Ex nihilo

Στο προηγούμενο σημείωμα ασχοληθήκαμε με ένα έως σήμερα άλυτο αίνιγμα που χαρακτηρίζει τα έμβια όντα επί Γης: την ομοχειρομορφία των βασικών δομικών στοιχείων, των αμινοξέων, από τα οποία αποτελούνται οι πρωτεΐνες, και των σακχάρων, βασικών συστατικών πολλών κλάσεων μορίων της ζωής όπως τα πολυσακχαρίδια και τα πυρηνικά οξέα.

Στο προηγούμενο σημείωμα εξετάσαμε τις αναγκαίες συνθήκες για την εμφάνιση ζωής βασισμένης σε ύδωρ και ενώσεις του άνθρακα και διαπιστώσαμε ότι στο ηλιακό μας σύστημα μόνο στη Γη αυτές πληρούνται, ώστε η ζωή όχι μόνο να έχει εμφανιστεί αλλά και να έχει επιτρέψει την εμφάνιση νοημόνων όντων – κάτι που επιβεβαιώνεται και απ’ αυτή τη σειρά των σημειωμάτων.

Στο προηγούμενο σημείωμα ορίσαμε το έμβιο ον ως ένα ολικά διαδικαστικά δομημένο πράγμα, στο οποίο όλον και μέρη χαρακτηρίζονται από τη σχέση της τελεολογίας: τα όργανα και τα μέρη των οργάνων ενός έμβιου όντος –μέχρι το επίπεδο των βιοχημικών και φυσιολογικών διαδικασιών– υπηρετούν τη διατήρηση της ύπαρξής του: το έμβιο ον ως όλον υπηρετεί την ύπαρξη και τη λειτουργία των οργάνων και τη διατήρηση σε ροή όλων των φυσιολογικών και βιοχημικών διαδικασιών που είναι απαραίτητες για τη διατήρηση της ζωής του.

Με αυτόν τον ορισμό του έμβιου όντος και με βάση τις γνώσεις μας για τη φύση των μεταβολικών διαδικασιών και των υλικών που συμμετέχουν σε αυτές, μπορούμε να προχωρήσουμε σε έναν πρώτο προσδιορισμό των συνθηκών που είναι αναγκαίες για την εμφάνιση της ζωής σε ένα άβιο περιβάλλον.

Οι σημερινές μας γνώσεις περί χημικής σύστασης όλων των μέχρι τώρα γνωστών έμβιων όντων και για τις χημικές διαδικασίες επάνω στις οποίες βασίζεται η ζωή «απαιτούν» την ύπαρξη ύδατος σε υγρή μορφή και χημικών ουσιών οι οποίες είναι σταθερές αλλά και μπορούν να συμμετέχουν σε χημικές διαδικασίες σε υδατικό περιβάλλον. Όλες αυτές οι χημικές ουσίες είναι ενώσεις του άνθρακα, κυρίως με υδρογόνο, οξυγόνο, άζωτο, φωσφόρο, θείο και σε ειδικές περιπτώσεις με πυρίτιο. Άλλα στοιχεία που, σύμφωνα με τις σημερινές μας γνώσεις, είναι απαραίτητα για όλες ή για ορισμένες μορφές ζωής είναι διάφορα μέταλλα όπως ο σίδηρος, ο χαλκός, το νάτριο, το κάλιο, το κοβάλτιο και το ασβέστιο, αμέταλλα όπως το χλώριο και το ιώδιο και πολλά άλλα τα οποία απαντώνται σε πολύ μικρές συγκεντρώσεις (τα λεγόμενα ιχνοστοιχεία).

Επειδή το ύδωρ σε υγρή κατάσταση θεωρείται αναγκαία συνθήκη για την ύπαρξη ζωής, το ουράνιο σώμα το οποίο θα είναι υποψήφιο για την εμφάνιση και τη διατήρησή της πρέπει να βρίσκεται σε μια απόσταση από το κεντρικό του άστρο η οποία θα επιτρέπει την ύπαρξη του ύδατος σε υγρή μορφή. Αυτή η ζώνη γύρω από κάθε αστρικό σώμα ονομάζεται «κατοικήσιμη ζώνη» ή «ζώνη της Χρυσομαλλούσας» – αναφορά σε ένα αγγλικό παραμύθι του 19ου αιώνα. Πλανήτες που βρίσκονται πιο κοντά ή πιο μακριά στο κεντρικό τους άστρο από τη ζώνη αυτή δεν μπορούν να έχουν ύδωρ σε υγρή κατάσταση – τουλάχιστον χωρίς την συνδρομή ειδικών συνθηκών. Στο δικό μας ηλιακό σύστημα η ζώνη αυτή εκτείνεται από την τροχιά της Αφροδίτης μέχρι την τροχιά του νανοπλανήτη Δήμητρα (το θεωρητικά απώτερο σημείο της) που βρίσκεται στη ζώνη των αστεροειδών ανάμεσα στον Άρη και τον Δία. Η Γη βρίσκεται περίπου στη μέση της λεγόμενης «συντηρητικής» κατοικήσιμης ζώνης, που εκτείνεται από την τροχιά της Αφροδίτης μέχρι την τροχιά του Άρη. Στην Αφροδίτη σήμερα δεν υπάρχει καθόλου ύδωρ σε υγρή κατάσταση, εκτός από μια περιοχή των νεφών της όπου ίσως διατηρούνται υδρατμοί, ενώ στον Άρη το ύδωρ είναι παγιδευμένο στον ρεγόλιθο της επιφάνειας και στην ατμόσφαιρα του πλανήτη, η οποία αποτελείται όπως και η ατμόσφαιρα της Αφροδίτη κυρίως από διοξείδιο του άνθρακα. Υπάρχουν ενδείξεις ότι στο μακρινό παρελθόν ο Άρης είχε μεγάλα σώματα ύδατος σε υγρή μορφή που σχημάτιζαν ίσως ωκεανούς, λίμνες και ποτάμια. Για την Αφροδίτη οι ενδείξεις αυτές είναι πιο ισχνές, ωστόσο επίσης δεν αποκλείεται η ύπαρξη ύδατος σε υγρή μορφή στο παρελθόν.

Αλλά η ύπαρξη της ζώνης της Χρυσομαλλούσας δεν αρκεί για την εμφάνιση και τη διατήρηση της ζωής. Το μέγεθος του κεντρικού άστρου παίζει εξίσου σημαντικό ρόλο: Άστρα πολύ μεγαλύτερα από τον Ήλιο έχουν πολύ μικρότερη διάρκεια ζωής, που κατά πάσα πιθανότητα δεν είναι αρκετή να επιτρέψει στη ζωή να εγκατασταθεί σε πλανήτες τους που βρίσκονται στην κατοικήσιμη ζώνη. Επιπλέον, τα άστρα αυτά έχουν όχι μόνο μεγαλύτερη φωτεινότητα, κάτι που σημαίνει μεγαλύτερη ροή ενέργειας, ενώ και το φάσμα τους περιέχει περισσότερη ακτινοβολία στην περιοχή του υπεριώδους, κάτι που εμποδίζει τη διατήρηση σταθερών δεσμών άνθρακα με άλλα στοιχεία και, κατά συνέπεια, την εμφάνιση εκείνων των χημικών ουσιών που θεωρούνται απαραίτητες για βιοχημικές διαδικασίες οι οποίες απαντώνται σε έμβια όντα. Πιο πιθανή θεωρείται η εμφάνιση της ζωής σε αστρικά συστήματα όπου το κεντρικό άστρο έχει περίπου το μέγεθος του Ήλιου ή μικρότερο. Όμως, σε μικρότερα άστρα, η κατοικήσιμη ζώνη βρίσκεται τόσο κοντά στο κεντρικό άστρο ώστε πιθανοί πλανήτες να είναι «παλιρροϊκά κλειδωμένοι» –όπως η Σελήνη σε σχέση με τη Γη– , που σημαίνει ότι έχουν πάντα στραμμένο το ίδιο ημισφαίριο προς το άστρο ενώ το άλλο βρίσκεται στο αιώνιο σκοτάδι – με αποτέλεσμα να επικρατεί ψύχος. Το μεγαλύτερο όμως πρόβλημα για την ύπαρξη ύδατος σε υγρή μορφή και για την εμφάνιση της ζωής σε αυτά είναι ότι χαρακτηρίζονται από πολύ συχνές εκλάμψεις, δηλαδή εκρήξεις στις επιφάνειές τους, που μπορούν να μεταφέρουν υπερθερμασμένο αστρικό υλικό μέχρι τους πλανήτες που βρίσκονται σε τροχιά γύρω τους. Οι επιστήμονες εκτιμούν ότι οι εκλάμψεις αυτές έχουν συνέπεια την έκδυση των πλανητών από τις ατμόσφαιρες και τις πιθανές υδρόσφαιρές τους, καθιστώντας τους ακατάλληλους για κάθε μορφή ζωής.

Το πρώτο συμπέρασμα λοιπόν είναι ότι μόνο άστρα με το μέγεθος του Ήλιου έχουν πιθανότητες να έχουν πλανήτες που μπορούν να φιλοξενήσουν ζωή – το καλό είναι ότι τα άστρα αυτά αποτελούν την πλειονότητα του αστρικού πληθυσμού στο σύμπαν. Όμως, δεν αρκεί μόνο το αστρικό μέγεθος για να επιτρέψει την εμφάνιση της ζωής. Στο επόμενο σημείωμα θα παρουσιάσουμε και τις υπόλοιπες αναγκαίες συνθήκες.