Dlaczego jesteśmy
Dlaczego jesteśmy
Cud POwsTANIA żyCIA NA ZIemI
JOHN GRIBBIN
Przełożył
Adam Tuz
Tytuł oryginału
THe ReAsON wHy
The miracle of Life on earth
Copyright © John and mary Gribbin, 2011
First published by the Penguin Group
All rights reserved
Projekt okładki
Prószyński media
Ilustracja na okładce
© NAsA/JPL
Redaktor serii
Adrian markowski
Redakcja
ewa Kościelska-Koszur
Korekta
Bronisława dziedzic-wesołowska
A
amanie
Jacek Kucharski
IsBN 978-83-7839-423-5
warszawa 2013
wydawca
Prószyński media sp. z o.o.
02-697 warszawa, ul. Rzymowskiego 28
www.proszynski.pl
druk i oprawa
OPOLGRAF spółka Akcyjna
45-085 Opole, ul. Niedziałkowskiego 8 12
SpiS treści
Podziękowania 8
Przedmowa: Jedyna inteligentna planeta 9
Wstęp: Jedna na bilion 12
1 Dwa paradoksy i jedno równanie 41
2 Co jest tak szczególnego w naszym położeniu
w obrębie Drogi Mlecznej? 75
3 Co jest tak szczególnego w Słońcu? 104
4 Co jest tak szczególnego w Układzie Słonecznym? 127
5 Co jest tak szczególnego w Ziemi? 156
6 Co jest tak szczególnego w eksplozji kambryjskiej?
I. Kontyngencja i konwergencja 184
7 Co jest tak szczególnego w eksplozji kambryjskiej?
II. Wenus cieplarnia/Ziemia śnieżka 202
8 Co jest tak szczególnego w nas? 222
Bibliografia 246
Polskie wydania bibliografii 251
Indeks 253
Może się niemal wydawać, że nasza Galaktyka stanowiła gigantyczny
magazyn z zapasowymi częściami potrzebnymi do powstania życia.
James Lovelock, członek Towarzystwa Królewskiego
Simonowi Goodwinowi, na tyle wielkodusznemu,
że pierwszy nie napisał tej książki!
podziękowania
Chciałbym podziękować Simonowi Goodwinowi, Douglasowi Lino-
wi, Charleyowi Lineweaverowi, Jimowi Lovelockowi, Mordecaiowi
Markowi Mac Low, Josepowi Trigo-Rodriguezowi oraz astronomom
z Sussex University za dyskusje i rady dotyczące różnych aspektów
niniejszej książki. Dzięki Bernardowi Pagelowi, z którym w ostatnich
latach dzieliłem gabinet, miałem sposobność dowiedzieć się więcej, niż
się spodziewałem, o składzie chemicznym gwiazd i o tym, jak skład
ten się zmieniał w miarę upływu czasu. Mary Gribbin odegrała jak
zawsze ważną rolę, dbając o zrozumiałość moich wywodów, a Alfred
C. Munger Foundation pokryła część kosztów naszych podróży oraz
innych wydatków.
PRZEDMOWA
Jedyna inteligentna planeta
Czy nasze istnienie zawdzięczamy zderzeniu  superkomety z Wenus
600 milionów lat temu? Taki pomysł dekadę temu mógłby wydać się
śmieszny. Obecnie wiemy jednak o istnieniu ciał lodowych o rozmiarach
Plutona, poruszających się po orbitach na obrzeżach Układu Słonecz-
nego; wiemy, że ziemski Księżyc powstał wskutek zderzenia z Ziemią
obiektu wielkości Marsa; wiemy z teorii chaosu, że żadna z orbit wokół
Słońca nie jest stabilna; co najważniejsze, wiemy również, że jakaś
katastrofa spotkała jednocześnie Wenus i Ziemię tuż przed eksplozją
życia na naszej planecie, co doprowadziło do naszej egzystencji. Zbieg
okoliczności? Być może. Jeśli tak, to najistotniejszy z łańcucha zbiegów
okoliczności prowadzącego do pojawienia się na Ziemi inteligentnych
form życia. A
ańcuch ten ma tak wiele słabych ogniw, że  mimo bezliku
gwiazd i planet we Wszechświecie  jako gatunek obdarzony inteligencją
możemy być zjawiskiem jedynym w swoim rodzaju.
Droga Mleczna zawiera kilkaset miliardów gwiazd. Skromnie licząc,
wokół kilku miliardów krążą planety, na których mogłoby powstać
życie. W naszej Galaktyce może być więcej nadających się do zasie-
dlenia planet niż ludzi na Ziemi. Ale  nadająca się do zasiedlenia nie
oznacza  zamieszkana . Według tezy zawartej w niniejszej książce
inteligentna cywilizacja istnieje tylko na Ziemi. Przyczyna tego stanu
rzeczy wiąże się z serią kosmicznych zdarzeń, które wywarły wpływ na
Wenus i Ziemię około 600 milionów lat temu. To jednak tylko część
Dlaczego jesteśmy
10
historii, zaledwie jedna z astronomicznych i geofizycznych przyczyn
szczególnej i, być może, niepowtarzalnej roli Ziemi.
Postępy nauki od czasów Kopernika coraz bardziej odsuwają nas
od centrum Wszechświata. Do końca XX wieku uczono nas, że sta-
nowimy zwyczajny gatunek fauny, zamieszkujÄ…cy zwyczajnÄ… planetÄ™
krążącą wokół zwykłej gwiazdy na peryferiach niepozornej galakty-
ki. Jednak taki obraz Ziemi i ludzkości jako mało istotnej jednostki
we Wszechświecie może być mylny. W niniejszej książce staram się
podważyć ów pogląd i zasugerować, że ludzkość jest czymś szczególnym
 unikatowym wytworem niezwykłego zestawu okoliczności, który
nie zdarzył się dotychczas nigdzie indziej w Galaktyce, a być może
nawet w całym Kosmosie. Koncepcja znana jako  efekt Złotowłosej *
przekonuje, że w całym naszym Wszechświecie jest coś osobliwego,
jednak w mojej argumentacji nie ma dla niej miejsca; czy Wszechświat
jest niezwykły czy też nie, osobliwa jest pozycja, jaką zajmuje w nim
Ziemia zasiedlona przez żywe istoty.
Koncepcja Ziemi jako  żyjącej planety , wyrażona najbardziej kla-
rownie w postaci hipotezy Gai, zawładnęła wyobraz
niÄ… opinii pu-
blicznej i stała się częścią poważanej wiedzy naukowej. Przywykliśmy
do myśli, że nasza siedziba w Kosmosie stanowi jednolity, złożony
z powiązanych ze sobą elementów, system życia. Niepokoi nas bar-
dzo realna możliwość, że działania ludzkości mogą oznaczać śmierć
Gai. Zagadnienia te omawia w swoich najnowszych książkach Jim
Lovelock. Kreślony przezeń obraz jest dostatecznie ponury nawet
z zaściankowej perspektywy życia na samej Ziemi. Ale czy pojedyncza
planeta naprawdÄ™ liczy siÄ™ w bezkresie Kosmosu?
Niedawne odkrycie planety zaledwie kilkakrotnie cięższej od Zie-
mi, krążącej wokół pobliskiej gwiazdy**, a także odkrycie w ciągu paru
ostatnich lat ponad 200 przypominających Jowisza planet olbrzymów,
krążących wokół innych gwiazd, rozpaliło zainteresowanie odnalezie-
niem inteligentnych form życia w odległych regionach Wszechświata.
* Złotowłosa (ang. Goldilock)  bohaterka bajki, która w chatce trzech niedz
wiadków nie
chciała jeść kaszki ani za gorącej, ani za zimnej (przyp. tłum.).
** A także, w trakcie przygotowywania tej książki do druku, kilku dalszych  planet
ziemiopodobnych (przyp. aut.).
Przedmowa
11
Wiele osób ma nadzieję, że obecność innych  układów słonecznych
musi oznaczać istnienie innych  ziemskich planet  a skoro tak, to
na pewno muszą też istnieć inne istoty ludzkie? To mylny argument.
Po pierwsze, wydaje się, że planety przypominające Ziemię praw-
dopodobnie występują rzadko. Jednak nawet gdyby inne planety
ziemiopodobne występowały często, uważam, że chociaż samo życie
może być zjawiskiem powszechnym, to taki rodzaj cywilizacji opar-
tej na inteligencji i technologii, jaki pojawił się na Ziemi, może być
fenomenem, przynajmniej w obrębie Drogi Mlecznej.
Zgadzam się z Lovelockiem, że inne Gaje mogą występować w Ko-
smosie stosunkowo często. Doszedłem jednak do wniosku, że nasz
rodzaj inteligentnego życia zdarza się tak rzadko, że może być zjawi-
skiem niepowtarzalnym, ograniczonym wyłącznie do naszej planety.
W obecnym momencie kosmicznego czasu inteligentne życie istnieje
tylko na Ziemi; posługując się językiem hipotezy Gai: Ziemia to jedyna
inteligentna planeta, przynajmniej w naszej Galaktyce.
Niezależnie od tego, czy dostrzega się tu palec Boży czy też nie,
taki stan rzeczy oznaczałby, że stanowimy najbardziej zaawansowaną
technologicznie cywilizację we Wszechświecie i jako jedyni obserwu-
jemy sam Wszechświat, pojmując jego pochodzenie i naturę. Jeśli
ludzkość i Gaja zdołają przetrwać obecne kryzysy, to cała Galaktyka
może stać się naszym domem. Jeśli zaś stanie się inaczej, zagłada Gai
może okazać się zdarzeniem o znaczeniu dosłownie uniwersalnym.
W swoich rozważaniach ograniczam się do Drogi Mlecznej nie
tylko z tego powodu, że stanowi ona nasze własne podwórko astro-
nomiczne, wyspę w przestrzeni kosmicznej, której prawdopodobnie
nie zbadamy fizycznie w przewidywalnej perspektywie czasowej,
lecz także dlatego, że Wszechświat poza granicami Drogi Mlecznej
może być nieskończony. W nieskończonym Wszechświecie wszystko
jest możliwe, ale wszelkie interesujące zjawiska mogą zachodzić nie-
skończenie daleko od nas. Droga Mleczna zawiera kilkaset miliardów
gwiazd, ale prawie na pewno mieści tylko jedną inteligentną cywili-
zację. W takim sensie nasza cywilizacja jest tą jedyną i szczególną.
Niniejsza książka wyjaśnia, dlaczego tak się stało.
Wstęp
Jedna na bilion
Wszechświat jest wielki. Żyjemy w przestrzeni we wnętrzu rozsze-
rzającej się sfery, która narodziła się w stanie nieskończonej gęstości
i nieskończonego gorąca w chwili Wielkiego Wybuchu 13,7 miliarda
lat temu. Ponieważ sfera ta istnieje tylko 13,7 miliarda lat, w zasa-
dzie największa odległość, na jaką moglibyśmy sięgnąć wzrokiem,
to dystans, który światło pokonało w ciągu 13,7 miliarda lat. Dość
logicznie zatem przyjęto, że ta odległość wynosi 13,7 miliarda lat
świetlnych, przy czym rok świetlny oznacza dystans, jaki światło
może przebyć w ciągu roku  około 9,5 biliona km lub 5,9 biliona mil.
Zatem dostępny obserwacji Wszechświat stanowi pęcherz z Ziemią
znajdującą się w jego centralnym punkcie, mający średnicę 27,4 mi-
liarda lat świetlnych i powiększający się w tempie 2 lat świetlnych
(po jednym w każdą stronę) na rok*.
To wcale nie znaczy, że jesteśmy w centrum Wszechświata, podobnie
jak żeglarz, który nie widzi lądu, nie znajduje się na środku oceanu,
a po prostu w centrum kręgu wyznaczonego przez widziany przezeń
horyzont. Każdy z żeglarzy w innych regionach oceanu pozostaje
w centralnym punkcie swojego własnego  dostrzegalnego świata
otaczanego przez horyzont. Wszechświat bez wątpienia rozciąga się
* To lekkie uproszczenie nie odzwierciedla w pełni zjawiska rozszerzania się Wszechświata.
Mam nadzieję, że moi koledzy kosmolodzy wybaczą mi je (przyp. aut.).
Wstęp
13
poza granicami naszego kosmicznego horyzontu  tak jak morze sięga
poza granice horyzontu żeglarza  i równie dobrze (w przeciwieństwie
do oceanu) może być nieskończony. Jednak nie zamierzam w tym
miejscu rozważać, co znajduje się za kosmicznym horyzontem.
Wewnątrz sfery widzialnego Wszechświata jasne gwiazdy, bar-
dziej lub mniej podobne do naszego Słońca, są zgrupowane w wy-
spy nazywane galaktykami. Na podstawie obserwacji prowadzonych
za pomocą instrumentów takich jak Teleskop Kosmiczny Hubble a
szacuje się, że w dostrzegalnym Wszechświecie istnieją setki miliar-
dów, a być może nawet biliony galaktyk. Wszystkie gwiazdy, które
widzimy gołym okiem, są częścią jednej z owych wysp w przestrzeni
kosmicznej naszej macierzystej galaktyki, zwanej DrogÄ… MlecznÄ…
lub po prostu Galaktyką. Niestety, nasze oczy to instrument całkowicie
niewystarczajÄ…cy do ujawnienia prawdziwej natury Drogi Mlecznej.
Nasza Galaktyka (jeśli liczyć w bardzo dużym zaokrągleniu) zawiera
tyle samo gwiazd, ile jest galaktyk w dostrzegalnym Wszechświecie.
W latach sześćdziesiątych XX wieku, kiedy zaczynałem stawiać pierwsze
kroki w astronomii, najczęściej wymienianą, okrągłą liczbą gwiazd
Drogi Mlecznej była liczba 100 miliardów; w miarę upływu czasu
i pojawiania się coraz ściślejszych wyników obserwacji szacunkowa
liczba wzrosła do 200 miliardów, następnie do  kilkuset miliardów.
Ponieważ nasze teleskopy są stale udoskonalane i w trakcie obserwacji
ciÄ…gle wychodzÄ… na jaw nowe odkrycia, rozsÄ…dnym rozwiÄ…zaniem
wydaje siÄ™ zaokrÄ…glenie liczby gwiazd w naszej Galaktyce (w wielkim
przybliżeniu) do biliona. To oznacza, że Słońce jest jedną z biliona
gwiazd, a nasza Galaktyka  jednÄ… z biliona galaktyk. Poza tym, o ile
nam wiadomo, Słońce to dość zwyczajna gwiazda (chociaż może od-
znaczać się pewnymi drugorzędnymi, lecz istotnymi, szczególnymi
cechami, które omówię póz
niej).
Podróż przez drogę mleczną
Owa wyspa złożona z biliona gwiazd tworzy tło zarówno mojej opowie-
ści o powstaniu inteligentnego życia na Ziemi, jak i podłoże zagadki,
Dlaczego jesteśmy
14
czy we Wszechświecie istnieją jeszcze inne inteligentne formy życia.
W obecnym stanie ludzkiej wiedzy o Kosmosie jedyne, co możemy
zrobić dla wyjaśnienia kwestii pojawienia się inteligencji, to zgłębiać
historię i geografię naszej własnej Galaktyki i starać się zrozumieć
przyczynę i sposób powstania inteligencji na Ziemi oraz ustalić, co
te dane mówią nam o szansach odnalezienia cywilizacji na innych
 planetach ziemiopodobnych w bezkresach Drogi Mlecznej. Jeśli
w całym Wszechświecie istnieje dostatecznie dużo gwiazd i planet,
musi gdzieś być inny glob podobny do Ziemi; ale czy gdzieś na na-
szym własnym, kosmicznym podwórku znajduje się taki, który stał
siÄ™ siedzibÄ… innej cywilizacji?
Jeśli o to chodzi, mimo że nasza Galaktyka składa się z wielu ele-
mentów, nas interesują planety mniej lub bardziej przypominające
Ziemię, krążące wokół gwiazd mniej lub bardziej podobnych do Słońca.
Słońce i planety Układu Słonecznego powstały razem z zapadającej
się chmury gazu i pyłu, unoszącej się w przestrzeni kosmicznej, nieco
ponad 4,5 miliarda lat temu, kiedy Wszechświat osiągnął zaledwie
dwie trzecie swojego obecnego wieku. Fakt, że utworzenie się Układu
Słonecznego nastąpiło tak póz
no, nie jest tylko zbiegiem okoliczności.
Istnieją niezbite dowody, że jedyne pierwiastki powstałe w znaczą-
cych ilościach w wyniku Wielkiego Wybuchu to wodór i hel. Cięższe
pierwiastki tworzÄ… siÄ™ od tego czasu wewnÄ…trz gwiazd w procesie
zwanym nukleosyntezÄ… gwiezdnÄ… i ulegajÄ… rozproszeniu w przestrzeni
kosmicznej w momencie obumarcia tychże gwiazd. Musiał zatem
upłynąć pewien czas, w którym narodziło się, żyło i obumarło kilka
generacji gwiazd, zanim zostały wytworzone chmury materii między-
gwiazdowej, zawierajÄ…ce dostatecznie bogatÄ… mieszaninÄ™ pierwiast-
ków takich jak krzem, tlen, węgiel i azot, z których mogła powstać
planeta taka jak Ziemia.
Częścią owego procesu nukleosyntezy są zjawiska, dzięki którym
gwiazda, taka jak Słońce, świeci. Panująca wewnątrz Słońca skrajnie
wysoka temperatura i takież ciśnienie zmuszają jądra atomów wodoru
do Å‚Ä…czenia siÄ™ ze sobÄ… i tworzenia jÄ…der helu; procesowi temu towa-
rzyszy uwalnianie się energii. We wnętrzu innych gwiazd, pozostają-
cych w innych stadiach cyklu życiowego, jądra helu łączą się, tworząc
Wstęp
15
węgiel, tlen i tak dalej. Wszystkie wymienione przemiany zachodzą
w obrębie dysku złożonego z gwiazd, gazu i pyłu, którego średnica
sięga 100 000 lat świetlnych. Na podstawie pomiarów rozmieszczenia
tego materiału, na tyle dokładnych, jak dalece to możliwe przy ich
przeprowadzaniu z miejsca wewnątrz Galaktyki, a także porównywania
tego, co widzimy, z wynikami obserwacji innych galaktyk oglÄ…da-
nych z zewnątrz, astronomowie stwierdzili, że nasza Galaktyka ma
strukturę spiralną z wijącymi się pasmami jasnych, młodych gwiazd
(zwanych ramionami spiralnymi), biegnÄ…cymi na zewnÄ…trz od centrum
dysku. Zwykło się uważać, że taka struktura znamionuje czysty mo-
del spiralny z czterema ramionami głównymi i kilkoma mniejszymi
łukami; jednakże wyniki póz
niejszych obserwacji sugerują, że model
jest bardziej pogmatwany: z niektórych ramion głównych wystają
ostrogi, fragmenty innych ramion, jest nawet poprzeczka utworzona
z ramion przebiegających poprzez środek Galaktyki.
Nikt dokładnie nie wie, w jaki sposób powstaje wzorzec spiralny,
lecz cechuje on wiele galaktyk. Według najbardziej prawdopodobnego
przypuszczenia powstaje wskutek fal gęstości, czyli gromadzenia się
w określonych miejscach krążących wokół centrum Drogi Mlecznej
gwiazd i chmur gazu. Przypomina to zagęszczenie ruchu na autostra-
dzie, wywołane przez przemieszczający się zator w pobliżu dużego,
powolnego pojazdu. Chmury gazu, pochwycone przez obracajÄ…ce siÄ™
zatory, ulegają ściśnięciu i niektóre z nich zapadają się, tworząc nowe
gwiazdy, które uwidaczniają ów spiralny wzorzec. Ale pojedyncze
gwiazdy są o wiele mniejsze od tych chmur i bez przeszkód przenikają
przez falę gęstości, krążąc po swoich, prawie kolistych, torach ruchu
wokół centrum Galaktyki.