcí se červený obr gravitačně zhroutí: hustý (milionkrát voda) žhavý bílý trpaslík o poloměru Země, ale téměř s hmotností Slunce.

2. Historická poznámka1903: S. Arrhenius: PANSPERMIE - Die Umschau 7, 481.

1908: S. Arrhenius: Worlds in Making (1908).

1931: E. W. Barnes: A search for technologically developed E.T. civilizations.

1950: E. Fermi: "Jestliže existují, kde ksakru jsou??"

1950: F. Hoyle: Hledání civilizací na extrasolárních planetách.

1953: S. Miller, H. Urey: Vznik aminokyselin z vody, metanu a čpavku působením elektrických výbojů. (Laboratorní pokus)H. C. Urey

1959: G. Cocconi, P. Morrison: Nat 184, 19 IX 1959, 844.

1960: F. Drake: Projekt OZMA (Greenbank, W. Va.): Hledání v radiové čáře 21 cm.

1976: sondy Viking: hledání bioaktivity na povrchu Marsu.

1982: Mezinár. astron. unie (IAU) - 51. komise "Bioastronomie"

1961: Drakeova rovnice (pravděpodobnost výskytu civilizací).

1963: IAF (R. Pešek): CETI -- SETI.

1966: I. Šklovskij, C. Sagan: Intelligent Life in the Universe.

1993: Meteorit ALH84001 pochází z Marsu.

1995: Objev extrasolárních planet (M. Mayor a D. Queloz).

1996: 161. kolokvium IAU: "Astronomický a biochemický původ života a hledání života ve vesmíru"

1998: Virtuální NASA Astrobiology Institute (NAI).

3. Fakta o životě na Zemi- 4,57 mld. let: vznik sluneční soustavy

- 3,8 mld. let: první mikrofosílie

- 2,7 mld. let: eukaryoty

-0,8 mld. let: první vícebuněčnéorganismy

- 0,0001 mld. let: Homo sapiens sapiens

-0,6 mld. let: modrozelenéřasy na souši

-0,21 mld. let: veleještěři;náhlé vymření - 0,065 mld. let

- 0,10 mld. let: savci

- 0,08 mld. let: ptáci

- 0,005 mld. let: hominidé

Fakta o životě na Zemi

P. D. Ward (2002): Za 550 mil. roků 5 velkých vymírání organismů: -440; -370; -250 (90%!); -202; -65 (mil. roků).

J. Gott III: životnost Homo s. s. maximálně 10 milionů let !

J. W. Deming (2002): Meze pro život na Zemi:

Extremofily mezi -20°C a + 113°C

(jen ve vodě pod vysokým tlakem - dno oceánů).

Barofily určitě do tlaku 1100 atm.; možná i 10 tis. atm.

Acidofily při pH = 0; Alkalofily při pH =12.

Halofily v roztoku NaCl.

Radiofily do celkové dávky 15 Mrad a intenzitě až 6000 rad/h.

Radiococcus

C. H. Lineweaver, T. M. Davisová (2002): Pokud život na Zemi vznikl již 200 mil. roků po konci těžkého bombardování kosmickými projektily (-4,0 mld. let), je ve vesmíru běžný.

Komplexní život vzácný; vznik na Zemi trval velmi dlouho. Život na Zemi zanikne za 1 miliardu let - stihlo se to tak tak.

4. Svědectví meteoritůJ. B. Biot: L´Aigle, Francie bombardování meteority 26 IV 1803

Železo-niklové, kamenné chondrity, uhlíkaté chondrity.

Meteority z Měsíce a Marsu (cca 25 ks).

Stáří meteoritů srovnatelné se stářím sluneční soustavy: 4,5 mld. let

Uhlíkaté chondrity Allende (Mexiko) a Murchison (Austrálie): aminokyseliny 16900 ppb.

Meteorit Tagish Lake 18 I 2000: nový typ - vysoký obsah vody a uhlíku; žádné aminokyseliny.

Vstupní hmota 60 t, na Zemi dopadlo 1300 kg, exploze 2 kt TNT.

Původní nepřetvořený materiál sluneční soustavy?

H. J. Melosh (2001): Přenos hornin mezi planetami a měsíci sluneční soustavy. Obousměrný transport mikrobů mezi Zemí a Marsem. Jupiter ročně vymrští řádově 10 úlomků z Marsu pryč ze sluneční soustavy. Každých 100 milionů let se některý z nich usadí na oběžné dráze u cizí hvězdy. Jelikož spory na Zemi dokáží přežít 250 milionů let, je tato panspermie na hranici možného.

Allende

Tagish Lake

M. J. Burchell, J. Mann (2002): Přežití bakterií druhu Rhodococcus při impaktu rychlosti 5,1 km/s (úniková rychlost z Marsu). Vstřelení do výživné půdy přežily a rozmnožovaly se. Náraz na terče z kovu, skla a hornin nepřežily.

Dopady na Mars rychlostí 14 km/s; na Zemi brždění atmosférou na rychlost 11 km/s. Meteorit ALH 84001 uvnitř nebyl nikdy teplejší než 40°C.

Rhodococcus luteus

A. K. Pavlov aj. (2002): Ve svrchním regolitu na Marsu zničí radiace z vesmíru mikrob Deinococcus radiodurans během 30 tis. roků. Galaktické kosmické záření zničí vše za méně než 2 miliony let a radioaktivita hornin za 40 milionů let. Poruchy si umějí opravit jen živé organismy, ale nikoliv spory. Buď byly Mars i Země infikovány životem současně, anebo se vzájemně oplodňovaly.

Deinococcus radiodurans

Červi Caenhorhabditis elegans přežili po 4 dny přetížení až 100 G.J. Secker aj. (1996): Viry a bakterie mohou přežít v uhlíkovém obalu, pokud budou vymrštěny ve fázi Slunce jako červeného obra.M. Bernstein aj. (2002): Působení UV záření na ledy interstelárního prostředí: glycin, alanin a serin. Podobné se našly v uhlíkatých chondritech.

MurchisonAllende - řez

5. Aktuální spekulace a zamyšlení

Evo-devo = Evolutionary and developmental biology. Astrobiologie

20-22 aminokyselin v genetickém kódu. Všechny jsou opticky levotočivé. Cukry pravotočivé. Proč??

Podobná biochemie a společný genetický kód je důkazem společného (jedinečného?) původu života.

Je život šťastná shoda nepravděpodobných náhod, anebo zákonitý proces ve vývoji vesmíru?

V prvním případě jsme asi ve vesmíru sami, ve druhém případě je podivné, že platí Fermiho paradox.

H. J. Melosh (2001): Panspermie směrem k Zemi z mimoslunečního prostoru není možná: interstelární meteorit zasáhne Zemi jednou za bilion let.

G. A. Cole (2002): Z hlediska evoluce nemá komunikace mezi civilizacemi žádnou výhodu, pokud nelze vyměňovat geny.

B. Zuckerman (2002): Platí Fermiho paradox: nepřiletěli, ergo nejsou

S. Shostak (2002): Naděje na nalezení známek E.T. jsou velmi dobré.

"Buď jsme ve vesmíru sami, anebo nejsme. V každém případě

je to ohromující."Lee Du Bridge, president Caltechu (1979)

Děkuji za pozornost.

Dotazy, připomínky,…