JSME VE VESMÍRU SAMI?

Tuto otázku si alespoň jednou za život položil každý, kdo se někdy podíval na hvězdy. Podle mě s největší pravděpodobností ne. Tím nechci říct, že bych věřil na zelené mužíčky nebo na marťany s tykadélky na hlavě, ale jsem přesvědčen, že někde ve vesmírných dálkách existuje něco, co by se přinejmenším dalo nazvat nejjednodušší formou života.

Přeformulujme původní otázku a zeptejme se jinak: co všechno se musí stát, aby vznikla inteligentní a vyspělá civilizace?

Pokud budeme vycházet z informací, které máme k dispozici, můžeme se dobrat k zajímavým výsledkům. Nejprve si musíme uvědomit, kolik je ve vesmíru galaxií. Odhady jsou někde mezi 100 a 200 miliardami, ale může jich být třeba i půl bilionu, kdoví… Většinou se hovoří o 120 miliardách galaxií. Zaměřme se teď na tu naši. Je v ní asi 200 až 400 miliard hvězd, ale existují i galaxie, které jich mají přes bilion. (V té naší je nejčastěji uváděná hodnota 250-300 miliard.) Odhadnout počet hvězd ve vesmíru není žádná sranda: může jich být 20 triliard (20∙10²¹) až půl kvadrilionu (0,5∙10²⁴). To je samozřejmě velmi hrubý odhad, ale dejme tomu, že ve vesmíru je kolem 30 triliard hvězd (astronomové většinou odhadují 10, 30, 50 nebo 70 triliard). Ne každá hvězda má své vlastní planety, podle odhadů to vypadá, že pouze 10% až 50% hvězd má svou planetární soustavu. Odhadnout počet planet je o mnoho složitější - v porovnání s hvězdami vydávají planety minimum světla a navíc jejich mateřská hvězda způsobuje oslnění, a proto je nelze tak snadno zaregistrovat. Počet dosud objevených planet mimo naší sluneční soustavu (těmto planetám se říká „exoplanety“) ještě ani nedosáhl čísla 2 000 (údaj z listopadu 2014), nicméně zdá se pravděpodobné, že kolem takovýchto hvězd obíhá v průměru 3 až 7 planet. Nyní můžeme využít poznatky, které máme o sluneční soustavě. Aby vznikl život, musí se jednat o terestrickou planetu (dokážete si představit život na planetě, která se skládá pouze z plynu a kapaliny?). Aby vznikla terestrická planeta, je zapotřebí těžších prvků jako například železo či nikl. V analogii s naší soustavou těmto podmínkám vyhovuje přesně polovina planet a to Merkur, Venuše, Země a Mars. Planeta musí mít správnou gravitaci. Pohyb na planetě o velké gravitaci by byl nesmírně fyzicky náročný, v horším případě by nám vlastní tíhou praskly kosti v nohách. Slabá gravitace naopak způsobí něco, s čím se nedobrovolně setká každý kosmonaut, který je dlouhou dobu ve stavu beztíže: svaly začnou časem ochabovat a kardiovaskulární systém by dříve či později zkolaboval. Na druhou stranu, bez dostatečně silné gravitace by si planeta nemohla udržet atmosféru, která je nutná k životu. To nám výběr zužuje na dvě planety: Zemi a Venuši. Venuše je na první pohled nádherná planeta pojmenovaná po řecké bohyni lásky a krásy Venuši a máme s ní mnoho společného. Je skoro stejně velká, má téměř shodnou gravitaci a stejně jako Země, má i Venuše svou vlastní atmosféru. Mohlo by se zdát, že Venuše je něco jako naše sesterská planeta, ale věřte, že je to poslední místo, kam byste se chtěli podívat. Při bližším pohledu totiž zjistíte, že Venuše je ohyzdná a nepřátelská stvůra připomínající peklo. Kdybyste vstoupili na její povrch a měli to štěstí, že byste se trefili do místa, na kterém zrovna nezuří rozbouřená láva, byli byste okamžitě upáleni nesnesitelným žárem, rozdrceni stonásobně větším tlakem než jaký je na Zemi, udušeni oxidem uhličitým a rozežráni kyselinou sírovou, která tu prší z mraků. To není zrovna hezká představa, že? Atmosféra musí obsahovat dostatek kyslíku a nesmí propouštět ultrafialové záření, které hvězdy vydávají - takovou podmínku splňuje už pouze jedna planeta: Země. Pro vznik života je však zapotřebí mnohem víc. Správná teplota. Kolem každé hvězdy existuje určitá oblast, kde je teplota vhodná pro život. Buďte příliš blízko a spálíte se, vzdalte se a umrznete. V oblasti, která se nachází ve správné vzdálenosti, není ani příliš horko ani příliš zima - jde o tzv. „obyvatelnou zónu“. V naší hvězdné soustavě se v této oblasti nachází opět jenom jedna planeta a překvapivě je to opět Země. Další důležitou podmínkou je, aby mateřská hvězda byla stálá. Naše obyvatelná zóna je víceméně pořád na stejném místě, ale u proměnných hvězd se tato oblast časem posunuje sem a tam, takže máme opravdu štěstí, že naší hvězdou je zrovna Slunce, které nám vydrží dodávat teplo a světlo ještě po několik miliard let. Správná teplota zajistí, že prvek nezbytný pro přežití - voda - se bude nacházet v kapalném stavu. Na planetách blízkých Slunci se voda již vypařila, na těch vzdálených se buďto vůbec nevytvořila, anebo zamrzla. Zatím to nemůžeme se stoprocentní jistotou prohlásit, ale je velmi pravděpodobné, že kromě Země je ještě jedno místo ve sluneční soustavě, kde by se mohla vyskytovat voda v kapalném stavu a mohl by tam existovat život. (Na Marsu se zřejmě nikdy žádný život nevyskytoval a je téměř jisté, že ani nevyskytne.) Řeč je o Európě, jednom z 63 měsíců, obíhajících kolem Jupiteru. Európa je nejhladší těleso v celé sluneční soustavě a její rozměry jsou přibližně stejné jako náš Měsíc. Na povrchu je pokryt obrovskou ledovou plochou o tloušťce několika desítek kilometrů. Pod touto krou se zřejmě nachází tekutá voda, ve které by mohli žít různé bakterie či viry. Na rozdíl od člověka jim nevadí ani extrémní teploty ani vysoký tlak a vlastně si tam můžou žít docela dobře. O co jde? Európa obíhá kolem Jupitera po vejčité dráze a díky vlivu gravitace (od Jupitera i od dalších měsíců) se natahuje a smršťuje. Dochází tak ke vnitřnímu tření a vzniká teplo. Pokud by se Európa dostatečně prohřála, led by roztál a vznikla by voda v kapalném stavu. Stačí to pro vznik inteligentního života? Vzhledem k výše zmíněným podmínkám rozhodně ne.

VZNIK ŽIVOTA

Pokud se na nějaké planetě vytvoří po dostatečně dlouhou dobu podmínky vhodné pro život, pak je vznik života nevyhnutelný. To alespoň tvrdí mnozí biologové. Na druhou stranu existují biologové, kteří tvrdí přesný opak - to, že se někde vytvoří podmínky vhodné pro vznik života, ještě nemusí znamenat, že tam život opravdu vznikne. Ačkoliv nejsem žádný biolog, přikláním se k první skupině a myslím, že ve vesmíru je mnoho míst, kde by život, ať už ve formě nejprimitivnějších rostlin (viz Európa) nebo vyspělých civilizací, mohl existovat. Zkusme opět vycházet z toho, co už víme. Naše planeta se zformovala před 4,6 miliardami let. (Což je ovšem v rozporu s tvrzením arcibiskupa Jamese Usshera, který ještě v polovině 17. století ostatní přesvědčoval, že podle bible svět vznikl 23. října 4004 př. n. l. v devět hodin odpoledne...) Zpočátku byla příliš horká, nicméně pak půl miliardy let chladla, což vedlo ke vzniku pevné kůry. Rozžhavené těžké úlomky se začaly spojovat a klesat ke středu planety, zatímco okolní lehčí prvky byly vytlačovány směrem k povrchu. Z tohoto důvodu je zemské jádro tvořeno hustými prvky, jako je železo a nikl, kdežto okolní vrstvy jsou převážně kamenné. Tou dobou zde nebyla žádná atmosféra, ta později vznikla sopečnou aktivitou, která byla mnohem častější a mohutnější, než jaká je dnes. Obrovské množství uvolněného plynu vytvořilo první atmosféru, která však postrádala kyslík. Zchladnutím atmosféry se v ní zkondenzovala voda a začalo pršet. Protože povrch byl stále ještě velmi horký, déšť se po dopadu ihned vypařil, pára se shromáždila v atmosféře a to zase vyvolávalo další déšť. Pak pršelo, pršelo a pršelo. Nepřetržitý déšť trval asi 40 000 let, takže si raději nestěžujte, kdyby vás náhodou na dovolené zastihnul déšť. Pršelo tak dlouho, že se zemský povrch ochladil natolik, že zchladl a nízko položené oblasti se zaplnily vodou a vznikly tak první oceány. Ke vzniku života zbývá ještě jedna maličkost a tou je pravidelné střídání dne a noci. Dříve se Země kolem své vlastní osy stihla otočit za nějakých šest sedm hodin. Jelikož na ni ale působí vzájemná přitažlivost s Měsícem, rotace se zpomaluje a dnes se Země kolem své osy otočí za 23 hodin 56 minut a 4 sekundy - díky tomu se povrch Země rovnoměrně ohřívá, takže nikde není ani příliš horko, ani příliš zima (samozřejmě s výjimkou polárních oblastí). Ještě zajistit pravidelné střídání ročních období a proces zvaný evoluce může začít! (Když někde zazní slovo „evoluce“, obvykle se objeví jméno britského přírodovědce Charlese Darwina. Darwin sice zcela jistě nebyl první, koho myšlenka evoluce napadla, nicméně byl prvním člověkem, který o ni podal přesvědčivé důkazy.)

Pod pojmem evoluce si představujeme proces, při kterém se život vyvíjel postupnými změnami, z nichž si shrňme ty nejdůležitější. Přirozený výběr spočívá především v dědičnosti (jedna generace zdědí geny té předešlé), proměnlivosti (mezi jednotlivci existují určité odchylky, například zbarvení, které někoho zvýhodňuje oproti ostatním - tito jedinci pak mají větší šanci, že přežijí a rozmnoží se), pohlavním výběru (někteří živočichové upřednostňují své sexuální partnery podle určitých znaků) a mutaci. Mutace je zřejmě pro vznik člověka klíčová, neboť její princip spočívá v náhodné změně struktury DNA. Při množení genetického materiálu může dojít k chybě a vznikne tak nová vlastnost. Většinou tito „mutanti“ nepřežijí, ale ta hrstka, co přežije, je jakýmsi „upgradem sebe sama“. Takový organismus se lépe adaptuje (přizpůsobí se podmínkám měnícího se prostředí, například ptáci stejného druhu mají různě tvarované zobáky, podle toho kde a jakým způsobem získávají potravu) a zvýší si tím šance na přežití. Je jasné, že krásný a zdlouhavý proces, na jehož začátku byly řasy a bakterie a na druhém, několik miliard let vzdáleném konci, člověk, se nestal jen tak. Pojďme se na to ve zkratce podívat.

Pokud uvažujeme o bytostech, které dýchají oxid uhličitý, živí se hliníkem, pijí kyselinu sírovou a jejich tělo se skládá z olova, pak se tato úvaha stane bezpředmětnou. Omezme se tedy pouze na život, který známe. Pro jakoukoli formu života je bezpodmínečně nutný jeden prvek: uhlík. Uhlík je společenský a kamarádský atom, který se rád sdružuje s ostatními atomy a vytváří tak složité skupiny molekul. V rozlehlých vodních plochách se pak tyto atomy a molekuly srážely po stovky miliónů let, až se díky náhodě stalo něco, čemu můžeme říkat vznik života. Pravděpodobnost, že dojde ke správné kombinaci všelijakých makromolekul, je asi stejně velká, jako, že vyhrajete v celonárodní loterii. Šance jsou sice astronomicky nízké, ale vzhledem k dostatku času, to vlastně zas tak velká náhoda není - každý rok se totiž najde někdo, kdo trefí jackpot! Asi před 3,8 miliardami let, v temných mořských hlubinách, kde již nepůsobí smrtící ultrafialové záření, vznikl první jednobuněčný organismus. Jak už z názvu vyplývá, jedná se o organismy složené z jedné buňky a patří mezi ně například bakterie, mikrobi, řasy a prvoci. Pokud se vám tato podoba života příliš nezamlouvá a chcete vidět první rostliny a živočichy, musíte si počkat další tři a čtvrt miliardy let. Zhruba před 540 miliony let se vyvinuly první mnohobuněčné organismy. Byl to vlastně takový "biologický velký třesk" - vzniklo mnoho nejrozmanitějších forem života: mořské houby, škeble, lekníny, vodní řasy, korýši, mnohostonožky a žebernatky (žahavci podobní dnešním medúzám). Mnohobuněčné organismy mají zvláštní vlastnost - jejich tělo je složeno z většího počtu buněk, které mezi sebou navzájem komunikují. Buňky dokážou nejenom spolupracovat, ale přitom je každá z nich schopna provádět i různé činnosti. Tak například trilobiti měli oproti ostatním velkou výhodu, a tou byly oči. Stali se tak prvními "bytostmi", které viděli. Další milník nastal kolem 440 milionů let př. n. l.: rostliny a zvířata „vylezly“ zpoza mořské hladiny a usídlily se na zemském povrchu. Ten zaplavily řasy, mechy a kapradiny - planeta zezelenala. Rostliny opět ovlivnily atmosféru a díky fotosyntéze jí obohatily o další kyslík. Na povrchu se objevili členovci (hmyz, pavouci a korýši) a o několik milionů let později i první obratlovci. Před 310 miliony lety se vyvinuli první plazi a před 235 miliony let první dinosauři. Mezi 200 až 180 miliony let př. n. l. se objevili naši přímí předkové, první savci. Po několik desítek milionů let hráli savci podřadnou roli, protože tehdy planetě vládli dinosauři, plazi a ptáci. To se změnilo před 65 miliony lety, kdy Zemi potkala katastrofa nebývalých rozměrů, která zapříčinila vyhynutí dinosaurů. Bylo navrženo několik teorií vysvětlující toto náhlé vymření. Nejznámější z nich je, že dinosauři již zkrátka nebyli schopní přežít (což ovšem neodpovídá představě evoluce, protože podle přírodního výběru přežije ten, kdo je nejpřizpůsobivější, nejsilnější a nejchytřejší), anebo např. teorie pandemie, která způsobila vyhynutí fauny a tím i dinosaurů. Další teorie vysvětlující toto náhlé vymírání spatřují možnosti v kolísání výšky mořské hladiny, prudkým změnám klimatu, mohutným zemětřesením nebo třeba zvýšené vulkanické činnosti. Zatím ale neexistují žádné přesvědčivé důkazy, že by k jedné z těchto událostí vůbec někdy došlo. O to více to posiluje fakt, že kromě dinosaurů vyhynulo i několik dalších druhů (např. ptakoještěři, býložravci, hlavonožci, „vodní ještěři“, mnoho druhů plazů a bezobratlých, a také některé rostliny), kdežto savci, ptáci, mastodonti, krokodýli, ryby a želvy přežili téměř bez úhony. Celkově se odhaduje, že vyhynuly tři čtvrtiny tehdejších zvířat a vegetace. Jako nejpravděpodobnější varianta se jeví srážka kosmického tělesa se Zemí. Soudí se, že asteroid o průměru 10 až 19 km dopadl v blízkosti Yucatánského poloostrova v Mexiku. Při dopadu, který měl sílu asi pěti miliard hirošimských bomb, se do atmosféry uvolnilo obrovské množství horniny, jedovaté síry, popelu a prachu. Tato gigantická mračna na několik měsíců zastínila sluneční světlo, to mělo za následek prudké snížení teploty a drastické poškození organismů, které byly závislé na fotosyntéze. Hlavním důvodem vyhynutí dinosaurů tedy zřejmě byl mrazivý chlad a zkolabování potravinového řetězce (býložravci, závislí na rostlinách vymřeli, a to mělo za následek i vyhynutí masožravců). Teď bychom si asi o něco detailněji měli probrat vznik primátů, ale myslím, že nebude na škodu, když to vezmu „trošku“ rychleji. Asi před 70 miliony lety se objevili první primáti, o 35 milionů let později pak první vyšší primáti. Z těch se asi před 20 miliony lety vyvinuli lidoopi a 6 milionů let př. n. l. první předchůdci člověka. Zmenšila se obličejová část, zkrátila se čelist, změnilo se chování (myšlení, řeč, používání nástrojů) ale i postavení prstů na končetinách, co však bylo nejdůležitější - zvětšil se mozek a do módy se dostalo chození po dvou. Přes různá „homo něco“ (omlouvám se, ale opravdu nepovažuji za nutné se tím zabývat) se dostáváme k modernímu typu člověka, který je starý kolem 40 000 let a vídáme se s ním v podstatě dodnes (i když u některých jedinců to vypadá, že se zasekli u orangutanů).

(Samozřejmě existuje více teorií o vzniku života - nejznámější z nich tvrdí, že život vůbec nevznikl na naší planetě, ale byl k nám dopraven uměle. Je možné, že do Země narazila kometa nebo asteroid obsahující zmrzlý genetický materiál. Takové cizí těleso plné organických látek pak mohlo dopadnout do oceánu a zasít tak semínko života na Zemi.)

Otázkou tak zůstává: „Je v případě vzniku života zaručen i vznik inteligence?“ V tomto ohledu si už tak jistý nejsem. Opět jsou dvě skupiny biologů - jedni tvrdí, že pokud se někde život skutečně vyvine a je dostatečně dlouhá doba na jeho vývoj, pak je zkrátka vznik inteligence pouze otázkou času. Někteří jejich kolegové s tím nesouhlasí a myslí si, že život, který známe, je prostě příliš složitý, a proto i v celém vesmíru zcela jedinečný. (Známý populizátor astronomie a jeden z největších zastánců pro výzkum a hledání mimozemského života, Carl Sagan, kdysi prohlásil: "Kdybychom byli ve vesmíru sami, bylo by to strašné plýtvání prostorem.") V případě, že existuje vyspělá civilizace, je schopna navázat mezihvězdnou komunikaci? Pokud ne, jsou všechny signály, které jsme kdy do kosmu vyslali, vcelku zbytečné. Další nevýhodou je doba komunikace. Například víme, že kolem hvězd Corot-4 a Ogle-tr-211 obíhají planety. Obě hvězdy se nacházejí ve vzdálenosti téměř 5200 světelných let, takže kdybychom k nim letos vyslali rádiový signál, tak odpověď můžeme očekávat nejdřív v roce 12411 (ovšem za předpokladu, že by někdo naši zprávu zachytil a dokázal by na ni odpovědět). Posledním problémem je doba existence takové civilizace, ale o tom si povíme v posledním odstavci.

Na závěr něco, co vás asi překvapí a možná i pobaví. Existuje rovnice, podle které si sami můžete spočítat, kolik je v naší galaxii inteligentních mimozemských civilizací, se kterými můžeme navázat kontakt. V roce 1961 ji zveřejnil Frank Drake a podle očekávání vyvolala vlnu zajímavých reakcí. Slavná Drakeova rovnice má totiž jeden háček - je v ní tolik neznámých, že se můžete dostat k výsledku, který tvrdí, že vesmír je vcelku rušné a čilé místo s miliony vyspělých civilizací, anebo naopak, že šance na navázání kontaktu je téměř naprosto nulová. Pokud si chcete dosadit vlastní čísla a spočítat si rovnici podle sebe, můžete tak učinit zde.

     ·         R – počet hvězd v naší galaxii (billion neznamená v češtině bilion, ale miliarda)

      ·         f_p – podíl hvězd, kolem kterých obíhají planety

·         n_e – průměrný počet planet, které mají vhodné podmínky pro vznik života

·         f_l – podíl z n_e, na kterých život skutečně vznikl

·         f_i – podíl z f_l, kde život skutečně vznikl a vyvíjel se až k inteligentní formě života

·         f_c – poměr inteligentních forem života schopných mezihvězdné komunikace

·         L – odhad doby existence technologicky vyspělé civilizace (V našem případě je to 66 let, neboť právě tak dlouho máme prostředek, kterým se můžeme sami zničit - atomovou bombu. Možná jsme dost chytří na to, abychom ji vyrobili, ale jsme dost chytří na to, abychom věděli jak s ní zacházet? Kromě možnosti sebezničení berte ohled i na jiné celosvětové katastrofy, například srážku s asteroidem, výbuch blízké supernovy, apod.)

Mě osobně vyšly dva výsledky. Podle toho optimistického bychom mohli v naší galaxii navázat kontakt s asi tisícovkou vyspělých civilizací, podle pesimistického ani s jednou. K jakému výsledku jste došli vy?