fbpx Zanim na ziemi powstało życie, a wraz z nim wirusy… - VIVADENTAL EUROPEAN IMPLANT & AESTHETICS CENTRE

Zanim na ziemi powstało życie, a wraz z nim wirusy…

Jarosław Szycik ‐ 21 marca 2020

Historia Ziemi to przedmiot nieustannych badań naukowców, którzy wciąż odkrywają kolejne tajemnice skrywane przez naszą planetę i jej szeroko rozumiane otoczenie, czyli Kosmos. W nim zaszyfrowana jest historia. Ziemia jest bowiem częścią znacznie większej i starszej materii, jaką jest Układ Słoneczny, należący do Galaktyki powszechnie znanej jako Droga Mleczna oraz jeszcze szerzej – Wszechświata. Sekret wirusów, podobnie jak wulkanów, czy oceanicznych głębin, może być gdzieś bardzo daleko, ukryty w gwiazdach.

Obserwatorium Astronomiczne w Nowym Meksyku (USA)

Być może w Kosmosie odnajdziemy skojarzenia z dzisiejszą niełatwą rzeczywistością, niezależnie od tego, że idąc jak po nitce do kłębka, dojdziemy  do świata  wirusów – podążając od powstania naszego świata, który je stworzył.

Trochę ciekawostek sprzed powstania Ziemi,
czyli skąd się wzięliśmy…

Wszechświat

Wszystko zaczęło się od powstania Wszechświata 13,82 miliarda lat temu, o czym mówi Teoria Wielkiego Wybuchu. Powstał on z bardzo gęstej i gorącej materii mającej swoje źródło w początkowej osobliwości. Jest to  punkt lub linia, gdzie przyspieszenie grawitacyjne lub gęstość materii są nieskończone. Ona zarazem zapoczątkowała czasoprzestrzeń. Wcześniej czas nie istniał, tak głosi Teoria. Jedna z definicji określa Wszechświat jako wszystko co istniało, istnieje i istnieć będzie w przyszłości i składa się z czasoprzestrzeni, form energii oraz praw fizyki.

Mgławica po wybuchu supernowej

Wymiary widzialnego Wszechświata możliwego do zaobserwowania z Ziemi przekraczają ludzką wyobraźnię, pomimo, iż jest on ograniczony ze względu na fakt, iż wszelkie sygnały oraz światło mogą dotrzeć do nas z okresu nie wcześniejszego niż z czasu Wielkiego Wybuchu. Średnica obserwowanego Wszechświata wynosi około 92 miliardy lat świetlnych. Zawiera 300 tryliardów gwiazd, które tworzą 350 miliardów galaktyk dużych i 3,5 biliona karłowatych. Wszystkie one tworzą 25 miliardów grup galaktyk składających się na 10 milionów supergromad galaktyk. Ilości robią wrażenie, ale takie cyfry charakteryzują też samego człowieka. Tylko w jamie ustnej mamy około 50 miliardów bakterii (nie mylić z wirusami)… Wszechświat nieustannie się rozszerza. Jedna z teorii mówi nawet, że istnieje wiele wszechświatów…

Jak mała więc jest nasza ziemia, jak mały jest człowiek i jak małe są drobnoustroje, w tym wirusy? O tym dalej…

Czarne Dziury w Kosmosie

Co jakiś czas media donoszą o „jakichś” czarnych dziurach w Kosmosie. Nie można ich zaobserwować, ponieważ nie emitują światła. Można je zidentyfikować jedynie poprzez badanie oddziaływania z materią i promieniowaniem elektromagnetycznym. Nazwa przyjęła się też w języku potocznym, oznaczając sytuację bez wyjścia. I rzeczywiście… Tyle że w Kosmosie (ale nie tylko) czarna dziura oznacza taki obszar czasoprzestrzeni, którego, ze względu na wielkość grawitacji będącej skutkiem nagromadzenia wielkiej masy w małej objętości, nic nie może opuścić. Światło, które wpadnie w czarną dziurę nie ulega odbiciu i zostaje przez nią pochłonięte. Podobnie jak materia. Jest to zgodne z ogólną teorią względności Alberta Einsteina, która mówi, że siła grawitacji wynika z lokalnej geometrii czasoprzestrzeni. W kwietniu 2019 roku zaprezentowano pierwsze w historii zdjęcie czarnej dziury, a raczej jej cień. Znajduje się ona w Gwiazdozbiorze Panny, w centrum galaktyki M87, około 53 miliony lat świetlnych od Ziemi. 

Czarna dziura w kosmosie – efekt wybuchu supernowej – inscenizacja

Czarne dziury w Kosmosie tworzą się z gwiazd u schyłku ich życia. Po wypaleniu wszystkich gazów, w tym wodoru i helu, gwiazda zaczyna zużywać cięższe pierwiastki, a w końcu żelazo, przez co nie jest w stanie wytworzyć wystarczającej ilości energii przeciwdziałającej zapadaniu się pod wpływem własnej grawitacji. Na skutek szybko postępującego zapadania się jądra, pod płaszczem gwiazdy następuje gwałtowny wzrost ciśnienia. Gwiazda dosłownie puchnie i eksploduje z olbrzymią siłą, emitując energię jaką w ciągu jednej sekundy wydziela cała galaktyka. Zjawisko takiego wybuchu gwiazdy określane jest mianem supernowej, czemu towarzyszy powstanie niezwykle jasnego obiektu, po którym wkrótce nie ma niemal żadnego widocznego śladu. Żelazne jądro bowiem nadal się zapada, a jego przemiany dokonują się na poziomie atomów. Dochodzi do zbijania się elektronów z protonami i dalszego zwiększania gęstości i grawitacji. W efekcie  pozostaje czarna dziura, jako zbiór zagęszczonej, niejako zassanej materii. To tak jakby bomba atomowa, której mocy nie sposób sobie wyobrazić, wybuchła do wewnątrz gwiazdy zabierając do jej jądra całą wytworzoną energię.

Jakie znaczenie dla życia na Ziemi mogą mieć czarne dziury? Otóż mają. Oto bowiem wybuch supernowej tworzy falę uderzeniową zawierającą niemalże całą materię gwiazdy, w tym pierwiastki cięższe niż tlen i żelazo, które stanowi zarazem główne źródło powstawania gwiazd i planet, w tym słońca i naszego Układu Słonecznego. Mamy więc szansę lepiej poznać, co, jak i kiedy oddziaływało na naszą planetę i powiązać to z wiedza, którą już posiadamy. 

Uczeni uważają, że czarne dziury znajdują się w każdej galaktyce. W centralnej części Drogi Mlecznej ma istnieć czarna dziura o masie 4 miliony razy większej niż masa Słońca. Być może wybuch tej supernowej dał początek naszemu Układowi Słonecznemu. Co więcej, w 2015 roku uczeni zidentyfikowali zderzenie dwóch czarnych dziur (1,3 miliarda lat świetlnych od Ziemi), co ma wielkie znaczenie dla dalszego badania Kosmosu, Wielkiego Wybuchu i powstawania planet.

Droga Mleczna

Znajdujemy się w pewnym szczególnym miejscu w Kosmosie. Zgodnie z klasyfikacją Hubble’a, nasza galaktyka, to galaktyka spiralna z poprzeczką, jedna z 350 miliardów we Wszechświecie. Znajduje się w niej około 400 miliardów gwiazd, w tym Słońce i Układ Słoneczny, w którym znajduje się Ziemia, na której żyjemy wraz z drobnoustrojami sprawiającymi nam tyle problemów. Droga Mleczna, wraz z 50 innymi galaktykami tworzy tzw. Grupę Lokalną, które połączone siłą grawitacji przemieszczają się w Kosmosie jako jedna całość. Jej rozpiętość wynosi około 10 milionów lat świetlnych.

Droga Mleczna widziana w nocy za miastem

Wiek naszej galaktyki szacuje się na 13,6 miliarda lat, więc około 220 mln lat po Wielkim Wybuchu. Centrum Drogi Mlecznej leży około 28 tysięcy lat świetlnych od Słońca, a widoczne jest w gwiazdozbiorze Strzelca. Średnica dysku galaktycznego wynosi od 100 do 120 tysięcy lat świetlnych, a jego grubość 1 tysiąc lat świetlnych.

Droga Mleczna w przestrzeni międzygwiezdnej

Szacuje się, że za niespełna 4 miliardy lat nasza galaktyka zderzy się z Galaktyką Andromedy oraz z Galaktyką Trójkąta. W wyniku zderzenia galaktyki połączą się w jedną galaktykę eliptyczną i dojdzie do rozproszenia gwiazd z zupełnie nowymi trajektoriami i orbitami. Różne, także i skrajne scenariusze, zakładają wyrzucenie Układu Słonecznego z Ziemią poza nowo powstałą galaktykę, albo w okolice jej części centralnej. Żartując można powiedzieć, że klimat na Ziemi może się nieco zmienić.

Układ Słoneczny

Proces formowania się Słońca i Układu Słonecznego rozpoczął się 4,6 miliarda lat temu w wyniku grawitacyjnego zapadnięcia się molekularnego obłoku międzygwiazdowego. W jego wyniku powstało osiem planet, w tym nasza Ziemia, 205 ich księżyców, pięć planet karłowatych i wiele miliardów planetoid, komet i meteoroid. Prędkość orbitalna Układu Słonecznego wynosi około 268 km/s.

Układ Słoneczny. Sondy Voyager 1 i Voyager 2 potrzebowały aż 35 lat, aby dotrzeć na skraj Układu Słonecznego, wchodząc najpierw w obszar heliosfery, a następnie przekraczając heliopauzę, aby znaleźć się w przestrzeni międzygwiezdnej.

Nasz układ nie jest stabilny i nieustannie ewoluuje. Prognozy mówią, że w ciągu kolejnych 5 miliardów lat Słońce znacznie się powiększy i przejdzie w schyłkowy etap ewolucji stając się czerwonym olbrzymem, a następnie białym karłem (wielkości Ziemi), a po całkowitym wypaleniu czarnym karłem nie emitującym już promieniowania elektromagnetycznego. Obecnie więc Słońce jest w „szczytowej formie”. O wybuchach na powierzchni Słońca i wiatrach słonecznych słyszymy, kiedy na Ziemi dochodzi do kataklizmów klimatycznych, albo zakłóceń elektromagnetycznych. Słońce „żyje” i jest aktywne. Średnica Słońca jest 109 razy większa od średnicy Ziemi i wynosi 1 392 000 kilometrów, zaś jego masa wynosząca 1,9884 kwintyliona kilogramów jest ponad 330 tysięcy razy większa od masy Ziemi i dominuje w Układzie Słonecznym, stanowiąc aż 99,86 % masy wszystkich ciał niebieskich. To dzięki tej masie i temperaturze wynoszącej na powierzchni 5500oC, a wewnątrz nawet 15 mlnoC, dochodzi do reakcji termojądrowych uwalniających wielkie ilości energii, która wysyłana jest w Kosmos jako promieniowanie elektromagnetyczne.

Galaktyka spiralna Galaxy M106 – leży w odległości 23.5 miliona lat świetlnych od Ziemi w Gwiazdozbiorze Pszczół Venatici

Położenie Układu Słonecznego w Galaktyce Drogi Mlecznej jest niezwykle korzystne dla ewolucji życia na Ziemi, ponieważ jego orbita zbliżona jest do okręgu, a prędkość orbitalna (220 km/s) zbliżona do prędkości orbitalnej ramion galaktycznych. Skutkuje to małym prawdopodobieństwem przejścia pomiędzy ramionami, w których dochodzi do wybuchów supernowych, co mogłoby mieć katastrofalny wpływ na klimat i biosferę naszej planety. Ale… Jakie wielkie są to przestrzenie? Odległość np. między Ramieniem Oriona a Ramieniem Perseusza wynosi około 6500 lat świetlnych, czyli około 62 biliardy kilometrów.

Układ Słoneczny leży też w znaczącym oddaleniu od zagęszczonych gwiazdami obszarów naszej Galaktyki, dzięki czemu jesteśmy z dala od komet indukowanych przez zbliżenia gwiazd oraz intensywnego, zgubnego dla życia, promieniowania jądra Galaktyki. Najbliższe nas gwiazdy, to triada Alfa Centauri – dwie wielkości Słońca oraz jedna mała, Proxima Centauri, tzw. czerwony karzeł. Znajdują się one w odległości około 4,4 lat świetlnych, czyli 42 biliony kilometrów. To aż 28 milionów odległości Ziemi od Słońca. Żyjemy więc pod szczęśliwą Gwiazdą, tylko te wirusy…

Poza Układem Słonecznym

Jesienią 1977 roku z Przylądka Canaveral na Florydzie, NASA wystrzeliła w Kosmos bezzałogowe sondy Voyager 1 oraz Voyager 2. Obecnie obie sondy znajdują się już poza Układem Słonecznym, podobnie jak trzy inne Pioneer 10 i 11 oraz New Horizons. Sonda Voyager 2 opuściła Układ Słoneczny w odległości ok. 18 mld kilometrów od słońca, zaś Voyager 1 potrzebował na to około 450 milionów kilometrów więcej.

Mgławica Velon w Gwiazdozbiorze Łabędzia

Obie ciągle się oddalają od Ziemi a odległość ta wynosi już około 22,5 miliarda kilometrów. Wciąż jeszcze przekazują cenne informacje, a czas w którym sygnał z ich nadajników dociera na Ziemię, przekracza już 20 godzin. Tak daleko… Ale jak to się ma do choćby jednego roku świetlnego, czy do 120 tysięcy lat świetlnych, ile ma rozpiętość naszej galaktyki, jednej z 350 miliardów we Wszechświecie…

Sonda kosmiczna Voyager – model w Muzeum Lotnictwa i Kosmosu w Waszyngtonie

Ziemia

Jak mała jest nasza planeta we Wszechświecie? Jej masa wynosi około 6×1024 kg, czyli kwadrylion kilogramów, albo tryliard ton, ale to zaledwie około 3 x 10-6 , tj. 0,000003 masy Słońca i 3 x 10-18 masy Układu Słonecznego, czyli trzy trylionowe. Jesteśmy za to jego największą i najgęstszą z planet, jedyną na której istnieje życie, a także jedyną w Kosmosie o której wiemy, że życie istnieje; z unikalną wśród planet skalistych hydrosferą i atmosferą zawierającą 21% tlenu, posiadającą naturalnego satelitę – Księżyc mający 0,0123 masy Ziemi. Ziemię od Słońca dzieli ok. 150 mln kilometrów, to dla światła zaledwie 8 minut i 19 sekund. W astronomii jest to jednostka umowna au, za pomocą której określa się odległości miedzy ciałami niebieskimi.

Ziemia widziana z Kosmosu, na dalszym planie Droga Mleczna

Wiek Ziemi określany jest na około 4,56 miliarda lat i jest tożsamy z powstaniem z mgławicy słonecznej, powodującej zapadanie grawitacyjne, czyli kurczenie się pod wpływem grawitacji skupisk materii, dodatkowo katalizowanej przez pole magnetyczne, co zapoczątkowało powstanie wszystkich planet Układu Słonecznego oraz samego Słońca. Wodór i hel zawarty w mgławicy pochodził z Wielkiego Wybuchu, resztę stanowiła wirująca chmura gazu, pyłu międzygwiezdnego i skał. Do zagęszczenia materii doszło na skutek przejścia przez mgławicę słoneczną fali uderzeniowej w postaci strumienia materii powstałego najprawdopodobniej ze zderzenia się blisko położonej gwiazdy z supenową. 

Deszcz meteorytów – inscenizacja NASA

Najpierw kształtowały się pierścienie, a następnie na skutek zwiększającej się masy i grawitacji, dochodziło do dalszego zagęszczania i wypełniania przestrzeni między pierścieniami, wspomaganego przez gazy, które stanowiły swoiste lepiszcze. Równolegle zagęszczało się Słońce, zaś jego temperatura wciąż rosła, podnosząc wydajność reakcji termojądrowej, co objawiło się świeceniem i powstaniem wiatru słonecznego, który zahamował tworzenie się kolejnych skupisk materii. Wiatr słoneczny dosłownie wywiał z przestrzeni resztki gazów i pyłu międzygwiezdnego, co zatrzymało proces dalszego formowania się planet. W ten sposób powstała Ziemia i inne planety naszego Układu i poza “gruzem” kosmicznym i wiatrem wiejącym ze Słońca, nic nam od tego czasu nie przybyło. 

W początkowej fazie Ziemia była ciałem płynnym, nieustannie bombardowanym wiatrem słonecznym oraz planetoidami, co rozgrzewało jej wnętrze. Nie było oceanów, a atmosfera, podobnie jak na Słońcu, składała się z wodoru i helu. W ciągu 100 milionów lat Ziemia zwiększała swoją objętość, dzięki czemu rosła też grawitacja, która z czasem zaczęła zatrzymywać w swym pobliżu atmosferę zawierającą wodę, co spowodowało gwałtowne ostudzenie się naszej planety i powstanie skorupy ziemskiej. Od około 4 do 3,8 miliarda lat temu Ziemia przeżyła kolejne zmasowane bombardowanie asteroidami oraz meteoroidami, które zawierały bryły lodu, a więc wodę. Przy jednoczesnej wysokiej aktywności wulkanów, doprowadziło to do odprowadzania do atmosfery dużej ilości gazów. Powstałe z nich chmury przyniosły opady atmosferyczne, które w ciągu kolejnych 750 milionów lat utworzyły ocean.

Atlantyk widziany z ziemskiej orbity – zdjęcie NASA

Ruchy tektoniczne doprowadziły do powstania kontynentów, które w początkowej fazie stanowiły jeden superkontynent utworzony na płycie kontynentalnej, który zaczął niekończącą się wędrówkę i podział już 2,5 miliarda lat temu. Najstarszy zidentyfikowany stan to superkontynent powstały około 1,3-0,9 miliarda lat temu. nazwanym przez naukowców Rodinia otoczony wszechoceanem  Mirowia. Obie nazwy pochodzą z języka rosyjskiego, znacząc odpowiednio: ojczyzna i światowy. Około 135 milionów lat temu powstały zarysy współczesnych kontynentów.

Kształtowanie się kontynentów z superkontynentu

 

Goście z Kosmosu

Ziemia od początku jest bombardowana pozostałościami pod wybuchach gwiazd, meteorytami i asteroidami. Ślady po meteorytach jak również same meteoryty można napotkać w wielu miejscach na całym świecie, także i w Polsce. Największe ich skupisko znajduje się w północnej części Poznania, którego obszar ponad 5 tysięcy lat temu nawiedził łańcuszkowy upadek meteorytów dryfujących najprawdopodobniej w paśmie między Marsem a Jowiszem. Bez trudu można tu natrafić na liczne kratery, z których największy ma około 100 metrów średnicy i ponad 10 metrów głębokości. Szczęśliwcom udaje się znaleźć skarby z Kosmosu, największy ma masę 271 kg. Z kolei największy meteoryt na świecie znajduje się z Namibii, w miejscu swojego upadku. Jego masa wynosi około 60 ton, podstawa o kształcie kwadratu ma 2,7 metra, a wysokość niespełna metr. Składa się prawie wyłącznie z żelaza. 

Meteoryt mknie w kierunku Ziemi, jednak dzięki gęstej atmosferze, tak jak większość takich prezentów z Kosmosu, spali się i nigdy do niej nie doleci.

W Arizonie znajduje się krater o średnicy około 1200 metrów i głębokości 170 metrów, który jest pozostałością po uderzeniu meteorytu  o średnicy około 50 metrów, do którego doszło najprawdopodobniej 50 tysięcy lat temu. Inny słynny przybysz z Kosmosu, to Meteoryt Tunguzki, który w roku 1908 eksplodował kilka kilometrów nad ziemią w niezamieszkałej części Syberii. Fala uderzeniowa, mająca w powstałym po wybuchu grzybie temperaturę 15 tysięcy oC,  spowodowała spustoszenie w promieniu 40 km. Wstrząs był słyszany w odległości 1000 km, a w części Europy można było podziwiać zjawisko białej nocy powstałej na skutek oświetlenia przez słońce uniesionych przez wybuch pyłów. 

Krater pouderzeniowy w Arizonie

I przyszedł czas na powstanie życia. Ale o tym jak do tego doszło dowiemy się w kolejnym artykule.

Może jednak wcześniej warto też wspomnieć coś o Księżycu.

Najbardziej prawdopodobna teoria zakłada, że Księżyc powstał w wyniku zderzenia się Ziemi z inną nie istniejącą obecnie planetą wielkości dzisiejszego Marsa, znaną jako Thea. Ówczesna Ziemia i Thea pozostawały względem siebie w równowadze grawitacyjnej, ale na skutek nabierania masy, Ziemia doprowadziła do destabilizacji przyciągania się planet i do zmiany orbity Thei. W wyniku tych zmian Thea zderzyła się skosem z Ziemią pod małym kątem i ze stosunkowo małą, jak na warunki kosmiczne prędkością, wynoszącą około 10 km/s. Dzięki temu Ziemia nie uległa rozerwaniu, a większość Thei została wbita głęboko w jej wnętrze, dochodząc nawet do jądra. Część wybitego uderzeniem materiału obu planet pod wpływałem własnej grawitacji i gazów połączyło się tworząc kulę, którą związała grawitacja Ziemi. To kluczowy moment dla życia na Ziemi. W wyniku zderzenia oś obrotu Ziemi względem jej płaszczyzny obrotu wokół Słońca została pochylona. Gdyby do niego nie doszło, być może nigdy nie powstałyby “Cztery Pory Roku” Antoniego Vivaldiego, nie ciszylibyśmy się topniejącym śniegiem i nie zachwycali złotą polską jesienią. Pory roku na Ziemi są bowiem następstwem pochylenia jej płaszczyzny obrotu. Zwiększona zaś masa jądra zapoczątkowała ruchy tektoniczne (trwające do dziś) i powstanie kontynentów. Powstało też ziemskie pole magnetyczne, które jest przez ludzkość wykorzystywane na co dzień.Powierzchnia Księżyca jest mocno naznaczona śladami zderzeń z meteorytami. Największy krater ma średnicę 2500 km i 13 km głębokości.  

Ziemia widziana z Księżyca

Wpływ Księżyca na Ziemię jest odczuwalny przez wszystkich mieszkańców naszej planety. Najbardziej znanym zjawiskiem są pływy morskie, których cykliczność wynika z ruchu obrotowego Ziemi. Największe przypływy mają miejsce po stronie leżącej najbliżej Księżyca, mniejsze po stronie przeciwnej, gdzie przyciąganie Księżyca jest słabsze. W pływach udział ma nie tylko grawitacja Księżyca, ale i Słońca. W okresie pełni i nowiu, kiedy Ziemia, Księżyc i Słońce są w linii prostej, sumują się one (pływy syzygijne), a w okresie pierwszej i ostatniej kwadry, kiedy Ziemia, Księżyc i Słońce tworzą kąt prosty, znoszą się i są najniższe (pływy kwadrowe).

Zjawisko odpływu na morzu

Pływy występują na oceanach, ale także dużych jeziorach i w deltach rzek. Najwyższe przypływy odnotowuje się u Wybrzeży Nowej Szkocji w Kanadzie, gdzie zanotowano rekordową amplitudę w wysokości 19,6 m, jak również u ujścia rzek: Severn w Anglii – 16,8 m, Koksoak we Francji – 15,0 m, czy Kolorado w Meksyku – 12,3 m. Czas między kolejnymi przypływami wynosi średnio 12 godzin i 27 minut.

Księżyc w pełni – zdjęcie NASA

Poza tym Księżyc jest nierozerwalnie związany z naszym życiem. Wyznacza dzieciom czas bajek na dobranoc, zakochanym randki, a podróżnikom oświetla drogę, choć sam nie świeci, bo jego światło, to promienie odbite od słońca. Z Ziemi widzimy tylko jedną jego część, druga zawsze jest niewidoczna. Czasami, co około 18 lat, możemy podziwiać zaćmienie naszego jedynego naturalnego satelity. Na jego powierzchni było dotąd 12 astronautów, w tym Neill Armstrong, który jako pierwszy człowiek postawił nogę na srebrnym globie, a było to w roku 1969 podczas słynnej misji Apollo 11. Do Księżyca dzieli nas “tylko” około 385 tysięcy kilometrów. Ostatni lot na Księżyc statkiem Apollo 17 trwał 4 dni.

Pierwszy człowiek na Księżycu – polski znaczek pocztowy

W następnym artykule przejdziemy od kosmologii do geologii, a następnie biologii, aby odkrywać tajemnice życia i mikroorganizmów, które są jego podstawą. 


Komentarze


Nawigacja po postach