एथन से पूछें: ब्रह्मांड में जीवन कितनी तेजी से प्रकट हो सकता था?

कार्बनिक अणु तारे के निर्माण के क्षेत्रों में, सितारों के अवशेषों में और इंटरस्टेलर गैस में, मिल्की वे में पाए जाते हैं। सिद्धांत रूप में, चट्टानी ग्रहों और उन पर जीवन की सामग्री हमारे ब्रह्मांड में जल्दी से पर्याप्त दिखाई दे सकती है, और पृथ्वी की उपस्थिति से बहुत पहले

ब्रह्मांड कैसे बन जाता है, इसकी कहानी आज हम देखते हैं कि बिग बैंग से लेकर गुच्छों, आकाशगंगाओं, सितारों, ग्रहों और जीवन से भरे विशाल स्थान तक, हम सभी को एकजुट करता है। ग्रह पृथ्वी के निवासियों के दृष्टिकोण से, अंतरिक्ष इतिहास का 2/3 सूर्य और पृथ्वी की उपस्थिति से पहले बीत चुका है। हालांकि, जीवन हमारी दुनिया में तब तक दिखाई दिया जब तक हम माप का उपयोग करते हुए अतीत में देखने में सक्षम हैं - शायद 4.4 अरब साल पहले भी। यह हमें आश्चर्यचकित करता है: क्या हमारे ग्रह से पहले ब्रह्मांड में जीवन दिखाई नहीं दिया था, और सिद्धांत रूप में, यह कब तक दिखाई दे सकता है? हमारा पाठक यह जानना चाहता है:

बिग बैंग के तुरंत बाद ग्रहों को बनाने के लिए पर्याप्त भारी तत्व कैसे जमा हो सकते हैं, और संभवतः जीवन?

और यहां तक ​​कि अगर हम खुद को उस प्रकार के जीवन तक सीमित रखते हैं, जिसे हम "हमारे समान" मानते हैं, तो इस सवाल का जवाब हमें अतीत में भेज देगा, जितना आप कल्पना कर सकते हैं।


जिरकोन में पाए जाने वाले ग्रेफाइट जमा पृथ्वी पर कार्बन-आधारित जीवन के सबसे पुराने सबूत हैं। ये जमा और उनमें कार्बन -12 की मात्रा 4 बिलियन से अधिक साल पहले पृथ्वी पर जीवन की उपस्थिति बताती है।

बेशक, हम ब्रह्मांड की शुरुआत में नहीं जा सकते। बिग बैंग के बाद, केवल तारे या आकाशगंगा ही नहीं थे, परमाणु भी नहीं थे। सब कुछ उपस्थिति के लिए समय की आवश्यकता है, और ब्रह्मांड, जो कि पदार्थ, एंटीमैटर और विकिरण के एक समुद्र के जन्म के बाद निहित है, बल्कि एक समान स्थिति के साथ मौजूद होना शुरू हुआ। सघन क्षेत्र प्रतिशत का एक अंश थे - शायद केवल 0.003% - औसत से अधिक सघन। इसका मतलब यह है कि गुरुत्वाकर्षण के पतन के काम के लिए एक विशाल अवधि का निर्माण होगा, उदाहरण के लिए, एक ग्रह जो ब्रह्मांड के औसत घनत्व से 10-30 गुना घना है। और फिर भी, इस सब की उपस्थिति के लिए ब्रह्मांड के पास जितना समय आवश्यक था।


ब्रह्मांड के इतिहास के लिए मानक समयरेखा। हालाँकि बिग बैंग के बाद पृथ्वी केवल 9.2 बिलियन साल बाद दिखाई दी, लेकिन हमारी दुनिया जैसी दुनिया बनाने के लिए कई कदम आवश्यक थे

पहले दूसरे के बाद, एंटीमैटर ने अधिकांश मामले के साथ सत्यानाश कर दिया, और कुछ प्रोटॉन, न्यूट्रॉन और इलेक्ट्रॉन न्यूट्रिनो और फोटोन के समुद्र में बने रहे। 3-4 मिनट के बाद, प्रोटॉन और न्यूट्रॉन ने तटस्थ परमाणु नाभिक का गठन किया, लेकिन उनमें से लगभग सभी हाइड्रोजन और हीलियम के समस्थानिक थे। और केवल जब ब्रह्मांड एक निश्चित तापमान तक ठंडा हो गया, जिसमें 380,000 साल लगे, तो इलेक्ट्रॉन पहली बार इन नाभिकों में शामिल हो सकते हैं और तटस्थ परमाणु बना सकते हैं। और यहां तक ​​कि इन मूलभूत सामग्रियों के साथ, जीवन - और यहां तक ​​कि चट्टानी ग्रह - अब तक असंभव हैं। अकेले हाइड्रोजन और हीलियम परमाणु अपरिहार्य हैं।


ब्रह्मांड के शीतलन के साथ, परमाणु नाभिक दिखाई देते हैं, और उनके बाद, आगे शीतलन - तटस्थ परमाणुओं के साथ। हालांकि, इन परमाणुओं में से लगभग सभी हाइड्रोजन और हीलियम हैं, और कई लाखों साल पहले ही तारे बनने लगते हैं, जिसमें भारी तत्व दिखाई देते हैं, जो चट्टानी ग्रहों और जीवन की उपस्थिति के लिए आवश्यक हैं

लेकिन गुरुत्वाकर्षण का पतन एक वास्तविकता है, और पर्याप्त समय होने पर, यह ब्रह्मांड की उपस्थिति को बदल देगा। हालांकि पहले-पहल इसमें बहुत लंबा समय लगता है, यह निरंतर रूप से जारी रहता है और गति प्राप्त कर रहा है। ब्रह्मांड का क्षेत्र जितना अधिक सघन होता है, उतना ही यह अधिक से अधिक द्रव्य को आकर्षित करने में सफल होता है। उच्चतम घनत्व पर शुरू होने वाली साइटें दूसरों की तुलना में तेजी से बढ़ती हैं, और हमारे सिमुलेशन से पता चलता है कि बिग बैंग के लगभग 50-100 साल बाद ही पहले सितारों का गठन होना चाहिए था। इन तारों में विशेष रूप से हाइड्रोजन और हीलियम शामिल थे, और ये काफी बड़े पैमाने पर विकसित हो सकते हैं: सैकड़ों या हजारों सौर। और जब इतना बड़ा तारा बनता है, तो यह एक या दो मिलियन वर्षों में मर जाएगा।


लेकिन ऐसे सितारों की मृत्यु के समय, कुछ आश्चर्यजनक होता है - और उनके जीवन के लिए सभी धन्यवाद। सभी सितारे कोर में हाइड्रोजन से हीलियम का संश्लेषण करते हैं, लेकिन सबसे बड़े पैमाने पर न केवल हीलियम से कार्बन का संश्लेषण करते हैं - वे ऑक्सीजन से ऑक्सीजन, नीयन / मैग्नीशियम / सिलिकॉन / सल्फर से ऑक्सीजन के संश्लेषण पर स्विच करते हैं, और वहां यह आगे और पीछे, तत्वों की आवर्त सारणी के साथ आगे बढ़ता है। जब तक वे लोहे, निकल और कोबाल्ट तक नहीं पहुंच जाते। उसके बाद, कहीं नहीं जाना है, और कोर एक सुपरनोवा विस्फोट शुरू करते हुए ढह जाता है। इन विस्फोटों ने ब्रह्मांड में भारी तत्वों को भारी मात्रा में फेंक दिया, जिससे सितारों की नई पीढ़ियों को बढ़ावा मिला और इंटरस्टेलर स्पेस को समृद्ध किया। अचानक, भारी तत्व, जिनमें चट्टानी ग्रहों और कार्बनिक अणुओं की उपस्थिति के लिए आवश्यक तत्व शामिल हैं, इन प्रोटोग्लैक्सियों को भरते हैं।


परमाणु अणुओं को बनाने के लिए बाध्य करते हैं, जिसमें कार्बनिक अणु और जैविक प्रक्रियाएं शामिल हैं, जो ग्रहों पर और इंटरस्टेलर अंतरिक्ष में दोनों हैं। जैसे ही ब्रह्मांड में आवश्यक भारी तत्व उपलब्ध होते हैं, इन "जीवन के बीज" का गठन अपरिहार्य है

जितने अधिक तारे रहेंगे, जलेंगे और मरेंगे, अगली पीढ़ी के तारे उतने ही समृद्ध होंगे। कई सुपरनोवा न्यूट्रॉन तारे बनाते हैं, और न्यूट्रॉन सितारों के फ्यूजन में आवर्त सारणी के सबसे भारी तत्वों की संख्या दिखाई देती है। भारी तत्वों के अनुपात में वृद्धि का मतलब है कि उच्च घनत्व के साथ चट्टानी ग्रहों की संख्या में वृद्धि, हमारे द्वारा ज्ञात जीवन के लिए आवश्यक तत्वों की संख्या और जटिल कार्बनिक अणुओं की उपस्थिति की संभावना। हमें सौरमंडल के सदृश ब्रह्मांड की औसत तारकीय प्रणाली की आवश्यकता नहीं है; हमें केवल चट्टानी ग्रहों और कार्बनिक अणुओं की उपस्थिति के लिए उपयुक्त परिस्थितियों को पुन: पेश करने के लिए अंतरिक्ष की घनी क्षेत्र में रहने और मरने के लिए सितारों की कई पीढ़ियों की आवश्यकता है।


सुपरनोवा RCW 103 के अवशेषों के केंद्र में एक धीरे-धीरे घूमने वाला न्यूट्रॉन स्टार है, जो पहले एक विशाल तारा है, जो अपने जीवन के अंत तक पहुंचता है। और हालांकि सुपरनोवा ब्रह्मांड में नाभिक में संश्लेषित भारी तत्वों को वापस भेजने में सक्षम हैं, यह बाद में न्यूट्रॉन सितारों के फ्यूज़ियन हैं जो सबसे भारी तत्वों का निर्माण करते हैं।

जब तक ब्रह्मांड सिर्फ एक अरब साल पुराना था, तब तक सबसे दूर की वस्तुएं, भारी तत्वों की प्रचुरता, जिसमें मापा जा सकता है, में बहुत अधिक कार्बन होता है : जितना यह हमारे सौर मंडल में है। पर्याप्त संख्या में अन्य भारी तत्व भी तेजी से टाइप किए जाते हैं; उच्च सांद्रता तक पहुंचने के लिए कार्बन को अधिक समय की आवश्यकता हो सकती है क्योंकि यह मुख्य रूप से उन सितारों में दिखाई देता है जो सुपरनोवा में नहीं मुड़ते हैं, न कि उन अल्ट्रा-बड़े सितारों में जो विस्फोट करते हैं। चट्टानी ग्रहों को कार्बन की आवश्यकता नहीं है; अन्य भारी तत्वों में कमी आएगी। (और कई सुपरनोवा फॉस्फोरस बनाते हैं ; किसी को हाल की रिपोर्टों पर विश्वास करने की आवश्यकता नहीं है जो गलत तरीके से अपने घाटे को बढ़ाते हैं)। यह संभावना है कि पहले सितारों के प्रज्वलन के कुछ सौ मिलियन साल बाद - जब तक ब्रह्मांड 300 से 500 मिलियन वर्ष पुराना था - चट्टानी ग्रह पहले से ही सबसे समृद्ध सितारों के आसपास बन रहे थे।


एक युवा स्टार, एचएल वृषभ के आसपास प्रोटोप्लेनेटरी डिस्क; फोटो ALMA डिस्क में अंतराल नए ग्रहों की उपस्थिति का संकेत देते हैं। एक बार डिस्क में भारी तत्व होने के बाद, इसमें चट्टानी ग्रह दिखाई दे सकते हैं।

यदि जीवन के लिए कार्बन आवश्यक नहीं था, उसी समय अंतरिक्ष के कुछ क्षेत्रों में जीवन की प्रक्रिया शुरू हो सकती है। लेकिन हमारे समान जीवन के लिए, कार्बन की आवश्यकता होती है, जिसका अर्थ है कि जीवन की उपस्थिति की एक अच्छी संभावना के लिए, आपको थोड़ी देर इंतजार करना होगा। यद्यपि कार्बन परमाणु भर में आ जाएंगे, लेकिन पर्याप्त मात्रा में संचित होने में 1-1.5 बिलियन वर्ष लगेंगे: जब तक कि ब्रह्माण्ड अपनी वर्तमान आयु का 10% नहीं मारता, और केवल 3-4% नहीं, जो केवल चट्टानी दिखने के लिए आवश्यक हैं ग्रहों। यह सोचना दिलचस्प है कि ब्रह्मांड ने कार्बन को छोड़कर जीवन की उपस्थिति के लिए सही मात्रा में ग्रहों और सभी आवश्यक अवयवों का गठन किया, और यह कि जीवन में सबसे महत्वपूर्ण घटक की पर्याप्त मात्रा बनाने के लिए, आपको तब तक इंतजार करना होगा जब तक कि सूरज जैसे बड़े सितारों की सबसे बड़ी संख्या जीवित और मर न जाए।


सुपरनोवा अवशेष (बाएं) और ग्रह नेबुला (दाएं) - ये दोनों तरीके सितारों को जले हुए भारी तत्वों को इंटरस्टेलर स्पेस में वापस लाने और अगली पीढ़ी के सितारों और ग्रहों की उपस्थिति के लिए उपयोग करने की अनुमति देते हैं। सूर्य जैसे तारे, जो मृत्यु के बाद भी एक ग्रहीय निहारिका बने हुए हैं, ब्रह्मांड में कार्बन के मुख्य स्रोत हैं। इसे उत्पन्न करने में अधिक समय लगता है, क्योंकि तारे, जिनकी मृत्यु के बाद एक ग्रहीय निहारिका प्रकट होती है, उन लोगों की तुलना में अधिक समय तक जीवित रहते हैं जो सुपरनोवा के रूप में मर जाते हैं।

पृथ्वी पर सबसे उन्नत जीवन रूपों में विस्तार जो विभिन्न युगों में दिखाई दिया, एक दिलचस्प अभ्यास है। यह पता चला है कि जीनोम की जटिलता में वृद्धि एक निश्चित प्रवृत्ति का अनुसरण करती है। यदि हम अलग-अलग युग्मित आधारों पर लौटते हैं , तो हमें एक ऐसी अवधि मिलती है जो 12-13 अरब साल पहले के 9-10 बिलियन वर्षों के समान है। क्या यह एक संकेत है कि पृथ्वी पर मौजूद जीवन पृथ्वी की तुलना में बहुत पहले दिखाई दिया था? और क्या यह एक संकेत है कि जीवन अरबों साल पहले शुरू हो सकता था, और अंतरिक्ष के हमारे खिंचाव में, इसे शुरू करने में कई अरबों साल लगे?


इस अर्ध-लॉग ग्राफ़ में, जीवों की जटिलता, जैसा कि जीनोम के सापेक्ष कार्यात्मक गैर-निरर्थक डीएनए की लंबाई से मापा जाता है, न्यूक्लियोटाइड के युग्मित आधारों से गिना जाता है, समय के साथ रैखिक रूप से बढ़ता है। समय को वर्तमान क्षण से अरबों वर्षों में गिना जाता है।

फिलहाल, हमें इसकी जानकारी नहीं है। लेकिन हम नहीं जानते कि जीवन और जीवन के बीच की रेखा कहाँ से गुजरती है। हम यह भी नहीं जानते हैं कि सांसारिक जीवन यहाँ शुरू हुआ था, पहले से बने ग्रह पर, या कहीं-कहीं अंतर-तारा अंतरिक्ष की गहराई में, बिना किसी भी ग्रह के ।


कई अमीनो एसिड जो प्रकृति में नहीं पाए जाते हैं, मर्चिसन उल्कापिंड में पाए जाते हैं , जो 1969 में ऑस्ट्रेलिया में पृथ्वी पर गिर गया था। तथ्य यह है कि एक साधारण ब्रह्मांडीय पत्थर में 80 से अधिक अद्वितीय प्रकार के अमीनो एसिड होते हैं जो बताते हैं कि जीवन के लिए सामग्री, या यहां तक ​​कि स्वयं जीवन, ग्रह पर बिल्कुल भी दिखाई नहीं दिया।

यह बहुत दिलचस्प है कि जीवन के लिए आवश्यक कच्चे, प्राथमिक तत्व पहले तारों के निर्माण के कुछ ही समय बाद दिखाई दिए, और सबसे महत्वपूर्ण घटक - कार्बन, ब्रह्मांड में चौथा सबसे प्रचुर तत्व - हमें आवश्यक मात्रा तक पहुंचने के लिए नवीनतम घटक है। कुछ स्थानों पर चट्टानी ग्रह जीवन की तुलना में बहुत पहले दिखाई दिए: बिग बैंग के ठीक आधे साल बाद, या उससे भी पहले। लेकिन जैसे ही हमारे पास पर्याप्त कार्बन है, बिग बैंग के 1, 1.5 बिलियन साल बाद, जैविक अणुओं की उपस्थिति और जीवन के लिए आंदोलन की शुरुआत के लिए आवश्यक सभी कदम अपरिहार्य हो जाते हैं। इससे कोई फर्क नहीं पड़ता कि जीवन की प्रक्रियाएँ किस कारण से मानव जाति के उद्भव का कारण बनीं, जहाँ तक हम उन्हें समझते हैं, वे अपनी यात्रा तब शुरू कर सकते थे जब ब्रह्मांड अब से दस गुना छोटा था।