Století panspermie

1. Století panspermie Jiří Grygar, Fyzikální ústav AV ČR, Praha Svante August Arrhenius

2. “Jak je všeobecně známo, ktomu, aby byli fyzikové, je zapotřebí uhlíku.“ americký fyzik Robert Dicke (1916-1997)

3. 1. Kde se vzal ve vesmíru uhlík? G. Gamow aj. (1948-1965): Velký třesk 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

4. 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

5. Koloběh prvků ve vesmíru a) 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

6. 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). V mezihvězdném prostoru: obří (stovky světelných let) chladná (10 ÷ 200 K) molekulová mračna (až milion Sluncí). Infračervená a mikrovlnná spektroskopie: přes 100 druhů molekul, od dvouatomových (OH, CO) až po polycyklické aromatické uhlovodíky (naftalen, antracen...) i fullereny.

7. 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.

8. 2. Historická poznámka 1903: 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

9. 1961: Drakeova rovnice (pravděpodobnost výskytu civilizací). 1963: IAF (R. Pešek): CETI -- SETI. 1966: I. Šklovskij, C. Sagan: Intelligent Life in the Universe. 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"

10. 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).

11. 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 vícebuněčné • organismy

12. 0,6 mld. let: modrozelené • řasy 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 - 0,0001 mld. let: Homo sapiens sapiens

13. 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

14. 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.

15. 4. Svědectví meteoritů J. 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

16. Allende 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? Tagish Lake 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.

17. Rhodococcus luteus 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.

18. 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

19. 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. Allende - řez Murchison

20. 5. Aktuální spekulace a zamyšlení Evo-devo = Evolutionary and developmental biology. Astrobiologie

21. 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.

22. 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.

23. "Buď jsme ve vesmíru sami, anebo nejsme. V každém případě je to ohromující." Lee Du Bridge, president Caltechu (1979)

24. Děkuji za pozornost. Dotazy, připomínky,…