Как возникло человечество: ученые приблизились к разгадке зарождения жизни

Как никто из нас не может припомнить момент своего рождения, так и ученым сложно точно определить, как возникло человечество. Но они постоянно занимаются поиском причин и, похоже, нашли связь появления людей с гравитационными волнами, пронизывающими вселенную.

Видео дня

Соответствующую теорию опубликовали в виде препринта исследователи из Королевского колледжа Лондона. Как пишет портал IFL Science, их статья еще должна пройти рецензирование и одобрение научным сообществом, но уже вызывает большой интерес.

Авторы работы напомнили, что для существования известных нам форм жизни нужно всего несколько химических элементов: водород, углерод, азот, кислород и фосфор, а также сера. Некоторые простые виды обходятся только этим набором.

Первый из перечисленных элементов – водород – возник во вселенной в результате Большого взрыва. Следующие три являются продуктом синтеза гелия в течение жизни обычных звезд. Фосфор был обнаружен в остатке сверхновой Кассиопеи А, что подтверждает предположение, что он появляется при взрывах этого типа звезд. Сверхновые также производят серу, а еще значительно увеличивают в космосе содержание углерода и кислорода, которые они щедро распространяют вокруг себя.

Млекопитающим, чтобы построить кости, в том числе зубы, и органы, нужны 20 элементов. И для создания двух и них, утверждают авторы статьи, представленной в Proceedings of National Academy of Sciences (PNAS), нужно несколько больше, чем просто сверхновая. Они являются продуктом процесса, известного как r-процесс. Происходит он в килоновых – слиянии двух нейтронных звезд или нейтронной звезды с черной дырой.

Такое наблюдение уже производилось раньше, но авторы новой работы отмечают, что слияние нейтронных звезд является продуктом гравитационных волн. С учетом масштабов вселенной возможность столкновения столь редких объектов, как нейтронные звезды, очень мала.

Нейтронные звезды – это продукт сверхновых, недостаточно больших, чтобы образовать черные дыры. Когда в двойной системе образуются две звезды массой в 10–25 солнечных, каждая из них может превратиться в нейтронную звезду. При условии, что ни один из взрывов не будет столь сильным, чтобы выбросить одну из пары в космос, звезды продолжат кружить друг вокруг друга.

И здесь в игру вступают гравитационные волны. Мощное ускорение, вызванное гравитационным взаимодействием двух исключительно плотных объектов, создает гравитационные волны, забирающие энергию. Этот процесс высвобождает настолько много энергии, что мы можем обнаружить ее возникновение даже на расстоянии миллиардов световых лет. Эта энергия не берется ниоткуда, а происходит из общей орбиты нейтронных звезд. Как следствие орбита распадается, пара звезд постепенно двигается по все более узкой спирали внутрь, пока не столкнется, образуя килоновую, вместе с ней и все элементы r-процесса.

Если бы в космосе не существовало гравитационных волн, килоновые были бы гораздо более редким явлением в космосе, чем сейчас. Вероятность того, что они возникнут при жизни Млечного Пути в безгравитационной Вселенной, невелика. А там, где нет килоновых, нет и элементов r-процесса, предполагают профессор Джон Эллис из Королевского колледжа Лондона и его соавторы. Поскольку элементами r-процесса необходимы для существования человека йод и бром, можно предположить, что без гравитационных волн во вселенной не ссорились бы условия для появления человечества.

Такую логическую цепочку уже называют далеко не безупречной. Так справедливо можно предположить, что меньшее количество брома и йода на Земле могло бы повести эволюцию другим путем. Но это не значит, что эта эволюция не создала бы что-то похожее на нас. Да, люди зависят от йода, который в щитовидной железе участвует в регулировании обмена веществ. А также от брома, необходимого для развития тканей. Однако, учитывая миллионы лет пройденного пути, животные могли бы эволюционировать и использовать для аналогичных функций другие элементы.

Такой гипотетический сценарий, вероятно, невозможно убедительно доказать или опровергнуть, если ученым не удастся найти большое количество планет, образовавшихся настолько далеко от любой звезды, что они лишены элементов r-процесса. Но даже если им это удастся, понадобится очень много времени, чтобы исследовать их на наличие развитой жизни.

Не считая того, эти два элемента, может быть, не единственные производные r-процесса, нужные человеку. Авторы отмечают, что молибден используется как животными, так и растениями для переноса атомов кислорода. А торий и уран, вероятно, причина тектонического передвижения плит – одного из ключевых свойств Земли.

Двигаясь дальше схожей логической цепочкой, можно подвергнуть сомнению связь йода с килоновыми. Сейчас считается, что эти объекты являются источником указанного элемента. Но это еще предстоит проверить и подтвердить. Более того, известно, что некоторые типы сверхновых могут также запускать r-процессы. Но остается непонятным, сколько йода может быть произведено в таком случае.

Более того, небольшая часть йода на Земле поступает в результате s-процесса, для которого не нужны гравитационные волны. По подсчетам авторов исследования 4% элемента на нашей планете имеют своим источником именно s-процесс. И вполне возможно, что этого было достаточно для поддержания эволюции млекопитающих.

Ожидается, что в обозримом будущем можно будет проверить по крайней мере часть предположений ученых. Если их оценка происхождения йода подтвердится, то, вероятно, йод-129 должен присутствовать в материале на Луне. Проверить это можно будет на следующей высаде людей на спутник Земли, который запланирован на ближайшие два года.

Ранее OBOZ.UA рассказывал, что один из вероятных ключей к тайне появления человечества ученые обнаружили на далеком астероиде.

Подписывайтесь на каналы OBOZ.UA в Telegram и Viber, чтобы быть в курсе последних событий.