Az élő bolygó galaktikus receptje

Tudták, hogy az egyik leghírhedtebb méreg az általunk ismert élet kialakulásának egyik alapvető hozzávalója? Csatlakozzanak Karin Öberg űrkémikushoz, hogy megtudják, hogyan pásztázza az univerzumot ez után az ellentmondásos vegyi anyag után kutatva az ALMA, a világ legnagyobb rádióteleszkópja segítségével, hogy molekuláris tevékenységek és az életre alkalmas bolygók kialakulásának melegágyait fedje fel.

Szinte biztosra veszem, nem én vagyok
az egyetlen ebben a teremben,

aki egy napon azon vette észre magát,
hogy a csillagokat bámulja,

és azon töpreng,

hogy van-e élet más bolygókon,
a Földön kívül?

Lehet, én vagyok viszont az egyetlen,

akinek annyira rögeszméjévé vált a kérdés,

hogy végül a hivatásommá vált.

Menjünk tovább.

Hogyan jutunk el ehhez a kérdéshez?

Nos, nem vitatom, hogy az első lépés,

ha tekintetünket az égről
a bolygónkra, a Földre fordítjuk.

Gondoljuk át, milyen szerencsés
helyzetben van a Föld,

hogy olyan élő bolygó lett, mint amilyen.

Nos, kellett neki hozzá
némi szerencse is.

Ha közelebb lettünk volna a Naphoz,

vagy kissé távolabb,

minden létező vizünk megfagyott
vagy elpárolgott volna.

És persze az sem garantált,
hogy egy bolygón egyáltalán van víz.

Ha ez egy száraz bolygó lett volna,

nem sok élet alakul ki rajta.

Még ha a ma a mai vízkészlet
a rendelkezésünkre állt volna,

ha abból a vízből hiányoztak volna

az élet kialakulásához szükséges
kémiai anyagok,

lenne egy vizes, de élettelen bolygónk.

Olyan sok minden sülhet el rosszul,

mi az esélye, hogy minden jól alakul?

Mi az esélye, hogy a bolygó
az élet eredetéhez

minimálisan szükséges

hozzávalókkal születik és formálódik?

Nos, fedezzük fel együtt.

Ha élő bolygót akarnak,

ahhoz először is

egy bolygó szükséges.

(Nevetés)

De nem ám akármilyen bolygó.

Feltehetően egy igen sajátos,
földszerű bolygóra lesz szükségük.

Egy kőzetbolygóra,

amin lehetnek szárazföldek és óceánok,

és amely nincs sem túl közel
a csillagjához, sem túl messze tőle,

pont a megfelelő
hőmérséklet uralkodik rajta.

Olyan, amin a víz
folyékony halmazállapotú.

Vajon hány ilyen bolygó
létezik galaxisunkban?

Nos, az elmúlt évtizedek
egyik nagy felfedezése,

hogy a bolygók meglehetősen hétköznapiak.

Majd minden csillag körül van bolygó.

Némelyik körül több is.

E bolygók közül

néhány százalék eléggé földszerű ahhoz,

hogy életet feltételezhessünk rajtuk.

Tehát megfekelő bolygót
találni nem is olyan nehéz,

ha azt vesszük, hogy a galaxisunkban
nagyjából 100 milliárd csillag van.

Ennek fényében van odakint nagyjából
egymilliárd élő bolygó.

Ám pusztán az ideális hőmérséklet

vagy megfelelő összetétel nem elég.

A megfelelő kémiai anyagok is kellenek.

Az élő bolygó második
legfontosabb hozzávalója –

ez elég ösztönös –

a víz.

Mindezek után bolygónkat
nagy valószínűséggel élőnek titulálhatjuk,

ha olyan a hőmérséklet,
hogy a víz is folyékony.

Úgy értem, itt, a Földön,
az élet vízalapú.

Még általánosabban,

a víz igazán jó találkahelyül
szolgál a kémiai anyagoknak.

A víz igen különleges folyadék.

Ez tehát a második
legfontosabb hozzávalónk.

A harmadik hozzávaló szerintem

valószínűleg kissé meglepő.

Szükségünk lesz
valami szerves anyagra is,

mert hát a cél a szervesanyag-alapú élet.

Azonban a szerves molekula,

amely a biomolekulák létrehozására képes

kémiai hálózatok középpontjában áll:
a hidrogén-cianid.

Akik ismerik, milyen is ez a molekula,

tudják, hogy a legjobb távol maradni tőle.

Ám úgy tűnik,

ami igazán, tényleg rossz
a fejlett létformáknak,

mint például önöknek is,

az igazán, valóban alkalmas
olyan kémiai folyamatok beindítására,

melyek az élet születéséhez vezetnek.

Megvan tehát mindhárom
szükséges hozzávalónk:

a mérsékelt bolygó,

a víz és a hidrogén-cianid.

Milyen gyakori, hogy ez a három
együttesen fordul elő?

Hány mérsékelt bolygó van odakint,

amelyen megtalálható
a víz és a hidrogén-cianid?

Nos, egy ideális világban

most a távcsöveink egyikét az egyik
ilyen mérsékelt bolygóra irányítanánk,

hogy magunk győződjünk meg róla.

Csak így: "Van ezeken a bolygókon
víz és hidrogén-cianid?"

Sajnos ehhez még nincs
elég nagy távcsövünk.

Bizonyos bolygók légkörében
ki tudunk mutatni molekulákat.

Ám ezek nagy bolygók,

gyakran meglehetősen közel a csillagukhoz,

legkevésbé sem hasonlók az ideálisakhoz,

melyekről eddig beszéltünk,

amelyek sokkal kisebbek és távolabbiak.

Máshogy kell hát megközelítenünk a dolgot.

A másik módszer, amit kieszeltünk,
és aztán kipróbáltunk,

hogy nem a már létező bolygóknál

keressük ezeket a molekulákat,

hanem az új bolygókat formáló anyagban.

A bolygók fiatal csillagok közelében,
por- és gázkorongokból születnek.

E korongok anyaga
a csillagközi anyagból származik.

Kiderült: az üresnek tűnő tér,
amit az égre nézve,

a csillagok közt látunk, miközben
a lét nagy kérdésein töprengünk,

nem is olyan üres,
mint amilyennek tűnik,

hanem tele van porral és gázokkal,

amelyek felhőkbe tömörülhetnek,

majd összeomolhatnak korongokká,
csillagokká és bolygókká.

Ha ezeket a felhőket vizsgáljuk,
egy valamit mindig találunk bennük:

vizet.

Úgy hiszem, hajlamosak vagyunk
úgy gondolni a vízre,

mintha az a mi kiváltságunk lenne csupán.

A víz az egyik legelterjedtebb
molekula az univerzumban,

beleértve ezeket a felhőket is,

csillagok és bolygók bölcsőit.

Más is van még –

a víz elég ellenálló molekula:

nem könnyű lerombolni.

Vagyis a csillagközi anyagban lévő vízből

sok túléli azt a folyamatot,
ahogy a felhő összeomlik

koronggá, bolygóvá.

A vízzel tehát nincs gond.

Tehát a második hozzávalóval nincs gond.

A legtöbb bolygó születésekor
valahogy rendelkezik vízzel.

Mi a helyzet a hidrogén-cianiddal?

Nos, a cianid mellett más,
hasonló szerves molekulák is vannak

a csillagközi felhőkben.

Nem vagyunk biztosak viszont abban,
hogy e molekulák túlélik-e

a felhő koronggá alakulását.

Egy kicsit törékenyebbek, kényesebbek.

Ha tudjuk, hogy a hidrogén-cianid

jelen van az új bolygók születésekor,

akkor magában a korongban,

a bolygót formáló korongban is
meg kell találnunk.

Ezért körülbelül egy évtizede,

egy program keretében elkezdtem
a bolygóformáló korongokban

hidrogén-cianid
és más molekulák után kutatni.

A következőkre bukkantunk.

A jó hír, hogy a színes pixelek
ezen a hat képen

hidrogén-cianid kiáramlásra utalnak,
amelyeket a távcsövünk segítségével,

több száz fényévnyi távolságban lévő,
bolygóformáló korongokban láttunk,

és a távcsövünkre szerelt

detektor segítségével

láthatjuk őket ebben a formában.

Tehát a nagyon jó hír,

hogy a korongokban
valóban található hidrogén-cianid.

A harmadik, nehezen megfogható hozzávaló.

A rossz hír, hogy nem tudjuk,
a korong mely részén.

Ha a képekre nézünk,

senki nem mondhatja,
hogy túl szépek lennének,

még készítésük idején sem voltak azok.

Elég nagyméretűek a pixelek,

valójában egy pixel nagyobb,
mint maguk a korongok.

Itt minden pixel

valami sokkal nagyobb,
mint a naprendszerünk.

Ez pedig azt jelenti,

nem tudjuk, a korong mely részéről
származik a hidrogén-cianid.

Ez pedig gondot jelent,

mert ezek a mérsékelt bolygók

nem juthatnak
hidrogén-cianidhoz akárhonnét,

ám valahol ott kell legyen
a kialakulási helyük közelében,

hogy hozzájuthassanak.

A közérthetőség kedvéért
nézzünk egy hasonló példát,

mégpedig az Amerikában növekvő ciprusokat.

Mondjuk, elméletben,

hogy most tértek haza Európából,

ahol csodás olasz ciprusokat láttak,

és szeretnék megtudni,

van-e értelme Amerikába
importálni őket.

Megmaradnának itt is?

Ezért beszélnek pár ciprusfa-szakértővel,

akik azt mondják,

csakugyan akad egy se nem meleg,
se nem hideg zóna Amerikában,

ahol a ciprusok megteremnek.

Ha pedig van egy ilyen szép, nagy
felbontású térképük vagy képük, mint ez,

könnyen megfigyelhetik,
hogy a ciprusoknak ideális sáv

egy csomó buja, termékeny
területtel van átfedésben.

Ha kissé lebutítjuk ezt a térképet,

lejjebb vesszük a felbontását,

még mindig látható,

hogy van átfedés a termékeny területek
és a ciprusok sávja között.

Ám mi van akkor, ha egész Amerikát

egyetlen pixelbe zsúfoljuk?

Ha ilyen alacsony a felbontás.

Mit tesznek most,

hogyan mondják meg, vajon
termeszthetnek-e ciprust Amerikában?

Nos, a válasz: nem tudják megmondani.

Mármint nyilván van ott némi
termékeny terület,

mert ha nem lenne, a pixel
színárnyalata nem lenne zöld,

ám azt egyszerűen lehetetlen megmondani,

vajon a termékeny területek közül
bármi is ott van-e a jó helyen.

Ugyanezzel a problémával szembesültünk

ezeknél a hidrogén-cianidot
tartalmazó korongokról készült,

egy pixeles képeknél.

Tehát valami hasonlóra van szükségünk,

legalább, mint az előbb mutatott,
alacsony felbontású térképek,

hogy megmondhassuk, van-e átfedés
a hidrogén-cianid lelőhelye

és a bolygók születési helye között.

Pár éve ez az új, csodálatos,
szépséges távcső,

az Atacamai Nagyméretű
Milliméteres/Szubmilliméteres Hálózat,

röviden: ALMA, mentett meg minket,

Észak-Chiléből.

Az ALMA sokféle szempontból csodás eszköz,

ám csak egyet emelnék ki ezek közül,

miszerint, ahogy önök is látják,
bár egyetlen távcsőként utaltam rá,

ám a képen valójában csomó antenna van.

Olyan távcső ez, amely 66
különálló antennából áll,

amelyek összhangban működnek.

Ez azt jelenti, hogy van egy távcsövük,

amelynek a méretét az határozza meg,
milyen messze lehetnek egymástól

ezek az antennák.

Az ALMA esetében ez néhány milliméter.

Vagyis van egy több mint másfél
kilométeres távcsövük.

És ha van egy ekkora távcsövük,

igazán kis dolgokra is ráközelíthetnek,

beleértve a bolygóformáló korongokban
lévő hidrogéncianid-kiáramlásokat is.

Amikor az ALMA pár éve szolgálatba állt,

az volt az első javaslatom,
hogy erre használjuk.

Hogy néz ki a korongban lévő
hidrogén-cianid térképe?

A megfelelő helyen van a hidrogén-cianid?

A válasz: igen, ott van.

Íme, a térkép.

Láthatják a hidrogén-cianid
kiáramlást a korong körül.

Először is, szinte mindenütt ott van,

ami nagyon jó hír.

Ám van egy csomó
kiugróan fényes kiáramlás,

amely a csillag közeléből halad
a korong közepe felé.

Pont ez az a hely, ahol látni akarjuk.

Közel ahhoz, ahol a bolygók születnek.

És nemcsak egy korong esetében
tapasztaltuk ezt –

íme, további három példa.

Mindegyiken ugyanazt láthatják –

sok-sok fényes hidrogéncianid-kiáramlás,

amelyek a csillag közepéből származnak.

Az igazsághoz hozzátartozik,
nem mindig tapasztaljuk ezt.

Bizonyos korongoknál pont
az ellenkezőt tapasztaljuk:

egy lyuk van a középpont felé
haladó áramlásban.

Ez az ellenkezője annak,
amit látni szeretnénk, ugye?

Ezek nem olyan helyek, ahol kutathatnánk,

akad-e egyáltalán hidrogén-cianid
a környéken, ahol e bolygók születnek.

Ám legtöbbször egyszerűen csak

nem észleljük hidrogén-cianid jelenlétét,

a megfelelő helyen viszont rábukkanunk.

Mit jelent mindez?

Nos, az elején mondtam önöknek,

hogy sok ilyen mérsékelt bolygónk van,

talán egymilliárd vagy több is,

amelyen kialakulhatott az élet,

ha rendelkezésre állnak
a szükséges hozzávalók.

Azt is mutattam,

sokszor úgy hisszük,
a megfelelő hozzávalók adottak –

van víz, akad hidrogén-cianid,

előfordulnak a hidrogén-cianidot kísérő,

további szerves molekulák is.

Ez azt jelenti, hogy az élethez szükséges
alapvető hozzávalókkal bíró bolygók

valószínűleg hihetetlen
hétköznapiak a galaxisunkban.

És ha az élet kialakulásához

csak ezek az alapvető
hozzávalók szükségesek,

sok élő bolygó akadhat.

Ez persze egy igen nagy "ha".

Azt mondanám, az elkövetkező
évtizedek nagy kihívása

mind a csillagászat,
mind a kémia számára az,

hogyan találjuk ki,

milyen gyakran jelent
egy lehetséges élő bolygó

egy valóban élő bolygót.

Köszönöm.

(Taps)