< zanimljivost >     Jeste li znali da je prema Bibliji 22.10. 2004. u 18 sati Svemir navršio 6000 godina? Nadbiskup Armagha James Ussher, koji je 1650. godine istraživao biblijski početak svijeta, zaključio da se veliko stvaranje dogodilo baš u subotu, 22.10. prije ravno 6000 godina. Moderniji proračuni pak tvrde da je prema Knjizi postanka Svemir "čak" sedam godina stariji. Da li ćete vjerovati jednima, drugima ili pak trećima koji vjeruju da je Svemir dvanaestak milijardi godina stariji, ovisi o vama.

      Pitanje postanka Svemira mučilo je ljude još od davnina. Iako se i danas tim pitanjem bave moderni filozofi, znanost ima ulogu utvrđivanja istine o tome otkud zapravo dolazimo. Zašto je svijet danas ovakav kakav je, znanost može objasniti do nekih granica. Iza njih ostaje samo vjera. U što ćete vjerovati, ovisi o vama.

      U prošlosti smo se već više puta susreli s teorijama za koje je znanost dokazala da su potpuno krive. U antici su filozofi tvrdili da se svijet sastoji od 5 elemenata, u Srednjem vijeku su tvrdili da je Zemlja centar Svemira. Danas znanstvenici pokušavaju objasniti Svemir i njegov nastanak pomoću fizikalnih zakona, ali to nije baš lagan posao. Teorija koja za sada najbolje opisuje nastanak Svemira naziva se Teorijom Velikog praska. Za razliku od antičkih teorija koje su bazirane na filozofiji, a ne na znanosti, ova teorija ima svoje dokaze koji potvrđuju njenu (barem djelomičnu) ispravnost. Druge teorije postoje, ali su uglavnom bazirane na apstraktnoj fizici. Možda će se u budućnosti dokazati da danas vjerujemo u krivu teoriju, no nekoliko znanstveno utvrđenih činjenica daje čvrstu potporu ovoj teoriji:

• SVEMIR SE ŠIRI. Kao što bi se dvije nacrtane točke na balonu međusobno udaljavale dok napuhavamo balon, galaksije se međusobno udaljavaju jedna od druge. Bitno je shvatiti da udaljavanje nije posljedica njihovog kretanja, nego širenja prostora u kojem se one nalaze. Ovo je otkrio još Edwin Hubble dvadesetih godina prošlog stoljeća proučavajući Dopplerov efekt u spektrima dalekih galaksija. Vraćajući vrijeme unatrag i smanjujući prostor, dolazimo do vremena kada je cijeli Svemir bio sadržan u jednoj točki (tzv. singularitetu).
• POZADINSKO ZRAČENJE otkrili su pomoću radio antene Penzias i Wilson u šezdesetim godinama prošlog stoljeća. 1989. lansiran je satelit COBE koji je potvrdio da je da danas postoji reliktno zračenje koje ispunjava prostor, a ostatak je iznimno velike temperature koja je u početku postojala. Širenjem prostora Svemir se hladio, a od nekadašnje beskonačno visoke temperature ostala su samo 3 stupnja iznad apsolutne nule.
• OMJER VODIKA I HELIJA u današnjem svemiru nije se puno promijenio od Velikog praska. Danas je omjer 3:1, a takav bi i trebao biti nakon što je Svemir prošao kroz fazu nukleosinteze. Ovo je eksperimentalno dokazano u velikim akceleratorima čestica. Akceleratori danas predstavljaju najbolju simulaciju uvjeta kakvi su vladali u Velikom prasku, ali i oni imaju svoja ograničenja.

      Teoriju Velikog praska formulirali su nezavisno belgijanac Georges Lemaitre i ruski znanstvenik Aleksandar Friedman, matematički ju je objasnio George Gamow u četrdesetima. Ona polazi od toga da je Svemir nastao u Velikom prasku (izraz koji je, ironično, izmislio najveći protivnik Teorije, Fred Hoyle). Mnogi ga zamišljaju kao veliku eksploziju, ali on to zapravo nije. Svemir nije iz jedne točke eksplodirao i proširio se prostorom, nego se prostor proširio iz beskrajno male točke u ono što danas vidim procesom koji se naziva inflacija (napuhavanje). Dakle, nikakvog velikog booma, a ni bljeska nije bilo. Moderna znanost može simulirati ili barem predvidjeti događaje koji su se dogodili samo nekoliko mikrosekundi nakon nastanka Svemira. Sam trenutak nastanka, kao i vrijeme prije toga nisu uključeni u Teoriju. Prvi trenutci Svemira izgledali su otprilike ovako:

      Nakon trenutka stvaranja temperatura je iznosila oko 10³³ Kelvina, a gustoća oko 10⁹⁶ kg/m³. Tada su vladali kvantni zakoni, a sve 4 sile vjerojatno su se ponašale kao jedna. Najmoderniji i najveći akceleratori čestica nisu sposobni stvoriti takve uvjete, tako da se o ovom razdoblju samo teorijski nagađa. Trajalo je manje od 10^-44 sekunde (tzv. Planckova era).

      Pod ovakvim uvjetima, iz čiste energije (koje je bilo u izobilju) je spontano nastajala materija. Parovi čestica materije i antimaterije nastajali su i u kratkom se periodu opet poništili uz oslobađanje energije. Dovoljno je bilo da 1 od 10 milijardi čestica materije ostane višak i donese prevlast materiji nad antimaterijom. Kada se Svemir "ohladio" do temperature od 100 milijardi Kelvina (stotinku sekunde nakon početka), iz energije su se počeli kondenzirati protoni i neutroni. Tada ih je bio jednak broj, ali protoni će uskoro prevladati i time stvoriti današnju sliku omjera vodika i helija.

      Ovdje još nema riječi o atomima, jer je količina energije još uvijek prevelika da bi protoni i neutoni uhvatili elektrone. Oko jedne sekunde nakon nastanka, počinju se formirati prve jezgre budućih atoma, protoni i neutroni se spajaju u jezrgu deuterija, a nešto kasnije (kada temperatura padne na oko milijardu Kelvina) jezgre se počinju i međusobno spajati formirajući jezrge helija sa dva protona i dva neutrona. Svi ostali kemijski elementi nastat će mnogo kasnije, nuklearnim procesima unutar zvijezda.

      Slijedećih 300 000 godina Svemir je još uvijek prepun fotona pozadinskog zračenja da bi se formirali stabilni atomi. Tek kada je temperatura pala na oko 6000 Kelvina (približno temperatura Sunčeve površine), fotoni nisu imali više snage za konstantno izbacivanje elektrona iz atomske ovojnice, pa su jezgre počele hvatati elektrone i formirati stabilne atome. Ovaj događaj naziva se rekombinacija. Veliki prasak njime završava, a materija je ostala u prostoru koji se nastavio slobodno širiti i hladiti.

pojednostavljeni prikaz p - p ciklusa (Mislav Baloković)

      Kako se Svemir dalje razvijao, odredile su 4 fundamentalne sile, a glavna među njima bila je gravitacija. Sitne nepravilnosti u početnom rasporedu materije (zbog principa neodređenosti) omogućile su da veće nakupine materije gravitacijom privuku one manje i započnu stvaranje onoga što danas vidimo kao galaksije. Oblaci plina (uglavnom vodika) sakupljali su se pod utjecajem vlastite gravitacije i postajali sve veći i veći. Vanjski dijelovi stvarali su pritisak na unutarnje dijelove i oni su se pritom zagrijavali. Istim principom nastale su i zvijezde, samo u manjem mjerilu. Kada tlak i temperatura u središtu takvog oblaka postanu kritični, nuklearne reakcije se počinju odvijati i zvijezda je rođena.

      Osnovna nuklearna reakcija je ona fuzije vodika u helij (tzv. proton - proton ciklus). Dobivajući energiju tim procesom, zvijezde provedu najveći dio svog života. Koliko će neka zvijezda dugo živjeti ovisi o tome koliko goriva ima. No, nemojte misliti da će zvijezda s više vodika dulje živjeti. Više vodika znači veću masu, veći pritisak na jezgru i veću temperaturu. Pod tim uvjetima fuzija će se odvijati mnogo brže i zvijezda će kraće, ali uzbudljivije živjeti. Zvijezda velike mase pred kraj svog života u jezgri će sintetizirati teže kemijske elemente, sve do željeza. Kada jednom nakupi previše željeza u jezgri, zvijezda će eksplodirati u velikoj eksploziji koju zovemo supernova. Samo energija oslobođena supernovom sposobna je stvoriti kemijske elemente teže od željeza. Svi teži elementi koje danas imamo na Zemlji, jednom davno nastali su u velikoj ekspoloziji stare zvijezde.

i naš sunčev sustav nastao je iz slične šarene maglice - eagle nebula (m16)

      Sunčev sustav u kojem i mi živimo, nastao je prije 5 - 6 milijardi godina. Zgušnjavanje maglice od koje je Sunčev sustav nastao moglo je biti pokrenuto eksplozijom obližnje supernove, prolaskom neke zvijezde ili jednostavno djelovanjem gravitacije. Kao sve zvijezde, Sunce je nastalo iz oblaka plina (uglavnom vodika) s malim primjesama težih elemenata koje je u međuzvjezdani prostor izbacila starija generacija zvijezda. Od tih primjesa kojima je bio zagađen Sunčev oblak nastali su untarnji planeti - Merkur, Venera, Zemlja i Mars, asteroidi i mjeseci plinovitih divova. Kada je Sunce započelo sa svojom nuklearnom aktivnosti, strujanje čestica (tzv. Sunčev vjetar) "otpuhalo" je lagane elemente poput vodika i helija u vanjske dijelove sustava i zato tamo nalazimo velike plinovite planete - Jupiter, Saturn, Uran i Neptun. Oni su nastali kondenzacijom plinova oko krute jezgre, dok su unutarnji (terestrički) planeti nastali sudaranjem manjih i većih stijena koje su krstarile oko novoga Sunca. Veće mase i niže temperature mogućile su vanjskim planetima da narastu mnogo veći od unutarnjih.

      Zbog konstantnog sudaranja s drugim velikim komadima stijena koji su u to vrijeme dijelili putanju oko Sunca, mlada Zemlja bila je negostoljubivo vruće mjesto. Jednom prilikom sudarila se sa gromadom veličine Marsa, a taj je sudar stvorio je Mjesec. Razdoblje intenzivnog bombardiranja prestalo je prije oko 3.9 milijardi godina. Tada su stvoreni povoljniji uvjeti za nastanak života koji se pojavio prije oko 3.5 milijarde godina. Iako se smatra da je život nastao kemijskom evolucijom iz anogranskih elemenata koji su tada postojali u atmosferi, postoje i teorije prema kojima je život stigao s nekog drugog mjesta kometima ili meteorima. Što je od toga točno, još se nezna.

u dalekoj prošlosti zemlja nije bila gostoljubiva kao što je danas (Galileo, NASA)

      Kako organskih molekula ima i u kometima i meteorima, one su mogle biti donešene iz nekog drugog dijela Svemira, no dokazano je i da se one mogu dobiti spontano u uvjetima koji su tada vladali na Zemlji. Vulkani su grijali atmosferu i u nju slali plinove poput metana i vodene pare, ona je stvarala tlak, a munje i Sunčevo svijetlo (koje je tada imalo i intenzivno ultraljubičastu komponentu jer ozonski omotač još nije postojao) davali su energetsku potporu. Simulirajući te uvjete u laboratoriju, Stanley Miller je 1955. dobio građevne elemente bjelančevina - aminokiseline. Daljnjim kombinacijama osnovnih građevnih elemenata (ugljika, vodika, kisika i dušika) stvarane su sve kompliciranije molekule i makromolekularni oblici koji se smatraju početkom života.

      Ubrzo nakon nastanka života, za koji se pretpostavlja da je nastao u moru, u atmosferi se počela povećavati koncentracija kisika. Zasluga je to prvih heterotrofnih organizama. Dio kisika pretvorio se u ozon i time zaštitio Zemlju od intenzivnog ultraljubičastog zračenja. Time su stvoreni uvjeti za život kakvog danas poznajemo.

Mislav Baloković, 29.1.2005.