Πώς μπορεί η ζωή να μας ήρθε από το εξωτερικό διάστημα;

1. Εισαγωγή

Αναλύοντας τα κατάλοιπα των διαπλανητικών αντικειμένων που έπεσαν στη Γη, οι επιστήμονες μπορούν να υπολογίσουν με ακρίβεια το χρόνο δημιουργίας του πλανήτη μας. Και πότε γεννήθηκε η ίδια η ζωή; Οι επιστήμονες δεν είναι βέβαια ακόμη σε θέση να πουν το πότε, υποπτεύονται όμως ότι έφθασε μαζί μαζί με τα κοσμικά ‘βλήματα’, που έπεσαν στον πλανήτη μας λίγο μετά τη γέννηση του.

Μεγάλοι αστεροειδείς, ακόμα και στο μέγεθος ενός μικρού πλανήτη, έπεφταν στη Γη κατά τη πρώτη φάση της ιστορίας της, όταν δεν είχε ακόμα διαμορφωθεί στη σημερινή της μορφή. Οι συγκρούσεις αυτές προκάλεσαν συνεχείς μεταβολές στο μέγεθος αλλά και στη χημική της σύσταση δημιουργώντας τελικά το αποτέλεσμα που γνωρίζουμε.

Αυτά λέει ο συγγραφέας επιστημονικών άρθρων και βιβλίων Nigel Henbest, παρουσιαστής μαζί με την Alice Harper του προγράμματος «Η μέρα που γεννήθηκε η Γη», του 4ου καναλιού της Βρετανίας.

Ήταν ο τρίτος βράχος από τον ήλιο – αλλά όχι ο πλανήτης Γη όπως τον ξέρουμε. Ήταν μια σφαίρα πυρακτωμένου λειωμένου βράχου, που έλαμπε σαν ένα μικροσκοπικό αστέρι μέσα στα σκοτάδια του διαστήματος. Πάνω από τους ωκεανούς του μάγματός του δεν υπήρχε καμία ατμόσφαιρα, αλλά ένα λεπτό πέπλο, προϊόν των εξατμίσεων από το λιώσιμο των βράχων στο κενό περιβάλλον.

Κανένας δεν θα φανταζόταν ότι αυτός ο πλανήτης, που ήταν σαν κόλαση, μια ημέρα θα γινόταν ένα πράσινο και ευχάριστο μέρος, όπου ζωντανοί οργανισμοί θα μπορούσαν να εργαστούν, να ζήσουν και να παίξουν σε αυτό που – στην κοσμική κλίμακα – είναι ένας πραγματικός κήπος της Εδέμ.

Οι επιστήμονες όλων των ειδών – αστρονόμοι, γεωλόγοι, χημικοί, βιολόγοι – προσπαθούν να συνθέσουν το παζλ ή καλύτερα να ταξιδέψουν πίσω στον χρόνο για να δημιουργήσουν την εικόνα του πώς ήταν η νεαρή Γη και πώς μεταμορφώθηκε με έναν τέτοιο θαυμαστό τρόπο.

2. Το ρολόι της Γης

Η Γη, όπως και όλοι οι πλανήτες, δημιουργήθηκε από σκόνη και πετρώματα που στριφογύριζαν γύρω από τον επίσης νεαρό Ήλιο. Εξακολουθούν να υπάρχουν πετρώματα από το αρχέγονο νεφέλωμα και να κυκλοφορούν στο ηλιακό μας σύστημα και ορισμένα πέφτουν κατά καιρούς στον πλανήτη μας με τη μορφή μετεωριτών. Αυτοί είναι που δίνουν ένα πιστοποιητικό γέννησης για τους πλανήτες.

Ο Yuri Amelin του Βασιλικού Μουσείου του Οντάριο κατάφερε να θέσει σε λειτουργία το ρολόι του χρόνου στο εσωτερικό παλαιότερων δειγμάτων μετεωριτών. Ο Amelin κατάφερε να προσδιορίσει με εξαιρετική ακρίβεια την ηλικία τους μέσω της ραδιενεργούς αποσύνθεσης των ατόμων. Ειδικότερα τον ρυθμό με τον οποίο διαφορετικά είδη ουρανίου αποσυντίθενται σε μόλυβδο.

Ο Amelin καθόρισε τον χρόνο δημιουργίας του ηλιακού μας συστήματος (συμπεριλαμβανομένης της Γης) πριν από 4.567 δισεκατομμύρια χρόνια (με μέγιστη απόκλιση λιγότερο από 1.000.000 χρόνια). Πρόκειται για ένα πολύ μεγάλο χρονικό διάστημα για να μπορέσουν ακόμη και οι επιστήμονες να οριοθετήσουν την εξέλιξη.

Γι’ αυτό και προσπάθησαν να απλοποιήσουν τα πράγματα δημιουργώντας μια κλίμακα 24ώρου. Η ανεπτυγμένη σύνθετη ζωή, όπως την ξέρουμε, εμφανίστηκε πολύ αργά στη σκηνή: τα πρώτα ψάρια κατά τις 9.22 μμ, οι δεινόσαυροι κατά 10.50 μμ, και άνθρωποι ακριβώς 30 δευτερόλεπτα πριν στα μεσάνυχτα. Κανένα από αυτά τα ζώα δεν θα μπορούσε να εμφανιστεί έως ότου η Γη γινόταν ένας ευνοϊκός βιότοπος για τη ζωή. Στις πρώτες-πρώτες μέρες του οτιδήποτε άλλο ήταν, παρά ένας φιλόξενος τόπος.

Σύμφωνα με αυτό το χρονοδιάγραμμα, η Γη γεννήθηκε τα μεσάνυχτα χθες βράδυ και τώρα βρισκόμαστε 24 ώρες αργότερα και πάλι τα μεσάνυχτα.

Τι μεσολάβησε λοιπόν αυτές τις 24 ώρες; Η Γη άρχισε να μορφοποιείται ταχύτατα από τα πετρώματα και τη σκόνη και η μορφοποίηση είχε ολοκληρωθεί μέσα σε λίγα λεπτά.

Σε λιγότερο από δέκα λεπτά μετά τα μεσάνυχτα (τη στιγμή της γέννησης της Γης) τα πετρώματα στο κέντρο της Γης έλιωσαν υπό την πίεση των πετρωμάτων που είχαν υπερθερμανθεί αλλά και από τη θερμότητα των ραδιενεργών ατόμων.

Το ακατέργαστο υλικό της νεαρής Γης περιείχε μεγάλες ποσότητες σιδήρου, του πιο κοινού μετάλλου στο Σύμπαν. Σαν να συνέβη μια γιγαντιαία έκρηξη ενός κλιβάνου, ο υγρός σίδηρος διαχωρίστηκε από τη λιωμένη πέτρα και όντας πυκνότερος διαχύθηκε στην καρδιά του πλανήτη. Ο πυρήνας του υγρού σιδήρου επιβιώνει ως σήμερα και έχει παίξει καθοριστικό ρόλο στη διατήρηση της ισορροπίας του πλανήτη και στην διαφύλαξη της ζωής. Τα ηλεκτρικά ρεύματα στο λειωμένο πυρήνα δημιουργούν το γήινο μαγνητικό πεδίο, το οποίο μας προστατεύει από τη βλαβερή ακτινοβολία, που μας περιβάλλει στο διάστημα.

Όλη αυτή την εποχή, η Γη βρισκόταν κάτω από την επίδραση του βομβαρδισμού της από τους διαστημικούς βράχους – και από μεγαλύτερους και πιο επικίνδυνα αστρονομικά σώματα.

3. Σφοδρή σύγκρουση

Στις 00.18 π.μ. ένας τεράστιος διαστημικός βράχος (στο μέγεθος του πλανήτη Άρη) έπεσε πάνω στη Γη, με αποτέλεσμα ο πλανήτης να χωριστεί στα δύο. Λιωμένη πέτρα εκτοξεύτηκε στο Διάστημα αποτελώντας την πρώτη ύλη που αργότερα συνέθεσε τη Σελήνη. Η σφοδρή σύγκρουση διέλυσε την αρχική ατμόσφαιρα που είχε δημιουργηθεί στη Γη, έβρασε και εξάτμισε όλες τις ποσότητες νερού του πλανήτη συμπαρασύροντας στην εξαφάνιση και όλα τα οργανικά μόρια που θα μπορούσαν να αποτελέσουν την πρώτη ύλη για την ανάπτυξη της ζωής. Το μόνο που έμεινε στην επιφάνεια της Γης ήταν μια βαθιά θάλασσα λιωμένης πέτρας.

Από την πρώτη στιγμή της γέννησης της η Γη βομβαρδίζεται από μικρότερα ή μεγαλύτερα διαστημικά αντικείμενα. Από αυτό το περιβάλλον που δεν υποσχόταν απολύτως τίποτε, πώς μεταμορφώθηκε τελικά ο πλανήτης σε αυτό που γνωρίζουμε σήμερα;

Η απάντηση, σύμφωνα με τους επιστήμονες, είναι ότι οφείλεται πάλι σε διαστημικά αντικείμενα που συνέχεια βομβάρδιζαν τον πλανήτη, αλλά όμως τα νέα αυτά κοσμικά βλήματα ήταν μια ετερόκλητη δέσμη. Άλλα ήταν σκέτα βραχώδη πετρώματα, άλλα αποτελούνταν κυρίως από πάγο και άλλα μετέφεραν πολλά οργανικά μόρια.

Και η γη άρχισε να αναγεννάτε εντυπωσιακά γρήγορα.

Τα αποδεικτικά στοιχεία προέρχονται από το άγονο εσωτερικό κομμάτι της Δυτικής Αυστραλίας. Εδώ, ο Simon Wilde του Τεχνολογικού Ινστιτούτου Curtin έχει βρει τα παλαιότερα τμήματα της Γης – μικροσκοπικά κρύσταλλα ζιρκονίου.

«Όταν εξετάζουμε τη χημεία λεπτομερώς», εξηγεί, «βρίσκουμε ότι είναι σύμφωνη με την ανάπτυξη σε ένα κομμάτι του ηπειρωτικού φλοιού. Είναι η πρώτη φορά που ήμαστε σε θέση να επεκτείνουμε την ιστορία της Γης πίσω, πριν από 4,4 δισεκατομμύρια χρόνια».

4. Νερό από το διάστημα

Στο εικοσιτετράωρο ρολόι μας, η Γη είχε φθάσει ακριβώς στις 0.4πμ και ο πλανήτης είχε ψυχτεί τώρα αρκετά ώστε να έχει ένα στερεό φλοιό. Όμως κάτι ακόμα, μεγαλύτερης σπουδαιότητας, ήταν να προκύψει από αυτά τα μικροσκοπικά κρύσταλλα του ζιρκονίου.

Δύο αντίπαλες επιστημονικές ομάδες – η μία που διευθύνεται από τον Simon Wilde και η άλλη από τον Stephen Mojzsis του Πανεπιστημίου του Κολοράντο στο Boulder – εξέτασαν τα άτομα του οξυγόνου στους κρυστάλλους του ζιρκονίου. Διαπίστωσαν ότι οι βράχοι περιείχαν μια απροσδόκητα μεγάλη αναλογία στο σπάνιο ισότοπο του οξυγόνου-18. Οι γεωλόγοι θεωρούν ότι ο μόνος τρόπος για να δημιουργηθεί η ποσότητα του οξυγόνου-18 σε έναν βράχο, είναι από τη δράση του τρεχούμενου νερού.

«Αυτά τα ζιρκόνια φαίνονται να δείχνουν ότι ο φλοιός αλληλεπίδρασε με μεγάλους όγκους υγρού νερού», τονίζει ο Mojzsis. «Έτσι, μετά από 200 εκατομμύρια χρόνια από το σχηματισμό της Γης, μπορείτε να φανταστείτε ένα τοπίο με νησιά και μικρές ηπείρους, που βρεχόταν από έναν πρωτόγονο ωκεανό». Καθώς η Γη προηγουμένως ήταν θερμή και ξηρή, αυτό το νερό πρέπει να έχει εισαχθεί από αλλού. Και οι υποψίες πέφτουν στους κομήτες.

Οι κομήτες είναι κοσμικά παγόβουνα, μήκους αρκετών χιλιομέτρων. Όταν ένας κομήτης αισθάνεται τη θερμότητα του ήλιου, κάποια ποσότητα από τον πάγο του εξατμίζεται για να σχηματίσει μια γιγάντια φλεγόμενη κεφαλή και μια μακριά ουρά· σήμα κατατεθέν του κομήτη. Στο πρώιμο ηλιακό σύστημα, υπήρξε βεβαίως αφθονία των κομητών και για αυτό θα μπορούσε να συγκρουστούν με τη Γη, και να την πλημμυρίσει με νερό.

Αλλά αυτή η θεωρία είχε τα προβλήματά της. Οι αστρονόμοι μέτρησαν τη σύνθεση τριών λαμπρών κομητών με μια υψηλή ακρίβεια – τον κομήτη του Halley το 1986, και τους κομήτες Hyakutake και Hale- Bopp μια δεκαετία αργότερα. Διαπίστωσαν ότι το υδρογόνο σε αυτά τα ουράνια παγόβουνα δεν ταιριάζει με τη σύνθεση των γήινων ωκεανών: όλοι τους περιέχουν περισσότερο δευτέριο – ένα σπάνιο ισότοπο του υδρογόνου.

Πρόσφατα, εντούτοις, οι θεωρητικοί έχουν υπολογίσει ότι οι κομήτες έρχονται σε δύο τύπους, γεννημένους σε πολύ δύο διαφορετικές περιοχές του ηλιακού συστήματος. Οι κομήτες Halley, Hyakutake Hale-Bopp συμβαίνει να προέρχονται από την κρύα εξωτερική περιοχή, πέρα από την τροχιά του Ποσειδώνα, όπου η κοσμική χημεία τείνει να αυξάνει το ποσό του δευτέριου.

Αφ’ ετέρου, οι κομήτες που προσέκρουσαν στην πρόσφατα σχηματισμένη Γη θα είχαν γεννηθεί πολύ πιο κοντά στην περιοχή της, στην γειτονιά της δηλαδή. Σε αυτή τη σχετικά θερμή περιοχή – εκεί που βρίσκεται τώρα ο Δίας – το κοσμικό ‘καζάνι’ θα είχε δημιουργήσει κομήτες, που περιέχουν λιγότερο δευτέριο. Πρέπει να έχουν μια σύνθεση που να είναι πράγματι όπως οι σημερινοί γήινοι ωκεανοί.

Το 2000, ο επιστήμονας Michael Mumma της NASA προσπάθησε να εξετάσει αυτήν την θεωρία μετρώντας τη σύνθεση ενός κομήτη που είχε δημιουργηθεί στην περιοχή κοντά στο Δία. Ο κομήτης διασπάστηκε προτού ο Mumma μπορέσει να κάνει τις κρίσιμες παρατηρήσεις για την αναλογία του δευτέριου. Αλλά η χημική εξέταση που του έγινε ταίριαζε αρκετά με τις προβλέψεις. «Για πρώτη φορά έχουμε δει έναν κομήτη με τη σωστή σύνθεση για να μπορέσουμε να εργαστούμε».

Αυτή την άνοιξη, του 2004, οι επιστήμονες ελπίζουν να επιβεβαιώσουν αυτή τη θεωρία μια για πάντα. Κατά τύχη, δύο λαμπροί κομήτες από αυτήν την ίδια περιοχή θα κατευθύνονται προς τον ήλιο. Ο κομήτης Neat (Πρόγραμμα Καταδίωξης Αστεροειδών Πλησίον της Γης ή Near Earth Asteroid Tracking programme) ήταν ορατός στο Νότιο ημισφαίριο τον Απρίλιο και στις αρχές Μαΐου, ενώ ο κομήτης Linear (Έρευνα Λίνκολν Αστεροειδών Κοντά στη Γη ή Lincoln Near Earth Asteroid Research) θα φανεί εντυπωσιακά στο Βόρειο ημισφαίριο το Μάιο. Πρόκειται για την καλύτερη εξέταση κομητών από την εποχή του Hale-Bopp.

5. Όχι μόνο νερό αλλά και οργανική ύλη

Όπως και το νερό, οι κομήτες είχαν διανείμει, επιδώσει, πιθανώς τις πρώτες ύλες της ζωής στη νέα Γη. Όταν το πρωτοποριακό σκάφος της Ευρώπης για την εξέταση των κομητών, Giotto, πέταξε πέρα από τον κομήτη Halley, μια από τις μεγάλες εκπλήξεις ήταν η σκόνη του κομήτη. Ήταν πλούσιο σε άνθρακα, υδρογόνο, οξυγόνο και άζωτο ή CHON από τα αρχικά τους – τα συστατικά των ζωντανών κυττάρων. Ο Mumma αναφέρει ότι η ζωή στη Γη δεν έπρεπε να αρχίσει εντελώς από την αρχή – παραδόθηκε σαν μια μορφή έτοιμων συστατικών – κάτι σαν kit – από το διάστημα.»

Αλλά θα μπορούσαν τα λεπτά μόρια της ζωής να επιζήσουν της καυτής εισόδου τους μέσω της γήινης ατμόσφαιρας και εν συνεχεία από την καταστρεπτική σύγκρουση των μετεωριτών με το έδαφος;

Η Jennifer Blank του Εθνικού Εργαστηρίου Lawrence Livermore αποφάσισε ότι η θεωρία δεν ήταν επαρκής για να απαντήσει στην ερώτηση. Η απάντησή της βρέθηκε σε ένα πείραμα που έκανε με ένα γιγάντιο όπλο αερίου.

Η Blank έκανε τη σύγκρουση από την ανάποδη. Πυροδότησε μια σφαίρα – που αντιπροσωπεύει τη γήινη στερεά επιφάνεια – με ταχύτητα 16.000 km/h προς έναν σταθερό στόχο, που περιέχει το είδος των απλών μορίων που βρίσκονται μέσα στους κομήτες. «Ελπίζαμε τότε ότι κάποιο μέρος αυτών των μορίων θα επιζούσε της φοβερής σύγκρουσης», λέει, «αλλά αυτό που βρήκαμε ήταν πιο συναρπαστικό».

Μετά τη σύγκρουση η Blank ερεύνησε το μίγμα των απλών αμινοξέων στο δείγμα. Αντί της καταστροφής τους, η σύγκρουση είχε κάνει το αντίθετο – τα συγκόλλησε. «Η ενέργεια που που αποδεσμεύτηκε από τη σύγκρουση βοήθησε στο κτίσιμο μεγαλύτερων μορίων – σε πεπτίδια.»

Τα πεπτίδια είναι απλές μορφές πρωτεϊνών, οι δομικές μονάδες της ζωής. Έτσι οι προσκρούσεις των κομητών, καθώς επίσης και μετεωριτών πλούσιων σε άνθρακα, όχι μόνο εξασφάλισε τη Γη με τις πρώτες ύλες της ζωής, αλλά βοήθησαν στο να φτιαχτούν τα πραγματικά μόρια που έπρεπε να σχηματίσουν τα ζωντανά κύτταρα.

6. Η δημιουργία της ζωής

Πώς όμως αυτά τα μόρια ενώθηκαν για να κάνουν τα πρώτα ζωντανά κύτταρα είναι ακόμα ένα θέμα έντονης διαφωνίας. Υπάρχουν πολλά επιχειρήματα πέρα από τα παλαιότερα απολιθώματα των ζωντανών κυττάρων.

Αλλά ο Stephen Mojzsis έχει κάποια ισχυρά έμμεσα αποδεικτικά στοιχεία για το πότε άρχισε η ζωή. Έχει εφαρμόσει τη μέθοδο του αναλύοντας διαφορετικά είδη στοιχείων στους αρχαίους βράχους από τη Γροιλανδία. Η αναλογία των ισοτόπων του άνθρακα, που βρήκε εκεί, υπολογίζει ότι μπορούσε να γίνει μόνο από ζωντανά κύτταρα. Αυτό σημαίνει ότι η ζωή είχε αρχίσει στη Γη κατά προσέγγιση πριν 3.850 εκατομμύρια έτη – ή στις 3.45 πμ στο εικοσιτετράωρο ρολόι μας.

Είναι μια εποχή σε εκπληκτικό βάθος χρόνου. Οι γεωλόγοι που μελετούν το φεγγάρι ξέρουν ότι ο δορυφόρος μας τότε υπέφερε από βαρύ βομβαρδισμό, τόσο που πιθανώς και η Γη επίσης ακόμα χτυπιόταν από τα κοσμικά βλήματα. Η εκτεθειμένη επιφάνεια της Γης ήταν μια επικίνδυνη θέση για να σχηματιστούν ζωντανά κύτταρα. Οι κομήτες και οι αστεροειδείς που θα κτυπούσαν τη Γη θα θέρμαιναν τους ωκεανούς, γεμίζοντας τον αέρα με τον ατμό δημιουργώντας ένα πλανητικό υπερ-θερμοκήπιο.

Αλλά αντί για την παρουσία της ζωής πάνω στην επιφάνεια, ο Mojzsis συλλογίζεται ότι η ζωή μπορεί να είχε αρχίσει πολύ κάτω από την επιφάνεια – είτε κοντά στις θερμές ηφαιστειακές διεξόδους στο βυθό των ωκεανών, είτε σε βαθιές πλημμυρισμένες από νερό ρωγμές ή γύρω από υποθαλάσσια ηφαίστεια.

Υπάρχει και άλλη μια δυνατότητα. Ίσως η ζωή άρχισε σε έναν άλλο ασφαλέστερο και προφυλαγμένο πλανήτη, μακρύτερα από τον ήλιο, έναν κόσμο με μια μικρότερη βαρύτητα και μικρότερες θάλασσες.

Κατά τη διάρκεια του κοσμικού βομβαρδισμού, ένας βράχος που περιείχε ζωντανή ύλη μπορεί να είχε ταξιδέψει από εκείνον τον πλανήτη, και να μας είχε φέρει ένα φορτίο πρωτόγονων βακτηριδίων του. Φθάνοντας εδώ, εκείνη η ζωή βρήκε ευνοϊκό περιβάλλον και άκμασε. Τελικά εξελίχθηκε στη ζωή όπως την ξέρουμε στη Γη σήμερα. Σε αυτή την περίπτωση, δεν είναι απαραίτητο να κάνουμε διαστημικά ταξίδια για να βρούμε εξωγήινη ζωή – επειδή είμαστε όλοι Αρειανοί…