Lehetünk marslakók is - az élet terjedése a világűrben

Az elmúlt évek kutatási eredményei alapján egyre inkább elképzelhetőnek tűnik az, ami korábban jobbára csak a tudományos-fantasztikus könyvekben fordult elő: az élet spontán vándorlása a világűrön át. Az úgynevezett pánspóra vagy pánspermia elméletek ezt a lehetőséget vizsgálják: a kutatók extrém viszonyokat is túlélő egysejtű, főleg sejtmag nélküli életformákat, úgynevezett extremofileket tanulmányoznak, például mesterséges meteoritokban.

 

Az élet világűrben való terjedésének gondolata az i.e. V. században élt Anaxagorasz után Berzelius (1834), Kelvin (1871) és Helmholtz (1879) munkáiban bukkant fel modern természettudományos megközelítéssel. Elgondolásuk lényege szerint meteoritok belsejében az űrben is utazhatnak egyszerű élőlények. Ezt a lehetőséget azóta külön elnevezéssel is ellátták: ez a litopánspermia (a görög lithosz = kőzet szóból). 1903-ban Swante Arrhenius hasonló teóriát közölt, de ő meteoritok nélküli, tehát "csupasz" egysejtűek vándorlásával számolt. Tény azonban, hogy a sejtek nagyobb biztonságban lehetnek egy kőzetdarab belsejében.

A feltételezett folyamat során első lépésként élőlények hagynak el egy életet hordozó égitestet. Ezt követően bizonyos ideig a világűrben utaznak, ahol mozgásukat gravitációs, illetve kis tömeg esetén sugárzási folyamatok befolyásolják. Végül véletlen folyamatok révén egy másik égitesten landolnak. Ha ott megfelelő körülmények közé kerülnek, ismét életképessé válhatnak.

Az elméletekben elkülönítik a Naprendszeren belüli és azon kívüli utazást. Utóbbi esetben egy eleve nagy sebességgel kilökődő becsapódási törmelékekről van szó, valamint a kőzettöredékek nélkül, "csupasz" formában utazó élőlényekről, amelyeket a töltött részecskékből álló napszél áramlása, esetleg a központi csillag sugárnyomása is "kisöpörhet" a rendszerből.

Napainkban már a pánspóra elmélet kísérletes vizsgálata is lehetséges. Ez három fő területen zajlik: mérik az élőlényeknek a nagy nyomással és sokkhatással szemben mutatott túlélőképességét, amely a "kilövés" és a "landolás" pillanatában érdekes. Az űrbeli túlélőképesség megismerése Föld körüli pályán és szimulációs kamrákban lehetséges. Mesterséges meteoritokkal pedig a "leszállás" előtti légköri fékeződés tanulmányozható.

Start a Földről

Mivel jelenleg csak a saját bolygónkon ismerünk életet, kiindulásként azt vizsgálják a kutatók, miként hagyhatja el a Földet egy élőlény. A legkézenfekvőbb egy nagy becsapódás, amely sok kőzetanyagot robbanthat ki a világűrbe, a benne lévő mikroorganizmusokkal egyetemben. Ha az eközben fellépő nagy nyomásnak és forróságnak is ellenállnak a mikrobák, túlélhetik ezt a fázist.

A robbanás centrumában magas hőmérséklet áll elő, ezért az attól távolabbi, de még nagy sebességgel kilökődő kőzetdarabok az érdekesek.A test sebességének meg kell haladnia a 8 kilométer/másodpercet, hogy a felszínt elhagyva bolygónk körüli pályára álljon, és közel 11 kilométer/másodpercnél is gyorsabban kell kilökődnie,  hogy a Föld környezetét végleg elhagyja. Fontos, hogy ezek a testek felszínközeli rétegből származzanak: mélyebben a kilökődés pillanatában nagy nyomás lép fel, amitől az anyag torzul, erésen összenyomódik. Ellenben a felszínközeli réteg a kifelé haladó lökéshullámtól alig préselődik össze, mivel felette nincs szilárd anyag, aminek a lökéshullám nekinyomná. Ekkor kis nyomást átélve gyorsulnak a kritikus érték fölé a darabok.

Fantáziajz egy nagy becsapódásról (Don Davis)

Elméletileg más folyamat is juttathat apró élőlényeket a világűrbe. Első lépésként a szelek 10-50 kilométeres magasságba szállítanak apró sejteket a felszínről. Ezek a viharfelhők szintje felett sok időt tölthetnek el, miközben szaporodnak, illetve bizonyos mértékig alkalmazkodnak az ott uralkodó erősebb sugárzáshoz, kisebb légnyomáshoz és alacsonyabb hőmérséklethez.

A sejtek a felületükön megtapadó töltések révén kölcsönhatásba lépnek a globális mágneses térrel, az ettől ébredő erő pedig meghaladhatja a gravitációs erőt, így tovább emelkedhetnek. A légkör határvidékén a magnetoszférában zajló folyamatok adhatnak újabb lökést az ideális esetben töltéssel még mindig bíró testeknek, elsősorban az úgynevezett magnetoszférikus buborékok révén. Ezekben a buborékokban a mágneses tér olyan szerkezetet vesz fel, amelynek hatására a környező erővonalakkal kölcsönhatva nagy sebességgel eltávolodnak bolygónktól. Mindezek eredményeként "csupasz" élőlények juthatnak a világűrbe.

Egysejtűek űrutazása

Az űrbeli tartózkodás során kellemetlen körülményeket kell túlélni, amire csak egyfajta "tetszhalott" állapotban van lehetőség. A baktériumoknál ilyen szempontból ideális a spóraállapot: ekkor inaktív, betokozódott fázisba kerülnek, és szélsőséges állapotokat (hideg, szárazság, erős sugárzások) is képes úgy túlélni, hogy kedvező körülmények között ismét életfolyamatokat mutassanak. Mai ismereteink szerint spóraállapotban rendkívüli hideget és teljes szárazságot is kibírnak bizonyos extremofilek.

A különféle sugárzásokkal már több a probléma. Ezek roncsoló hatása miatt tetszhalott állapotban is csak bizonyos nagyságú dózis (teljes sugárzásmennyiség) tolerálható - ha túl sok a roncsolás a sejtben, illetve annak genetikai anyagában, akkor az már kedvező körülmények között sem lesz működőképes. A sugárdózist a világűrben eltöltött idő, valamint az élőlényt övező sugárvédő borítás és annak saját sugárzása együtt határozza meg.

Rövid idő alatt akár védelem nélkül sem szenved túl sok károsodást az élőlény, elegendően vastag kőzetréteg pedig elhanyagolható szintre is csökkentheti a sugárdózist. Durva közelítéssel egymillió éves űrbeli tartózkodáshoz egy 1 méter vastag kőzetréteg nyújthat megfelelő védelmet. Hosszú időskálán azonban már a kőzet saját radioaktivitása a veszélyforrás, amely az összetételtől függ.