Ako u svemiru nismo sami gdje su vanzemaljci! - Stephen Webb

Svrha Liviovog modela je, ponavljam, bila da jednostavno pokaže postoji li mogući odnos između trajanja biološke evolucije i životnog vijeka zvijezde. Čak i tako pojednostavljen, njegov model može se napadati. Na primjer, taj model obuhvaća potreban uvjet za razvoj kopnenog života (to jest, razvoj ozonskog omotača); ali taj uvjet nije i dovoljan. Ima mnogo drugih koraka na putu razvoja do inteligentnog života, tako da je veza između životnog vijeka zvijezde i trajanja biološke evolucije - ako uopće postoji - samo sporedna. Bez obzira na ovu zamjerku, ohrabren otkrićem vremenske veze između životnog vijeka zvijezde i trajanja biološke evolucije koja nije odbacivala mogućnost postojanja IZC, Livio se zapitao: kad u povijesti svemira nailazi vrijeme u kojem je vjerojatno da se pojave IZC? Ako je život na Zemlji tipičan i za život ma gdje u svemiru, onda će se većina oblika života temeljiti na kemiji ugljika. Livio stoga iznosi mišljenje da se pojava IZC poklapa s maksimumom proizvodnje svemirskog ugljika, a to je nešto što se može izračunati.

SLIKA 44 Planetarna maglica NGC7027. Objekti slični ovom proizvode mnogo ugljika koji opažamo u svemiru. Glavni proizvođači svemirskog ugljika jesu planetarne maglice koje nastaju na kraju faze crvenog diva kod zvijezda srednje veličine. Planetarne maglice otpuštaju svoje vanjske slojeve u međuzvjezdanu sredinu. Taj materijal se reciklira i od njega se grade sljedeće generacije zvijezda i planeta. Kako astronomi vjeruju da znaju način na koji se mijenjala brzina

formiranja zvijezda (ona je ranije bila veća nego sada, a najveća prije oko sedam milijardi godina), i znaju potrebne detalje evolucije zvijezda, mogu izračunati kojom su se brzinom u prošlosti formirale planetarne maglice i tako saznati brzinu proizvodnje svemirskog ugljika. Prema Liviovom izračunu, planetarne maglice su došle do najveće brzine formiranja prije nešto manje od sedam milijardi godina. Stoga Livio zaključuje: možemo očekivati da je život u svemiru nastao oko šest milijardi godina nakon postanka svemira. Kako vrijeme potrebno da se razvije napredna IZC čini znatan dio životnog vijeka zvijezde, očekivali bismo da se IZC pojave kad kozmos napuni otprilike 10 milijardi godina. Ako je to tako, onda IZC ne mogu biti starije od nas više od tri milijarde godina. Međutim, čak i ako je Liviov zaključak ispravan i ne postoje IZC starije od nas više od tri milijarde godina, ne vidim kako to rješava Fermijev paradoks. Vanzemaljska civilizacija koja je tri milijarde godina ispred nas imala je doista mnogo vremena za koloniziranje galaksije i objavu svog prisustva u svemiru. (Na vremenskoj skali univerzalne godine IZC bi dostigle našu današnju razinu tehničkog razvoja oko 1. listopada; ostaju im, dakle, cijela tri mjeseca da koloniziraju galaksiju, što je proces koji bi na ovoj skali trajao nekoliko sati. Imali su dovoljno vremena da stignu do nas.) Ako se ne pokaže da inteligencija baš sad stupa na scenu i da je život na Zemlji, prema tome, među najrazvijenijima u galaksiji, Liviovi argumenti ne unose nikakvu novu svjetlost u paradoks. Rješenje 33: Planetarni sustavi su rijetki Doći će vrijeme kad će čovjek uprijeti pogled i ugledati planete slične Zemlji. —Christopher Wren, povodom imenovanja za profesora astronomije na koledžu Gresham Antropski argumenti vrlo su apstraktni. Za razliku od njih, predlagani su i mnogo opipljiviji razlozi za eventualno nepostojanje IZC. Na primjer, možda nema takvog mjesta gdje bi mogle nastati. Obično se pretpostavlja da je za složeni život potreban planet, najbolje neki sličan Zemlji, na kojem bi on mogao nastati i razviti se. Naravno da bi

se tehnološki napredne vrste mogle jednog dana odlučiti napustiti planetarni život, ali evolucioni preci tih vrsta morali su se začeti na planetima. (Neki pisci znanstvene fantastike istraživali su mogućnost da je život nastao u egzotičnijim okruženjima, recimo na površini neutronske zvijezde ili u oblaku plina koji je okružuje.183 Iako su ove fikcije često iznenađujuće privlačne, mnogo je lakše zamisliti takvu mogućnost, nego uvjerljivo i detaljno pokazati da je složeni život mogao nastati igdje drugdje do na planetu.) Kada je Sagan stigao do svojih milijun IZC u galaksiji, pretpostavljao je da na svaku zvijezdu dolazi bar deset planeta. Ali, možda su planetarni sustavi rijetki, pa je član fp u Drakeovoj jednadžbi mali. Ako je fp malo, to samo može objasniti Fermijev paradoks. * * * Još nedavno astronomima nije bilo jasno kako se formiraju planeti. Postojala su dva suprotstavljena scenarija. Prema prvom, planetarni sustav, sličan našem, nastao je u nekakvoj katastrofi. Prema drugom, planetarni sustavi kondenziraju se iz maglice.184 Hipoteza maglice ostavlja dojam “prirodnijeg” objašnjenja, ali kao da u njoj postoji veliki propust. Ako se Sunce, na primjer, formiralo sažimanjem rotirajućeg oblaka prašine i plina, onda proračuni pokazuju da bi se sad moralo rotirati iznimno brzo. Moralo bi sadržavati najveći dio kutnog momenta cijelog Sunčevog sustava. Ipak, to nije tako. Sunce rotira prilično sporo - njegovo ekvatorijalno područje obiđe puni krug za oko 24 dana, a polarna područja za otprilike 30 dana. Ovo je zapažanje mnoge astronome navelo da se priklone modelu formiranja planeta u nekakvoj katastrofi. Najpopularnija inkarnacija takve katastrofe scenarij je u kojem se neka zvijezda gotovo sudara sa Suncem, pri čemu plimskim efektom iz njega izvlači plinovite repove koji se kasnije kidaju i kondenziraju u planete.185 Ako se planeti stvarno formiraju u sudarima zvijezda, onda su šanse za pronalaženje IZC slabi. Gustoća raspodjele zvijezda u svemiru toliko je niska da je njihovo sudaranje iznimno rijetko. Po jednoj starijoj procjeni, broj planetarnih sustava koji ovako nastaju ne prelazi deset po galaksiji! U predavanju održanom 1923, James Jeans rekao je: “Astronomija ne može znati je li život važan za opći poredak stvari, ali počinje nagađati da život

mora biti prilično rijedak”. Jeans je čvrsto vjerovao da zna rješenje paradoksa, samo što paradoks tada još nije bio formuliran. Međutim, hipoteza maglice nikad nije potpuno odbačena. Teorije formiranja planetarnih sustava kroz sudare također imaju svoje probleme. Teorija sudara ne može objasniti mnoga zapažena svojstva Sunčevog sustava. Štoviše, glavno pitanje u vezi s hipotezom maglice - zašto veći dio kutnog momenta Sunčevog sustava počiva na planetima - konačno je riješeno. Pokazuje se da je mlado Sunce doista rotiralo velikom brzinom, ali je ta rotacija generirala snažno magnetno polje. Magnetne linije sila zahvatile su plin iz okolne maglice i zarotirale ga zajedno sa Suncem. Ta svojevrsna magnetna kočnica usporila je rotiranje Sunca, ali i prenijela veći dio kutnog momenta na plinoviti disk. Astronomi mogu izravno promatrati dokaze za ovaj opis: mlade zvijezde rotiraju stotinu puta brže od Sunca, dok su starije zvijezde mnogo mirnije. Nekoliko astronoma sada misli da su se planeti u našem Sunčevom sustavu formirali tako što su se iz diskolikog oblaka plina i prašine kondenzirale čvrste čestice, međusobno lijepile i rasle dok nisu formirale planete kakve vidimo danas. Ako je ova teorija točna, onda se isti proces mogao odvijati i oko drugih zvijezda. Planeti bi trebali biti uobičajena pojava, kako je vjerovao Sagan. Astronomi su čak fotografirali protoplanetarne diskove, što daje kredibilitet njihovoj teoriji formiranja planeta. Međutim, nije isto fotografirati disk plina koji jednom može postati planetarni sustav i fotografirati planet. Još uvijek nije moguće promatrati planete oko udaljenih zvijezda. Oni se vide samo u odbijenoj svjetlosti, pa je pokušaj da se snimi planet udaljene zvijezde jednak pokušaju da se snimi svitac pokraj termonuklearne eksplozije. Nedavni napredak u astronomskim promatranjima ipak je omogućio da se zaključuje o postojanju planeta oko drugih zvijezda preko gravitacijskog utjecaja planeta na svoju matičnu zvijezdu. Ako je planet velik, zvijezda “tetura”. Mjereći to teturanje, astronomi mogu utvrditi, ne samo masu planeta, nego i njegovu udaljenost od zvijezde. Prvi planet otkrivenje na ovaj način tek sredinom devedesetih godina prošlog stoljeća, ali je tehnika tako uspješna da je danas poznato više od 60 planeta izvan Sunčevog sustava (točan broj ovisi o tome kako definirate planet), a svakog mjeseca pronalaze se novi.186

Sad je jasno: Fermijev paradoks ne može se objasniti argumentom da je broj zvjezdanih sustava s planetima, pa i ukupan broj planeta, mali. Danas znamo za previše planetarnih sustava da bismo takav argument prihvatili. A, ipak… astronomi su do sada našli samo velike planete, mase slične Jupiterovoj. To nas ne treba začuditi: uz spomenutu tehniku, astronomi mogu pronaći samo divovske planete. Od dosad provjerenih zvijezda, manje od 10% ima vidljive planete. Možda je to zato što su planeti veličine Jupitera relativno rijetki, ali možda i zato što su planeti općenito rijetki; istina je da nema svaka zvijezda planetarni sustav. Kako ćemo kasnije vidjeti, svi planeti veličine Jupitera koji su do sad pronađeni, ili orbitiraju iznimno blizu svoje zvijezde ili, ako su udaljeniji, orbitiraju po izrazito izduženim elipsama. I u jednom i u drugom slučaju mali su izgledi da se u takvim sustavima nađe nastanjiv planet sličan Zemlji. Ako “Jupiter” orbitira blizu svoje matične zvijezde, on će razoriti stjenovite zemljolike planete, a ako mu je orbita eliptična, poremetit će im putanju pa će ih ili odbaciti u svemir ili sunovrati ti u svoje sunce. SLIKA 42. Protoplanetarni disk. Osobno vjerujem da će se za član fp u Drakeovoj jednadžbi pokazati da je manji nego što su mislili optimisti, no i dalje biti prevelik da bi omogućio

rješavanje Fermijevog paradoksa. Srećom, u to uskoro neće biti potrebno vjerovati. Zahvaljujući brzom napretku opservacijske astronomije u sljedećih nekoliko godina imat ćemo jasnu sliku o broju i vrsti planetarnih sustava izvan Sunčevog sustava. Rješenje 34: Mi smo prvi …ne čini kraljev žig ovu kovinu boljom ili težom. —William Wycherly, Poštenjak Biokemija zemaljskih organizama, kao i biokemija bilo kojeg vanzemaljskog organizma koji možemo zamisliti, u biti ovisi o šest elemenata: sumporu (S), fosforu (P), kisiku (O), dušiku (N), ugljiku (C) i vodiku (H). Astronomima su svi elementi teži od vodika i helija - metali, (Metaličnost zvijezde, dakle, odnosi se na sadržaj težih elemenata u njoj.) Sukladno tome, astronomskim rječnikom rečeno, život ovisi o pet metala, skraćenog naziva SPONC. Neposredno nakon Velikog praska, svemir je u suštini sadržao samo vodik i helij (u odnosu 75% naprama 25%). U Velikom prasku nastale su i male količine litija, još manje berilija i bora. No, to je bilo sve: na početku nije bilo nijednog metala potrebnog za život. Jedno od ključnih otkrića suvremene astronomije jest da teži elementi, kao što su SPONC, nastaju u nuklearnim reakcijama unutar zvijezda i postaju dio međuzvjezdane sredine kad zvijezde prestanu biti proizvođači energije. Tijekom vremena, koncentracija metala u svemiru lagano raste. Jedno često predlagano rješenje paradoksa, koje je u duhu Liviovog prijedloga, jest da su teški metali tek nedavno dostigli dovoljnu koncentraciju u svemiru da omoguće nastanak života. Sukladno tom prijedlogu, planetima oko starijih zvijezda nedostaju metali SPONC. Život može nastati samo oko sasvim mladih zvijezda, kao što je naše Sunce. Zato čovječanstvo nužno spada u prve civilizacije, a možda je i prva koja je nastala. * * * Kao i mnoga druga predložena rješenja, prejaka je tvrdnja da kemijsko obogaćivanje svemira samo po sebi rješava Fermijev paradoks. To može

biti jedan od faktora konačnog objašnjenja, ali ne i samostalno rješenje, i to iz dva razloga. Prvo, ne znamo kakve metaličnosti zvijezda treba biti da bi imala životvorne planete. Bi li trećina teških elemenata od količine koju sadrži Sunce bila dovoljna? Ili, možda, četvrtina? A desetina? To, jednostavno, ne znamo. Do sada nije pronađen nijedan planet oko zvijezde čija je metaličnost bila manja od 40% Sunčeve, ali ovakva istraživanja su tek u povojima. Ako se život može razviti na planetima s mnogo manjom koncentracijom teških elemenata, onda i vrlo stare zvijezde mogu biti koljevka života. Drugo, metaličnost zvijezda razlikuje se među četiri populacije zvijezda. Neke vrste zvijezda mogu biti prastare, a da ipak sadrže mnogo metala. Četiri populacije zvijezda jesu: zvijezde tankog diska, zvijezde debelog diska, zvijezde iz aureola i zvijezde iz ispupčenog središta galaksije. Zvijezde iz aureola stare su. One formiraju sferni sustav u blizini središta galaksije i njihova metaličnost je najčešće oko 1% Sunčeve. Za takve zvijezde nije vjerojatno da imaju planete. I pored toga što je skupina u ispupčenom središtu galaksije stara, neke njene zvijezde bogate su metalima. Međutim, zvijezde u ispupčenju orbitiraju unutar nekoliko svjetlosnih godina od središta galaksije, što je, energetski gledano, vrlo buran okoliš. Pitanje je mogu li u njemu postojati složeni oblici života, a i prevelika metaličnost može predstavljati problem, pa je najsigurnije da iz našeg razmatranja isključimo protuberantne zvijezde. Debeli disk sastoji se od zvijezda koje u svom kretanju ostaju relativno blizu galaktičke ravnine. (Ali, ne previše blizu; zvijezde se mogu kretati nekoliko tisuća svjetlosnih godina na jednu ili na drugu stranu galaktičke ravnine - odatle naziv debeli disk.) Takve su zvijezde stare, a njihova je metaličnost općenito oko 25% Sunčeve. Najzad, s gledišta onoga što razmatramo, najzanimljivije su nam zvijezde tankog diska, koje se nalaze unutar 1000 svjetlosnih godina od galaktičke ravnine. Nije samo Sunce član populacije tankog diska nego i 96% njegovih susjeda. Ove zvijezde različite su starosti, počevši od objekata starih deset milijardi godina pa do tek nedavno formiranih zvijezda. Slično varira i metaličnost zvijezda tankog diska: neke, koje pokazuju jedva jedan posto metaličnosti Sunca, loši su kandidati za nastanak života, ali metaličnost nekih drugih zvijezda čak je i tri puta veća

od Sunčeve. Situacija je mnogo složenija nego što bi se na prvi pogled zaključilo. Čini se da je, uza svu tu varijabilnost, u populaciji tankog diska mnoštvo zvijezda koje su znatno starije od Sunca, a imaju istu koncentraciju teških elemenata kao Sunce. Razmotrimo, na primjer, zvijezdu iz zviježđa Velikog Medvjeda - 47 Ursae Majoris - zvijezdu tankog diska, samo malo masivniju i topliju od Sunca. Igrom slučaja astronomi su, baš dok ovo pišem, objavili da su oko ove zvijezde otkrili drugi planet veličine Jupitera.187 Otkriće 47 UMaj c (kako je planet privremeno nazvan, sve dok astronomi ne usuglase bolju nomenklaturu za planete izvan Sunčevog sustava) zanimljivo je zbog dva razloga. Prvo, 47 UMaj c kruži oko zvijezde po skoro kružnoj putanji, kao i njen suputnik 47 UMaj b. Ovo je prvi planetarni sustav za koji bi se moglo pokazati da je sličan našem jer orbite planeta imaju malu ekscentričnost, a planeti veličine Jupitera kreću se na pristojnoj udaljenosti od svog sunca. (Tako se može pokazati da je rješenje Fermijevog paradoksa koje se oslanja na rjetkost “dobrih Jupitera” - stranica 167 - promašaj.) Drugo, 47 Ursae Majoris starija je od Sunca 2,5 milijardi godina, a ipak mu je po kemijskom sastavu suštinski slična. Prema tome, zemljoliki planeti koji kruže oko ove zvijezde mogli su postati koljevka života prije nekih 2,5 milijardi godina. Eventualna IZC koja se razvila na takvim planetima bila bi 2,5 milijardi godina ispred nas. To je gotovo 2 1/2 mjeseca univerzalne godine - mnogo više od vremena potrebnog za koloniziranje galaksije. (Treba naglasiti da astronomi ne znaju postoje li mali, stjenoviti planeti u unutarnjem planetarnom sustavu zvijezde 47 Ursae Majoris. Uz tehnike kojima danas raspolažemo ne možemo zamijetiti takve objekte. Pa ipak, ovaj planetarni sustav nesumnjivo je najsličniji našem. Odnos masa 47 UMaj b prema 47 UMaj c iznosi 3,3:1 - i jednak je odnosu masa Jupitera i Saturna. Odnos njihovih srednjih udaljenosti od zvijezde 47 Ursae Majoris isti je kao i odnos udaljenosti Jupitera i Saturna od Sunca. Naposljetku, kako promatranja pokazuju da nema više divovskih planeta koji orbitiraju bliže od 47 UMaj b, čini se da tu ima “mjesta” za planete slične Zemlji. Nažalost, numeričke simulacije ukazuju na to da tamo nećemo naći Zemlju: 47 UMaj b i 47 UMaj c orbitiraju oko matične zvijezde na manjim udaljenostima nego Jupiter i Saturn oko Sunca, pa će njihov gravitacijski utjecaj spriječiti

formiranje zemljolikih planeta na potrebnoj udaljenosti od zvijezde. Ali, zašto ne bismo malo maštali.) Bez obzira na to hoće li se pokazati da 47 Ursae Majoris ima ili nema zemljolike planete, ostaje činjenica da je riječ o zvijezdi sličnoj Suncu, da je po kemijskom sastavu slična Suncu, te da ima planete. Ta zvijezda nam je susjed - udaljena je manje od 50 svjetlosnih godina, a ipak je 2,5 milijardi godina starija od Sunca. Ako nam se takve zvijezde nalaze u susjedstvu, koliko ih je u galaksiji? Možda je broj zvijezda s potencijalno životvornim planetima mnogo manji nego što smo na početku mislili, ali teza da se Sunce nalazi u najranijoj generaciji zvijezda koje mogu potaknuti nastanak života, naizgled je neodrživa. Ima, međutim, još nešto. Iako naša galaksija možda obuhvaća milijune starih zvijezda s dovoljno metala da podrže život, ne mora obavezno isto vrijediti za sve galaksije. Eliptične galaksije, na primer, po pravilu sadrže zvijezde siromašne metalima i nisu najbolje mjesto na kojem treba tragati za životom. Ni male galaksije nepravilnog oblika, koliko mi znamo, najvjerojatnije nisu koljevka života. Osim toga, globularne skupine (milijuni zvijezda koje zajedno orbitiraju oko većih galaksija) također su metalima siromašna područja. Iako je prvi, namjerno emitiran radio-signal sa Zemlje, upućen ka globulamoj skupini M13 (stranica 115), nije vjerojatno da će tamo pogoditi neki planet sličan Zemlji. U kemijskom obogaćivanju galaksija možemo pronaći djelomično objašnjenje zašto ne vidimo civilizacije tipa K3: možda ima mnogo manje galaksija prikladnih za život nego što smo u prvi mah mislili. Rješenje 35: Stjenoviti planeti su rijetki Evo jednog metala - mnogo privlačnijeg. —William Shakespeare, Hamlet, 3. čin, 2. scena Koliko znamo, jedini preživjeli svjedoci postanka Sunčevog sustavajesu kondriti, grupa metalom bogatih meteorita. (Njihovo ime dolazi od grčkog kondros, što znači “zrno” ili “sjeme”, i odnosi se na oblik brojnih sfernih inkluzija u njima - kondrula. Kondrule su najčešće promjera od 1 do 2 mm i sastoje se uglavnom od silikatnih minerala olivina i piroksena.) Na

temelju poznatih brzina raspadanja raznih radioizotopa pronađenih u kondritima, možemo izračunati kad su kondriti nastali. Prema najboljoj procjeni, stari su 4,56 milijardi godina, što je i prihvaćena starost Sunčevog sustava. Kondriti su se, čini se, formirali unutar prvih nekoliko milijuna godina povijesti Sunčevog sustava.188 Kondriti povremeno padnu na Zemlju i kad se to dogodi, temeljito ih ispitujemo. Kondrite ispitujemo već dva stoljeća, i o njihovim kemijskim i fizičkim osobinama znamo mnogo. Jedno, međutim, i dalje ostaje tajna - točna priroda kondrula.189 Postoji uznemirujuće velik broj hipoteza, to jest pokušaja da se objasni zagonetka u vezi s formiranjem kondrula. (Previše hipoteza je siguran znak da nešto ne razumijemo. U slučaju formiranja kondrula, to nije čudno. Osim što su kondrule nastale u pradavna vremena, one se uz to ne javljaju ni u jednoj drugoj vrsti stijene. Geolozi ih nemaju s čim usporediti.) Hipoteze se kreću od toga da su kondrule kapljice lave vanzemaljskih vulkana, do toga da se formiraju kada munja pogodi čestice prašine. O njima pouzdano znamo samo to da su morale biti munjevito zagrijane do temperature iznad 1800 K, a zatim naglo ohlađene. Prema jednom objašnjenju, prije oko 4,5 milijardi godina Sunčevim sustavom prošao je nagli toplotni val.

SLIKA 46 Kondrule su sferne inkluzije silikata u kondritima. Njihovo je porijeklo i dalje predmet rasprave. Kondrule se jasno vide na površini presjeka kondrita AH77278, čija je širina oko 8 cm. Irski astronomi Brian McBreen i Lorraine Hanlon predložili su 1999. novu teoriju formiranja kondrula kojom su obuhvatili izvor erupcije gama zraka.190 Pretpostavimo da je erupcija gama zraka izbila 300 svjetlosnih godina daleko od Sunčevog sustava koji je tada bio u povoju. Ona bi u protoplanetarni prsten prašine i plina ubrizgala dovoljno energije da se stopi 6x1026 kg materijala (stostruka masa Zemlje) u željezom bogate kapljice, koje bi se naglo ohladile u kondrule. Kondrule bi tada resorbirale gama zrake i rentgenske zrake iz GRB. Ako su McBreen i Hanlon u pravu, Sunčev sustav mogao bi biti rijetkost po tome što ima kondrule. Oni procjenjuju da bi samo jedna zvijezda od tisuću bila dovoljno blizu erupcije gama zraka da se stvore kondrule. Važnost se ogleda u tome što bi se materijal kondrula, visoke

gustoće, brzo staložio u ravnini protoplanetarnog diska i pomogao pri formiranju planeta. Drugim riječima, planetarni sustavi slični našem, skupa sa stjenovitim zemljolikim planetima, bili bi rijetki. A, uz mali broj zemljolikih planeta na kojima bi se mogle razviti, IZC bi bile strašno rijetke. Zanimljiva je ideja da je formiranje kondrula izazvano erupcijom gama zraka. Međutim, izgleda da su u drugim objašnjenjima ponuđeni prihvatljiviji mehanizmi za stvaranje kondrula. Štoviše, u tim drugim mehanizmima ne podrazumijeva se da se išta specijalno dogodilo s našim Sunčevim sustavom. Prema tome, na popisu potencijalnih rješenja Fermijevog paradoksa ovaj prijedlog ne zauzima hitnije mjesto. * * * Priča o meteoritima bogatim metalom podsjeća nas na srodno rješenje Fermijevog paradoksa koje povremeno ispliva na površinu: možda su planeti s upotrebljivim izvorima metalne rude rijetki. Argumentacija je jednostavna: ako vanzemaljske civilizacije ne mogu pronaći i preraditi metale, onda ne mogu razviti tehniku, pa ni konstruirati radio-teleskope ili svemirske brodove koji bi im omogućili da stupe u vezu s nama. Ovo rješenje temeljito su istražili neki pisci znanstvenofantastične literature. Jedna grupa autora odbacila ga je u svojim pričama koje navode na razmišljanje. Čak i ako je Zemljina površina, u odnosu na druge planete, neobična (pogledajte na stranici 190 jedan od mogućih razloga), to ne znači obavezno da je tehnološki razvoj nemoguć. Tehnologija bi se sigurno razlikovala od naše, ali njeni rezultati mogli bi biti isti. (Na primjer, možda vanzemaljci ne proizvode električnu energiju pomoću generatora nego biološkim sredstvima?) Druga grupa autora koji su ili manje maštoviti ili više realistični, ovisno o tome koje gledište zauzmete, misle da se tehnologija ne može razviti bez materijala koje mi na Zemlji smatramo običnim. Problemu tehnološkog razvoja vratit ćemo se kasnije. Bez obzira na to je li tehnologija moguća bez postojanja metala (a to nikad nećemo znati), neuvjerljiv je pokušaj da se Fermijev paradoks razriješi pretpostavkom kako je Zemlja jedini planet u galaksiji s upotrebljivim rezervama metalne rude.

To što su takvi planeti rijetki može biti dodatni faktor u korist teze da vanzemaljci ne postoje, ali to samo po sebi ne objašnjava svemirsku tišinu. Rješenje 36: Trajno naseljive zone su uske Podaj mi više ljubavi ili više prezira; ognja ili leda samog. —Thomas Carew, Osrednjost u ljubavi odbačena Čak i ako se zemljoliki planeti lako formiraju oko zvijezda, mora biti zadovoljen još jedan uvjet prije nego se život za kakav znamo uspije na njima održati milijardama godina da bi se razvio u tehnološku civilizaciju. Da bi se na zemljolikom planetu razvio život, on se mora nalaziti u naseljivoj zoni.191 Za život je najhitnija voda. Naseljiva zona oko neke zvijezde je, u biti, područje u kojem se na planetu sličnom Zemlji može održati voda u tekućem stanju. Položaj unutarnjeg ruba naseljive zone jest točka u kojoj planet zbog visoke temperature bliske zvijezde gubi vodu. Vanjski rub naseljive zone određen je točkom u kojoj se voda smrzava. 192 Mnogi znanstvenici vjeruju da se naseljiva zona našeg Sunčevog sustava proteže na udaljenosti od 0,95 AJ do 1,37 AJ od Sunca. Venera, sa srednjom udaljenošću od 0,723 AJ, leži izvan naseljive zone, a isto tako i Mars sa srednjom udaljenošću od 1,524 AJ. Samo je Zemlja na pravom mjestu. Ipak, naseljiva zona prilično široka: ako bi ona bila glavni faktor, očekivalo bi se da većina drugih sustava ima planete u naseljivoj zoni. Ona, naravno, nije jedini faktor. Michael Hart smatra da se položaj naseljive zone oko zvijezda mijenja s vremenom. Zvijezde glavnog niza starenjem postaju svjetlije i toplije, pa se naseljiva zona odmiče od njih. Prema Hartu, najvažnije je razmatrati trajno naseljivu zonu. Trajno naseljiva zona najčešće se definira kao područje u kojem planet sličan Zemlji može podržavati tekuću vodu milijardu godina, što je pretpostavljeno vrijeme za koje evolucijom može nastati složeni život. U slučaju Sunčevog sustava, takva trajno naseljiva zona postoji već 4,5 milijardi godina, a Zemlja ima sreće da se nalazi točno u njenoj sredini.

Jasno je, ipak, da trajno naseljiva zona mora biti uža od samo naseljive. Hart je 1979. objavio rezultate računalnog modeliranja koji pokazuju da je trajno naseljiva zona iznimno uska.193 Ona je najšira oko G0 zvijezda iz glavnog niza (Sunce je zvijezda G2), a sužava se do nule kod hladnih K1 zvijezda i vrelih F7 zvijezda. Ali trajno naseljiva zona je u svim slučajevima uža od 0,1 AJ. Za Sunčev sustav, na primjer, izračunao je da se ona proteže od 0,95 do 1,01 AJ. S tako uskom trajno naseljivom zonom čovjek bi očekivao da zemljoliki planeti, tj. oni koji mogu podržati život milijardama godina, budu mnogo rjeđi nego što se uobičajeno misli. Iako Hartov nalaz ne isključuje da vanzemaljci postoje, on jasno utječe na Fermijev paradoks. Ako je broj potencijalnih planeta na kojima postoji život mnogo manji od većine dosadašnjih procjena, onda je i broj potencijalnih IZC mnogo manji. Ovisno o vrijednosti ostalih faktora u Drakeovoj jednadžbi, ukupni broj civilizacija spremnih da komuniciraju mogao bi se smanjiti na samo jednu - na nas. U nedavnim proračunima primijenjeni su složeniji modeli Zemljine rane atmosfere, pri čemu je uzeto u obzir i recikliranje ugljik-dioksida tektonikom ploča, pojavom za koju Hart nije znao. Dobiveni rezultati ohrabrujući su za one koji vjeruju da IZC postoje (ili, bar, da postoje planetarna staništa za njih). Modeli koje je razvio James Kasting sa suradnicima pokazuju da se naseljiva zona Sunčevog sustava, koja traje već 4,6 milijardi godina, proteže na udaljenosti od 0,95 do 1,15 AJ od Sunca - više nego što je izračunao Hart.194 Neki drugi znanstvenici smatraju da je trajno naseljiva zona još šira. I trajno naseljive zone oko drugih zvijezda šire su nego što je Hart izračunao. Dakle, kolika je vjerojatnost da će neki planetarni sustav imati planet koji leži unutar trajno naseljive zone? Odgovor ovisi o tipu zvijezde i distribucije planeta u sustavu. Ako su planeti raspoređeni kao u Sunčevom sustavu, to jest ako njihove udaljenosti od središnje zvijezde slijede TitiusBodeov zakon, tada će približno isti broj planeta postojati u neposredno naseljivim zonama svih tipova zvijezda. Međutim, planeti oko vrelih zvijezda tipa O, B i A neće dugo ostati naseljivi, jer same zvijezde brzo pojačavaju svoj sjaj. Planeti oko hladnih zvijezda K i M nisu kandidati za trajno naseljavanje: naseljiva zona ovih sustava leži blizu središnje zvijezde i planet postaje zarobljenik utjecaja plime. (Kad je planet zarobljen na taj

način, on je uvijek jednom istom stranom izložen toplini zvijezde, a suprotnom hladnoći svemira. Takva situacija ne pogoduje razvoju života.) Ako planeti slijede Titius-Bodeov zakon, vjerojatnost je pola-pola da će se kod zvijezda koje se ne razlikuju previše od Sunca naći planet u trajno naseljivoj zoni. Ako su naši trenutni modeli formiranja planeta, evolucije zvijezda i dugoročnog razvoja planetarne atmosfere ispravni (a mora se priznati da tu postoje mjesta na kojima znanstvenici sigurno ne poznaju detalje), onda bi zaključak mogao biti da u galaksiji potencijalno postoje milijuni trajno naseljivih planeta. Ipak, budimo oprezni! U prethodnom odjeljku vidjeli smo da samo određeni tipovi zvijezda imaju dovoljnu metaličnost za postojanje zemljolikih planeta, te da su samo određeni dijelovi galaksije dovoljno zaštićeni od burnih događaja u središnjem području. Vjerojatno bismo trebali definirati galaktičku naseljivu zonu - prsten koji sadrži, možda, 20% zvijezda u galaksiji. Da bi se razvio složen život, trajno naseljiva zona mora se naći unutar naseljive galaktičke zone, a to smanjuje broj mogućnosti.195 Rješenje 37: Jupiteri su rijetki Kakvi su ljudi ti pjesnici koji o Jupiteru mogu govoriti kao da je jedan od nas, ali moraju utihnuti kad se Jupiter predstavi kao divovska rotirajuća lopta od metana i amonijaka? —Richard Philips Feynman, Feynmanove lekcije iz fizike Od 1995. godine i prvog otkrića planeta izvan Sunčevog sustava, egzoplaneta, astronomi su pronašli više od 60 takvih objekata. Mnogi od njih veličine su Jupitera i kreću se približno kružnim orbitama oko svojih matičnih zvijezda. Razmotrite, na primjer, planet koji orbitira oko zvijezde Rho CrB. Od svih dosad pronađenih egzoplaneta, on je po masi najbliži Jupiteru i zaostaje iza njega za samo 1%. Međutim, dok Jupiter orbitira oko Sunca na udaljenosti od oko 5,2 AJ (pri čemu je astronomska jedinica udaljenost između Zemlje i Sunca, što je prikladna mjera za planetarne sustave), masivni planet oko zvijezde Rho CrB ima skoro kružnu orbitu na udaljenosti od 0,224 AJ od nje. To znači da je ona puno bliža svojoj zvijezdi

nego što je Merkur našem Suncu; Merkurova orbita je od Sunca udaljena 0,387 AJ. Ne iznenađuje što masivni planeti koji orbitiraju blizu zvijezda imaju kružne orbite: plimne sile izazvane gravitacijskim utjecajem zvijezde uzrok su da orbita postane kružna čak i ako je na početku bila eliptična. Ne iznenađuje ni to što astronomi mogu otkriti velike planete koje orbitiraju blizu zvijezda. Naše današnje tehnike otkrivanja planeta najučinkovitije su za takve objekte. Iznenađuje to što ima toliko planeta veličine Jupitera koji orbitiraju blizu zvijezda. Takvi planeti uopće ne bi trebali postojati! Sukladno našim teorijama o nastanku planeta, divovski gasoviti planeti slični Jupiteru ne mogu se formirati unutar 3 AJ od zvijezde slične Suncu. Ta udaljenost naziva se snježna granica. Što traže ti “užareni Jupiteri” tako daleko unutar snježnog područja? Uz nešto posrednog zaključivanja možemo eventualno odbaciti mogućnost da su to doista plinski divovi. Dopplerov efekt koji astronomima pomaže kod otkrivanja planeta, daje dovoljno informacija i za izračunavanje njihove mase, a u određenim slučajevima promatranje zvijezde prilikom prolaska planeta omogućuje da se procijeni i promjer planeta. Iz ova dva podatka izravno dobivamo gustoću planeta i zaključujemo da su to doista - plinski divovi. Druga mogućnost - da su naši modeli postanka planeta pogrešni - ne može se odbaciti. Međutim, postoji mnogo dokaza koji podržavaju modele, a ne postoji ništa drugo što bi ih moglo zamijeniti, pa astronomi nisu voljni prihvatiti takvu mogućnost To nam ostavlja treću opciju: planeti su nastali izvan snježne granice i kasnije migrirali na svoje sadašnje pozicije, blizu matične zvijezde. Planeti slični Jupiteru ne mogu promijeniti orbitu kada se uspostavi planetarni sustav, pa se ne trebamo brinuti za naš Sunčev sustav. Međutim, orbita se može promijeniti u ranoj fazi nastanka planetarnog sustava. Ako se plinski div premjesti s udaljenog položaja na mjesto unutar snježnog područja, onda je to vrlo loše za unutarnje planete koji možda postoje. Simulacije pokazuju da će manji planeti završiti u svojoj matičnoj zvijezdi ili će biti potpuno izbačeni iz planetarnog sustava. Zvijezde s užarenim Jupiterima imaju male šanse posjedovati potencijalno životvorne planete. Nisu svi egzoplaneti užareni Jupiteri. Neki od njih nalaze se izvan snježne granice, tamo gdje i očekujemo da budu. Primer je planet koji kruži oko zvijezde Epsilon Eridani. (To je jedna od najbližih, Suncu sličnih

zvijezda, i ona koju je Drake naciljao kad je prvi put pokušao uloviti vanzemaljske signale.) Planet, označen kao Epsilon Eridani b, orbitira na udaljenosti od 3,36 AJ od zvijezde i ima 0,88 Jupiterovih masa. Problem sa objektima sličnim ovom jest velika ekscentričnost njihove orbite. Na primjer, ekscentričnost orbite Epsilon Eridani b iznosi 0,6 (a Jupitera samo 0,048). Drugim riječima, naš Jupiter ima gotovo kružnu orbitu, dok se Epsilon Eridani b kreće po elipsi. Srednja ekscentričnost orbita do sada pronađenih egzoplaneta je 0,28 (od 0 za užarene Jupitere s gotovo kružnim orbitama, pa do 0,93 za planete oko zvijezde HD80606). Usporedite to sa srednjom ekscentričnošću planeta našeg Sunčevog sustava koja iznosi 0,08 (ili 0,06, ako ne računamo Pluton). Naš Jupiter ima stabilnu, gotovo kružnu orbitu, što i Zemlji omogućuje da ima stabilnu, skoro kružnu orbitu. Kad bi Jupiterova orbita bila vrlo ekscentrična, što je izgleda pravilo za masivnije objekte koji orbitiraju na udaljenosti većoj od oko 0,2 AJ od matične zvijezde, onda ne bi bilo Zemlje. Sukladno rečenom, da je u Sunčevom sustavu postojao “užareni Jupiter” ili “ekscentrični Jupiter”, velika je vjerojatnost da se na Zemlji život ne bi mogao održati tijekom skoro četiri milijarde godina. Zemljina orbita bi se katastrofalno promijenila. Treba, međutim, još jednom istaknuti da su naša zapažanja u velikoj mjeri selektivna. Primijenjenom tehnikom Dopplerovog efekta najefikasnije otkrivamo (i) planete velike mase koji orbitiraju u blizini matične zvijezde, i (ii) planete velike mase sa izrazito eliptičnim orbitama, jer takvi objekti daju najjače efekte. Planet mase Jupitera u kružnoj orbiti udaljenoj 5 AJ od matične zvijezde ne bi, prema sadašnjem stanju ove tehnike, bio otkriven. Zbog toga iz dosadašnjih nalaza ne možemo zaključiti da su “dobri Jupiteri” rijetki. S druge strane, postoji mogućnost da imamo sreće što nam društvo pravi dobri Jupiter - onaj sa stabilnom, kružnom orbitom. Možda većina drugih planetarnih sustava nisu te sreće; možda su loši Jupiteri pravilo?

SLIKA 47 Usporedba orbita planeta Jupiter i Epsilon Eridani b, nacrtanih u istom razmjeru. (Jupiter orbitira oko Sunca na srednjoj udaljenosti 5,2 AJ, a Epsilon Eridani b na srednjoj udaljenosti 3,36 AJ od svoje zvijezde.) Ekscentričnost Jupiter ove orbite je 0,048, iako se na slici čini da mu je orbita kružna. Ekscentričnost orbite planeta koji obilazi Epsilon Eridani je 0,6 i po izgledu orbita je jasno eliptična. Što je s planetarnim sustavima koji uopće nemaju Jupitera - ni dobrih ni loših? Nije jasno može li se planetarni sustav formirati bez masivnih plinskih divova, sličnih Jupiteru. Čak i ako se takvi sustavi mogu formirati, oni ne bi nešto više potpomogli nastanak života nego sustavi s lošim Jupiterima. Naš Jupiter je odigrao dvije uloge potrebne za život na Zemlji: ulogu odbojnika i ulogu snabdjevača vodom.

U prvoj ulozi, Jupiter svojom velikom masom skreće objekte koji putuju eliptičnim orbitama i koji bi mogli udariti Zemlju, tako da oni ili potpuno izlijeću iz Sunčevog sustava ili im se orbita mijenja u kružnu - dakle, manje opasnu. A, ako se ne dogodi ni jedno ni drugo, sam je Jupiter najveća meta za zalutale objekte. Na primjer, 1994. godine komet Shoemaker-Levy 9 pogodio je Jupiter. Da je pogodio Zemlju, život na našem planetu sada bi izgledao sasvim drugačije. U svojoj drugoj ulozi, koju je odigrao u ranoj povijesti Sunčevog sustava, Jupiter je natjerao asteroide da se okupe u planetarne embrije veličine Marsa, s nestabilnim eliptičnim orbitama. Veća je vjerojatnost da se objekti Sunčevog sustava koji se kreću eliptičnim orbitama sudare sa objektima koji se kreću kružnim orbitama, a neki od protoplaneta sudarili su se sa Zemljom. Da se takvi sudari dogode danas, posljedice bi bile katastrofalne. Raniji sudari, kako se pokazalo, ostavili su dobre posljedice. Mjesec je možda bio posljedica jednog takvog sudara, a naši oceani nekih drugih. Ako se pokaže točnim nedavni rad u kojem se tvrdi da su oceani na Zemlji nastali od asteroida, slijedi da bi bez Jupitera, koji je vodom bogate asteroide bacio na naš put, Zemlja bila nepregledna pustinja.196

SLIKA 48 Godine 1994. komet Shoemaker-Levy 9 pogodio je Jupiter. Da je pogodio Zemlju, napravio bi golemu pustoš. Simulacije pomoću računala ukazuju na to da je zbog postojanja planeta veličine Jupitera u vrlo udaljenim područjima planetarnog sustava moguće formiranje planeta s mnogo vode, sličnog Zemlji, ali na udaljenosti od 4 ili 5 AJ, što je daleko izvan naseljive zone. Dakle, planetarnom sustavu ne samo da treba dobar Jupiter, nego taj mora biti i na odgovarajućoj udaljenosti, inače će planetarna voda ostati zarobljena u asteroidima ili će se smrznuti na zemljolikim planetima. A, koliko znamo, ako na planetu nema tekuće vode, na njemu nema ni života. * * * Objašnjava li postojanje Jupitera, našeg Velikog brata, Fermijev paradoks? Ako se nudi kao samostalno rješenje - onda sumnjam, ali može biti još jedan faktor zbog kojeg je život rijedak. Nagađam da ćemo s vremenom otkriti još mnogo planetarnih sustava s dobrim Jupiterima. Čak i ako jesu rijetki, sigurno nije isto kad kažemo da je Jupiter igrao povoljnu ulogu u razvoju Sunčevog sustava i kad kažemo da je planet veličine Jupitera na udaljenosti 5 AJ neophodan za život na zemljolikom planetu. Možda i drugačiji raspored objekata u planetarnom sustavu vodi naseljivim zonama. To što te rasporede nismo još otkrili, možda je samo posljedica nedostatka mašte. S druge strane, u Sunčevom sustavu bilježimo nekoliko sretnih koincidencija, a Jupiter igra ulogu u većini njih. Možda Jupiteru (Zeusu) trebamo zahvaliti na mnogo čemu! U sljedećem odjeljku opisujemo još jedan razlog zašto se napredni život na Zemlji možda ne bi razvio bez Jupitera. Rješenje 38: Zemlja ima optimalan “motor evolucije” Kada se pojavi rezonancija, i mala sila može izazvati velike poremećaje u sustavu. —Izvještaj o rušenju mosta Tacoma Narrows

Jupiter igra važnu ulogu u još jednom predloženom rješenju Fermijevog paradoksa - onom koje razrađuje ideju spomenutu u prethodnom odjeljku. Prijedlog dugujemo fizičaru Johnu Crameru.197 Veliki meteori ponekad udare Zemlju, ali otkud oni dolaze? Prema jednom mišljenju, dolaze iz asteroidnog pojasa, ali ako je tako, onda veliki broj asteroida mora promijeniti svoje stabilne orbite i uputiti se ka unutarnjem dijelu Sunčevog sustava. Zašto bi asteroidi bili izbačeni iz svojih stabilnih orbita? Nijedan dotad poznati mehanizam nije se mogao izdvojiti kao uzrok; a onda je 1985. godine George Wetherill skrenuo pažnju na važnost praznine u asteroidnom pojasu, na udaljenosti od 2,5 AJ.198 Saturnovi prstenovi i Kirkwoodove praznine u asteroidnom pojasu već su dobro poznate. Praznine nastaju zbog rezonantnih efekata. U slučaju praznine na 2,5 AJ pojavljuje se rezonancija jer asteroidi na toj udaljenosti orbitiraju za točno 1/3 vremena koje je Jupiteru potrebno da obiđe Sunce. Prema tome, kada svaki treći put asteroid na 2,5 AJ dođe u određeni položaj, i Jupiter se nađe u istom relativnom položaju. Jupiter svojom gravitacijom djeluje na asteroid uvijek u istom smjeru, a efekt je kumulativan. To je kao kad njišete klatno točno određenom učestalošću: efekt se nadograđuje, a amplituda klatna povećava. S vremenom orbita asteroida postaje nestabilna i on odlazi; na kraju u asteroidnom pojasu, na udaljenosti 2,5 AJ od Sunca, više nema objekata. (Svaki asteroid koji bi slučajno zalutao u ovo područje bio bi izbačen istim mehanizmom.) Kirkwoodova praznina na 2,5 AJ nastala je zbog rezonancije u odnosu 3:1. Postoje i druge praznine, nastale zbog drugih rezonancija s Jupiterom. Kamo odlaze asteroidi izbačeni iz Kirkwoodove praznine na udaljenosti od 2,5 AJ? Proračuni pokazuju na veliku vjerojatnost presijecanja njihovih orbita s orbitom Zemlje. Drugim riječima, postoji šansa da ovi asteroidi pogode Zemlju - s katastrofalnim posljedicama. Međutim, iako efekt udara asteroida može biti poguban za svako biće u okruženju, udari dugoročno mogu biti i povoljni. Na kraju krajeva, da prije 65 milijuna godina meteor nije pogodio Zemlju, na njoj bi možda još uvijek bili dinosauri, a sisavci bi tek sakupljali mrvice sa stola ovog svijeta pod vlašću guštera. Cramer ističe da mogu postojati geološki periodi tijekom

kojih se ništa bitno ne događa s vrstama. Evolucija kao da provodi načelo: “Ne popravljaj ako ništa nije slomljeno”. Ona prvenstveno djeluje brzo u kritičnim točkama, onda kad se okoliš zbog nekog razloga promijeni i pojave se nove vrste da iskoriste nove uvjete. Motor evolucije, po Cramerovim rečima, “pokreću” smjene perioda kriza i stabilnosti. Njen optimalni pogon su velike krize koje se događaju svakih 20 do 30 milijuna godina. Asteroidi iz Kirkwoodove praznine, s rezonancijom 3:1, mogu biti baš takav pokretač. SLIKA 49 Montirane slike Erosa; slike su pravljene tijekom tri sedmice dok se svemirska stanica NEAR približavala asteroidu. Zemlji bliski asteroidi, kao što je Eros, srazmerno su rijetki. Većina asteroida se nalazi u “glavnom pojasu” - torusu koji orbitira oko Sunca između Marsa i Jupitera. Te asteroide može izbaciti iz pojasa gravitacioni utjecaj Jupitera uz potencijalno katastrofalne posljedice.

Ako je Cramerova ideja realna (a on bi se prvi složio da je samo spekulacija), onda je to još jedan razlog zašto bi život na Zemlji mogao biti nešto posebno. Za život nije potrebno samo okruženje slično Zemlji. To okruženje treba se naći u sustavu s planetarnim masama i orbitama koje u asteroidnom pojasu proizvode odgovarajuće rezonancije. Ako “motor evolucije” radi prebrzo i asteroidi udaraju Zemlju prečesto, život nema priliku razviti inteligenciju. Ako motor radi sporo i asteroidi rijetko udaraju Zemlju, život će se zaglaviti u sporednoj ulici. Rezultat bi bio planet pun trilobita ili bubašvaba ili dinosaura (ili, vjerojatnije, bića koja se razlikuju od zemaljskih na milijarde načina). Sve dok su ova bića uspješna u nepromjenjivom okruženju, ne bi morala prihvaćati nove obrasce ponašanja, niti razvijati inteligenciju, pa ni radio-teleskope i svemirske brodove. Asteroidni pojas postoji zahvaljujući Jupiteru: to je ostatak protoplaneta čije je formiranje prekinuto jer se formirao Jupiter. Rezonancija 3:1 u pojasu također je Jupiterovo djelo. Ako postoji nešto poput “motora evolucije” i podešeno je na pravu razinu u našem planetarnom sustavu, onda na tomu trebamo zahvaliti Jupiteru. Rješenje 39: Galaksija je opasno mjesto Postadoh sama smrt, rušilac svjetova. —Bhagavadgita Prema središnjem shvaćanju suvremene astronomije, svemir je pogubno mjesto. Sad znamo da su u njemu česte žestoke pojave koje mogu biti prijetnja. Crna rupa koja slučajno zaluta u planetarni sustav progutat će sve planete i eventualni život na njima. (Znamo da crne rupe postoje. Pojedini astronomi procjenjuju da ih oko milijun luta međuzvjezdanim prostorom. Kreću li se neke od njih možda k nama?)

SLIKA 50 Možda tamo, u međuzvjezdanom prostranstvu, vrebaju crne rupe. Zanimljivo je kako nas mogu ugroziti magnetari - vrsta neuronskih zvijezda - ako nam se previše približe. (Dana 27. kolovoza 1998. više orbitirajućih detektora zabilježilo je zračenje iz pravca magnetara SGR1900+14. Zračenje je stiglo do udaljenosti od 50 kilometara iznad Zemljine površine. Na sreću, atmosfera nas je zaštitila, kao što nas štiti i od različitih oblika svemirskog zračenja. SGR1900+14 je od nas udaljen 20.000 svjetlosnih godina, a da je bliže, bi li nas atmosfera zaštitila od njegovog zračenja?199) Galaksije mogu imati žestoko aktivnu jezgru, što vrlo zabrinjava. (Središnje područje naše galaksije, iako nije tako aktivno kao, na primjer, blještavi kvazizvjezdani objekti (engl. blazars), ipak nije gostoljubivo. Ka središtu galaksije zvijezde su tako načičkane, da bi se moglo čitati uz njihovu svjetlost; priđete li još bliže, naići ćete na akrecijski

disk crne rupe od milijun Sunčevih masa. Baš zato se unutarnji rub galaktičke naseljive zone definira točkom iza koje nepogode koje divljaju u središnjim područjima više nisu prijetnja.) SLIKA 51 Središte galaksije NGC253, snimljeno sa svemirskog teleskopa Hubble. Centralno je područje ove galaksije snažno uzburkano i ne izgleda osobito gostoljubivo. Može li se ovako objasniti Fermijev paradoks? Mogu li povremene provale bijesa jednog neobuzdanog svemira objasniti tišinu? Nestaju li sve civilizacije prije nego nam se obrate?

Tri spomenuta mehanizma - zalutale crne rupe, magnetari i aktivna galaktička jezgra - uzeti pojedinačno ili zajedno, ne objašnjavaju zašto naša galaksija šuti. Crne rupe i magnetari mogu biti prijetnja pojedinačnim zvijezdama ili skupinama zvijezda tijekom života galaksije, ali oni ne mogu sterilizirati galaksiju; i dok je središte galaksije mjesto koje vjerojatno treba izbjegavati, ono izgleda nije prijetnja životu koji se razvija ovdje, na galaktičkim spiralnim kracima, 30.000 svjetlosnih godina daleko od mjesta akcije. Međutim, druga dva mehanizma, supernove i erupcije gama zraka, mogli bi riješiti Fermijev paradoks. Supernove Supernova je ime za kataklizmičku eksploziju zvijezde koja stari. Takve eksplozije su moćne i događaju se prilično često na astronomskoj skali mjerenja vremena: galaksija je pozornica za jednu do dvije supernove u stoljeću.

SLIKA 52 Ozonska rupa iznad Južnog pola 2000. godine. Neka obližnja supernova može stanjiti ozonski omotač iznad čitave površine Zemlje. Postoje dvije vrste supernova. Supernova tipa Ia nastaje kad bijeli patuljak u binarnom sustavu dostigne kritičnu masu nakon što je usisao materijal svog parnjaka. Započinje snažna termonuklearna eksplozija koja raznosi zvijezdu na djeliće. Supernova tipa II nastaje u kasnijim fazama života masivnih zvijezda. Kad jezgra masivne zvijezde više ne proizvodi dovoljno energije da se uspješno odupire silama gravitacije, ona se urušava pod vlastitom težinom. Od jezgre se formira gusta neutronska zvijezda, ili čak crna rupa, a vanjski slojevi zvijezde odvajaju se i razlijeću velikom brzinom po svemiru, gdje postaju dio međuzvjezdanog medija. (Život na Zemlji ne bi postojao da neka prastara supernova tipa II nije zasijala svemir teškim elementima skuhanim u njenoj jezgri.) Dvije vrste eksplozija razlikuju se po detaljima, ali im je zajedničko to što se u objema oslobađa velika količina energije. U nekoliko tjedana, supernova može osloboditi čak 1044 J energije u različitim oblicima. Bliska supernova bi mogla biti pogubna za život na Zemlji. Jedna procjena je da bi supernova unutar 30 svjetlosnih godina od Zemlje mogla uništiti većinu površinskog života na našem planetu. Međutim, mehanizam uništenja nije očit. Na primjer, iako je supernova tipa Ia najsjajnija vrsta supernove, ona bi se i pri svom maksimalnom sjaju morala približiti na jednu svjetlosnu godinu kako bi se njena svjetlost mogla natjecati sa Sunčevom. To je, prema astronomskim mjerilima, vrlo blizu, pa se ne moramo brinuti o optičkim fotonima supernove. Supernova tipa II emitira mnogo neutrina i možda njihov snažan tok, porijeklom od neke obližnje supernove, može ugroziti organizme. Međutim, teško je povjerovati da bi neutrinski tokovi mogli dovesti do izumiranja. Ne, stvarna prijetnja leži u iznimno snažnom gama zračenju koje bi s obližnje supernove pogodilo Zemljinu atmosferu. Izravno gama zračenje vjerojatno nam ne bi naškodilo, jer je gornja atmosfera učinkovita zaštita. Međutim, gama zrake bi izazvale disocijaciju atmosferskog dušika, koji bi s kisikom gradio dušik-oksid, a dušik-oksid bi reagirao s ozonom brzo uništavajući ozonski sloj. Razina ozona mogla bi se smanjiti za 95% i ostati takva više godina. Kad nestane ozonskog sloja, onda više nema ničega što bi nas štitilo

od pogubnog UV zračenja koje dolazi sa Sunca. Supernova, drugim riječima, ubija klasičnom forom “prvo te onesvijestim, pa te dokrajčim”: gama zrake prvo oslabe našu obranu, a zatim nas Sunčevo UV zračenje dokrajči. Kako ćemo kasnije vidjeti, bilo je više globalnih katastrofalnih događaja od trenutka kada je višestanični život iz vode izašao na kopno. Može li se za neki od njih utvrditi da se odigrao zbog eksplozije supernove? To je teško reći s bilo kakvim stupnjem sigurnosti. Sve je izvjesnije da je zadnju globalnu katastrofu, onu u kojoj su izumrli dinosauri, izazvao udar meteora. Možda su i druga velika izumiranja izazvali slični udari ili su bili posljedica klimatskih promjena, ili su to samo kaotična zbivanja koja se povremeno mogu dogoditi u složenim sustavima. Nema dokaza za povezivanje globalnih izumiranja s efektima supernova. Čak i da supernove mogu izazvati masovna izumiranja, ne zna se pouzdano jesu li one dugoročna prijetnja razvoju inteligencije. Možda su supernove neophodne za nastanak inteligentnog života. Možda one, da se poslužimo Cramerovim rječnikom, predstavljaju još jedan od motora evolucije. Za sada ćemo ipak pretpostaviti kako je obližnja supernova u stanju izazvati masovno izumiranje koje će usporiti razvoj inteligentnog života. Kako se sve zvijezde, uključujući Sunce, neprekidno kreću kroz prostor, s vremenom će i Sunce doći u blizinu neke supernove. Supernova će, naposljetku, i eksplodirati u blizini Zemlje. (Za slučaj da se neki čitatelj zabrinuo, želim reći da u krugu od 60 svjetlosnih godina od Sunca nema zvijezde koja će prijeći u supernovu sljedećih nekoliko milijuna godina.) Kritično pitanje glasi: kolika je vjerojatnost da supernova eksplodira dovoljno blizu Zemlje i izazove masovno uništenje? Tipična procjena je da se supernova unutar 30 svjetlosnih godina od Zemlje očekuje svakih nekoliko stotina milijuna godina. Ako je ona točna, imamo i drugo pitanje. Zašto smo mi još uvijek ovdje? Jedan odgovor na ovo pitanje bi jednostavno mogao biti da je spomenuta procjena pogrešna; ili (što je moguće), mi možda ne razumijemo u cjelosti efekte obližnje supernove. U tom slučaju nema implikacija za Fermijev paradoks. Ali, možda smo još uvijek ovdje zato što smo imali iznimnu sreću; možda se naš planet još od nastanka života na njemu nije suočio sa stvarno bliskom supernovom. Ako je to točno, onda možemo

riješiti Fermijev paradoks tako što ćemo reći da su svi drugi životvorni planeti imali manje sreće od nas. Međutim, oslanjanje na sreću jadno je objašnjenje. A i nema astrofizičkih dokaza za pretpostavku da je Zemlja bila posebno sretna u odnosu na pojavu supernova. Ako smo mi imali sreće, možemo pretpostaviti da su u prošlosti i druga područja galaksije prolazila kroz “sretne” periode. Doista, pretpostavimo li da je život opća pojava, onda supernove nisu dovoljno učinkovite kako bi poslužile kao objašnjenje Fermijevog paradoksa. Neizbježno će, pukim slučajem, neke civilizacije uvijek izmicati blizini supernove i tako imati vremena da razviju svemirski let. Kad koloniziraju druge dijelove galaksije, nikakva supernova ih neće zaustaviti. (Stoga je prijetnja bliske supernove još jedan motiv da se IZC angažiraju na koloniziranju svemira! Civilizacija koja uspije kolonizirati zvijezde u polumjeru od oko 30 svjetlosnih godina od svog matičnog svijeta, moći će preživjeti efekte lokalnih supernova.) Mehanizam koji bi objasnio Fermijev paradoks utječe na život na svakom planetu u galaksiji, bez iznimaka. Kad bi postojao mehanizam koji generira dovoljno moćan sterilizirajući efekt na galaktičkoj razini, on bi se mogao pokretati relativno rijetko (recimo, svakih nekoliko stotina milijuna godina), a da ipak bude objašnjenje Fermijevog paradoksa. Višestanični život bi bio uništavan prije nego bi inteligencija dobila priliku da se razvije; civilizacija nikada ne bi uznapredovala do stupnja na kojem bi mogla poduzeti učinkovite protumjere. Ti vanzemaljci ne bi imali na raspolaganju milijarde godina da koloniziraju galaksiju nego samo nekoliko stotina milijuna godina od posljednje “sterilizacije”. Univerzalni sat bi se svaki put vraćao na početak. Čini se nevjerojatnim da bilo koja pojava može izazvati takvo veliko pustošenje. Nažalost, astronomi sada znaju za jedan takav potencijalni mehanizam: razornu moć erupcija gama zraka. Erupcije gama zraka Erupcije gama zraka (engl. gamma-ray bursters, GRB) otkrivene su slučajno prije više od 30 godina, ali je njihovo porijeklo donedavno bilo potpuno nepoznato.200 Čak i sad, točno fizičko porijeklo GRB predmet je

žučne rasprave među astronomima. Što god bilo u pozadini toga događaja, ostaje sljedeće: GRB je najintenzivnija pojava u poznatom svemiru, GRB u nekoliko sekundi izbaci više energije nego Sunce tijekom čitavog svog vijeka, GRB tako blješti da ga naši detektori mogu vidjeti preko polovine svemira. Sve erupcije gama zraka koje smo dosad primijetili čini se da su se dogodile u udaljenim galaksijama; da se neka dogodila u našoj galaksiji, to bi bila loša vijest. Trebamo postaviti dva pitanja. Prvo, koliko su česte erupcije gama zraka u našoj galaksiji? Drugo, ako se GRB dogodi u našoj galaksiji, koliko to može biti loše? Izračunavanje učestalosti pojave GRB u galaksiji tipičan je fermijevski problem! Pokazuje se da je galaksija domaćin GRB erupciji otprilike jednom u 100 milijuna godina. Zanimljivo je da se ova gruba procjena poklapa s periodima masovnog izumiranja na Zemlji. Otuda i pretpostavka da su GRB uzroci masovnih izumiranja. Učestalost erupcija gama zraka Detektor gama zraka, kao što je BATSE (Burst and Transient Source Experiment) na “palubi” Nasinog orbitalnog opservatorija Compton Gamma Ray Observatory, bilježi otprilike jednu erupciju na dan. BATSE pokriva oko jedne trećine neba, pa se prema tome svakoga dana u svemiru dešavaju tri erupcije gama zraka ili oko 1000 svake godine. Gruba procjena je da u svemiru ima 1011 galaksija, tako da na svaku galaksiju godišnje otpada po 10-8 erupcija. Drugim riječima, u prvoj aproksimaciji s kojom bi Fermi bio zadovoljan, tipična galaksija će ugostiti GRB prosječno jednom u svakih 100 milijuna godina. (U tom proračunu podrazumijeva se da GRB emitira svoju energiju jednako u svim pravcima. Ako, pak, GRB emitira svoju energiju u snopu, kako misle neki teoretičari, tad ćemo primijetiti GRB čiji je snop slučajno usmjeren ka nama. Sa erupcijama koje se emitiraju u drugim pravcima, ukupan broj erupcija bi mogao biti i mnogo veći. Za naše svrhe, međutim, ovo ne trebamo uzimati u obzir.) GRB oslobađaju tako golemu energiju da će i onda kada se neka erupcija dogodi daleko, Zemlja biti zasuta njenim zračenjem. Štoviše, jedna

GRB može prouzročiti pustošenje širom galaksije. Pesimisti misle da bi mogla potpuno sterilizirati galaksiju. Bez obzira na sve, ovaj je prijedlog otvoren za raspravu. Erupcije gama zraka nesumnjivo su mnogo moćnije od supernova, tako da se mogu dogoditi na mnogo većim udaljenostima, a da ipak prouzroče ista oštećenja ozonskog sloja kroz iste procese. Ali, između ovih događaja postoji i razlika. Dok se supernova odvija tijekom prilično dugog perioda vremena, GRB oslobodi većinu svoje energije za manje od minute. Sukladno tome, samo polovina planeta bi bila izravno zahvaćena erupcijom; drugu polovinu bi štitila masa planeta pa bi ona bila sigurna. Naravno, šteta bi se s oštećenog dijela planeta mogla proširiti i izazvati svjetsko razaranje, a naknadni efekti bi mogli izazvati još problema. Ali, uz naše sadašnje stanje tehnike, isto je tako lako zaključivati da bi ozonski sloj zaštitio planet od efekata GRB, osim ako bi GRB izbila previše blizu i planet izgorio kao list papira. Usvojimo pretpostavku da GRB može uništiti sve više oblike života širom galaksije. Kombinirajte to s predviđanjima nekih teorija o nastanku erupcija, po kojima su erupcije bile mnogo češće u prošlosti, i imat ćete rješenje Fermijevog paradoksa koje je ponudio James Annis.201 Njegov je prijedlog jednostavan. U prošlosti su GRB učinkovito sterilizirale planete prije nego je bilo koji oblik života u galaksiji imao prilike razviti inteligenciju. Tek sad, kad se učestalost erupcija smanjila, ostalo je između njih dovoljno vremena da nastanu tehnički napredne civilizacije. Annis u svom prijedlogu ne stavlja nikakav poseban naglasak na Zemlju ili čovječanstvo; moglo je biti na desetke tisuća IZC u našoj galaksiji koje se nalaze na istom stupnju razvoja ili mu se približavaju. Sve one razvile bi se za isto vrijeme kao i život na Zemlji: to je vrijeme proteklo od posljednje erupcije u galaksiji. Nevjerojatno mi je da GRB mogu sterilizirati cijele galaksije i zato ne prihvaćam da GRB, same po sebi, rješavaju Fermijev paradoks. Neporecivo je, međutim, da se GRB događaju i da su nepojmljivo moćne. One bi bez problema sterilizirale svaki planet koji bi se nesretnim slučajem našao u blizini. Optimisti iz programa SETI, tj. oni koji smatraju da su inteligentne,

tehnički razvijene civilizacije česte, moraju se sad suočiti s razlogom koji je teško i prevaliti preko usana: tijekom univerzalne godine, mnoge od tih civilizacija morale su se naći u blizini GRB. Nevjerojatno mnogo uznapredovalih civilizacija moralo je skončati u plamenu.202 SLIKA 53: Je li erupcija gama zraka pobila dinosaure? U ovoj umetnikovoj viziji, T. rex se osvrće na kratak bljesak erupcije. Ipak je mnogo vjerojatniji scenarij da je udar meteora izazvao masovno izumiranje na kraju perioda krede. Nije poznato jesu li erupcije gama zraka (ili supernove) izazvale ranija masovna izumiranja.

Rješenje 40: Planetarni sustav je opasno mjesto Čovjek nikada nije dovoljno na oprezu od opasnosti koje ga svakog časa vrebaju. —Horacije, Karmina, II, 13 Uništenje ne mora stići samo s uznemirujuće dugačkog popisa nebeskih opasnosti. Neke prijetnje su mnogo bliže kući. Već smo spomenuli najočitiju opasnost - udar meteorita. Manji meteoriti padaju na Zemlju svakoga dana; objekti srednje veličine prizemljuju se približno svakih nekoliko godina, a veliki objekti, recimo, reda veličine 20 km, udaraju Zemlju jednom u nekoliko stotina milijuna godina. Iako veliki meteoriti rijetko udaraju Zemlju, kad to učine, izazovu potpuno uništenje. Kad bi meteorit veličine 20 km danas udario Zemlju, skoro bi sigurno ubio svako ljudsko biće. Pomnožite nisku vjerojatnost da se neki događaj može desiti s brojem poginulih ljudi, i dobit ćete vjerojatnost smrti svakog od nas u takvom događaju. Kada se uzme u obzir prosjek trajanja ljudskog života, imate iste šanse da vas ubije meteorit i da stradate u zrakoplovnoj nesreći. Paradoksalno je da trošimo velike svote novca na osiguravanje zračnog prometa, a gotovo ništa na detektiranje objekata bliskih Zemlji koji mogu uništiti našu civilizaciju.

SLIKA 54 Ako bi Zemlju udario meteor sličan ovom, skoro sigurno bi s nje zbrisao čovječanstvo. Pretpostavljamo da bi prijetnja udara meteora visila i nad glavama pripadnika IZC, jer su meteori vjerojatno uobičajeni u planetarnim sustavima. Međutim, prijeti još mnogo opasnosti, od kojih neke razmatram u nastavku. Zemlja kao snježna gruda Prijetnja ne mora doći čak ni s neba. Nedavna zapažanja, a posebno otkriće ostataka glečera blizu razine mora u tropima, pokazuju da je tijekom svoje geološke povijesti Zemlja više puta bila prekrivena slojem leda. Jedan takav događaj se možda odigrao prije 2,5 milijardi godina; u posljednjih 800 milijuna godina to bi bila četvrta repriza Zemlje kao snježne grude, a svaka takva epizoda trajala je deset i više milijuna godina. Ne miješajte ove događaje sa slikama zadnjeg ledenog doba iz udžbenika; u usporedbi sa

Zemljom kao snježnom grudom, posljednje ledeno doba bilo je pravi tropski ugođaj. Tijekom perioda Zemlje kao snježne grude, oceane prekriva led debeo jedan kilometar koji se proteže čak do ekvatora (iako možda ne tolike debljine). Srednja temperatura pada na -50° C. Većina organizama ne može izdržati takve uvjete i život doslovce visi o koncu - održava se možda oko vulkana ili ispod tankog leda na ekvatoru.203

SLIKA 55 Topljenje ledenih santi na otvorenom moru. Na Zemlji kao snežnoj grudi uvjeti slični ovim bili bi, u najboljem slučaju, na ekvatoru. Sve ostalo bi bilo prekriveno debelim slojem leda. Smatra se da je proces koji naš planet može pretvoriti u ledenu loptu dobro shvaćen. Ledeni pokrivač može se povećati zbog različitih razloga i on tada odbija veću količinu Sunčeve svjetlosti u svemir, što je uzrok dodatnog pada temperature i formiranja još leda. Kada se dostigne kritična količina leda, nastaje efekt “ledenog vrta” i planet naglo prelazi u stanje Zemlje kao snježne grude. Ono što je teško razumjeti i što je mnogo godina sprječavalo znanstvenike da prihvate ideju o Zemlji kao snježnoj grudi, jest pitanje kako se planet može osloboditi ledenog pokrivača. Kada Zemlja postane zarobljenik leda, veći dio Sunčeve svjetlosti koji padne na planet odbija se u svemir prije nego uspije zagrijati njenu površinu. Rješenje se pojavilo sa shvaćanjem da vulkanska aktivnost ne prestaje tijekom faze Zemlje kao snježne grude. Vulkani izbacuju ogromne količine ugljikdioksida - stakleničkog plina. Naravno, vulkani i dalje izbacuju ugljikdioksid, ali njega, pod normalnim okolnostima, apsorbiraju oborine koje ga na kraju dovode u ocean, gdje se vezuje kao čvrsti karbonatni depozit na dnu oceana. Na Zemlji kao snježnoj grudi nema tekuće vode koja bi isparavala, pa nema ni oblaka, a ni kiše. Tijekom deset milijuna godina ili duže, ugljik-dioksid iz vulkana nakuplja se u atmosferi. Na kraju ga u atmosferi ima oko tisuću puta više nego danas. Temperatura zbog toga raste i brzo topi led: od ledenog vrta do staklenika za geološki “tren oka”. Implikacije hipoteze o Zemlji kao snježnoj grudi duboke su i neke od njih ćemo kasnije detaljnije razmotriti. Supervulkani Iako je dokazano da su vulkani bili spasitelji života na smrznutoj Zemlji tijekom neoproterozoika, nedavno se pokazalo da su gotovo fatalni za opstanak inteligentnog života: skoro su zbrisali vrstu Homo sapiens. Novija istraživanja pokazuju da su u genetskom pogledu svi ljudi međusobno vrlo slični. Da bi objasnili ovaj nedostatak genetske raznovrsnosti, neki biolozi su iznijeli tezu da je Homo sapiens morao poteći

iz “genetskog uskog grla”, prije oko 75.000 godina. Usko grlo formira se kada se veličina populacije jako smanji. U slučaju naše vrste, ukupan broj živih ljudi na Zemlji mogao je pasti na nekoliko tisuća. Skoro da smo izumrli. Ako se ovakvo usko grlo doista pojavilo, onda krivca ne trebamo daleko tražiti. Vulkan Toba na Sumatri eksplodirao je prije 74.000 godina. Erupcija je bila toliko snažna da su taj vulkan prozvali supervulkan - mnogo snažnija od skorijih erupcija na planinama Pinatubo i Sveta Helena. Klimatolozi tvrde da erupcije supervulkana mogu izazvati vulkansku zimu - efekt sličan nuklearnoj zimi, ali bez radijacije. Nije neprihvatljivo da su godine suše i gladi koje su uslijedile poslije takve eksplozije mogle dovesti predtehničku ljudsku vrstu do ruba izumiranja. Masovna izumiranja Udar meteora, globalno zaleđivanje, supervulkani. Čak i na idiličnom planetu, kakav je Zemlja, život mora računati s više takvih opasnosti. Život ponekad bude skoro na izdahu, bez obzira na to je li uzrok neki od spomenutih mehanizama ili dolazi ravno s neba. Život na Zemlji prošao je kroz više masovnih izumiranja, pri čemu pod masovnim izumiranjem podrazumijevamo period u kojem se znatno smanjuje raznovrsnost oblika života (biodiverzitet). Tijekom posljednjih 540 milijuna godina bilo je petnaest takvih događaja. (U ranijoj povijesti Zemlje bilo je još mnogo takvih događaja, posebno u fazama Zemlje kao snježne grude, ali bića sa čvrstim kosturom postala su raširenija tek u zadnjih pola milijarde godina, pa su tek tada mogla ostavljati fosilne tragove. I stvarno, vrijeme od perioda kambrija poznato je kao eon fanerozoika, prema grčkoj riječi koja znači “vidljivi život”. Period od četiri milijarde godina prije kambrija poznat je kao eon kriptozoika, prema grčkoj riječi koja znači “skriveni život”. Tijekom većeg dijela Zemljine povijesti, organizmi koji su na njoj živjeli umirali su bez traga.) U šest velikih masovnih izumiranja nestalo je više od polovice vrsta koje su tada živjele.204 Tih šest događaja odigrali su se kronološkim redom izumiranja u sljedećim periodima: kambriju, ordoviciju, devonu, permu, trijasu i kredi.

Kambrijska izumiranja, ukupno dva, dogodila su se u periodu od prije 540 do prije 500 milijuna godina. Njihov točan uzrok nije poznat, ali su to, na neki način, najozbiljnija masovna izumiranja. Tijekom kambrijske eksplozije, perioda naglih bioloških inovacija, priroda je eksperimentirala s mnogim tjelesnim oblicima: razvilo se možda i stotinu različitih životinjskih koljena. Sva životinjska koljena koja danas poznajemo nastala su u kambrijskoj eksploziji, a od tada se nije pojavilo nijedno novo. Međutim, tijekom kambrijskog izumiranja nestala su neka od ovih koljena, s vrstama koje bi nam danas izgledale bizarno i čudovišno.205 U ordovicijskom izumiranju prije 440 milijuna godina i u devonskom izumiranju prije 370 milijuna godina, nestalo je više od petine porodica stanovnika mora. Efekt na kopneni život je manje poznat, uglavnom zato što iz ovog perioda nema dovoljno fosila. Uzrok nije poznat ni za ova izumiranja; ako su to bili udari meteora, njihovi krateri nisu pronađeni. Permsko izumiranje prije 250 milijuna godina bilo je čak ozbiljnije od kambrijskog. Izumrlo je možda i 90% morskih vrsta. Nestalo je osam od 27 redova kukaca; gubici su bili užasni. Uzrok ovoj globalnoj katastrofi još nije točno utvrđen. Za nju je ponuđeno više mehanizama koji su možda djelovali zajedno. Izumiranje u periodu trijasa, prije 220 milijuna godina, znatno je smanjilo broj morskih i kopnenih vrsta. Mnogi znanstvenici vjeruju da je njegov uzrok bio pad meteorita. Najpoznatije je izumiranje u kredi koje se zbilo prije 65 milijuna godina, i o njemu se najviše govori. Ovaj je događaj bio kraj ere dinosaura (i osigurao je preduvjete za razvoj sisavaca). Gotovo je sigurno da su uzroci ovog izumiranja bili zakašnjeli efekti udara velikog meteorita. Više je razloga zbog kojih se u to vjeruje. Najprije, na meksičkom poluotoku Jukatan postoji 200 km širok krater Chicxulub, star koliko i spomenuta katastrofa. Drugo, bez obzira na to s kog nalazišta su doneseni, uzorci stijena s granice između krede i tercijara sadrže visoku koncentraciju iridija, što bi se i očekivalo ako je veliki asteroid pogodio Zemlju. Treće, mnoga od istih nalazišta sadrže zrnca “šokiranog” kvarca - još jedan dokaz snažnog udara. Četvrto, geolozi često nalaze fine čestice čađi u glini s granice između krede i tercijara - čestice koje su mogle nastati samo sagorijevanjem vegetacije; zaključuje se da je mnogo Zemljinog biljnog materijala bilo

spaljeno.206 Neposredni udar meteorita zacjelo bi ubio velik broj organizama. Međutim, točan mehanizam izumiranja brojnih vrsta manje je jasan. To se moglo dogoditi zbog atmosferskih promjena, nuklearne zime, dugotrajnih požara velikog obima, kiselih kiša i kombinacije ovih efekata… ili zbog nečeg sasvim drugog. Efekti ovise i o tome kad je i gdje meteorit pogodio Zemlju, a također i od njegove mase i brzine. Da je udar uslijedio samo nekoliko sati kasnije, efekti bi mogli biti umjereniji; da je meteorit bio samo dvaput veći, život bi potpuno izumro. Izumiranja i Fermijev paradoks Teško je reći čemu nas uče ova katastrofalna izumiranja. Ona se međusobno razlikuju po prirodi, uzroku i posljedicama. Jedino za izumiranja u kredi i permu znamo njihove očite uzroke. Ostala izumiranja su mogla biti izazvana nečim sasvim drugačijim. Naposljetku, razmatrali smo mnoge potencijalne prijetnje. Životni oblici na drugim planetima vjerojatno se suočavaju s istim opasnostima i vanzemaljci možda sumnjaju da je život na Zemlji nestao. Na primjer, neki planetarni sustavi mogu imati životvorne planete u orbitama koje odjednom postaju nestabilne, zbog čega naglo raste vjerojatnost masovnog uništenja. Ili izumiranje može pokrenuti promjene u brzini rotacije planeta. Sve što izaziva jake klimatske promjene - globalno zagrijavanje ili hlađenje izvan temperaturnog intervala koji životinje mogu tolerirati - moglo bi izazvati masovno izumiranje. Možda je pouka da su sami planetarni sustavi opasna mjesta: tijekom milijardi godina, masovna su izumiranja neizbježna. Mali je korak između izjave da su masovna izumiranja neizbježna i tvrdnje da ona igraju ulogu u rješavanju Fermijevog paradoksa. Ideja masovnog izumiranja korištena je za dva prilično suprotstavljena rješenja paradoksa. Izravno je rješenje da su masovna izumiranja spriječila razvoj inteligentnog života na drugim planetima. Zaobilaznije je rješenje da su, u stilu besmrtne parodije Sellarsa i Yeatmana, masovna izumiranja dobra stvar koja se na drugim planetima događa previše rijetko! (Bar se prava vrsta izumiranja događa previše rijetko.) Lako je razumjeti zašto bi masovna izumiranja mogla biti nešto loše. Mnogi bi rekli da život, bar ovakav kakav mi znamo, poznaje samo dvije obrane od masovnog izumiranja. Prva je obrana jednostavnost: to je

vrijedilo za prokariote (stranica 198) koji su preživjeli milijardama godina. Bakterije su zadržale plan svog jednostaničnog tijela tijekom eona. Vjerojatno je, iako teško dokazivo, da su suvremene bakterije genetski identične najranijim živim stanicama od prije 3,7 milijardi godina. Njihova sposobnost da razvijaju biokemijske odgovore na stalno nove izazove okoliša, omogućuje im da prihvate većinu onoga čime ih priroda bombardira. Samo bi katastrofa velikih razmjera mogla zbrisati prokariote sa Zemlje. S druge strane, mi ne možemo komunicirati s bakterijama. Kad razmatramo Fermijevo pitanje, mislimo na složene višestanične oblike života. Kako oni preživljavaju strijele sudbine tijekom milijardi godina? Druga je obrana od masovnog izumiranja raznovrsnost - stav koji su prihvatile životinje i biljke. Ako koljeno sadrži mnoštvo vrsta, ako koristi mnoštvo različitih načina snabdjevanja i življenja, onda postoji šansa da jedna ili dvije vrste prežive katastrofalno izumiranje, a raznovrsnost se opet može kasnije razviti. Prema tome, iako su životinje i biljke manje otporne od bakterija, i mnogo podložnije izumiranju, one na dugi rok mogu preživjeti. (Možda je kambrijsko izumiranje bilo tako temeljito zato što su inače brojna koljena imala samo po nekoliko vrsta. Čitava koljena su nestala zato što nisu bila dovoljno raznovrsna. To je u skladu s temom ove knjige - ne treba sve trpati u isti koš.) Nije nam poznato kako se evolucija razvijala na drugim planetima, ali je možda Zemlja rijetka po tome što njena koljena imaju mnogo vrsta. (Potražite na str. 189 moguće razloge za ovo.) Složeni život na drugim svjetovima možda je imao manje šanse preživjeti neizbježna izumiranja. Možemo zamisliti svjetove u kojima žive raznolika, čudovišna, stvarno vanzemaljska bića - bića koje odlikuje raznolikost tjelesne građe. Na tim svjetovima bi mogao biti veliki broj koljena kojima su bili potrebni eoni da dostignu sadašnje stanje. Ali, ako su ta koljena predstavljena samo malim brojem vrsta, onda ona izumiru kad udari meteor, poraste temperatura planeta ili se promijeni položaj njene osi. Možda je Zemlja baš imala sreće (opet ta riječ, “sreća”). Ovo je jedno sumorno rješenje Fermijevog paradoksa. Već smo se susreli s jednim suptilnijim pogledom na masovna izumiranja, tj. da su ona možda neophodna za razvoj inteligentnog života, i to onda kada smo opisivali motor evolucije. Naravno, nije šala kad meteorit

promjera 20 kilometara udari u Zemlju ili njena temperatura naglo opadne, ali u dugoročnom smislu, mjereno desecima milijuna godina, takve katastrofe mogu povoljno utjecati na život. Nakon katastrofe ima šansi da se razviju novi, radikalno drugačiji oblici života. Priroda može u novom okruženju eksperimentirati s novim vrstama, čak i s novim konceptima tjelesne građe. Nakon katastrofa, biološka raznolikost opet je dostigla prijašnju razinu, a zatim ju je i prevazišla. Jedno, trenutno kontroverzno, predloženo rješenje jest da su dva ključna događaja u povijesti života na Zemlji - razvoj eukariota i kambrijska eksplozija (o njoj više kasnije) - izravan rezultat povratka iz faze Zemlje kao snježne grude. Kemijske promjene na Zemlji kao snježnoj grudi prouzročile bi u oceanima genetsku izolaciju vrsta, veliki pritisak okoliša na život, porast temperature i brzo topljenje leda - sve faktore koji mogu stvoriti uvjete za brzu evolutivnu aktivnost. Prema nekim znanstvenicima, da u prošlosti nije bilo faze Zemlje kao snježne grude, danas ne bi postojale ni životinje ni više biljke. Možda su oni “pravi” događaji globalnog smrzavanja neuobičajeni na drugim planetima. Planet se mora nalaziti u trajno naseljivoj zoni, mora imati vodene oceane, mora skliznuti u efekt ledenog vrta te mora imati aktivne vulkane koji bi ispuštajući stakleničke plinove otopili led. Možda je pravilo za “vodene” planete da skliznu u fazu smrzavanja i tamo ostanu; masovno izumiranje bilo bi potpuno. Holocensko izumiranje Nemoguće je raspravljati o prošlim izumiranjima života na Zemlji a da se ne spomene holocensko izumiranje. Epoha holocena obuhvaća posljednjih 10.000 godina, sve do današnjih dana. Drugim riječima, mi živimo usred još jednog izumiranja. U ovom slučaju uzrok je jasan: to je čovjekova aktivnost. Lovimo druge vrste do izumiranja; unosimo strane vrste u nove ekosustave i pravimo dar-mar; i, najvažnije, uništavamo staništa. Nama ne izgleda da se nalazimo usred masovnog izumiranja jer je za pojedinca 10.000 godina dugačak period, ali je na geološkoj skali to samo trenutak. Prema nekim procjenama, brzina nestajanja vrsta sada je 120.000 puta veća od “normalne” brzine.207 Mnoge vrste koje su nestale zbog uništavanja kišnih šuma čak nikada nisu ni zabilježene. Ako vrste

nastave nestajati ovim tempom, a uništavanje kišnih šuma ne prestane, sigurno je da će to izazvati globalne atmosferske i klimatske promjene. Tada će porasti vjerojatnost da se i Homo sapiens pridruži vrstama u nestajanju. Osvrćući se na prethodno rješenje iz ove knjige, možda je opće evoluciono pravilo da inteligencija dokine samu sebe. Rješenje 41: Zemljin sustav tektonskih ploča je jedinstven Želimo priču koja počinje potresom i zatim se razvija do vrhunca. —Samuel Goldwyn Zadnjih godina naš planet ponaša se rušilački. Potresi u Turskoj i Indiji odnijeli su mnoge živote; manji potresi u Americi i Japanu izazvali su nelagodu, a baš dok ovo pišem Etna bljuje lavu koja ugrožava životni prostor više stotina seljaka.208 Zbog toga je pomalo čudno što neki geolozi smatraju da je za nastanak složenog života bila potrebna tektonika ploča (engl. plate tectonics) - proces koji izaziva potrese i vulkanske erupcije. Međutim, postoje ozbiljni razlozi da se tri pojave - život, oceani i tektonika ploča - smatraju međusobno povezanima, a ta veza može biti jedinstvena za Zemlju. Planeti Sunčevog sustava oslobađaju se svoje unutarnje topline na različite načine. U slučaju Zemlje, toplina proizvedena radioaktivnim raspadom u njenoj unutrašnjosti dovodi se do površine strujanjem rastopljenog materijala, u procesu koji se zove tektonika ploča. Promotrimo što se zbiva u blizini središnjeg oceanskog grebena. Vreli materijal iz dubine Zemljinog omotača dolazi do površine kao konvektivni vrtlog te se na površini razlijeva i stvrdnjava u oceansku koru, tj. postaje dio litosfere. Novi materijal tijekom geološkog vremena pluta na vrelom omotaču i pokreće se s mjesta na kojem je nastao. Tom prilikom hladi se i zahvaća mase magmatskih stijena. Materijal postaje sve teži i nakon mnogo desetaka milijuna godina on ponovo, pod vlastitom težinom, tone duboko u omotač na mjestima koja se zovu zone podvlačenja. I cijeli se proces ponavlja. S geološke točke gledišta, naš planet sličan je ukrasnim lava lampama.209

Neki znanstvenici misle da je tektonika ploča najvažniji preduvjet za razvijanje životinjskog svijeta. Postoji više razloga za to, a mi ćemo detaljnije razmotriti samo tri. Prvo, mehanizam tektonike ploča čini se važan za nastanak Zemljinog magnetnog polja. Teorija planetarnog magnetizma nevjerojatno je složena, ali ako je maksimalno pojednostavimo dolazimo do objašnjenja da planeti generiraju magnetno polje svojevrsnim unutarnjim dinamom. Za njegovo postojanje moraju biti ispunjena tri uvjeta: da planet rotira, da sadrži područja sa elektroprovodljivim fluidom i da postoji termičko miješanje tog fluida. Teško je biti siguran u bilo što, ali u slučaju Zemlje izgleda da bi bez tektonike ploča konvekcijski tokovi prestali dovoditi toplinu na površinu, dinamo ne bi funkcionirao i Zemljino magnetno polje bi se svelo na djelić sadašnje vrijednosti. Važnost svega ovoga lako je iskazati: Zemljino magnetno polje sprječava visokoenergetske čestice solarnog vjetra da “otpušu” djeliće atmosfere u svemir. S vremenom bi taj proces potpuno raspuhao Zemljinu atmosferu. Ukratko, bez Zemljinog magnetnog polja život na njenoj površini vjerojatno se ne bi razvio. Drugo, tektonika ploča i pomicanje kontinenata (engl. continental drift) stvorili su Zemljine kontinente, a i dalje ih nastavljaju obnavljati. Kontinenti su važni. Svijet s mješavinom oceana, otoka i velikih kontinenata nudi evoluciji više izazova od svijeta u kojem dominiraju isključivo voda ili isključivo kopno. Osim toga, tektonika ploča uzrok je promjene uvjeta okoliša, što pomaže nastanku vrsta. (Pretpostavimo, na primjer, da je odvajanje dijela kopna od kontinenta dovelo do toga da ista vrsta ptica sad živi i na kontinentu i na novostvorenom otoku. S vremenom će se okruženje na otoku promijeniti u odnosu na kontinent. Ptice će se suočiti s novim izazovima i evoluirati na razne načine. Tijekom vremena, od jedne prvobitne vrste postat će dvije.) Tektonika ploča stoga stimulira biološku raznolikost koja je, kako smo vidjeli, važna tijekom perioda masovnih izumiranja. Što je veći broj vrsta, povećava se vjerojatnost da neke od njih prežive izumiranje. Treće, i najvažnije, tektonika ploča je tijekom milijardi godina imala ključnu ulogu u regulaciji Zemljine površinske temperature. Klima na našemu planetu već dugo balansira na tankoj niti. Ako temperatura previše opadne i počnu se širiti ledene kape na polovima, može doći do skretanja u

ledeni vrt i smrzavanja Zemlje. A ako temperatura previše poraste i oceani počnu naglo isparavati, višak vodene pare u atmosferi izazvat će skretanje u staklenik - cijela će Zemlja proključati. Određeni prokarioti bi možda preživjeli ovakve temperaturne ekstreme, ali složeni život može se razvijati samo u mnogo užim temperaturnim granicama. Neki znanstvenici tvrde da je tektonika ploča onaj fini mehanizam kojim se planetarni termostat postavlja točno na uvjete koji odgovaraju razvoju životinjskog svijeta. Način kojim tektonika ploča regulira temperaturu složen je i obuhvaća više mehanizama.210 Njena ključna uloga je, međutim, u reguliranju količine atmosferskog ugljik-dioksida. Ugljik-dioksid je plin s jakim efektom staklenika. Ako ga u atmosferi ima previše, to može povisiti globalnu temperaturu (što čovječanstvo, čini se, upravo prolazi). S druge strane, ako ga je u atmosferi premalo, efekt staklenika izostaje i Zemlja se hladi. SLIKA 56 Etna na Siciliji najveći je evropski vulkan. Iako vulkani, slični ovom, mogu biti potencijalno veoma razorni (premda ni blizu kao supervulkani), mehanizam tektonike ploča koji ih stvara možda je vitalan i za postojanje života.

Ugljik-dioksid, međutim, ne ostaje zauvijek u atmosferi nego reagira s vodom gradeći ugljičnu kiselinu. Na taj način ga oborine ispiraju iz atmosfere. Ugljična kiselina erodira stijene na Zemljinoj površini, a kemijske produkte ove erozije rijeke odnose u ocean. Produkti završavaju kao kalcij-karbonat i kvarc na dnu oceana, gradeći stijene i sudjelujući u izgradnji ljuštura živih bića. Naposljetku, tektonika ploča ponovo usisava kalcij-karbonat i kvarc u dubine Zemlje. Na taj način uklanja se ugljikdioksid iz atmosfere. Ali, priča ne završava tu! Visoka temperatura i tlak u Zemljinoj unutrašnjosti razlazu kalcij-karbonat na ugljik-dioksid i kalcijoksid. Tektonika ploča tada vraća ugljik-dioksid i mnogo drugog korisnog materijala tako što formira vulkane (koji ispuštaju ogromne količine ugljikdioksida; kako smo ranije vidjeli, to omogućuje izlaz iz perioda Zemlje kao snježne grude). Kad se atmosferski ugljik-dioksid ne bi obnavljao, Zemlja bi doživjela globalno hlađenje. Ali, što se događa ako se u atmosferu vrati previše ugljikdioksida? Ne krije li se tu opasnost da Zemlja sklizne u efekt staklenika? Pokazuje se da se s porastom temperature na planetu ubrzava kemijsko nagrizanje stijena, što izaziva brže uklanjanje atmosferskog ugljik-dioksida, a to hladi planet (smanjujući brzinu kojom se ugljik-dioksid uklanja iz sustava, što izaziva zagrijavanje… itd, po klasičnom načelu povratne sprege). Opisani ciklus ugljik-dioksida i silicija složen je i nije sasvim poznat, ali čini se da je od ključne važnosti za dugoročno stabiliziranje globalne temperature. Može se tvrditi kako je za razvoj životinjskog svijeta na Zemlji tektonika ploča bila neophodna - da bi se potaknula biološka raznovrsnost, stvorilo magnetno polje, stabilizirala globalna temperatura itd. Ipak, ne može se reći da je ona neizbježna. Koliko znamo, samo na Zemlji postoji ovakav mehanizam oslobađanja topline proizvedene u unutrašnjosti planeta. Proces je možda rijedak i može biti da na drugim planetima nema životinja zato što nema tektonike ploča. Ne znamo kolika je učestalost pojave tektonike ploča zato što još uvijek nemamo cjelovitu teoriju toga procesa. Pomoću sadašnjih modela ne može se odgovoriti na pitanja kako postojanje tektonike ploča ovisi o masi planeta i o kemijskom sastavu omotača planeta. Stoga nije moguće dati razumnu procjenu broja planeta na kojima bi se tektonika ploča pojavila i

trajno održavala. Kako nema čvrstih činjenica s uporištem u eksperimentima ili u teoriji, može se razmišljati na drugačiji način. Neki znanstvenici vjeruju da je titanski sudar u kojem je nastao Mjesec posijao i sjeme iz kojeg se razvila tektonika ploča. U tom slučaju, tektonika ploča rijetka je pojava. S druge strane, osnovni preduvjeti za nastanak tektonike ploča izgledaju jednostavno: planet treba imati tanku koru iznad vruće fluidne mase koja se spontano miješa zbog oslobađanja topline u jezgri. Možda su neophodni i vodeni oceani da “omekšaju” koru i potpomognu podvlačenje. Takvi preduvjeti vjerojatno nisu rijetki. Možda ih nema baš svugdje, ali rijetki nisu. Drugim riječima, mi čak ne znamo sa sigurnošću je li proces tektonike ploča rijedak ili nije. Čak i da je tektonika ploča rijedak događaj, slijedi li iz toga obavezno da je i postanak života rijedak? Iako se čini da je tektonika ploča odigrala (i još uvijek igra) povoljnu ulogu za razvoj života na Zemlji, je li to i jedini mehanizam koji može osigurati povoljne uvjete? Tektonika ploča iznimno je složen proces koji slabo razumijemo - za postojanje ciklusa ugljikdioksida i silicija zna se tek nešto više od dvadeset godina. U ovakvim slučajevima najčešće se pokazuje da se isti cilj može postići na više načina. Možda baš sad znanstvenici na planetu koji se okreće oko neke bezimene zvijezde klase M kontempliraju o rashladnom mehanizmu vlastitog svijeta i dive mu se kako čudesno stabilizira njihovo globalno okruženje. Nagađam, kao i kod mnogih objašnjenja o kojima smo govorili, da moguća rijetka pojava tektonike ploča na planetima nije sama po sebi dovoljna da ponudi odgovor na Fermijev paradoks. Međutim, ona može biti dodatni faktor koji smanjuje vjerojatnost postojanja IZC na drugim planetima. Rješenje 42: Mjesec je jedinstvena pojava Kako se, poput kraljice, pojavljuje usamljeni Mjesec. —George Croly, Dijana Kada sam zadnji put provjeravao, astronomi su znali za 68 satelita koji se okreću oko planeta našeg Sunčevog sustava. Stoga prijedlog da je naš Mjesec jedinstven izgleda apsurdno, a još apsurdnije da on ima nekakve

veze s Fermijevim paradoksom. Pa, ipak, već desetljećima potiho se sumnja da je Zemlja možda jedinstvena baš zbog Mjeseca. Da bismo razumjeli zašto bi postojanje Mjeseca moglo razriješiti Fermijev paradoks, trebamo odgovoriti na tri pitanja. Prvo, po čemu je to Mjesec neobičan? Drugo, kolika je vjerojatnost da sateliti slični Zemljinom postoje i u drugim planetarnim sustavima? Treće, na koji bi način postojanje Mjeseca moglo biti neophodno za postanak inteligentnog života? Dvojni planet Priručnici iz astronomije nas uče da Sunčev sustav ima devet planeta, ali ovaj broj ide u korist najdaljem od njih - Plutonu. Ukupna masa Plutona i njegovog satelita Harona ne prelazi 5% mase sljedećeg najmanjeg planeta - Merkura. Takav mali objekt mogao bi se prije smatrati iznimno krupnim kometom koji je izgubio većinu svog leda. Iako su pokušaji da se umanji status Plutona propali, možda iz sentimentalnih razloga ili zbog tradicije, mnogi znanstvenici specijalizirani za planete smatraju da Sunčev sustav ima samo osam planeta. SLIKA 57 Pluton i Haron, uzeti skupa, imaju samo 5% mase Merkura, sljedećeg najmanjeg planeta u Sunčevom sustavu.

Ako i mi učinimo isto i sustav Pluton-Haron uklonimo s popisa planeta, onda Zemlja postaje jedinstvena po svom iznimno velikom satelitu. Obratite pažnju da Mjesec nije najveći satelit u Sunčevom sustavu. Ta čast pripada Ganimedu, jednom od Jupiterovih satelita. Druga dva njegova satelita, Kalisto i Io, također su malo veći od Mjeseca, kao i Titan (jedan od Saturnovih satelita). Ali, Ganimed, Kalisto, Io i Titan okreću se oko divovskih planeta. U usporedbi sa svojim planetima, ovi sateliti izgledaju kao zrnca prašine. Naš Mjesec je, s druge strane, veliki u usporedbi sa Zemljom: njegova masa je 1/81 mase Zemlje. Sustav Zemlja-Mjesec s pravom je nazvan “dvojni planet”. A dvojni planeti mogu biti rijetki. Postanak Mjeseca Da bismo procijenili učestalost pojave “dvojnih planeta”, trebamo znati kako je nastao Mjesec. Porijeklo Mjeseca dugo je bilo problem za planetologe. Predlagana su tri mehanizma: koakrecija, mehanizam u kojem su Zemlja i Mjesec istovremeno formirani od prašine i plina solarne maglice; fisija, u kojoj se najprije formirala Zemlja, koja se tako brzo okretala da se od nje otkinuo dio materijala od kojeg je nastao Mjesec; i zarobljavanje, u kojem su na različitim mjestima solarne maglice formirana dva objekta, pa je Mjesec zatim, približivši se na svom putu previše Zemlji, bio zarobljen u orbiti oko nje. Nijedan mehanizam ne nudi valjano objašnjenje više važnih karakteristika sustava Zemlja-Mjesec, ali tinjala je nada da će analiza Mjesečevih stijena koje je donijela misija Appolo potvrditi jedan od njih. Kao u inat, tad je postalo jasno da nijedan od tri mehanizma ne objašnjava stvar na pravi način. Bila je potrebna nova teorija postanka Mjeseca.