Robert Sheckley - Kroki w nieznane. Tom 4

Dlaczego u nas nieodzowna jest do życia właśnie woda? P Współczesna biologia odpowiada bez wahań: dlatego, że przy temperaturach panujących na Ziemi żadna inna ciecz nie nadaje się lepiej do tego celu. Nadto ziemskie oceany są wypełnione wodą, a nie amoniakiem bądź ropą naftową. Życie powstaje w tym, czego jest pod dostatkiem.

Z braku kryteriów porównawczych, problem środowisk, w jakich życie może się rozwijać, jest polem naukowych spekulacji. Nie są one jednak jałowe. Zwłaszcza osiągnięcia biochemii, odkrycie roli kwasów nukleinowych jako kodu dziedziczności i pewne pojęcie o samoorganizacji na najniższym, molekularnym szczeblu — pozwalają ekstrapolować modele życia białkowego na inne, hipotetyczne struktury, zespolone ze specyfiką przyrody rozmaitych planet.

Jak wszystko, co nie jest dostatecznie uściślone — wizje królestw życia przechodzą różne mody. Kilkanaście lat temu okrzyknięto krzem pierwiastkiem „innego” życia. Usiłowano nawet zastępować nim węgiel, w ogóle rugując ten ostatni z tak pomyślanych organizmów — co jest ryzykowne. Ostatnio przyszła moda na amoniak. Zaroiło się od publikacji wykazujących, że skoro Mars jest martwą pustynią (w związku z coraz mniej zachęcającymi wynikami badań tamtejszych warunków), Wenus także (zbyt gorąco) w planetach-olbrzymach.

W ten sposób zajrzano — moim zdaniem wyrywkowo — do dwóch „okienek” temperaturowych, wybierając związki chemiczne mogące służyć dostosowanym do nich formom życia.

Da się stworzyć obraz odwrotny: pewnego ciągu, od temperatur niskich ku wysokim, poprzerywanego „okienkami azoicznymi”. Każde z nich stanowi „strefę cienia”, w której zimniejszy płyn już wyparował, a cieplejszy jeszcze nie roztajał. Zresztą nie muszą to być regiony całkowicie martwe: mogą na nie zachodzić, przynajmniej częściowo lub w ograniczonym stopniu, formy życia sąsiadujące z nimi. Np. najbliższa naszemu środowisku „strefa cienia” rozciąga się od 0 °C (punkt marznięcia wody) do -33 °C (punkt wrzenia amoniaku). Jednak ziemskie życie wytrzymuje ten przedział bądź w stanie anabiozy, bądź nawet aktywnie (ssaki i ptaki). Życiu ze środowiska amoniakalnego przypuszczalnie trudniej byłoby sięgnąć wzwyż, tak jak białkowcy nie przekraczają pułapu wrzenia wody. Prawdopodobnie natomiast istoty amoniakalne, wytworzywszy stałocieplność, dobrze znosiłyby właściwe sobie „mrozy” poczynając od -78 °C (zestalanie się amoniaku) — być może aż do dna „strefy cienia”, tj. -162 °C (punkt wrzenia metanu).

Współczesna nauka nie jest w stanie podać rozpiętości granic, w jakich życie potrafi prosperować. Nie umiemy ustosunkować się do takich ekstremów fantastycznych wizji, jak organizmy falowe, polowe, żyjące obłoki pyłu kosmicznego itp. Twierdzenie, że one istnieją, jest na pewno nienaukowe. Ale tak samo nieuzasadnione byłoby stawianie tamy możliwościom przyrody — bo znamy je w sposób niepełny i przymierzamy do warunków współbrzmiących z naszym światem. Najłatwiejsze wydaje się określenie temperatur, w których życie „już” albo „jeszcze” jest do pomyślenia. Mamy tu przynajmniej jakiś punkt zaczepienia, choć tylko z jednego krańca drogi: to zero bezwzględne — bariera nieprzekraczalna, bo dopiero począwszy od niej zaczyna się ruch cząsteczek, a więc ciepło.

Zakres temperatur możliwych, lub realnie istniejących, jest kolosalny. Pobieżne spojrzenie sugeruje, że teoretycznie górną granicę stanowi skrajne zbliżenie się intensywności ruchu termicznego elementarnych cząstek do prędkości światła. Ponieważ jednak w fizyce Einsteinowskiej masa ciała wzrasta przy prędkościach relatywistycznych, zmierzając ku nieskończoności — nie istnieje szczyt gorąca. Praktycznie zaś, taką granicą jest 6 miliardów stopni. Skoro wnętrze gwiazdy osiągnie tę temperaturę, wybucha ono jako Supernowa.

Stojąc na gruncie życia choćby o tyle zbliżonego do ziemskiego, że mają je warunkować koloidalne struktury — nie możemy wspinać się ku szaleństwom gwiezdnych żarów, gdzie nie tylko nie utrzymają się żadne związki chemiczne, ale nawet atomy zmieniają swój „ubiór” miliony razy na sekundę. Przy takim założeniu pułap scenerii życia nie powinien przekroczyć kilkuset stopni Celsjusza.

Poniższa tabela prezentuje najbardziej prawdopodobne płynne osnowy życia w przytoczonym zakresie temperaturowym:

L.p.

pierwiastek lub związek chem.

temp. topnienia pod ciśn. 1 atm.

temp. parowania pod ciśn. 1 atm.

rozpiętość temperatur stanu ciekłego

1.

wodór

— 259

— 253

6

2.

metan

— 183

— 162

21

3.

amoniak

— 78

— 33

45

4.

woda

0

+100

100

5.

siarka

+ 113

+445

332

Warto zwrócić uwagę, że w dowolnie wybranej temperaturze tylko jedna z tych pięciu substancji będzie cieczą.

Wkraczając w coraz cieplejsze regiony — rozszerza się przedział pozostawania danego ciała w stanie płynnym. Gdy sięgniemy jeszcze gorętszego pułapu, ten zakres procentowo zmów zacznie maleć. Zbyt pochopne byłoby jednak wnioskowanie, iż życie powinno osiągnąć pełnię swej bujności w siarce, na drugim miejscu w wodzie, a zimniejsze ciecze są mniej przydatne do tego celu. Niezależnie od innych subtelności, nieraz jeszcze nie odkrytych — wszelkie reakcje w niskich temperaturach przebiegają powolnie, co łagodzi te dysproporcje. Trzeba zauważyć, że na planetach zimnych (typu Plutona) — wahania temperatur, dobowe i roczne, są bez porównania mniejsze niż na globach silnie nagrzewanych przez swoją gwiazdę-słońce.

Nasuwa się pytanie: dlaczego pięć substancji wyróżniłem spośród wielu innych, które w omawianym przedziale temperatur także występują jako ciecze?

Zacznijmy od dolnej granicy. Wydaje się logiczne, że przy zerze absolutnym wszystko stwardnieje z kretesem. Tymczasem wyjątek stanowi hel: pod ciśnieniem atmosferycznym wprawdzie skrapla się przy 4,2° K, ale w ogóle się nie zestala. Chociaż w uproszczeniu podaje się, że przy zerze bezwzględnym ustaje wszelki ruch termiczny — mechanika kwantowa uzasadnia istnienie tam szczątkowego ruchu atomów. To wystarczy, aby utrzymać hel w stanie ciekłym.

Czy mógłby on stanowić ten najniższy, najzimniejszy poziom życia? Nie. Gazy szlachetne trzeba tu wykluczyć. Wprawdzie w 1962 r. udowodniono, że krypton, ksenon i radon ulegają pewnym reakcjom chemicznym ale to w naszym przypadku jest bez znaczenia.

Zbyt dużo miejsca zajęłyby rozważania, dlaczego powstanie życia opartego na innych pierwiastkach, bądź związkach chemicznych, jest niemożliwe lub bardzo wątpliwe. Poprzestanę ma uzasadnieniu, że w „recepturze życia” te pięć substancji dobrze pasuje na płyn ustrojowy.

Mimo tak różnorodnej panoramy hipotetycznych biosfer, jakie prezentuję — nie wykraczam poza struktury oparte na węglu. Szczególna właściwość kreuje go bowiem na najznakomitszą osnowę tkanek organizmów żywych: zdolność sczepiania długich atomowych łańcuchów i pierścieni, dzięki czemu mogą powstawać takie cząsteczki-olbrzymy jak białka, składające się nawet z milionów atomów. Pod tym względem najbardziej podobnymi pierwiastkami są bór i krzem, które nie rokują wielkich nadziei na podstawowe tworzywo komórek pozbawionych węgla (bór nigdzie nie występuje dość obficie, o krzemie zaś będzie jeszcze mowa).

Cztery pierwsze pozycje w tabeli (wodór, metan, amoniak i woda) mogą być tłem dla życia opartego na związkach tego typu, jakie występują w tkankach ziemskich żywych organizmów — chociaż z istotnymi modyfikacjami.