[pricinaşul de serviciu]
de Radu-Ilarion Munteanu
Într-un dialog pe o rețea de socializare apăruse ideea că o colecție de filme Sci-Fi ar fi conținut o fractură logică. Nu am intenția să continui discuția în sfera rostului logicii în contextul ficțiunii, al fantasticului al verosimilului în naratologie, nici a confuziei de bună credință care se mai face uneori între realism, verosimilitate și logică. Ci plec de la observația de bun simț a cuiva că o planetă care e sediul unor personaje umane implicate în acțiune trebuie să aibă oxigen în atmosferă.
Dar să analizăm condiția asta alături de altele cerute de planetele care suportă viață inteligentă. Deocamdată nu cunoaștem decât una. A treia de la Soare din sistemul solar care ne înconjoară. Atmosfera acesteia a fost întotdeauna cum e acum? Deloc. Soarele însuși e o stea relativ tânără. Vârsta universului accesibil e evaluată, în funcție de metoda de evaluare, între 15 și 20 miliarde de ani, iar cea mai recentă evaluare, datând din 2009, ar fi de 13,75 ± 0,17 miliarde de ani. Sistemul solar s-a format prin colapsarea gravitațională a unui nor de particule. 99% din masa acestora, constituită din hidrogen și heliu, formând steaua centrală. Soarele. Conservarea momentului cinetic a determinat rotirea restului de masă, care, coroborată cu concentrarea gravitațională, a determinat formarea planetelor. Vârsta Soarelui e evaluată la 4,60 miliarde de ani. Structura sistemului solar are mai multe zone. Planetele interioare, sau telurice – Mercur, Venus, Terra și Marte –, constituite din roci și metale, planetele gigante gazoase – Jupiter, Saturn, Uranus și Neptun –, centura de asteroizi, corpuri constituite tot din roci și metale, centura Kuiper, dincolo de Neptun. Cercetări contemporane (după 2016) au stabilit dovezi indirecte ale existenței unei planete dincolo de orbita lui Neptun. Pluto, tot dincolo de Neptun, ar fi o planetă pitică.
Orbitele corpurilor circumsolare – planete, asteroizi, comete – sunt aproape coplanare, structură care e consecința orbitării consecutive conservării momentului cinetic. Concentrarea gravitațională a masei solare a ridicat temperatura și presiunea din centrul soarelui până la amorsarea fuziunii termonucleare, sursa majoră de energie a întregului sistem solar. Vârsta Soarelui a putut fi evaluată pe baza raportului Hidrogen/Heliu, stabilit spectroscopic. Înainte de a trece la considerarea datelor dinamicii planetei pe care o locuim, două vorbe despre viața Soarelui. Am văzut că acesta e o stea tânără, raportată la vârsta universului accesibil cercetării. Stelele din primele generații conțin și elemente grele, create succesiv prin trepte de fuziune în stele gigante, împrăștierea în spațiu prin explozia acestora și aglomerarea lor gravitațională. În seria stelară, Soarele face parte din clasa G2. Deci mijlocie ca strălucire. De fapt o pitică galbenă. Dimensiunea Soarelui e stabilită de echilibrul între presiunea radiativă a energiei de fuziune și presiunea spre interior a forței gravitaționale.
Odată cu epuizarea treptată a combustibilului nuclear, echilibrul hidrostatic al perioadei relativ staționare se va modifica. După aproximativ 5 miliarde de ani, straturile exterioare ale masei solare se vor extinde, înghițind orbitele lui Mercur și Venus. Zona locuibilă va trece de la Pământ la Marte (chiar dacă celelalte condiții a existenței vieții vor lipsi. După un stagiu intermediar, ca gigantă roșie, Soarele va deveni, prin nucleul său, o pitică albă. Ultimul stadiu al existenței sale ca stea.
Pământul e singura planetă interioară care are un câmp magnetic propriu. Generat de partea centrală a nucleului său, aflată în stare lichidă. Rotația acestei mase lichide ionizate generează câmpul magnetic planetar. Acesta împiedică disiparea, în spațiul interplanetar, a particulelor din stratul exterior, foarte rarefiat, al atmosferei terestre. Deși Venus nu are câmp magnetic, atmosfera sa are o densitate îndeajuns de mare și conține o cantitate îndeajuns de mare de gaze generatoare de efect de seră, încât temperatura la suprafața planetei să fie 4-500°C. deci viața, așa cum o cunoaștem, este imposibilă. Cât privește Mercur, acesta are o atmosferă extrem de rarefiată, iar intensitatea vântului solar la suprafața lui exclude viața. Atmosfera lui Marte e compusă în cea mai mare parte din CO2, cu presiunea de aproximativ 0,6 din cea terestră la suprafață. Distanța față de Soare e 1,52 UA (UA e distanța medie Pământ-Soare), iarăși incompatibilă cu viața pe model pământesc. Pe planetele exterioare, gigante gazoase și ghețuri, nu poate fi vorba de viață.
În ce privește vârsta Pământului, primele evaluări au fost făcute de William Thomson, cunoscut ca Lord Kelvin, în 1844, pe baza unui model simplificat, pornind de la o sferă lichidă și calculând timpul de răcire până la epoca actuală. Acele prime rezultatele au fost infirmate de alte abordări științifice. Însuși Charles Darwin a făcut evaluări pe baza evoluției speciilor, dar și valoarea propusă de el a fost ulterior contrazisă. Diferite roci provenite din straturi de foarte mare vechime au fost supse măsurătorilor radiometrice. Trebuie să precizăm că cea bazată pe C-14 nu e singura. Mai există cel puțin încă 4 metode bazate pe diferiți izotopi radioactivi. Valoarea acceptată azi de 4,53 – 4,58 miliarde de ani. Evaluări ale vârstei sistemului solar însuși au mai fost făcute prin datarea radiometrică a probelor de rocă din meteoriți.
Datarea radiometrică a rocilor accesibile, oricâtă precizie ar avea, e limitată. Pământul e o planetă geologic activă. E posibil ca unele roci cu densitate mai mare decât zona de suprafață de unde au fost colectate să fie îngropate prin mișcarea spre zonele centrale ale planetei.
Structura interioară a Pământului e cunoscută în mare înainte de progresele științifice de ultimă oră. În mare, de la suprafață spre adânc, crusta solidă, care cuprinde continente și oceanul planetar, mantaua și nucleul.
Crusta e compusă din roci cristaline, cu o grosime medie de 35-40 km, fiind formată din plăci rigide, care plutesc pe stratul superior al mantalei, lichid vâscos, numit asthenosfera. Mișcarea acestor plăci provoacă deriva continentelor. La zonele de contact, unele plăci intră sub cele alăturate (subducție) și se retopesc în asthenosferă.
Mantaua externă se întinde de la 100 la 210 km (asthenosfera) până la 410 km. zona de contact cu mantaua internă se situează la 660 km. Aceasta merge până la 2900 km, cu o temperatură de 2000°C. Zona de contact cu nucleul extern e cea de proveniență a magmei vulcanice. Zona mantalei are cam 13% din masa planetară, densitatea ei fiind între 3,75 si 5 g/cm3. Zona superioară a mantalei e numită discontinuitatea Moho, după geologul croat Mohorovicic, care a descoperit-o în 1910.
Nucleul intern se întinde de la 6375 la 5100 km, fiind format din fier și nichel, cu densitatea medie de 10 g/cm3, cu temperatura între 4000 și 5000°C. Nucleul extern are grosimea de 2200 km și e compus tot din fier și nichel în majoritate, dar în stare lichidă. Cum spuneam, mișcarea sarcinilor electrice din interiorul nucleului extern determină câmpul magnetic pământesc. La suprafață, se măsoară înclinația și declinația magnetică. Polii geomagnetici nu se suprapun peste cei geografici. Timp de secole, magnetismul terestru a fost folosit în navigație, busola fiind inventată de chinezi și răspândită pe oceanul planetar în timpul marilor descoperiri.
Schimbarea axei polilor magnetici ar fi în curs. Cercetări recente la universităților din Lund (Suedia) și Oregon (USA) ar fi conchis că orientarea magnetică n-ar avea loc prea curând. Oricum e un proces lent. Cercetări paleomagnetice afirmă că inversarea polilor magnetici ar fi avut loc de 183 de ori în ultimii 83 milioane de ani.
Dincolo de protecția stratului ultrarafinat al atmosferei terestre, câmpul magnetic terestru are ca principal rol protectiv al spațiului circumterestru. Deviază din drumul spre pământ radiații de particule rapide, emise în perioadele de maximă activitate ale ciclului solar.
Să coborâm din spațiul cosmic pe Pământ, ca suport al vieții. Mereu cu precizarea că ne referim la viață, așa cum o cunoaștem.
Răcirea planetei din faza topită a fost o primă condiție. De-a lungul a 2,5-2,8 miliarde de ani atmosfera terestră a trecut prin mai multe faze succesive, ca structură chimică, densitate, transparență și nu în ultimul rând ca grosime. Hidrogenul și heliul, ambele moleculare, s-au disipat în spațiu. Ca urmare a activității vulcanice, mult mai intense la acea vreme, în atmosferă au fost aruncate și păstrate de gravitație, 80% vapori de apă, 10% CO2 și 5-7% H2S. Restul, aerosoli solizi. De la un anume nivel al răcirii, apa din atmosferă s-a lichefiat, formând oceanul planetar. Tot de sorginte vulcanică au fost metanul și amoniacul. Acestea, descompuse fotochimic de radiația ultravioletă intensă, au încărcat, treptat, atmosfera cu azot molecular, pe lângă acumularea de CO2. O parte din hidrogenul liber a continuat să se piardă.
Viața, în formele ei primitive, a apărut în oceanul planetar. Stabilirea primelor forme de viață e încă obiect de cercetare. Cele mai vechi dovezi directe sunt microorganisme premineralizate fosilizate Pilbara Craton, găsite într-o rocă din Australia și datând de acum 3,465 miliarde de ani. În timp, carbonul a fost fixat în forme primitive de viață, apoi din ce în ce mai dezvoltate, prin fotosinteză. Astfel, oxigenul liber a fost eliberat în atmosferă, în ocean, unde a oxidat metale și în stratosferă, unde s-a agregat în ozon (O3). Amănunt interesant: dacă într-o anume perioadă, componenta ultravioletă a radiației solare a fost utilă preapariției vieții, de îndată ce viața, chiar primitivă, a ieșit din ocean și s-a cățărat pe uscat, radiația ultravioletă ar fi ucis-o. O fericită întâmplare a făcut ca ozonul, stabilit în stratosferă, să fie cel mai eficace filtru natural al zonei ultraviolete. Astfel viața a fost protejată și pașii de-a lungul evoluției au fost posibili.
Cum utilizează natura depozitul de oxigen liber acumulat în atmosferă? Căci natura valorifică orice resursă. Ieșind din ocean, regnul vegetal a continuat să evolueze. Au apărut plantele. Anuale/bienale, apoi perene. Au umplut uscatul. Pământul a trecut, în urmă cu circa 650 milioane de ani, printr-o prelungă fază glaciară. Radiația solară, oricum diminuată, era respinsă de suprafețele înghețate, ceea ce accentua scăderea temperaturii. Viața, la acea vreme exclusiv vegetală, a supraviețuit. După finele perioadei glaciare, viața a recucerit uscatul. În ocean au apărut primele forme primitive de animale, identificate de cercetări recente. La început moi, apoi cu formațiuni care utilizau calciul din ocean. Competiția prădător/pradă a accelerat evoluția. În următoarele sute de milioane de ani animalele au invadat uscatul. Sigur, au avut loc și unele mutații care au accelerat evoluția. Epoca marilor saurieni a ținut cam 100 milioane de ani. Multă lume consideră dispariția acestora ca bruscă, efect al unei catastrofe spațiale. Dar, dacă urmărim cu atenție perioada de extincție, vedem că a durat aproape un milion de ani. A suta parte din perioada în care au dominat uscatul. Înțelepciunea naturii a făcut ca speciile marilor saurieni să fie atât prădătoare (e.g. Tyranosaurus Rex, dar mai ales Velociraptor, cel mai inteligent prădător, care vâna în haită), cât și care se hrăneau cu vegetale, aflate din plin în mediu.
Acum nu ne preocupă speciile de graniță, zoofitele, nici adaptările la viața fără oxigen, care au populat peșterile, în particular cele submarine (obiect al disciplinei create de Emil Racoviță. Ne concentrăm pe nivelul cel mai general.
Dacă inteligența naturii a găsit utilizări în favoarea vieții pentru zona UV și stratul de ozon, ulterior a favorizat apariția și dezvoltarea a două regnuri complementare. Două molecule complexe stau la baza funcționării acestora. Clorofila, care are magneziu în centrul unei molecule care mediază fotosinteza, și Hemoglobina, o organizație moleculară în jurul fierului. Fotosinteza coordonează fixarea carbonului, care e baza țesutului vegetal și eliberarea în atmosferă a oxigenului, necesar fiecărei celule al organismului animal. Hemoglobina valorifică inteligent dubla valență a fierului. Combinația acesteia cu oxigenul e instabilă, iar fluxul sangvin îl eliberează (când fierul trece dintr-o stare de valență în cealaltă). Combinațiile hemoglobinei cu CO2, la fel de instabile, asigură transportul invers. Tandemul inspirație/expirație valorifică subtilitățile biochimiei moleculare, în beneficiul organismului animal.