Máme planetárnu zaujatosť, pokiaľ ide o pochopenie toho, kde môže život pretrvávať? Je to celkom prirodzené - koniec koncov, na jednej takej sme. Ako však píše portál Universe Today, planéty možno nie sú potrebné pre život a dvojica vedcov zo Škótska a USA nás vyzýva, aby sme túto predstavu prehodnotili.
Zameriavame sa na planéty ako biotopy pre život, pretože spĺňajú podmienky potrebné na prežitie života. Kvapalná voda, správna teplota a tlak na jej udržanie v tekutom stave a ochrana pred škodlivým žiarením sú primárnymi požiadavkami na fotosyntetický život.
Ale čo ak iné prostredia, dokonca aj tie, ktoré udržiavajú samotné organizmy, môžu tiež poskytnúť tieto potreby? V novom výskume publikovanom v časopise Astrobiology výskumníci poukazujú na to, že ekosystémy môžu vytvárať a udržiavať podmienky potrebné na ich vlastné prežitie bez toho, aby potrebovali planétu.
Naozaj potrebuje život planétu?
Štúdia má názov „Samostatné živé biotopy v mimozemských prostrediach“. Autormi sú Robin Wordsworth, profesor pozemských a planetárnych vied na Harvarde, a Charles Cockell, profesor astrobiológie na Fakulte fyziky a astronómie na Univerzite v Edinburghu.
„Štandardné definície obývateľnosti predpokladajú, že život vyžaduje prítomnosť planetárnych gravitačných studní na stabilizáciu tekutej vody a reguláciu povrchovej teploty,“ píšu. „Tu sa hodnotia dôsledky uvoľnenia tohto predpokladu.“
Wordsworth a Cockell píšu, že biologicky vytvorené bariéry a štruktúry môžu napodobňovať planetárne podmienky, ktoré umožňujú život bez planéty. Môžu nechať svetlo pre fotosyntézu a zároveň blokovať UV svetlo. Môžu tiež zabrániť strate prchavých látok vo vákuu a udržiavať rozsah teploty a tlaku potrebný na to, aby voda zostala v kvapalnom stave.
„Aby sme porozumeli obmedzeniam života mimo Zeme, môžeme začať tým, že preskúmame, prečo je naša domáca planéta v prvom rade dobrým biotopom pre život,“ píšu autori. Zem poskytuje viac než len tekutú vodu a ochranu pred žiarením. Je to celý systém s vrstvami vzájomne pôsobiacej zložitosti.
Povrch planéty je vystavený ľahko dostupnému zdroju energie zo Slnka, ktorý poháňa celú biosféru. Prvky, ktoré považujeme za nevyhnutné pre život, sú dostupné, aj keď niekedy obmedzené: uhlík, vodík, dusík, kyslík, fosfor a síra. Cyklujú biosférou cez vulkanizmus a doskovú tektoniku a sú opäť dostupné.
Vidíme to aj na Zemi
Zem tiež oxiduje v atmosfére a na povrchu a redukuje v iných oblastiach, ako sú sedimenty a hlboké podpovrchové vrstvy. Tieto podmienky inde nie sú. Astrobiológia sa zameriava na zamrznuté mesiace slnečnej sústavy kvôli ich teplým, slaným oceánom. Majú však cykly živín?
Nízkohmotné objekty vo vonkajšej slnečnej sústave majú veľký povrch, ale energia Slnka je slabá. Je nepravdepodobné, že by sa dokázali udržať vo svojej atmosfére, takže správny tlak a teplota tekutej vody sú mimo dosahu. Tiež nie sú chránené pred UV žiarením a kozmickým žiarením.
Autori píšu, že „aby pretrval mimo Zeme“, „každý živý organizmus sa musí dostatočne upraviť alebo prispôsobiť svojmu prostrediu, aby prekonal tieto výzvy.“ Autori píšu, že biologické materiály tu na Zemi to už dokážu. Je pravdepodobné, že ekosystémy by si mohli vytvoriť podmienky pre svoje vlastné prežitie, a ak to dokáže fotosyntetický život vo vesmírnom vákuu, potom aj my. Bolo by to veľkým prínosom pre ľudský výskum vesmíru.
Začína to vodou, a pokiaľ ide o tekutú vodu, vedci sa odvolávajú na jej trojitý bod. Trojitý bod je termodynamický referenčný bod, ktorý vysvetľuje fázové prechody a ako sa voda správa pri rôznych tlakoch a teplotách. „Minimálny tlak potrebný na udržanie tekutej vody je trojitý bod: 611,6 Pa pri 0°C (273 K),“ vysvetľujú vedci. Toto číslo stúpa na niekoľko kPa medzi 15 až 25 Celziami.
Teplota aj energia
Cyanobaktérie môžu rásť s tlakom vzduchu v hornej časti vzduchu 10 kPa, pokiaľ sú svetlo, teplota a pH v správnom rozmedzí. Otázkou je, vytvárajú nejaké živé veci, o ktorých vieme, steny, ktoré dokážu udržať 10 kPa? V skutočnosti sú bežné u makroskopických organizmov na Zemi, píšu autori.
Teplota je ďalším faktorom, pokiaľ ide o tekutú vodu. Zem si udržuje svoju teplotu prostredníctvom atmosférického skleníkového efektu. Ale napríklad malé skalnaté telesá to pravdepodobne nezopakujú. „Biologicky generovaný biotop musí preto dosiahnuť rovnaký účinok prostredníctvom fyziky pevných látok,“ píšu autori.
Prichádzajúca a odchádzajúca energia musia byť v rovnováhe a niektoré organizmy na Zemi sa vyvinuli, aby si túto rovnováhu udržali. Ľudia zase vytvorili aerogély oxidu kremičitého s extrémne nízkou hustotou a tepelnou vodivosťou. Hoci neexistujú žiadne priame biologické ekvivalenty, autori píšu, že „v prírode existuje veľa organizmov, ktoré produkujú zložité štruktúry oxidu kremičitého“.
Aerogély vyrobené z organických materiálov majú podobné vlastnosti ako umelé. „Vzhľadom na to je pravdepodobné, že vysoko izolačné materiály by mohli byť vyrobené umelo z biogénnych surovín alebo dokonca priamo zo živých organizmov,“ píšu autori.
Autori vypočítali, že tieto typy štruktúr môžu udržiavať správnu teplotu a tlak na udržanie tekutej vody. Autori zvažujú aj účinky UV žiarenia. Žiarenie môže byť smrteľné, ale existujú príklady života tu na Zemi, ktoré sa vyvinuli, aby ho zvládli.
„Ľahko ho však blokujú zlúčeniny ako amorfný oxid kremičitý a redukované železo, ktoré dnes zoslabujú UV v silicifikovaných biofilmoch a stromatolitoch bez toho, aby blokovali viditeľné žiarenie potrebné na fotosyntézu,“ píšu.
Nie je to prekážka
Dostupnosť slnečnej energie pre fotosyntézu pravdepodobne nie je prekážkou v mnohých častiach slnečnej sústavy. Autori upozorňujú, že arktické riasy rastú v extrémne slabom svetle pod ľadom. Bol by však potrebný určitý typ kolobehu živín, rovnako ako na Zemi.
Vo svojom článku autori pokrývajú ďalšie faktory, ako je veľkosť buniek a faktory, ktoré obmedzujú veľkosť jednobunkových organizmov a väčších, zložitejších organizmov. Dospeli k záveru, že nie je možné vylúčiť úplne autonómne životné prostredie.
„Napriek tomu, plne autonómny systém schopný regenerácie a rastu zjavne nie je zakázaný žiadnymi fyzikálnymi alebo chemickými obmedzeniami, a preto je zaujímavé uvažovať trochu ďalej,“ píšu.
Je to možné, pokiaľ systém dokáže regenerovať svoje steny. Autori poukazujú na to, že existujúci fotosyntetický život už môže produkovať amorfný oxid kremičitý a organické polyméry. Tieto materiály by mohli slúžiť ako steny a aspoň ukázať, že existuje cesta, kde by sa organizmy mohli vyvíjať a vytvárať steny biotopov.
Máme tendenciu si myslieť, že ak život existuje inde, sleduje rovnakú evolučnú cestu ako tu na Zemi, ale to nemusí byť pravda. „Pretože vývoj života inde mohol sledovať veľmi odlišné cesty ako na Zemi, živé biotopy by mohli existovať aj mimo tradičných obývateľných prostredí okolo iných hviezd, kde by mali nezvyčajné, ale potenciálne zistiteľné biologické podpisy,“ píšu autori.