Faightear móilíní orgánacha i réigiúin a fhoirmíonn réalta, iarsmaí stellar agus gás idir-réaltach, ar fud Bhealach na Bó Finne. I bprionsabal, d’fhéadfadh na comhábhair do na pláinéid chreagacha agus an saol orthu teacht chun cinn go gasta inár Cruinne, i bhfad sula raibh an Domhan ann riamh. (NASA / ESA agus R. Humphreys (Ollscoil Minnesota))

Fiafraigh de Ethan: Cé chomh tapa agus a d’fhéadfadh an saol a bheith tagtha chun cinn sa Cruinne?

Thóg sé 9.2 billiún bliain don Cruinne an Domhan a chruthú, agus 4 billiún eile don saol casta. An bhféadfaimis a bheith ann níos tapa?

Is é an scéal faoin gcaoi ar tháinig an Cruinne mar a bhfuil sí inniu, ón mBang Mór go dtí an neamhní ollmhór spáis atá bruscar le braislí, réaltraí, réaltaí, pláinéid, agus an saol, an scéal amháin atá againn go coitianta. Ónár bpeirspictíocht anseo ar an Domhan, thóg sé thart ar 2/3 den stair chosmaí roinnte sular cruthaíodh an Ghrian agus an Domhan fiú. Ach bhí an saol le feiceáil ar ár ndomhan chomh fada siar agus is féidir linn a thomhas: b’fhéidir oiread agus 4.4 billiún bliain ó shin. Is ábhar iontais é an raibh an saol sa Cruinne roimh ár bplainéad, agus, ar an ábhar sin, cé chomh fada siar a d’fhéadfadh an saol dul? Sin an rud ba mhaith le Matt Wedel a fháil amach, mar a iarrann sé:

Cé chomh luath i ndiaidh an Big Bang a bheadh ​​go leor eilimintí troma ann chun pláinéid a fhoirmiú agus b’fhéidir an saol?

Fiú amháin muid féin a shrianadh don chineál saoil a d’aithneoimis a bheith “cosúil linne,” téann freagra na ceiste seo siar níos faide ná mar a shamhlófá riamh.

Taiscí graifíte le fáil i Siorcón, cuid de na píosaí fianaise is sine don saol carbóin-bhunaithe ar an Domhan. Dátaí na taiscí seo, agus na cóimheasa carbóin-12 a thaispeánann siad sna hionsaithe, tá an saol ar an Domhan níos mó ná 4 billiún bliain ó shin. (EA Bell et al, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2015)

Ní féidir linn dul ar ais go dtí tús na Cruinne, ar ndóigh. I ndiaidh an Big Bang, ní amháin go raibh réaltaí nó réaltraí i dtosach, ach ní raibh adaimh ann fiú. Tógann gach rud am chun foirmiú, agus thosaigh an Cruinne, a rugadh ina bhfuil farraige ábhair, frithmhéadair, agus radaíochta, mar áit aonfhoirmeach den chuid is mó. Ní raibh sna réigiúin is dlúithe ach codán beag bídeach faoin gcéad - 0.003% b’fhéidir - níos dlúithe ná an meán. Ciallaíonn sé seo go dtógfaidh sé méid ollmhór titim imtharraingthe chun rud éigin cosúil le pláinéad a chruthú, atá thart ar 1030 uair níos dlúithe ná meán-dlús na Cruinne. Agus fós, tá an Cruinne saor chun an oiread ama agus is gá a thógáil chun go dtarlóidh sé.

Amlíne chosmaí chaighdeánach de stair ár Cruinne. Cé nár tháinig an Domhan ann go dtí 9.2 billiún bliain tar éis an Big Bang, tharla go leor céimeanna atá riachtanach chun ár ndomhan a chruthú ag amanna an-luath. (NASA / CXC / M.Weiss)

Tar éis an chéad dara nó mar sin, tá an t-antamatter díothaithe ar fad leis an gcuid is mó den ábhar, rud a fhágann nach bhfuil ann ach giota beag bídeach de phrótóin, neodróin, agus leictreoin atá fágtha i measc farraige de neodrinos agus fótóin. Tar éis 3-4 nóiméad, tá núicléis adamhacha chobhsaí déanta ag na prótóin agus na neodróin, ach iseatóip hidrigine agus héiliam iad beagnach. Agus is nuair a fhuaraíonn an Cruinne faoi bhun tairseach áirithe, a thógann thart ar 380,000 bliain, gur féidir linn leictreoin a cheangal leis na núicléis seo, ag cruthú adamh neodrach den chéad uair. Fiú agus na comhábhair bhunúsacha seo i bhfeidhm, ní féidir an saol - agus fiú pláinéid chreagacha - a dhéanamh fós. Ní dhéanfaidh adamh hidrigine agus héiliam amháin.

De réir mar a fhuaraíonn an Cruinne, cruthaíonn núicléis adamhacha, agus adamh neodracha ina dhiaidh sin agus í ag fuarú a thuilleadh. Is hidrigin nó héiliam iad na hadaimh seo go léir (go praiticiúil), agus ní féidir na heilimintí is troime a theastaíonn le haghaidh pláinéid chreagacha agus beatha a bheith agat go dtí na milliúin bliain ina dhiaidh sin. (E. Siegel)

Ach is rud fíor é titim imtharraingthe, agus má thugtar go leor ama dó, athróidh sé an Cruinne. Cé go dtarlaíonn sé go mall ar dtús, tá sé gan staonadh agus tógann sé air féin. An níos dlúithe a fhaigheann réigiún spáis, is amhlaidh is fearr a bhíonn sé níos mó agus níos mó ábhar a mhealladh chuige. Is iad na réigiúin a thosaíonn leis na ródhlúis is mó a fhásann an ceann is gasta, agus tugann insamhaltaí le fios gur chóir go mbeadh na chéad réaltaí ar fad áit éigin timpeall 50–100 milliún bliain tar éis an Big Bang. Ba chóir go mbeadh na réaltaí seo déanta as hidrigin agus héiliam go heisiach, agus ba cheart go mbeidís in ann fás go maiseanna an-mhór: na céadta nó b’fhéidir fiú míle oiread mais ár nGrian. Agus nuair a fhoirmíonn réalta an t-ollmhór seo, is ceist í nach bhfuil ach milliún nó dhó bliain sula bhfaighidh na réaltaí sin bás.

Ach is iontach an rud a tharlaíonn nuair a fhaigheann na réaltaí sin bás, mar gheall ar an gcaoi a raibh na réaltaí sin ina gcónaí. Comhleáíonn na réaltaí go léir hidrigin isteach i héiliam ina gcroí, ach ní amháin go gcomhleáíonn na cinn is ollmhór héiliam isteach i gcarbón, ach ansin carbón isteach in ocsaigin, ocsaigin isteach i neon / maignéisiam / sileacain / sulfair, agus ansin ar agus suas an tábla peiriadach go dtí go bhfaigheann tú go iarann, nicil agus cóbalt. Ina dhiaidh sin, níl aon áit eile le dul, agus titeann an croí, ag spreagadh pléascadh supernova. Athchúrsálann na pléascanna seo méideanna ollmhóra d’eilimintí atá trom anois sa Cruinne, ag spreagadh glúnta nua réaltaí agus ag saibhriú an mheán idir-réaltach. Líonann gach ceann de na heilimintí troma tobann, lena n-áirítear na comhábhair a theastaíonn uainn le haghaidh pláinéid chreagacha agus mhóilíní orgánacha, na proto-réaltraí seo anois.

Is féidir le hadaimh nasc a dhéanamh le móilíní a fhoirmiú, lena n-áirítear móilíní orgánacha agus próisis bhitheolaíocha, i spás idir-réaltach agus ar pláinéid. Nuair atá na cineálacha cearta eilimintí troma ar fáil sa Cruinne, tá sé dosheachanta foirmiú na ‘síolta beatha’ seo. (Jenny Mottar)

Dá mhéad réaltaí a chónaíonn, a dhófaidh agus a gheobhaidh bás, is amhlaidh is saibhre a bheidh an chéad ghlúin eile de réaltaí. Cruthaíonn go leor supernovae réaltaí neodrón, agus is cumaisc réalta neodrón neodrón iad a chruthaíonn na méideanna is mó de na heilimintí is troime sa tábla peiriadach. Ciallaíonn codáin níos mó d’eilimintí troma pláinéid níos creagach le dlús níos mó, méideanna níos mó de na heilimintí atá riachtanach don saol mar is eol dúinn é, agus dóchúlachtaí níos mó go dtarlóidh móilíní orgánacha casta. Ní gá dúinn an gnátháit sa Cruinne a bheith cosúil lenár gCóras Gréine; níl de dhíth orainn ach go mbeadh cúpla glúin de réaltaí ina gcónaí agus ag fáil bháis sna réigiúin is dlúithe spáis d’fhonn na dálaí a tháirgeadh do pláinéid chreagacha agus do mhóilíní orgánacha.

Tá réalta neodrón a rothlaíonn go han-mhall i gcroílár iarsma supernova RCW 103, a bhí ina réalta ollmhór a shroich deireadh a saoil. Cé gur féidir le supernovae eilimintí troma a comhleádh i gcroílár réalta ar ais isteach sa Cruinne, is iad na cumaisc réalta neodrón neodrón ina dhiaidh sin a chruthaíonn formhór na n-eilimintí is troime ar fad. (X-gha: NASA / CXC / Ollscoil Amstardam / N.Rea et al; Optúil: DSS)

Le himeacht aimsire níl na Cruinne ach aon bhilliún bliain d’aois, tá méideanna ollmhóra carbóin sna rudaí is faide i gcéin ar féidir linn raidhse na n-eilimintí troma a thomhas: an oiread agus atá inár gCóras Gréine féin. Éiríonn na heilimintí troma eile níos flúirseach níos gasta fós; b’fhéidir go dtógann carbón níos mó ama chun raidhse ard a bhaint amach toisc go ndéantar é a tháirgeadh go príomha i réaltaí nach dtéann os cionn supernova, seachas na cinn ultra-ollmhóra a dhéanann. Ní gá carbón a bheith ag pláinéid charraigeacha; ní dhéanfaidh eilimintí troma eile ach fíneáil. (Agus cruthóidh go leor supernovae fosfar; ná bíodh imní ort faoi thuairiscí le déanaí áibhéil a bheith as láthair go bréagach.) Tá gach seans ann nach mbeidh ach cúpla céad milliún bliain tar éis na chéad réaltaí a chasadh air - faoin am go bhfuil an Cruinne 300 go 500 milliún bliain d’aois - bhí pláinéid chreagacha againn ag teacht timpeall ar na réaltaí is saibhre ag an am.

An diosca protoplanetary timpeall an réalta óg, HL Tauri, mar atá grianghraf ag ALMA. Léiríonn na bearnaí sa diosca láithreacht pláinéid nua. Nuair a bhíonn go leor eilimintí troma i láthair, is féidir le cuid de na pláinéid seo a bheith creagach. (ALMA (ESO / NAOJ / NRAO))

Murab amhlaidh go raibh gá le carbón don saol, is dócha go mbeadh réigiúin spáis ann a d’fhéadfadh tús a chur le próisis saoil ag an am sin freisin. Ach teastaíonn carbón uainn don saol mar ár gceann féin, agus ciallaíonn sin go gcaithfimid fanacht beagán níos faide chun deis mhaith a bheith againn an saol a bheith againn. Cé go mbeidh adamh carbóin i láthair, is dócha go n-éileoidh raidhse mór go leor fanacht idir 1-1.5 billiún bliain: go dtí go mbeidh an Cruinne thart ar 10% dá aois reatha, seachas an 3–4% a theastaíonn uaidh le haghaidh pláinéid chreagacha. Tá sé suimiúil a chreidiúint gur chruthaigh na Cruinne pláinéid agus go raibh na comhábhair go léir sna méideanna cearta aici chun beatha a chruthú seachas carbón, agus go dtógann sé beatha agus bás na réaltaí is mó cosúil le Grian chun go leor de na rudaí is mó a thabhairt dúinn. comhábhar tábhachtach a thugann beatha do chách.

Is bealaí iad iarsmaí Supernova (L) agus réaltnéal pláinéadach (R) do réaltaí a n-eilimintí dóite trom a athchúrsáil ar ais sa mheán idir-réaltach agus an chéad ghlúin eile de réaltaí agus pláinéid. Is iad na réaltaí cosúil leis an nGrian a fhaigheann bás i nebulae pláinéadach, áfach, príomhfhoinse an charbóin sa Cruinne. Tógann sé seo níos mó ama a tháirgeadh, ós rud é go maireann réaltaí a fhaigheann bás i nebulae pláinéad níos faide ná na cinn a fhaigheann bás in supernovae. (ESO / Teileascóp an-mhór / ionstraim & foireann FORS (L); NASA, ESA, CR O'Dell (Vanderbilt), agus D. Thompson (Teileascóp Mór Binocular) (R))

Is cleachtadh spéisiúil é má dhéanann tú na cineálacha beatha is úire a aimsímid ar an Domhan a eachtarshuí ag eochracha éagsúla i stair ár bplainéad, gheobhaidh tú amach go bhfuil castacht ag na géanóm a mhéadaíonn le treocht áirithe. Má théann tú an bealach ar fad ar ais chuig bunphéirí aonair, áfach, gheobhaidh tú figiúr atá níos gaire do 9–10 billiún bliain ó shin ná 12-13 billiún bliain ó shin. An comhartha é seo gur thosaigh an saol atá againn ar an Domhan i bhfad sula ndearna an Domhan é? Ina theannta sin, an comhartha é go bhféadfadh an saol a bheith tosaithe billiúin bliain roimhe sin, ach cá bhfuilimid, thóg sé cúpla billiún bliain breise chun tosú?

Ar an bplota semilog seo, méadaíonn castacht na n-orgánach, arna thomhas ag fad an DNA feidhmiúil neamh-iomarcach in aghaidh an ghéanóim arna chomhaireamh ag bunphéirí núicléitíde (bp), go líneach le ham. Déantar an t-am a chomhaireamh siar i mbilliúin blianta roimh an lá inniu (am 0). (Shirov & Gordon (2013), trí https://arxiv.org/abs/1304.3381)

Ag an bpointe seo, níl a fhios againn. Ach ag an am céanna, níl a fhios againn freisin cá bhfuil an líne sin idir an saol agus an neamhshaol. Níl a fhios againn freisin an bhfuair an saol trastíre tús anseo, ar phláinéid níos luaithe, nó ar thosaigh sé i ndoimhneacht an spáis idir-réaltach, gan pláinéad ar chor ar bith.

Tá scóir aimínaigéid nach bhfuarthas sa nádúr le fáil i Meitéatáit Murchison, a thit ar an Domhan san Astráil sa 20ú haois. B’fhéidir go léiríonn an fhíric go bhfuil 80+ cineál uathúil aimínaigéad i díreach seancharraig spáis nár thosaigh na comhábhair don saol, nó fiú an saol féin, ar phláinéid ar chor ar bith. (Úsáideoir Wikimedia Commons Basilicofresco)

Rud atá thar a bheith suimiúil, áfach, is ea gur thosaigh na comhábhair amhábhair atá riachtanach don saol ar ais go gairid tar éis na chéad réaltaí a fhoirmiú, agus is é an comhábhar is tábhachtaí - carbón, an ceathrú gné is coitianta sa Cruinne - an comhábhar deireanach le teacht i ndáiríre faoi ​​sa raidhse a theastaíonn uainn. Tagann pláinéid charraigeacha, i roinnt áiteanna ar a laghad, i bhfad níos luaithe ná mar is féidir leis an saol: díreach leathbhilliún bliain tar éis an Big Bang, nó b’fhéidir níos luaithe b’fhéidir. Nuair a bhíonn carbón againn, áfach, 1 go 1.5 billiún bliain tar éis an Big Bang, tá gach céim a chaithfimid a ghlacadh chun móilíní orgánacha a tháirgeadh agus na chéad chéimeanna i dtreo an tsaoil dosheachanta. D’fhéadfaí tús a chur le cibé próisis saoil a d’fhág go raibh an daonnacht ann, mar is fearr a thuigimid iad, nuair nach raibh an Cruinne ach an deichiú cuid den aois atá sé anois.

Seol isteach do chuid ceisteanna Iarr ar Ethan chuig startwithabang ag gmail dot com!

Tá Starts With A Bang ar Forbes anois, agus athfhoilsithe ar Meán a bhuíochas lenár lucht tacaíochta Patreon. Tá dhá leabhar ag Ethan, Beyond The Galaxy, agus Treknology: The Science of Star Trek ó Tricorders go Warp Drive.