Kredit gambar: Oceanografi Woods Hole
Banyak perkara harus berjalan lancar untuk hidup yang akan berlaku. Sekiranya anda kembali, semuanya bermula dengan alam semesta Big Bang yang melahirkan ruang dan masa. Dalam cahaya alam semesta awal yang bergema, melambatkan getaran, unsur primordial bergabung kemudian menjadi kondensasi menjadi generasi pertama bintang pembiakan besar. Setelah menghangatkan pengertian (dengan pemampatan graviti), bahan primordial mulai menyatu di teras bintang dan bentuk cahaya yang lebih rendah bergerak ke luar untuk menghangatkan dan menerangi Alam Semesta yang muda dan berpotensi terus berkembang.
Lebih banyak masa dan lebih banyak ruang menyaksikan banyak bintang biru awal meletup (setelah menjalani kehidupan yang sangat pendek). Letupan seterusnya memancarkan sejumlah besar atom - bukan primordial - ke angkasa. Dari anugerah kosmik yang kaya ini bintang baru terbentuk - banyak dengan petugas planet. Oleh kerana cahaya matahari generasi kedua dan ketiga kurang besar daripada leluhurnya, mereka terbakar lebih perlahan, lebih sejuk, dan lebih lama lagi - sesuatu yang penting bagi tahap tahap tenaga konsisten yang diperlukan untuk menjadikan kehidupan organik mungkin.
Walaupun bintang pembiakan terbentuk dalam beberapa ratus juta tahun dari Big Bang, kehidupan di Bumi ini memakan masa. Matahari kita - bintang generasi massa sederhana - terbentuk sekitar sembilan bilion tahun kemudian. Bentuk kehidupan berkembang lebih kurang satu bilion tahun selepas itu. Ketika ini berlaku, molekul digabungkan untuk membentuk sebatian organik yang - dalam keadaan yang sesuai - bergabung sebagai asid amino, protein, dan sel. Selama ini satu lapisan kerumitan ditambahkan ke yang lain dan makhluk menjadi semakin peka terhadap dunia di sekitarnya. Akhirnya - setelah berbilion tahun - penglihatan berkembang. Dan penglihatan - yang ditambahkan pada kesadaran subjektif - memungkinkan Alam Semesta melihat kembali dirinya sendiri.
Penyelidikan empirikal mengenai asas-asas kehidupan menunjukkan bahawa ramuan unsur-unsur terpilih (hidrogen, karbon, oksigen, & nitrogen) yang terdedah kepada sinaran ultraviolet yang tidak mengion membentuk asid amino. Asid amino sendiri mempunyai keupayaan yang luar biasa untuk menyatukan protein ke dalam. Dan protein mempunyai kemampuan "protean" yang cukup untuk memberikan bentuk dan tingkah laku pada sel. Kini dianggap mustahil bahawa asid amino pertama terbentuk di angkasa1 - terlindung dari bentuk radiasi yang lebih keras di dalam awan yang luas yang terdiri daripada bahan primordial dan bintang. Atas sebab ini, kehidupan mungkin merupakan fenomena di mana-mana hanya menunggu keadaan tertentu yang menguntungkan untuk berakar dan berkembang menjadi pelbagai bentuk.
Pada masa ini, ahli eksobiologi percaya bahawa air cair sangat penting untuk pembentukan dan pendaraban hidup organik. Air adalah bahan yang luar biasa. Sebagai pelarut ringan, air membolehkan molekul lain memisahkan dan mencampurkan. Sementara itu sangat stabil dan telus terhadap cahaya yang dapat dilihat - sesuatu yang berguna jika biotik memperoleh tenaga secara langsung dari cahaya matahari. Akhirnya air menahan suhu dengan baik, mengeluarkan lebihan haba melalui pengewapan, dan mengapung apabila disejukkan untuk dipadatkan sebagai ais.
Menurut ahli eksobiologi NASA Andrew Pohorille, "Air menyatukan molekul organik dan membenarkan organisasi menjadi struktur yang akhirnya menjadi sel." Dengan demikian, air bertindak dalam matriks yang tiada tandingannya yang membolehkan molekul organik membentuk struktur penyusun diri. Andrew mengutip satu harta yang secara unik terkait dengan air yang membuat organisasi dan pertumbuhan diri mungkin terjadi: "Kesan hidrofobik bertanggungjawab untuk fakta bahawa air dan minyak tidak bercampur, sabun dan deterjen 'menangkap' kotoran berminyak semasa mencuci di dalam air dan untuk sebilangan besar fenomena lain. Secara lebih umum, kesan hidrofobik bertanggungjawab untuk memisahkan molekul nonpolar (berminyak) atau bahagian molekul dari air, sehingga mereka dapat melekat walaupun tidak terikat. Dalam biologi ini adalah interaksi yang tepat untuk pembentukan dinding sel membran dan melipat protein ke dalam struktur fungsional. "
Agar air mengambil keadaan cair, ia mesti berada dalam jarak suhu dan tekanan yang agak sempit. Kerana ini hanya beberapa planet yang ditempatkan dengan baik - dan mungkin segelintir bulan besar disukai dengan keadaan yang diperlukan untuk menghidupkan kehidupan. Dalam banyak keadaan semuanya berupa bentuk harta tanah cakerawala - lokasi, lokasi, lokasi ...
Kehidupan awal di Bumi sangat sederhana dalam bentuk dan tingkah laku. Walaupun selular, mereka tidak mempunyai inti pusat (prokariotik) dan sub-struktur lain (organel). Kekurangan nukleus sel-sel tersebut dihasilkan semula secara aseksual. Anaerob ini bertahan terutamanya dengan membuat (anabolisasi) gas metana dari hidrogen dan karbon dioksida. Mereka suka panas - dan ada banyak yang boleh dikelilingi!
Fakta bahawa kehidupan yang dikembangkan di Bumi tidak semestinya mengejutkan seperti yang disangka. Kehidupan kini dianggap jauh lebih kuat daripada yang pernah dibayangkan. Walaupun sekarang, hidroterma melonggarkan jauh di laut mengeluarkan air mendidih. Bersebelahan dengan ventilasi kehidupan - dalam bentuk cacing tiub gergasi dan kerang - berkembang. Jauh di bawah permukaan bumi terdapat bakteria anaerob metabolisme mineral. Keadaan seperti itu dianggap mustahil sepanjang hampir abad ke-20. Kehidupan seolah-olah bermunculan dalam keadaan yang paling sukar.
Ketika bentuk kehidupan maju di dunia kita, sel-sel mengembangkan organel - beberapa dengan memasukkan sel yang lebih rendah dan lebih khusus ke dalam strukturnya. Planet ini menyejukkan, suasananya cerah dan cahaya matahari memancar di lautan. Bakteria primitif muncul yang membetulkan tenaga dari cahaya matahari sebagai makanan. Sebilangannya tetap prokariotik sementara yang lain mengembangkan inti (eukariotik). Bakteria primitif ini meningkatkan kandungan oksigen di atmosfera Bumi. Semua ini terjadi sekitar 2 miliar tahun yang lalu dan sangat penting untuk menyokong kualiti dan kuantiti kehidupan yang kini ada di "Planet Biru".
Pada asalnya atmosfera terdiri daripada oksigen kurang dari 1% - tetapi ketika tahap meningkat, bentuk kehidupan pemakan bakteria disesuaikan untuk mensintesis air dari oksigen dan hidrogen. Ini membebaskan lebih banyak tenaga daripada metabolisme metana. Sintesis air yang terkawal adalah pencapaian besar sepanjang hayat. Pertimbangkan eksperimen makmal kimia sekolah menengah di mana hidrogen dan gas oksigen digabungkan, dipanaskan kemudian meletup. Bentuk kehidupan primitif harus belajar menangani perkara yang sangat mudah berubah ini dengan cara yang jauh lebih selamat - meletakkan fosfor menjadi tugas dalam penukaran ADP menjadi ATP dan kembali lagi.
Kemudian - kira-kira 1 bilion tahun yang lalu - makhluk berbilang sel paling sederhana terbentuk. Ini berlaku ketika sel-sel berkumpul untuk kebaikan bersama. Tetapi makhluk seperti itu adalah jajahan sederhana. Setiap sel dilengkapkan sepenuhnya dan mengurus keperluannya sendiri. Yang mereka perlukan hanyalah pendedahan berterusan pada kaldu hangat lautan awal untuk memperoleh nutrien dan menghilangkan sisa.
Langkah besar seterusnya dalam evolusi kehidupan2
muncul sebagai jenis tisu sel khusus yang dikembangkan. Otot, saraf, epidermis dan tulang rawan memajukan perkembangan banyak bentuk kehidupan yang kompleks yang kini menghuni planet kita - dari tanaman berbunga hingga ahli astronomi muda yang baru berkembang! Tetapi makhluk terorganisir pertama itu mungkin merupakan cacing (annelid) yang menerobos lendir laut sekitar 700 juta tahun yang lalu. Kurang mata dan sistem saraf pusat hanya memiliki kemampuan untuk menyentuh dan merasakan. Tetapi sekarang kehidupan mempunyai kemampuan untuk membezakan dan mengkhususkan. Makhluk itu sendiri menjadi lautan…
Dengan munculnya makhluk yang teratur, laju hidup dipercepat:
Menjelang 500 MYA, vertebrata pertama berkembang. Ini mungkin makhluk seperti belut yang kurang penglihatan tetapi sensitif terhadap perubahan kimia - dan mungkin elektrik - di persekitaran mereka.
Menjelang 450 MYA, haiwan pertama (serangga) bergabung dengan tanaman akar di darat.
Sebanyak 400 MYA vertebrata pertama naik ke laut. Ini mungkin ikan amfibia yang hidup di serangga dan kehidupan tumbuhan di sepanjang pantai.
Menjelang 350 MYA - reptilia "iguana-seperti" pertama muncul. Ini mempunyai rahang yang kuat, keras dan tengkorak satu keping. Ketika mereka bertambah besar, reptilia semacam itu meringankan tengkorak mereka dengan menambahkan lubang (di luar soket mata sederhana). Sebelum dinosaurus menguasai bumi, buaya, kura-kura, dan pterasaurs (reptilia terbang) mendahului mereka.
Mamalia primitif kembali hampir 220MY. Sebilangan besar makhluk ini kecil dan seperti tikus. Versi kemudian mengembangkan plasenta - tetapi spesies sebelumnya hanya menetas telur secara dalaman. Semua mamalia tentu saja, berdarah panas dan kerana ini mesti makan dengan bersungguh-sungguh untuk mengekalkan suhu badan - terutama pada malam berangin sejuk yang mengesan galaksi samar di sepanjang sungai Eridanus…
Seperti mamalia, burung berdarah panas memerlukan lebih banyak makanan daripada reptilia - tetapi seperti reptilia - bertelur. Bukan idea buruk untuk makhluk terbang! Hari ini burung-burung cakerawala terbang (seperti Cygnus the Swan dan Aquila the Eagle pada akhir musim panas) kerana burung-burung sejati mengambil sayap sekitar 150 MYA.
Primata terawal wujud walaupun pada masa kepunahan dinosaurus Bukti kuat menyokong idea bahawa dinosaur itu sendiri berlalu sebagai satu kumpulan setelah asteroid - atau komet - mempengaruhi semenanjung Yucatan di Amerika Syarikat Mexico. Selepas peristiwa bencana ini, suhu jatuh ketika musim sejuk "bukan nuklear" turun. Dalam keadaan seperti itu, makanan adalah percuma, tetapi darah panas datang dengan sendirinya. Tidak lama kemudian sebelum satu jenis "gigantisme" segera menggantikan yang lain - mamalia sendiri tumbuh menjadi ukuran yang luar biasa dan yang terbesar berkembang di rahim laut dan sekarang mengambil bentuk ikan paus yang hebat.
Akhir "kadal mengerikan" bukanlah kepunahan besar-besaran kehidupan - empat kematian sebelumnya telah mendahuluinya. Hari ini, menyedari potensi kesan bencana yang lain, sebilangan ahli astronomi dunia mengawasi serpihan puing-puing yang mengorbit dekat bumi yang tersisa dari pembentukan sistem suria. Jenis terkecil - misalnya meteor - memakai pertunjukan cahaya langit yang tidak berbahaya. Meteor yang lebih besar (bolida) kadang-kadang menyebarkan "api" dan mengekori "asap" ketika mereka menghempas ke Bumi. Mayat yang lebih besar meninggalkan terjadinya kehancuran semula jadi di sebilangan batu hutan - bahkan tanpa meninggalkan jejak bahan "pesta mereka". Tetapi penceroboh yang lebih besar mempunyai sedikit kesopanan seperti itu. Asteroid atau komet berdiameter satu kilometer akan menimbulkan malapetaka mutlak bagi pusat penduduk. Mayat yang sepuluh kali lebih besar boleh menyebabkan kematian besar dari jenis yang mengeja akhir dinosauria.
Manusia mula-mula berjalan tegak sekitar 6MYA. Ini mungkin berlaku ketika jalan menyimpang antara proto-simpanse dan hominid awal. Perbezaan itu mengikuti jangka masa evolusi primata yang cepat selama sepuluh juta tahun dan digabungkan menjadi kitaran evolusi manusia selama enam juta tahun. Alat batu pertama dibuat oleh tangan manusia kira-kira 2 juta tahun yang lalu. Api dimanfaatkan oleh beberapa anggota spesies manusia yang giat sejuta tahun kemudian. Teknologi mendapat momentum dengan sangat perlahan - beratus-ratus ribu tahun telah berlalu tanpa peningkatan yang ketara dalam alat yang digunakan oleh masyarakat suku pada masa lalu.
Manusia moden berasal lebih dari 200,000 tahun yang lalu. Kira-kira 125 ribu tahun kemudian, suatu peristiwa berlaku yang dapat mengurangkan jumlah populasi manusia planet Bumi kepada kurang dari 10,000 orang. Kejadian itu tidak bersifat luar daratan - Bumi itu sendiri mungkin menyalakan "api dan belerang" semasa letusan ruang magma yang dikenakan gas (serupa dengan kejadian di bawah Taman Nasional Yellowstone di barat AS). 65,000 tahun lagi berlalu dan zaman batu memberi laluan kepada zaman pertanian. Menjelang 5000 tahun yang lalu, negara-negara kota pertama bergabung di lembah subur yang dikelilingi oleh iklim yang kurang ramah. Seluruh peradaban telah datang dan hilang. Masing-masing menyampaikan obor budaya dan perlahan-lahan berkembang teknologi ke seterusnya. Hari ini hanya beberapa abad yang pendek sejak lensa kaca berbentuk tangan manusia pertama dan mengalihkan pandangan manusia kepada perkara-perkara di Langit Malam.
Hari ini cermin besar dan penyiasat ruang membolehkan kita merenungkan luasnya alam semesta. Kami melihat Cosmos dinamik dan sangat mendebarkan dengan kehidupan yang lebih berlimpah daripada yang mungkin dibayangkan oleh sesiapa sahaja. Seperti cahaya dan jirim, kehidupan mungkin merupakan kualiti asas dari kesinambungan ruang-waktu. Kehidupan boleh menjadi sama universal seperti gravitasi - dan sebagai pribadi seperti malam saja dengan teleskop di bawah langit malam…
1 Sebenarnya, cap jari spektrografik frekuensi radio sekurang-kurangnya satu asid amino (glisin) telah dijumpai di awan debu dan gas yang besar di dalam medium antarbintang (ISM). (Lihat asid amino yang terdapat di ruang dalam).
2 Bahawa kehidupan berkembang dari bentuk yang kurang canggih hingga lebih canggih adalah persoalan di luar pertikaian saintifik. Tepatnya bagaimana proses ini berlaku adalah masalah perpecahan mendalam dalam masyarakat manusia. Ahli astronomi - tidak seperti ahli biologi - tidak diperlukan untuk memegang teori tertentu dalam isu ini. Sama ada mutasi kebetulan dan pemilihan semula jadi mendorong proses itu atau ada "tangan" yang tidak dapat dilihat untuk membawa perkara seperti itu berada di luar bidang penyelidikan astronomi. Ahli astronomi berminat dengan struktur, keadaan, dan proses di alam semesta pada umumnya. Oleh kerana kehidupan menjadi lebih penting dalam perbincangan itu, astronomi - khususnya eksobiologi - akan lebih banyak lagi mengenai perkara itu. Tetapi hakikat bahawa para astronom boleh membiarkan alam berbicara mengenai isu-isu seperti "penciptaan ex nihilo" secara tiba-tiba dan seketika dalam bentuk Big Bang menunjukkan betapa pemikiran astronomi fleksibel berkenaan dengan asal-usul utama.
Pengakuan: Terima kasih saya ucapkan kepada ahli eksobiologi
Andrew Pohorille dari NASA yang menyedarkan saya tentang betapa pentingnya kesan hidrofobik terhadap pembentukan struktur penyusun diri. Untuk maklumat lebih lanjut mengenai eksobiologi sila lihat laman web rasmi Exobiology Life Through Space and Time NASA di mana saya bernasib baik untuk menghubungi Andrew.
Mengenai Pengarang:
Terinspirasi oleh karya agung awal tahun 1900: "Teleskop Langit Melalui Tiga, Empat, dan Lima Inci", Jeff Barbour memulai ilmu astronomi dan sains angkasa pada usia tujuh tahun. Pada masa ini Jeff meluangkan banyak waktunya untuk memerhatikan langit dan menyelenggara laman web
Astro.Geekjoy.
