Maankaltainen elämä maailmankaikkeudessa

Kirkkonummen Komeetta järjesti 8.5.2007 Kirkkonummen koulukeskuksessa yleisöesitelmän, jossa tutkija Mika Kokko kertoi aiheesta Maankaltainen elämä maailmankaikkeudessa. Helsingin yliopiston Vapaan sivistystyön toimikunta rahoitti esitelmän. Esitelmällä oli yli 40 kuulijaa.

Elokehä on tähden ympärilla oleva vyöhyke, jonka sisäpuolella olevan planeetan pinta pystyy ylläpitämään olosuhteita, joissa voi syntyä maankaltaista elämää. Näissä olosuhteissa veden täytyy säilyä nestemäisessä olomuodossa.

Klikkaa kuvaa!
Mika Kokko esitelmöi Kirkkonummella. Kuva Seppo Linnaluoto.

Mika Kokko on 49-vuotias tutkija Helsingin yliopiston Tähtitieteen laitoksella. Hän valmistelee väitöskirjaa elokehistä pääsarjatähtien ympärillä. Lisäksi hän luennoi Tähtitieteen perusteet -kurssia Helsingin yliopistolla ja Avoimessa yliopistossa.

Maankaltainen elämä maailmankaikkeudessa

Maankaltaisen elämän tutkimus on hyvin poikkitieteellistä. Siihen kuuluu ainesta mm. tähtitieteestä, biologiasta, kemiasta, geologiasta, fysiikasta, teknisistä tieteistä ja psykologiasta. Niinpä esitelmää täytyi rajata. Esitelmässä kerrottiin maankaltaisen elämän määritelmistä, maankaltaisen elämän alkuaineista ja molekyyleistä, maankaltaisen planeetan rakenteesta, elokehistä (sopivista tähdistä ja planeetoista) sekä maankaltaisesta 'älyllisestä' elämästä.

Maankaltaisen elämän määritelmiä

Esitelmöitsijä esitti kuusi kappaletta elämän määritelmiä. Se olisi mm. vesiliukoinen kemiallinen systeemi, joka siirtää molekyylirakenteisiin sisältyvän informaation ja lisääntyy edelleen. Elämä on fysikaalis-kemiallisia itseorganisoituvia evolutiivisia rakenteita ja prosesseja. Se on nukleiinihappomolekyylien ( RNA ja DNA) koodaaamaa molekyylien itseorganisoitumista. Se on järjestelmä, joka pyrkii säilyttämään ja luomaan informaatiota siitä, miten säilyttää tuo informaatio. Elävä olento on järjestäytynyttä monimutkaisuutta, joka pystyy vastaanottamaan informaatiota, tuottamaan, käsittelemään ja siirtämään edelleen informaatiota ja lisäksi tekemään lähes identtisen kopion itsestään. Ja tiivistetysti: Elävä olento on sellainen, jonka toimintaa ei pysty pelkkien luonnonlakien avulla selittämään.

Elämän ominaisuuksia ovat: lisääntyminen (tai jakaantuminen), solullisuus, evoluutio, vesiliukoinen kemia sekä jatkuvuus, joka jakaantuu suojaan, ravintoon ja lisääntymisen mahdollisuuteen.

Elämän rakennusaineita ovat vesi sekä hiili ja hiiliketjut. Elämän yleisiä vaatimuksia ovat mm. nestemäinen vesi ja suoja kovaa ultraviolettisäteilyä vastaan. Sopivia raaka-aineita sekä energiaa pitää olla saatavilla.

Klikkaa kuvaa!
Mika Kokon esitelmä jouduttiin pitämään koulun ruokalassa toisen tilaisuuden takia. Kuulijoita oli yli 40. Kuva Seppo Linnaluoto.

Elämän alkuaineita

Maailmankaikkeuden ylivoimaisesti yleisimmät alkuaineet ovat kaksi kevyintä, nimittäin vety ja helium. Kaikki muuta alkuaineet ovat syntyneet tähdissä. Yleisimpiä niistä ovat happi, neon, hiili, pii, magnesium, rauta ja rikki.

Maapallon kuoressa eniten on happea, piitä, alumiinia, vetyä, natriumia, kalsiumia ja rautaa.

Ihmisessä taas eniten on vetyä, happea, hiiltä, typpeä, kalsiumia, fosforia ja rikkiä.

Vesi on tunnetun elämän perusehto. Vesimolekyylissä on kaksi vetyatomia ja yksi happiatomi.

Maankaltainen elämä perustuu hiileen.

Elokehä

Esitelmöitsijä esitteli seuraavaksi melko perusteellisesti maapallon rakennetta. Sen jälkeen hän siirtyi puhumaan tähtien elokehistä.

Elokehä on tähden ympärilla oleva tila, jossa oleva planeetta pystyy ylläpitämään olosuhteita, joissa voi syntyä maankaltaista elämää.

Tähden pääsarjavaihe kattaa suurimman osan tähden elämästä. Se on pitkä ja rauhallinen vaihe, jossa tähti tuottaa energiansa muuttamalla vetyä heliumiksi.

Tähtien spekriluokat ovat O, B, A, F, G, K ja M. Pääasiassa tähden pintalämpötila määrää sen spektriluokan niin että pääsarjassa O-luokkaan kuuluvat kuumimmat tähdet ja M-luokkaan kylmimmät. O-luokassa ovat massiivisimmat, kirkkaimmat ja lyhytikäisimmät tähdet.

Riittävän pitkäikäisiä ovat sellaiset tähdet, jotka ovat pääsarjassa vähintään noin 5 miljardia vuotta. Tällaisia tähtiä on osa F-luokan tähdistä sekä G, K ja M-luokan tähdet. Tällaisiin tähtiin kuuluu 97 % pääsarjatähdistä.

Riittävän leveä elokehä on sellaisilla tähdillä, joiden kirkkaus on riittävän suuri. Tällaisia tähtiä on osa F-luokan tähdistä sekä G ja K-luokan tähdet. Näitä on 22 % pääsarjan tähdistä.

Elämän kannalta sopivia tähtiä ovat siis G ja K-spektriluokkien tähdet.

Sopiva planeetta

Elämän kannalta sopivan planeetan pitäisi täyttää seuraavanlaiset kriteerit: Ensinnäkin planeetan pinnan pitäisi olla kiinteä ja siinä pitäisi olla riittävästi heliumia raskaampia alkuaineita. Toiseksi siellä pitäisi olla sopiva lämpötila, noin 0...50 celsius-astetta. Kolmanneksi sen radan pitäisi olla riittävän pyöreä ja sen pitäisi olla tähden elokehässä. Neljänneksi sen ilmakehässä pitäisi olla pääasiassa typpeä ja happea. Ja viidenneksi sen pyörimisakselin kaltevuuden pitäisi olla sopiva ja samoin pyörimisnopeuden. Näin siellä ei olisi liian rajuja vuodenaikoja.

Maapallo on melko ainutlaatuinen planeetta. Se ensinnäkin täyttää kaikki edelläolevat kriteerit ja se on muutenkin sopiva. Maalla on suuri kuu, joka mm. vakauttaa kiertoakselin suunnan. Maassa on vapaata nestemäistä vettä, jota elämä välttämättä edellyttää. Maassa on myös tulivuoritoimintaa, joka on tärkeää hiilidioksidin kierrossa. Maan massa on riittävä, jotta se pystyy säilyttämään ilmakehän. Ilmakehässä on otsonia, joka suojaa meitä Auringon ultraviolettisäteilyltä. Ja meillä on myös sopiva kasvihuoneilmiö.

Onko elämää?

Maapallolla ihmisen älyn kehittymisen edellytyksiä ovat mm. kollektiivisen ymmärryksen siirto sukupolvelta toiselle. Tämä tapahtuu mm. kirjoitustaidon ja opetuksen avulla. Puhekykyä taas tarvitaan tiedon siirtämiseksi yksilöltä toiselle.

Linnunradassa olevien kommunikaatioon kykenevien sivilisaatioiden lukumäärää voidaan tarkastella ns. Draken yhtälön avulla. Siinä lähdetään Linnunradan tähtien lukumäärästä, jota kerrotaan erilaisilla todennäköisyyksillä. Näitä ovat mm. sopivien tähtien suhteellinen määrä, tähtien määrä joilla on planeettoja, elämää synnyttävien tähtien suhteellinen määrä, sivilisaatioita synnyttävien planeettojen osuus elämää synnyttävistä planeetoista. Tämä kerrotaan niiden sivilisaatioiden osuudella jotka kehittyvät kommunikaatioon kykeneviksi. Esitelmöitsijä käytti ylläoleville termeille varsin positiivisia arvioita. Tällä hetkellä kommunikointiin kykenevien sivilisaatioiden määrä saadaan kun ylläolevat termit kerrotaan teknisen sivilisaation iän ja Linnunradan iän osamäärällä. Nyt esitelmöitsijä otti teknisen sivilisaation iäksi 50 vuotta, mikä on aika pessimistinen arvio, ja sai tulokseksi 9 sivilisaatiota. Näistä sivilisaatioista on toistaiseksi vain yksi löytynyt, nimittäin itse maapallo.

Esitelmöitsijä päätti esitelmänsä sanoihin: "Älykäs selviää aina sellaisesta mihin viisas ei joudu".

Seppo Linnaluoto