Як виникло людство: вчені наблизилися до розгадки зародження життя

Як ніхто з нас не може пригадати момент свого народження, так і вченим складно точно визначити, як виникло людство. Але вони постійно займаються пошуком причин і, схоже, знайшли зв’язок появи людей із гравітаційними хвилями, які пронизують всесвіт.

Відповідну теорію опублікували у вигляді препринту дослідники з Королівського коледжу Лондона. Як пише портал IFL Science, їхня стаття ще має пройти рецензування та схвалення науковою спільнотою, але вже викликає неабиякий інтерес.

Автори роботи нагадали, що для існування відомих нам форм життя потрібно всього лиш кілька хімічних елементів: водень, вуглець, азот, кисень і фосфор, а також сірка. Деякі прості види обходяться лише цим набором.

Перший з перелічених елементів – водень – виник у всесвіті внаслідок Великого вибуху. Наступні три є продуктом синтезу гелію протягом життя звичайних зірок. Фосфор був виявлений у залишку наднової Кассіопеї А, що підтверджує припущення, що він утворюється під час вибухів цього типу зірок. Наднові також виробляють сірку, а ще суттєво збільшують у космосі вміст вуглецю та кисню, які вони щедро поширюють навколо себе.

Ссавцям, щоби побудувати кістки, в тому числі зуби, та органи, потрібні 20 елементів. І для створення двох і них, твердять автори статті, представленої у Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), потрібно дещо більше, ніж просто наднова. Вони є продуктом процесу, відомого як r-процес. Відбувається він у кілонових – злитті двох нейтронних зірок або нейтронної зорі з чорною дірою.

Таке спостереження вже робилося раніше, але автори нової роботи зазначають, що злиття нейтронних зірок є продуктом гравітаційних хвиль. З урахування масштабів всесвіту ймовірність зіткнення настільки рідкісних об’єктів, як нейтронні зірки, надзвичайно мала.

Нейтронні зірки це продукт наднових, недостатньо великих, щоб утворити чорні дірки. Коли у подвійній системі утворюються дві зірки масою в 10–25 сонячних, кожна з них може перетворитись на нейтронну зірку. За умови, що жоден із вибухів не буде таким сильним, щоб викинути одну з пари у космос, зірки продовжать кружляти один навколо одного.

І тут у гру вступають гравітаційні хвилі. Потужне прискорення, спричинене гравітаційною взаємодією двох виключно щільних об'єктів, створює гравітаційні хвилі, які забирають енергію. Цей процес вивільняє настільки багато енергії, що ми можемо виявити її виникнення навітьь на відстані мільярдів світлових років. Ця енергія не береться нізвідки, а походить зі спільної орбіти нейтронних зірок. Як наслідок орбіта розпадається, пара зірок поступово рухається по все більш вузькій спіралі всередину, доки зіткнеться, утворюючи килонову, разом із нею і всі елементи r-процесу.

Якби у космосі не існувало гравітаційних хвиль, кілонові були би набагато рідкіснішим явищем у космосі, ніж зараз. Ймовірність того, що вони виникнуть за життя Чумацького Шляху в безгравітаційному Всесвіті, невелика. А там, де нема кілонових, нема і елементів r-процесу, припускають професор Джон Елліс із Королівського коледжу Лондона та його співавтори. Оскільки елементами r-процесу є необхідні для існування людини йод та бром, можна припустити, що без гравітаційних хвиль у всесвіті не сворились би умови для появи людства.

Такий логічний ланцюжок уже називають далеко не бездоганним. Так цілком справедливо можна припустити, що менша кількість брому та йоду на Землі могла би повести еволюцію іншим шляхом. Але це не означає, що ця еволюція не створила би щось, схоже на нас. Так, люди залежать від йоду, який у щитоподібний залозі бере участь в регулюванні обміну речовин. А також від брому, потрібного для розвитку тканин. Однак, враховуючи мільйони років пройденого шляху, можливо, тварини могли б еволюціонувати та використати для аналогічних функцій інші елементи.

Такий гіпотетичний сценарій, ймовірно, неможливо переконливо довести чи спростувати, якщо тільки вченим не вдасться знайти велику кількість планет, що утворилися настільки далеко від будь-якої зірки, що вони позбавлені елементів r-процесу. Але навіть якщо їм це вдасться, знадобиться дуже багато часу на те, щоби дослідити їх на наявність розвиненого життя.

З іншого боку, ці два елементи, можливо, не єдині похідні r-процесу, необхідні людині. Автори відзначають, що молібден використовується як тваринами, і рослинами для перенесення атомів кисню. А торій та уран, ймовірно, є причиною тектонічного пересування плит – однієї з ключових властивостей Землі.

Рухаючись далі схожим логічним ланцюжком, можна поставити під сумнів зв'язок йоду з кілоновими. Зараз вважається, що саме ці об’єкти є джерелом вказаного елементу. Але це ще належить перевірити і підтвердити. Більш того, відомо, що деякі типи наднових можуть також запускати r-процеси. Але залишається незрозумілим, скільки йоду може бути вироблено в такому разі.

Ба більше, невелика частина йоду на Землі надходить у результаті s-процесу, для якого не потрібні гравітаційні хвилі. За підрахунками авторів дослідження 4% елементу на нашій планеті мають своїм джерелом саме s-процес. І цілком можливо, що цього було б достатньо для підтримки еволюції ссавців.

Очікується, що у найближчому майбутньому можна буде перевірити принаймні частину припущень учених. Якщо їхня оцінка походження йоду підтвердиться, то, ймовірно, йод-129 має бути присутнім у матеріалі на поверхні Місяця. Перевірити це можна буде під час наступної висади людей на супутник Землі, що заплановано на найближчі два роки.

Раніше OBOZ.UA розповідав, що один з ймовірних ключів до таємниці появи людства вчені знайшли на далекому астероїді.

Підписуйтесь на канали OBOZ.UA в Telegram і Viber, щоб бути в курсі останніх подій.