Evoluce nebo stvoření II. Vesmír a mimozemský život ve vesmíru

Člověk si při pohledu na noční hvězdnou oblohu připadá naprosto titěrný a pozorovaný vesmír ho naprosto fascinuje. Většinu lidí pak napadne celá řada otázek: Jak velký je vesmír? Kolik obsahuje galaxií, hvězd, planet? 

Dá se to spočítat? Kde má počátek? Rozpíná se? Vznikl Velkým třeskem? Kdy? Zanikne? Kdy? Kde se ve vesmíru vzaly přírodní zákony? Existuje mimozemský život?

Na tyto otázky neexistují úplně jednoduché odpovědi, přesto se pokusím některé z nich zodpovědět (v tomto a v následujících článcích). Budeme především vycházet ze současných vědeckých poznatků z oblasti astronomie (neplést s astrologií), což je vědní obor zabývající se studiem vesmíru, jeho těles a zákonitostí. V astronomii se řeší celá řada problémů, které se dotýkají i jiných vědních oborů. V současné době tak máme i obory jako je astrofyzika nebo například astrobiologie, která zkoumá potenciální život ve vesmíru.

Na začátek pár nevyčerpávajících podrobností: Naše planeta Země obíhá Slunce spolu s osmi dalšími planetami (Merkur, Venuše, Mars, Jupiter, Saturn, Uran, Neptun a Pluto). Možná nevíte, že Pluto se již za planetu nepočítá. V roce 2006 bylo ze seznamu planet sluneční soustavy vyřazeno. Většina astronomů s tím však nesouhlasí a průzkum této planety z roku 2015 jim dává za pravdu, že je to naprosto plnohodnotná planeta, která má dokonce vlastní měsíce. Naše Slunce se nachází ve spirální galaxii, jejíž profil můžete na obloze sledovat jako Mléčnou dráhu. V této galaxii se nachází odhadem asi sto miliard hvězd a v nám známém vesmíru předpokládáme asi sto miliard galaxií. Ohromné číslo, což!

Nejznámější teorie o vzniku vesmíru předpokládá, že vesmír vznikl při Velkém třesku, kdy se veškerá hmota a energie, která je dnes ve vesmíru, nahromadila na jednom místě a z tohoto místa se jakoby velkým třeskem vyhrnula hmota a energie do prostoru, který se začal ve všech směrech zvětšovat. Z této hmoty a energie vznikly poté hvězdy, galaxie, planety a další vesmírná tělesa. Problém ovšem je, že se tento počáteční stav Velkého třesku dodnes nikomu nepodařil vyjádřit matematicko-fyzikální rovnicí a i tvůrci této teorie si dnes myslí, že na počátku to bylo trochu jiné. Jaké? To nikdo z lidí neví! Jediné, co je zatím zjistitelné, je fakt, že se náš vesmír rozpíná, a proto musel mít nějaký počátek.

Mimozemský život ve vesmíru

Každoročně se v tisku objevují články typu: Pravděpodobnost existence mimozemského života je obrovská. Jak na to jejich autoři přišli? Našla se nějaká mimozemská civilizace? Samozřejmě, že nenašla, každopádně v 60. letech minulého století vymyslel americký astronom Frank Drake takzvanou Drakeovu rovnici, ve které se na základě spekulativních odhadů snažil spočítat, kolik může být inteligentních civilizací ve vesmíru. Předpokladem bylo, že naše planeta je naprosto průměrná, podmínky pro život na jiných planetách můžou být podobné a takových planet musí existovat minimálně miliony. Jeho odhad byl, že ve vesmíru se nalézá asi deset planet s inteligentními tvory. Jiní autoři z této rovnice došli k závěru, že jich je 10^9* (miliarda) až 10^-8 (0,00000001 - tj. prakticky nula). Vše záleží na tom, jak si nastavíte parametry této rovnice, kterými například jsou: podíl inteligentních forem života, které dosáhly schopnosti aktivní mezihvězdné komunikace nebo odhad délky existence inteligentní životní formy, schopné mezihvězdné komunikace. Kde se tyto parametry dají získat? Odpověď je jednoduchá: Nikde, je to čirá spekulace! Přesto se Drake dost proslavil a jiní vědci si zase udělali jméno na tom, že publikovali knihy o průměrnosti naší planety [1].

Je však naše planeta skutečně tak průměrná, že jich mohou být ve vesmíru miliony? Než si tuto otázku zodpovíme, tak se nejprve pojďme podívat, co náš vesmír vůbec drží pohromadě. V našem vesmíru existuje celá řada fyzikálních zákonů, které jsou neměnné, a kdyby neplatily, tak náš vesmír nemůže existovat. V těchto zákonech, které se dají popsat matematickými rovnicemi, figuruje celá řada konstant, které jsou z dnešního pohledu velice jemně vyvážené. Je to například gravitační konstanta, Planckova konstanta, Faradayova konstanta, rychlost světla atd. Velice jemně vyvážené jsou i další parametry: hmotnost elektronu, hmotnost kvarku, gravitační síla, síla elektromagnetického pole.

Proč však mají takové konkrétní hodnoty? Proč ne o trochu jiné? Záleží na tom? Ano, záleží! Teoretičtí fyzici spočítali, že kdyby byl jenom jeden z těchto parametrů odlišný, tak nám známý vesmír neexistuje a ani nám známý život založený na uhlíku nemůže existovat!

Při pohledu do vesmíru nás asi nejvíce fascinuje otázka mimozemského života. Kdybychom vynechali naprosto hypotetickou Drakeovu rovnici, tak co by nám o tom řekli v současné době astrobiologové?

Pro předpoklad mimozemského života musí být splněna celá řada faktorů. Můžeme si to představit jako recept z kuchařské knihy, kde jednotlivé části musí být splněny v daném pořadí a daném poměru, abychom třeba upekli (chutný) jablečný koláč. Pro vznik života tedy nemůžeme říct, že stačí jenom voda v tekutém stavu. Jenom z vody koláč taky neupečete. Těch parametrů se udává asi 20 až 51. Co astrobiolog, to jiný počet parametrů. Přesto některé mají společné, z nichž nejdůležitější jsou:

• Fyzikální zákony a fyzikální konstanty musí být naprosto přesně nastaveny.
• Solární systém s planetou může být v galaxii umístěn jen v některých místech. Uvnitř galaxie je příliš velká radiace a ve vnější části galaxie se nachází řádově menší množství těžkých prvků (železo, magnézium, křemík), to je nevhodné pro vznik života. Ve spirální galaxii, jako je ta naše, není dobré, aby byl solární systém umístěn ve spirálních ramenech. Tam je větší hustota hvězd a vybuchují tam supernovy, takže tam může být smrtelná radiace.
• Hvězda, kolem které se otáčejí jednotlivé planety, by měla mít specifickou velikost a zářivost. V závislosti na velikosti a zářivosti hvězdy musí být planeta v určitém poměrně úzkém pásu vzdálenosti od hvězdy. Kdyby například naše Slunce bylo menší a stejně zářivé, tak naše Země by musela být blíž. Z důvodu gravitace mezi hvězdou a planetou by se v této vzdálenosti zřejmě již neotáčela – na jedné straně planety by byla zima, na druhé by byla příliš vysoká teplota, nevhodná pro život. Kupodivu, čirou náhodou, zřejmě nejlepší poměr velikosti a vzdálenosti vhodný pro život ve vesmíru je pro naše Slunce a naši planetu Zemi. Kdyby však Země byla o 5% blíže ke Slunci, tak by na naší planetě panovaly teploty kolem 500 stupňů Celsia, kdyby byla jen o 20% dál, tak by vše bylo zmrzlé.
• V našem solárním systému je celá řada komet a asteroidů, které se pohybují směrem ke Slunci. Je tedy vhodné mít v solárním systému velké hmotné planety s vysokou gravitací, které slouží jako ochrana obyvatelné planety. Tyto ochranné planety pak na sebe vztáhnou většinu velkých objektů letících ke hvězdě a ty pak nedopadnou na obyvatelnou planetu. V našem solárním systému jsou to hlavně planety Jupiter, Saturn, Uran a Neptun, kde Jupiter je 11 krát větší než Země, Saturn 9 krát, Uran a Neptun přibližně 4 krát.
• Oběžná dráha planety kolem hvězdy by měla být skoro kruhová. U naší Země se uvádí, že to je elipsa, ale z pohledu vzdáleností (152 milionů km – nejdelší, 147 milionů km - nejkratší) se jedná skoro o kruh. Kdyby byla oběžná dráha více elipsová, tak by docházelo k výrazné změně klimatu na planetě.
• Planeta by měla mít nějaký hmotný měsíc, který by stabilizoval rotaci planety. Náš Měsíc navíc ovlivňuje i život na Zemi.
• Planeta by navíc měla mít určitou rotaci, úhel sklonění a chemické složení.
• Planeta také musí mít magnetické pole určité síly, které chrání planetu před škodlivým vlivem elektricky nabitých částic ve slunečním větru.
• Atmosféra planety by měla být bohatá na kyslík a musí obsahovat takové chemické složení, aby byla schopná ochránit povrch planety před zhoubným zářením z vesmíru (například rentgenové nebo gama záření).
• Na planetě by se mělo nacházet dostatečné množství tekuté vody a také suchá pevnina.
• Pro rozvoj inteligentních tvorů je důležité, aby na planetě bylo dost potravy, tj. rostlin nebo nižších živočichů.

Pokud bychom si opět pohráli s odhadem pravděpodobnosti, kdy budou všechny jmenované parametry na planetě najednou a nastavili si pravděpodobnost jednoho parametru například na 10% (něco se může stát v jednom případě z deseti), tak výsledná pravděpodobnost se spočte jako 0,1 x 0,1 x 0,1 x 0,1 x 0,1 x 0,1 x 0,1 x 0,1 x 0,1 x 0,1 x 0,1 x 0,1 x 0,1 x 0,1 x 0,1 x 0,1 x 0,1 x 0,1 x 0,1 x 0,1 = jedna ku 10^20 (sto miliard miliard) pro nejmenší udávaný počet 20 parametrů. V naší galaxii však máme jenom sto miliard (10^11) hvězd a již jsme si vysvětlili, že umístění většiny z nich není vhodné pro život. Přesto, kdybychom tento fakt ignorovali, tak pravděpodobnost, že se tedy vyskytne obyvatelná planeta v naší galaxii, je jedna ku miliardě (10^11 / 10^20 = 10^9). To je stejná pravděpodobnost, jako když stokrát za sebou vyhrajete první cenu ve Sportce. Jak často se to asi může stát?

Pro pořádek dodejme, že nastavení jednoho parametru na 10% je opět spekulativní a astrobiology v současné době považováno za konzervativní, přesto tento výpočet má reálnější jádro než Drakeova rovnice z 60. let 20. století. Když už jsme u těch spekulací, tak se osobně domnívám, že v budoucnu, až budou více prozkoumány hranice našeho vesmíru, tak se ukáže, že umístění naší galaxie vůči ostatním je naprosto unikátní a jediné možné pro vznik života.

Z čísel pravděpodobnosti vzniku života na jiné planetě je tedy patrné, že naše planeta Země je naprosto jedinečná nejen v naší galaxii, ale zřejmě i v celém vesmíru [2].

poznámka: 10^9 je 10 na devátou, např. 10^2 = 10*10, 10^3 = 10*10*10 atd.

[1] Couper, H., Henbest, N.: Dějiny astronomie (History of astronomy), ISBN 9788024223674, 2009.

[2] Ward P., D., Brownlee, D.: Rare Earth: Why Complex Life is Uncommon in the Universe, in Copernicus, ISBN 0387952896, 2003.

Tento článek je součástí seriálu "Evoluce nebo stvoření" vycházejícího na tomto blogu v tomto pořadí: 1. Nepravděpodobná pravděpodobnost 2. Vesmír - mimozemský život ve vesmíru 3. Jedinečná planeta Země 4. Temná hmota a energie, multivesmír, 5. Stáří našeho vesmíru, shrnutí, 6. Stáří planety Země, 7. Datace založená na poločasu rozpadu, 8. Radiokarbonová metoda, 9. Vznik uhelných slojí, 10. Jiné datační metody, shrnutí, 11. Evoluce – Darwinova teorie, 12. Darwinovy pěnkavy, 13. DNA a výroba bílkovin, 14. "Jednoduchá" buněčná struktura, 15. Buněčný bičík a neredukovatelná složitost, 16. Přechodové články a "vyhynulí" živočichové, 17. Dinosauři a stáří geologických vrstev, 18. Předchůdci člověka, 19. Podobnost člověka a šimpanze, 20. Mitochondriální Eva, 21. Použil si Bůh evoluci?

Další seriály na tomto blogu:

Křesťanství a víra

Čeští páni