Duża grawitacja a ewolucja złożonego życia

Jak patrzeć systemowo na zagadnienie potencjalnego życia i cywilizacji na innych planetach?
Planeta Kepler-452b, znajdująca się w tzw. ekosferze w układzie gwiezdnym Kepler-452, charakteryzuje się średnicą 1,6 średnicy Ziemi i masą pięciokrotnie większą.

Wielkość obiektu, zwłaszcza jeśli jest to obiekt skalisty, od razu przywodzi nam na myśl ogromną grawitację. W przypadku Kepler-425b przyspieszenie grawitacyjne na jej powierzchni jest dwukrotnie większe od ziemskiego. Zatem osoba ważąca 70 kg na globie tym musiałaby dźwigać ciężar własny wynoszący w przybliżeniu 140 kg. Co to oznacza dla ewentualnego życia na niej, czy taka sytuacja warunkuje dla życia ograniczenia?

Najprościej mówiąc – oczywiście, że tak.

Ogromna grawitacja sprawia ogromnie zwiększony ciężar własny potencjalnie żyjących tam istot. Aby zatem mogła istnieć lokomocja, większe organizmy, typu zwierząt, muszą dysponować bardzo dużą siłą. Powiedzmy, że tak jak u nas mają one typowe kończyny. Siła wymaga budowy organizmu, który musi zostać odpowiednio odżywiony, aby móc zbudować odpowiednio duże mięśnie (lub inną tkankę, która umożliwi ruch). Do tego samo poruszanie się przy użyciu takiej siły jest oczywiście wydatkowaniem dużej energii.

Te dwa punkty oznaczają, że organizm taki musi pozyskiwać znacznie zwiększone ilości energii, aby móc żyć i przeżyć. Pozyskiwanie energii jest oczywiście trudne, jest jednym z podstawowych problemów, z jakimi zmaga się ewolucja. Większe organizmy na takiej planecie będą możliwe tylko wtedy, gdy będzie dostępna obfitość odpowiednio pożywnego pokarmu, który będzie można łatwo zdobyć.

Kepler-425b nie jest więc planetą specjalnie przyjazną większemu życiu i prawdopodobnie nie wyewoluują na niej większe zwierzęta, ponieważ ewolucja musiałaby pokonać bardzo duże problemy z zaopatrzeniem takich zwierząt w energię.

Drugie ograniczenie, jakie narzuca taka grawitacja, odnosi się do budowy potencjalnych zwierząt.

Wynika to stąd, że masa obiektu nie rośnie proporcjonalnie do jego objętości, lecz dużo szybciej. Dwa razy obszerniejsze zwierzę jest w przybliżeniu trzy razy cięższe.
Z tego też powodu ciężar wymusza na ewolucji zmianę budowy ciała u tych gatunków, które rosną duże. Np. jaszczurki mogą mieć kończyny umieszczone bocznie i utrzymywać ciężar ciała „wieszając” go na rozstawionych nogach. Ale już słoń nie mógłby posiadać takiej budowy ciała, ponieważ nie uniósłby wówczas tułowia. Zwierzę ważące w grawitacji ziemskiej tyle co słoń musi mieć nogi umieszczone bezpośrednio pod tułowiem. Ciężar wymusza też zmianę budowy „stóp” i „dłoni”. Słoń nie zdołałby chodzić na stopach i dłoniach skonstruowanych tak, jak u człowieka. Trudno więc też w takiej sytuacji mieć kończyny pozwalające na zręczność, precyzyjne manipulowanie przedmiotami. W wyniku tego samego prawa fizycznego na Ziemi „robaki” mogą szybko biegać i dźwigać wielkie ciężary w porównaniu do wagi swojego ciała, spadać z wielkich wysokości itd., ale gdyby je proporcjonalnie powiększyć do znaczącego rozmiaru, straciłyby wówczas wszystkie swoje zalety ewolucyjne, stałyby się powolne i toporne, a wiele z nich w ogóle nie byłoby w stanie unieść swojego ciała. Zwykły pająk może spaść z dowolnej wysokości, ale duży ptasznik zrzucony ze stołu ginie.
Przykładów można mnożyć. Ptaki nie uniosłyby się w powietrze, gdyby używały takiej techniki lotu, jakiej używają owady. Natomiast na Kepler-425b jest wątpliwe, aby w ogóle mógł istnieć jakiś lot inny niż ślizgowy.
Inaczej mówiąc – ciężkie zwierzę ma wymuszoną ewolucyjnie niezbyt zręczną, mało praktyczną budowę ciała i kończyn. Na takiej planecie jak Kepler-425b już znacznie mniejszych rozmiarów zwierzęta musiałyby mieć kończyny i „dłonie” o podobnej budowie, jak na Ziemi wielkie ssaki typu słoń czy nosorożec. Co z kolei rzutuje na rozwój potencjalnych cywilizacji na takiej planecie, gdyby doszło na niej do rozwoju inteligencji u jakiegoś gatunku.
Zważywszy na to, jak wielki jest ciężar własny organizmu na takiej planecie, prowadzi nas to do wniosku, że nawet jeśli na Kepler-425b istnieją świetne warunki klimatyczne dla rozwoju życia, to jest bardzo niewielka szansa, aby pojawiły się tam większe zwierzęta, a już zupełnie nikła na wyewoluowanie tam organizmów mogących stworzyć cywilizację.

Jeszcze jednym ograniczeniem przy takiej grawitacji jest utrudniona fizjologia. Pompowanie w ciele płynów i regeneracja organów jest tym trudniejsza, z im większym mamy do czynienia ciążeniem. Jest to powód, dla którego podwyższona grawitacja skutkuje również skróceniem życia danych organizmów. Wiemy, że zupełny brak grawitacji jest destrukcyjny dla złożonych organizmów, jednak w przypadku istnienia grawitacji optymalna jest grawitacja niska. Gdyby na Ziemi zmniejszyć grawitację, żylibyśmy dłużej. Natomiast w przypadku planety, gdzie ciążenie jest dwukrotnie większe, organizmy zwierząt musiałyby funkcjonować dość topornie i mieć zmniejszoną efektywność fizjologiczną.

Oczywiście planeta taka również zupełnie nie nadaje się do odwiedzenia przez człowieka.

Skomentuj

Wprowadź swoje dane lub kliknij jedną z tych ikon, aby się zalogować:

Logo WordPress.com

Komentujesz korzystając z konta WordPress.com. Wyloguj /  Zmień )

Zdjęcie na Google

Komentujesz korzystając z konta Google. Wyloguj /  Zmień )

Zdjęcie z Twittera

Komentujesz korzystając z konta Twitter. Wyloguj /  Zmień )

Zdjęcie na Facebooku

Komentujesz korzystając z konta Facebook. Wyloguj /  Zmień )

Połączenie z %s