Jiří Grygar, Fyzikální ústav AV ČR, Praha

Prezentace na téma: "Jiří Grygar, Fyzikální ústav AV ČR, Praha"— Transkript prezentace:

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

2  “Jak je všeobecně známo, k tomu, aby byli fyzikové, je zapotřebí uhlíku.“
americký fyzik Robert Dicke ( )

3 1. Kde se vzal ve vesmíru uhlík?
G. Gamow aj. ( ): Velký třesk WMAP - družice, 2003: Vesmír vznikl před 13,7 mld. let S. Weinberg, 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
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 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. 1961: Drakeova rovnice (pravděpodobnost výskytu civilizací). 1963: IAF (R. Pešek): CETI -- SETI. 1966: I. Šklovskij, C. Sagan: Intelligent Life in the Universe. 1976: sondy Viking: hledání bioaktivity na povrchu Marsu. 1982: Mezinár. astron. unie (IAU) 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 - 2,7 mld. let: eukaryoty
- 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; (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 Vstupní hmota 60 t, na Zemi dopadlo 1300 kg, exploze 2 kt TNT.
Allende Uhlíkaté chondrity Allende (Mexiko) a Murchison (Austrálie): aminokyseliny 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 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. Rhodococcus luteus Dopady na Mars rychlostí 14 km/s; na Zemi brždění atmosférou na rychlost 11 km/s. Meteorit ALH 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
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
"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,…