Mintis, kad visatoje knibžda gyvybė, ilgą laiką maitino tiek mokslininkų hipotezes, tiek visuomenės vaizduotę. Tūkstančiai atrastų egzoplanetų, dešimtys potencialiai „gyvybei tinkamų zonų“ – atrodė, kad tai tik laiko klausimas. Tačiau ETH Ciuricho mokslininkų išvada į šį optimizmą įneša šalto realizmo: vien vandens nepakanka. Gyvybei reikia beveik juvelyrinio tikslumo chemijoje.
Gyvybės istorija Žemėje prasidėjo daugiau nei prieš tris su puse milijardo metų. Jaunos planetos vandenynuose formavosi organiniai junginiai, atsirado pirmieji mikroorganizmai, tarp jų – melsvabakterės, kurios iki šiol išlieka vienais svarbiausių gyvybės evoliucijos liudininkų. Šis scenarijus dažnai laikytas universaliu modeliu: jei kitur yra panašios sąlygos, gyvybė turėtų rastis natūraliai.
Būtent ši prielaida dabar susiduria su rimtu iššūkiu.
Egzoplanetų era ir augantys lūkesčiai
Per pastaruosius tris dešimtmečius astronomija patyrė revoliuciją. Aptiktos pirmosios egzoplanetos atvėrė visiškai naują tyrimų kryptį. Šiandien jų žinoma jau daugiau nei 6500, ir tai tik maža dalis tikėtino skaičiaus mūsų galaktikoje. Paukščių Take gali egzistuoti milijonai planetų, o visatoje – milijardai.
Dalis jų skrieja vadinamojoje gyvybei tinkamoje zonoje – regione aplink žvaigždę, kur temperatūra leidžia vandeniui išlikti skystam. Tokios planetos kaip TRAPPIST-1 sistemos pasauliai ar Kepler 1649c ilgą laiką buvo pristatomos kaip rimčiausi kandidatai gyvybei.
Tačiau nauja analizė rodo, kad ši atranka gali būti pernelyg paviršutiniška.
Kritinis chemijos filtras
ETH Ciuricho Žemės ir planetų mokslų katedros tyrėjai Craigas Waltonas ir Maria Schönbächler su komanda iškėlė esminį klausimą: ar planetos cheminė evoliucija apskritai leidžia gyvybei būtinų elementų išlikimą?
Gyvybė, kaip ją suprantame, negali egzistuoti be fosforo ir azoto. Fosforas yra fundamentali DNR ir ATP – ląstelių energijos „valiutos“ – dalis. Azotas sudaro baltymų struktūrų pagrindą. Tai ne papildomi komponentai, o biologinės architektūros stuburas.
Tačiau net ir šių elementų buvimas planetoje negarantuoja jų prieinamumo gyvybei.
Deguonies paradoksas
Planetos ankstyvosiose stadijose primena išsilydžiusios uolienos sferas. Vėliau vyksta vidinė diferenciacija: sunkieji metalai grimzta į centrą, formuodami branduolį, o lengvesnės medžiagos sudaro mantiją ir plutą. Šiame etape deguonies kiekis tampa lemiamu veiksniu.
Jei deguonies per mažai, fosforas linkęs jungtis su metalais, tokiais kaip geležis, ir kartu su jais nugrimzta į branduolį. Gyvybei būtinas elementas tiesiog „dingsta“ iš paviršiaus zonų.
Jei deguonies per daug, situacija apsiverčia: fosforas išlieka mantijoje, tačiau azotas tampa lakus, lengviau pasišalina į atmosferą ir gali būti prarastas kosmose.
Rezultatas abiem atvejais tas pats – cheminė aplinka tampa nepalanki gyvybės atsiradimui.
„Cheminė Auksaplaukės zona“
Atlikę gausybę modeliavimų, tyrėjai nustatė stulbinamai siaurą intervalą, kuriame fosforas ir azotas gali išlikti mantijoje pakankamais kiekiais. Šis diapazonas pavadintas „chemine Auksaplaukės zona“.
Žemė, pasak modelių, pateko būtent į šį retą langą. Net nedidelis nukrypimas – šiek tiek daugiau ar mažiau deguonies branduolio formavimosi metu – galėjo reikšti visiškai kitokią planetos istoriją, kurioje gyvybė taip ir nebūtų įsižiebusi.
Tai leidžia kalbėti apie Žemę ne tik kaip apie „gyvybei tinkamą“, bet ir kaip apie „chemiškai sėkmingą“.
Marsas – kontrastingas scenarijus
Marsas pateikiamas kaip beveik idealus priešingas pavyzdys. Nors planeta kadaise galėjo turėti skysto vandens, modeliai rodo, kad kritinėje formavimosi fazėje deguonies kiekis ten buvo už optimalios zonos ribų.
Mantijoje galėjo išlikti daugiau fosforo nei Žemėje, tačiau azoto – mažiau. Tokia disproporcija, net esant vandeniui, sudaro nepalankų foną gyvybės chemijai.
Tai kelia rimtų klausimų apie senesnes hipotezes, teigusias, kad Marso upėse ir ežeruose galėjo klestėti mikroorganizmai.
Gyvybės paieškos tampa selektyvesnės
Iki šiol pagrindinis kriterijus buvo vanduo. Naujas tyrimas siūlo kitą filtrą – žvaigždės cheminį „piršto atspaudą“. Planetų sudėtis glaudžiai susijusi su centrinės žvaigždės chemija, todėl sistemose, kurios smarkiai skiriasi nuo Saulės, tikimybė rasti tinkamą fosforo, azoto ir deguonies balansą gali būti menka.
Gyvybės paieškos kosmose taip tampa ne platesnės, o siauresnės. Vietoje „kur yra vanduo?“ vis dažniau teks klausti: „ar ten apskritai įmanoma gyvybės chemija?“
Žemė šioje šviesoje atrodo ne kaip standartas, o kaip reta kombinacija, kurioje fizika, chemija ir laikas sutapo beveik neįtikėtinu tikslumu.
Šaltiniai:
- https://www.nature.com/articles/s41550-026-02775-z
- https://www.fr.de/wissen/chemischer-gluecksfall-erde-warum-leben-im-all-seltener-sein-koennte-als-gedacht-94175593.html
