Gyvenimas kosmose: mokslo sriuba ir realybė
Žmonija visada svajojo apie keliones į kosmosą ir gyvenimą kitose planetose. Nuo JAV prezidento Džono Kenedžio inicijuotos „Apollo“ programos iki Ričardo Bransono „Virgin Galactic“ erdvėlaivio „Space Ship 2“, siekiančio nuskraidinti turistus į kosmosą, kosmoso tyrinėjimai nuolat žavi ir skatina tolesnius užmojus. Tačiau ar gyvenimas kosmose yra tik svajonė, ar realus ateities scenarijus?
Kosmoso tyrinėjimų istorija ir dabartis
1961 m. JAV prezidentas Džonas Kenedis inicijavo „Apollo“ programą, prie kurios įgyvendinimo prisidėjo apie 400 000 specialistų ir daugiau nei 20 000 įmonių bei universitetų. 1984 m. JAV prezidentas Ronaldas Reiganas pristatė Tarptautinės kosminės stoties (TKS) idėją, o 2000 m. lapkritį į stotį atvyko pirmoji astronautų komanda.
Šiandien kosmoso tyrinėjimai sparčiai vystosi. Paruošti astronautą kelionei ir darbui kosmose užtrunka ilgai, tačiau mokslo ir technologijų pažanga bei verslininkų idėjos šioje srityje auga. Jau planuojamos turistinės kelionės į kosmosą.
Lietuva ir kosmosas
Ar žinojote, kad Lietuva yra kosminė valstybė? Aplink Žemę skrieja Lietuvoje pagaminti palydovai, mūsų mokslininkai įgyvendina su kosmosu susijusius tyrimus, o kartu su kaimynais latviais siekiame įstoti į Europos kosmoso agentūrą. Bendradarbiaudami su kitomis Europos valstybėmis galėsime tapti įspūdingų kosminių programų dalimi.
Kosmoso tyrimai - tai investicija. Mes visi naudojamės meteorologinėmis prognozėmis, keliauti mums padeda palydovinė navigacija, pasitelkdami palydovus stebime pasienio ruožus, galime įvertinti liūčių ar sausros padarytą žalą žemės ūkio laukams. Programos „Horizon 2020“ kosmoso eksperto Vidmanto Tomkaus teigimu, suderinus pačias naujausias kosmoso žinias, geriausius inžinierius, vadybininkus ir pritraukus kapitalą galime sukurti itin aukštos pridėtinės vertės įrangą ir paslaugas. Tokie produktai gali tapti Lietuvos ekonomikos varikliu.
Taip pat skaitykite: Pinigų spausdinimo technologijos ateitis
Nesvarumas kosmose: iššūkiai ir adaptacija
Astronautai, atsidūrę kosmose, susiduria su nesvarumo būsena, kuri iš esmės keičia jų orientaciją erdvėje. Stotyje nebėra tokių sąvokų, kaip „viršus“ ir „apačia“, o jos gyventojai tampa besvoriais. Jie gali levituoti ir tiesiai, ir aukštyn kojomis, atsispirti nuo sienų ir daryti kulversčius ore.
Nors gali pasirodyti, kad nieko nėra šauniau už tokią patirtį, adaptacija prie jos užtrunka ne vieną savaitę. Pirmosiomis dienomis kosmose astronautai išgyvena savotišką jūros ligą ir pratinasi prie nestabilumo jausmo. Keistus potyrius sukelia pilve sklendžiantys vidiniai organai, o ir skaudžiai susidaužti galvą į kokį nors prietaisą labai lengva tinkamai neapskaičiavus judėjimo greičio. Astronautams tenka susitaikyti, kad ir miegas nebebus toks, koks anksčiau. Minkšta, atpalaiduojanti lova ir puri pagalvė nebetenka reikšmės, nes miegoti vis tiek tenka levituojant.
Ilgainiui nesvarumas gali turėti neigiamų pasekmių astronautų organizmams. Dėl nuolatinio traukos nebuvimo pradeda po truputį atrofuotis raumenys, retėja kaulai. Norėdami išvengti rimtų ligų, astronautai kosmose valandų valandas lieja prakaitą dirbdami su treniruokliais ir taip stiprindami savo kūnus.
Slėgis kosmose ir žmogaus organizmas
Pastebėta, kad kas trečiam kosmonautui, kuris dirba Tarptautinėje kosminėje stotyje, pradeda tinti smegenys, skauda galvą, pykina. Tinstant smegenims deformuojasi akies obuolys ir sutrinka regėjimas. Grįžus į Žemę, simptomai nepraeina ilgiau nei metus. Kauno technologijos universiteto prof. Arminas Ragauskas su komanda sukūrė neinvazinį galvospūdžio matuoklį, kuris keliaus į Marsą!
Gyvybė kitose planetose: ar esame vieni?
„Visatoje juk milijardų milijardai žvaigždžių, neįmanoma, kad mes būtume vieni!“, - taip arba panašiai skamba bene pats populiariausias teiginys, grindžiantis nežemiškos protingos gyvybės egzistavimą. Turint omenyje nesuvokiamo dydžio skaičius ir visatos mastus - teiginys įtikinamas. Tačiau nesutinkame nei pačios protingos gyvybės, nei tokios gyvybės paliktų pėdsakų: signalų, nežemiškų konstrukcijų ar kosminių laivų. Šis neatitikimas įvardijamas terminu „Fermi paradoksas“.
Taip pat skaitykite: Mokslo populiarinimas pasaulyje
O gal, susidūrę su neaprėpiamu Visatos dydžiu, mes per mažai dėmesio skiriame į gyvybės - ypač protingos - atsiradimo tikimybę? O kas, jei protingos gyvybės atsiradimo tikimybė yra toks pats nesuvokiamas skaičius, kaip ir žvaigždės Visatoje? Žinoma, apskaičiuoti tokią atsiradimo tikimybę bent jau šiuo metu yra neįmanoma. Tačiau galima apžvelgti jau žinomus dalykus, kurie padės labiau tą tikimybę suvokti.
Kas yra „gyvybė“ ir „protinga gyvybė“?
Tiksliai apibrėžti sąvokas „gyvybė“ ir „protinga gyvybė“ sunku - tai yra filosofinis klausimas. Žmogaus smegenys ribotos: gal žmonija taip niekada ir nesuvoks, kad dujinėse planetose plaukiojantys dujų gumuliukai yra ne šiaip dujų dariniai, o turi savo kultūrą? Tačiau, žvelgiant iš pragmatinės pusės, žmonėms labiau aktualios tos gyvybės formos, kurias žmogaus protas pajėgus bent jau identifikuoti. Tai yra, norint „įdomius fizikinius ir cheminius reiškinius“ pavadinti „gyvybe“, tie reiškiniai turėtų priminti tai, kas Žemės planetoje dedasi su save reprodukuojančiais anglies ir kitų elementų junginiais.
O norint kalbėdami apie „protingą“, dažniausiai turime omenyje technologinę civilizaciją. Pavyzdžiui, delfinai ar drambliai juk irgi mąsto, tad galime juos pavadinti protinga gyvybės forma. Tačiau kontaktą užmegzti su šiomis protingos gyvybės formomis pavyksta tik minimaliai. Todėl ieškodami nežemiškos gyvybės, dažniausiai ieškome tokios, kokia primintų mūsų žemiškąją - o sakydami „protinga“, be abejo, turime omenyje save.
Gyvybė ne anglies pagrindu
Šiuo metu Žemėje egzistuojančios visos gyvybės formos struktūrą formuoja iš anglies junginių, o vandenį naudoja kaip tirpiklį, kuris perneša medžiagas. Dėl to ieškant gyvybės, visų pirma ieškome vandens. Ar gali žemišką gyvybę primenanti gyvybė būti sudaryta iš kitų elementų? Pavyzdžiui, organizmai, sudaryti iš metalo ir vietoje vandens naudojantys skystas dujas - ir gyvenantys ten, kur sąlygos žemiškai gyvybei visiškai netinka? Pavyzdžiui, Saturno palydove Titane, kuriame, kaip ir Žemėje, lyja lietus ir egzistuoja ežerai - tik vietoje vandens ten teka skystas metanas.
Deja, bet tik anglis ir silicis turi savybę susijungti net su keturiais kitais atomais - ir sudaryti sudėtingas molekules, kurios yra gyvybės, sudarančios RNR ir DNR, pagrindas. Silicis dėl savo panašumo į anglį, yra dažniausiai minimas kaip gyvybės alternatyva. Tačiau, nors silicis turi daug panašumų į anglį, bet turi ir esminių „trūkumų“. Vienas iš svarbiausių anglies, kaip gyvybės struktūrinio pagrindo, bruožų yra tai, kad anglis, skirtingai nei silicis, gali lengvai sudaryti cheminius ryšius su daugeliu kitų atomų.
Taip pat skaitykite: Renginiai Molėtuose: „Mokslo sriuba“
Tokiu būdu užtikrinamas cheminis universalumas, reikalingas biologinės apykaitos reakcijoms atlikti. Įvairios organinės funkcinės grupės, susidedančios iš vandenilio, deguonies, azoto, fosforo, sieros ir daugybės metalų - tokių kaip geležis, magnis ir cinkas - sukuria milžinišką įvairovę cheminių reakcijų, kurias katalizuoja gyvas organizmas. Silicis - priešingai, sąveikauja tik su keletu kitų atomų, silicio molekulės yra monotoniškos, palyginus su organinių makromolekulių įvairove. Todėl, kalbant apie sudėtingesnes - ypač protingas gyvybės formas - ne anglies pagrindas labai sunkiai tikėtinas.
Galaktikos gyvybės zona
Galaktikos gyvybės zona - tai zona galaktikoje, atmetus centrinę dalį ir pakraščius. Kuo arčiau galaktikos centro - tuo bus didesnis žvaigždžių tankis ir didesnė, gyvybę ardanti kosminė spinduliuotė. Kuo toliau į pakraščius - tuo mažiau metalų, o tai neleistų susidaryti kietoms planetoms. Tokia zona laikoma tarp 7 ir 9 kiloparseko nuo Paukščių Tako galaktikos centro. Į šią zoną patenka tik apie 10% žvaigždžių.
Žinoma, be Paukščių Tako Visatoje yra daugiau galaktikų, kurios yra labai įvairių formų, o juodosios skylės jų centre taip pat labai įvairios. Todėl tiek gyvybinė zona, tiek sąlygos gyvybei skirtingose galaktikose gali būti labai įvairios. Svarbu atkreipti dėmesį į atstumą: artimiausia galaktika - Andromedos ūkas - yra už daugmaž 2,5 milijonų šviesmečių. Jei tokiais atstumais tarpgalaktinis komunikavimas ir įmanomas, tai tam turėtų būti naudojamos tokios technologijos, kurių signalų žmonija dar labai ilgai negalės ne tik pagauti, bet net ir suvokti. Todėl bendravimas su kitų galaktikų gyventojais šiuo metu - tik mokslinės fantastikos sritis.
Žvaigždės ir planetos tinkamos gyvybei
Kuo mažesnė žvaigždė, tuo arčiau tos žvaigždės turėtų skrieti planeta - norint, kad toje planetoje egzistuotų skystas vanduo. Tokios planetos dažniausiai bus potvyniškai prirakintos: viena nuolat kaitinama pusė bus nuolat atsukta į žvaigždę, o kita, nuolat šalta ir tamsi, bus nusukta nuo žvaigždės. Didelės žvaigždės turi platesnę gyvybės zoną, tačiau kuo didesnė žvaigždė, tuo ji skleidžia daugiau ultravioletinių spindulių, kurie yra pražūtingi gyvybei. „G“ tipo į Saulę panašių žvaigždžių galaktikoje yra tik apie 7,6 proc.
Net iki 85 proc. visų žvaigždžių priklauso daugianarėms žvaigždžių sistemoms. Mūsų Saulė papuola į 15 proc. „vienišųjų“. Daugianarėje sistemoje skriejanti planeta susidurs su dideliu nestabilumu: dėl iškreiptos orbitos patirs nepalyginamai didesnius temperatūros svyravimus, o tuo metu, kai švies abi (ar dar daugiau) saulės, patirs daug didesnę UV spinduliuotę.
Taip pat svarbu paminėti, kad mūsų Saulė yra išskirtinai stabili žvaigždė. Saulės spindesys per 11 metų stebėjimo skiriasi vos 0,1 proc.
Planeta turi būti uolinė, turi turėti atmosferą ir reikiamų cheminių elementų. Tai yra, turėti ne tik pakankamą kiekį vandens, bet ir azoto, anglies, įvairių metalų. Planeta turi būti ne per maža (neišlaikys gravitacija atmosferos) ir ne per didelė (atmosfera bus pernelyg tanki). Neatitikus šių sąlygų, planetoje gyvybės tikrai nebus. O atitikus - gyvybės vis tiek gali nebūti. Pavyzdžiui, Venera yra uolinė atmosferą turinti tinkamo dydžio planeta, bet sąlygos gyvybei ten baisios.
Faktorių, kokia turi būti aplinka, kad galėtų egzistuoti gyvybė, yra daugybė. Įvairių įvykių kosmose taip pat daugybė. Pavyzdžiui, į besiformuojančią Žemę trenkėsi Marso dydžio objektas ir dėl šio susidūrimo turime Mėnulį, kuris šiuo metu išlaiko stabilų Žemės ašies pokrypį. Tai lemia stabilius metų laikus. Nebūtų šio susidūrimo - Žemė būtų didesnė, turėtų tankesnę atmosferą, o sąlygos, gali būti, labiau primintų Venerą ir gyvybė nė nebūtų atsiradusi. Įvyktų tokio lygio susidūrimas antrą kartą? Būtų nušluota visa gyvybė ir vargu ar vėl kada atsigautų.
Žemės planeta turi magnetinį lauką, kuris mus apsaugo nuo Saulės vėjo. O magnetiniu lauku pasigirti gali ne visos planetos: pavyzdžiui, Marsas kažkada tokį turėjo, bet neteko - dėl to Saulės vėjas praretino Marso atmosferą. Veneros magnetinis laukas taip pat labai silpnas ir nuo Saulės vėjo nesaugo. Gal ir įmanoma gyvybė be magnetinio lauko - bet tokiai gyvybei vystytis į protaujančią sąlygos būtų daug sunkesnės.
Evoliucija iki protingos gyvybės
Susiklosčius tinkamoms sąlygoms ir užgimus gyvybei - pirmiesiems vienaląsčiams mikroorganizmams - toliau reikia klausti, kokia tikimybė, kad išsivystys daugialąstis protaujantis, technologinę civilizaciją sukursiantis organizmas. Deja, gyvybė neturi jokio užprogramuoto tikslo vystytis erdvėlaivių link. Jei ne eilė atsitiktinumų, Žemėje būtų visiškai kitokia gyvybė, nei dabar. Gal, jei ne meteoritas, iki šiol Žemėje būtų vien laukinė gamta, kurioje bėgiotų dinozaurai.
Net ir atsiradus žmogui, nepamirškime, kad apie 95 proc. viso savo egzistavimo šioje Žemėje laiko mes lakstėme su akmeninėmis ietimis ir nepanorome sukti link sėslaus gyvenimo, mokslo vystymo ir erdvėlaivių. Nors anatomiškai jau buvome Homo sapiens rūšis ir pajėgūs tą daryti. Sukti sėslaus gyvenimo keliu, o po to vystyti mokslą mus privertė ne „užprogramuota“ evoliucijos kryptis, o tik susiklosčiusios atsitiktinės aplinkybės, kurių galėjo tiesiog nebūti.
Net ir jau pasukus žemdirbystės keliu - nebūtinai pavyks sukurti pažangią technologinę civilizaciją. Tyrinėjant ir lyginant skirtinguose žemynuose užderėjusias civilizacijas, išryškėja didžiuliai skirtumai - ką reiškia turėti šalia reikiamų augalų rūšių, reikiamų gyvūnų, kuriuos galima prijaukinti ir įdarbinti. Tai, kad turėjome tokį gyvūną kaip arklį ir tokį augalą kaip kvietį, yra tik atsitiktiniai sutapimai.
Kiek gi mūsų?
Deja, tiksliai apskaičiuoti nei tikimybės, nei kiek yra protingų būtybių yra išviso, neįmanoma. Viena populiariausių formulių - Drake'o lygtis. Deja, bet ir ji ne tik į daug ką neatsižvelgia, bet ir naudoja dauginamuosius, apie kurių reikšmę galime tik spėlioti. 2011 m. naudojant žinomas reikšmes ir spėjant nežinomas reikšmes, pamėginta apskaičiuoti - ir su labai optimistinėmis (paties autoriaus teigimu) reikšmėmis, gautos 7 civilizacijas.
Net ir šis optimistinis skaičius yra gana nedidelis - jei „išbarstytume“ civilizacijas po visą galaktiką. Tačiau skaičius gautas įrašius labai optimistines reikšmes - pavyzdžiui, darant prielaidą, kad kiekviena tinkama gyvybei planeta visada užauginą protingą rūšį. Jei reikšmes pakeistume į kiek mažiau optimistines - civilizacijų skaičius nukrenta iki skaičiaus, kuris yra mažesnis už vienetą. O toks rezultatas reiškia, kad vietoje stebėjimosi „nejaugi mes esame vieni“ reikėtų džiaugtis, kad išvis esame.
Venera: pragariška planeta
Dažnai Žemė ir Venera vadinamos sesėmis, nes jų dydis ir masė labai panašūs, tačiau Venera yra lyg blogoji Žemės sesė, kur sąlygos gyvenimui - nepakeliamos.
„Slėgis Veneroje maždaug toks pats, kaip Žemėje kilometro gylyje po vandeniu, o temperatūra ten siekia 500 laipsnių šilumos pagal Celsijų - prie tokios temperatūros lydosi švinas“, - sako VU TFAI astrofizikas dr. Vidas Dobrovolskas.
Veneros atmosfera sudaryta beveik iš gryno anglies dvideginio, todėl ten pasireiškia stiprus šiltnamio efektas. Tačiau ši pragariškai karšta planeta ne visada buvo tokia nesvetinga gyvybei. Manoma, kad pirmuosius kelis milijardus metų Veneros temperatūra siekė 20-50 laipsnių šilumos ir tikėtina, turėjo vandenynus.
Prieš daugiau nei pusę milijardo metų Veneroje įvyko masinis ugnikalnių išsiveržimas, pakeitęs planetos likimą.
Prieš pora metų pasaulį nudžiugino įdomus atradimas - Veneros atmosferoje aptiktos fosfino dujos, kurios gali būti siejamos su gyvais organizmais.
Ir nors Veneroje tiek didžiulis slėgis, tiek pragariška temperatūra nepalankūs gyvybei, šis atradimas uždavė naujų mįslių.
„Fosfino dujos - itin nuodinga medžiaga, net labai mažos šios medžiagos koncentracijos žmonėm ir kitiem gyviem organizmams - mirtinos, išskyrus pačius paprasčiausius mikroorganizmus - bakterijas ir pan.“, - sako VU TFAI astrofizikas dr.
Be to, šios medžiagos Veneroje aptikta neįtikėtinai daug. „Nėra tokio natūralaus gamtinio proceso, šiai dienai žinomo mokslininkams, kuris galėtų paaiškinti tą didelį fosfino kiekį Veneroje. Tad natūraliai kyla noras galvoti apie kažkokius mikroorganizmus, kurie galėtų nuolat tą fosfiną gaminti“, - sako VU TFAI astrofizikė dr.
Jeigu fosfiną Veneroje išskiria mikroorganizmai, geriausios sąlygoms jiems gyvuoti būtų 50 km aukštyje!
„Būtent tas regionas yra kartais pavadinimas panašiausia į Žemės paviršių vieta Saulės sistemoje. Niekur kitur Saulės sistemoje, už Žemės ribų, nėra tokių sąlygų, kad temperatūra ir slėgis būtų tokie panašūs į Žemės“, - sako FTMC astrofizikas dr.
Kosmoso ištekliai: asteroidų kasyba
2015 m. JAV prezidentas Barackas Obama pasirašė įstatymą, kuris leidžia komerciniais tikslais išgauti vertingas medžiagas iš dangaus kūnų. Tai geros naujienos didelėms įmonėms, kurios ketina plėsti savo veiklos sritį kosmose. „Deep Space Industries“ atstovas teigia, jog įmonė planuoja ieškoti asteroidų, vertinti jų sudėtį, užsiimti asteroidų kasyba ir iš jų išgauti naudingas medžiagas. Dalį iškasenų ketinama panaudoti kosminėms stotims, bazėms Mėnulyje ir net Marse, o kitą dalį, pavyzdžiui, vertinguosius metalus, gabenti atgal į Žemę.
2017 metais „Deep Space Industries“ į kosmosą paleis bandomąjį palydovą ir, jeigu bandymai pavyks, dar po kelerių metų bus paleidžiamas zondas „Prospector-1“, kuris jau turės nutūpti ant kosmose skraidančio asteroido. Asteroidų sudėtis - įvairi. Jie gali būti, pavyzdžiui, iš geležies ar anglingieji, kurie gausūs lakiųjų, vandens ir organinių junginių. Tarptautinėje kosminėje stotyje astronautai vandenį stengiasi naudoti itin efektyviai: visi skysčiai, įskaitant šlapimą ir prakaitą, surenkami ir išfiltruojami. Išvalytas vanduo vėl tampa geriamu, tačiau net ir imantis tokių kraštutinumų jo atsargas vis reikia papildyti. Jei vandenį galėtume išgauti iš sušalusių dangaus kūnų, ir tai kainuotų pigiau, daugiau nereikėtų jo gabenti iš mūsų planetos.
tags: #mokslo #sriuba #gyvenimas #kosmose