Zemlja: edinstvena, a v resnici ne tako zelo posebna

Če malo pomislimo, je sleherno življenje posledica osupljivega števila naključij, in to naključij v slovenskem pomenu besede: na-ključ-je. En sam ključ odklepa eno samo možnost. Točno določena semenčica mora oploditi točno določeno jajčece in v končni stopnji omogočiti edinstveno zaporedje genov, ki sestavljajo edinstvenega posameznika.

A najsi bo vsak človek še tako edinstven, o čemer ne pričajo samo njegovi prstni odtisi, ampak še neštete druge edinstvene lastnosti, zaradi tega vendarle ni tako zelo poseben, kot si morda misli; navsezadnje na planetu živi še sedem milijard drugih edinstvenih ljudi. In nekateri astronomi na podlagi čedalje več podatkov o planetih drugih zvezdnih sistemov domnevajo, da nekaj podobnega velja tudi za Zemljo in naš sončni sistem.

Doslej so, večinoma z Nasinim Keplerjevim vesoljskim teleskopom, odkrili skoraj 2000 eksoplanetov, torej planetov zunaj našega osončja. In s kopičenjem podatkov jim čedalje podrobnejša slika naše galaktične soseščine omogoča, da tudi naše osončje postavijo v jasnejši kontekst, poudarja Peter Behroozi z Znanstvenega inštituta vesoljskega teleskopa v Baltimoru v ameriški zvezni državi Maryland. »Keplerjev teleskop je sijajno začrtal nekaj okvirov o tem, koliko planetov je mogoče s precejšnjo verjetnostjo iskati okoli zvezd – zlasti planetov, ki bi bili podobni Zemlji.«

S sodelavko Molly Peeples sta najnovejše statistične podatke o eksoplanetih primerjala s trenutnim razumevanjem, kako galaksije rojevajo zvezde. Na tej podlagi sta izdelala formulo, kako se v vesolju s časom povečuje število planetov (arxiv.org/abs/1508.01202). In po tej formuli naj bi bilo trenutno v vesolju kar sto milijard milijard Zemlji podobnih planetov.

Pri tem opozarjata, da izraz »Zemlji podobnih« ne pomeni natančne kopije našega planeta, temveč le pretežno kamnit kozmični svet, ki ima, če ga obdaja ustrezna atmosfera, na površju tekočo vodo. Po tej definiciji bi se v našem osončju med »Zemlji podobne« uvrstila Mars in Venera, ne pa tudi Merkur in Luna.

A to je šele začetek dolgotrajnega, na moč zapletenega in svojevrstno naključnega procesa. Samo manjši del plina znotraj vseh galaksij v vesolju se je doslej dovolj ohladil, da se je začel sesedati, zato bodo zvezde in planeti nastajali še milijarde in milijarde let. To po znanstvenih ocenah pomeni, da bo več kot 90 odstotkov Zemlji podobnih planetov v vesolju nastalo šele potem, ko bo Sonce že ugasnilo in s seboj v smrt potegnilo tudi Zemljo. Za boljše razumevanje našega položaja v vesolju je zato treba upoštevati tudi vse, kar se bo zgodilo šele v prihodnosti.

Številna naključja in možnosti

A koliko morebitnih civilizacij v vesolju je mogoče pričakovati z upoštevanjem tako zelo obsežnega kozmičnega urnika? Novi in novi podatki o eksoplanetih ponujajo tudi potencialne odgovore na to vprašanje. Celo ob skoraj neverjetni predpostavki, da je inteligentno življenje tako zelo redko, da je Zemlja edini planet v celotnem vesolju, na katerem se je doslej razvila civilizacija, bi že sámo število potencialnih Zemlji podobnih planetov v prihodnosti, o katerih govori dr. Behroozi, povzročilo, da bi verjetnost, po kateri bi človeštvo tudi v prihodnje ostalo edina civilizacija v vesolju, znašala največ osem odstotkov. Če pa samo v naši galaksiji Rimska cesta odkrijejo le še en sam naseljen planet, bi se ta verjetnost izjemno zmanjšala in se tako rekoč približala ničli. Povedano drugače, število možnih Zemlji podobnih planetov bi se povečalo na komaj predstavljive večmilijardne vrednosti.

In vendar je kljub tolikšnemu obilju potencialnih Zemlji podobnih planetov tudi verjetnost, da bi med njimi odkrili zvesto kopijo našega planeta, skorajda enaka ničli. Znanstveniki ji ne pripisujejo prav nič več možnosti, kot da bi med sedmimi milijardami Zemljanov v družini na drugem koncu sveta našli popolno kopijo samega sebe.

Temeljni okvir za nastanek sončnega sistema zato astrofiziki pojmujejo približno tako: vzemimo enega plinskega velikana in počakajmo več milijonov let, da se pod silo gravitacije sesede, dokler ne postane novorojena zvezda, obdana z vrtečimi se diski preostanka plina in prahu – tako imenovanimi protoplanetarnimi diski. Počakajmo še nekaj milijonov let, da se nova tvorba še bolj zgosti in začne oblikovati planete.

Podrobnosti tega procesa seveda še niso dokončno pojasnjene, zato je eden od načinov za njegovo boljše razumevanje računalniška simulacija nenehno rotirajočih delcev v vesolju. Avtorji simulacije jim postavijo različne začetne pogoje in nato opazujejo, koliko se novorojeni planeti ujemajo s tistimi v našem osončju.

In z eno takšnih simulacij so ugotovili, da celo skoraj identični začetki lahko privedejo do zelo različnih rezultatov. O tem se je nedavno prepričal dr. Volker Hoffmann z univerze v Zürichu in svoje izkušnje predstavil javnosti (arxiv.org/pdf/1508.00917). V njegovi delovni skupini so izvedli obsežen niz simulacij sončnega sistema sredi nastajanja. Začeli so s plinastim diskom, v katerem je 2000 zelo majhnih planetov; vsak od njih ima le približno 4 odstotke Lunine mase.

Že prejšnje raziskave so pokazale, da sta Jupiter in Saturn nastala prej kot drugi planeti osončja in da je njuna gravitacija igrala pomembno vlogo med nastajanjem preostalega dela Sončevega sistema. Zato so v Hoffmannovi skupini pri svojih računalniških simulacijah upoštevali tudi sisteme z dvema plinskima velikanoma in dvema različnima tipoma orbit.

Vse možne scenarije so preizkusili dvanajstkrat, a vselej z nekoliko drugačnimi začetnimi pogoji. In ugotovitve so bile presenetljive: če so en sam mali planet premaknili za en sam milimeter, so na koncu dobili povsem drugačen svet. Mali planeti torej očitno vplivajo drug na drugega na številne, zelo različne načine. Podobno kot pri klimatskih modelih, pojasnjuje dr. Hoffmann: »Začetni pogoji se le malenkostno spremenijo, pa se celoten proces preusmeri drugam.«

Življenje v vsakem primeru

Toda posledice takšnih preusmeritev so velikanske. Sploh ker so za različen rezultat lahko usodne še precej manjše razlike, kakršne je v svojih simulacijah uporabila Hoffmannova skupina. Teoretično bi že ena sama dodatna molekula v začetnem Sončevem sistemu lahko privedla do tega, da edinstvena Zemlja sploh ne bi nastala.

Kljub tej izjemni naključnosti pa so si bili računalniško simulirani sončni sistemi nazadnje razmeroma podobni. Edina izjema je bila simulacija brez navzočnosti plinskih velikanov, ki je privedla do približno 11 kamnitih planetov, večinoma z dvakrat manjšo maso od Zemljine. Ko pa so simulacijam dodali še plinska velikana, so dobili približno štiri različno velike kamninske planete, z maso od polovice do nekoliko večje od Zemljine. Takšni simulirani rezultati pa so bili že dovolj podobni našemu Sončevemu sistemu.

»S precejšnjo gotovostjo je mogoče reči, da bi tudi v dejanskem vesolju nazadnje zelo verjetno nastalo nekaj podobno edinstvenega, kot je Zemlja. Na njej bi se verjetno razvilo tudi življenje – toda nas na tem svetu zagotovo ne bi bilo,« je prepričan dr. Hoffmann.

Dejstvo, da obstajamo, je torej očiten rezultat edinstvenega zaporedja kozmičnih naključij. Toda to nikakor ni razlog za morebitno malodušje, poudarja dr. Rebecca Martin, predavateljica teoretske fizike na univerzi v Nevadi. Nasprotno, tega spoznanja moramo biti veseli, saj pomeni, da je življenja v vesolju obilo.

Tudi ona na Znanstvenem inštitutu vesoljskega teleskopa v Baltimoru na podlagi čedalje večjega števila podatkov intenzivno proučuje eksoplanete, tako že odkrite kot morebitne nove (arxiv.org/abs/1508.00931). »Vsekakor dosedanje meritve in primerjave zunajosončnih planetov kažejo na to, da naš sončni sistem sploh ni zelo redek. V širši vesoljski perspektivi zagotovo ne. In to vliva optimizem za nadaljnje iskanje življenja zunaj našega osončja.«