Nieznane życie lodowców. Jak lód z kół podbiegunowych wpływa na życie planety - ebook

TANIEC BIAŁYCH PŁASZCZY

Osławione zdjęcie wykonane podczas misji kosmicznej Apollo 17 w 1972 roku na pewno nie umknęło niczyjej uwadze. Fotografia Ziemi, samotnej wśród bezkresnej przestrzeni, skłoniła nas do myślenia o tej planecie jako o naszym domu – jedynej, a przy tym niepewnej i kruchej ostoi, o którą musimy dbać. Dla członków ruchu ekologicznego zdjęcie to stało się niemal ikoną. Ukształtowało też nasze wyobrażenie o kuli ziemskiej, przedstawiając ją jako planetę w większości pokrytą niebieskimi wodami oceanów. Stąd wzięło się określenie „niebieska planeta”.

Jednak to zdjęcie nie mówi nam wszystkiego. Nie pokazuje tego, co moglibyśmy ujrzeć, filmując Ziemię i jej otoczenie, nagrywając nie tylko kilka minut materiału, ale rejestrując odległą przestrzeń nieprzerwanie przez rok lub – jeśli byłoby to możliwe – przez miliony lat, zamiast utrwalać ją na nieruchomym obrazie. Podczas odtwarzania filmu w przyspieszonym tempie uzyskalibyśmy różne obrazy – dałoby się zobaczyć glob w trakcie ciągłych zmian, między innymi białe płaszcze wokół biegunów, najpierw rozprzestrzeniające się na lądy i morza, a potem kurczące się w rytmie wyznaczanym przez pory roku. Gdyby akurat na północy panowała zima, większość obszarów lądowych byłaby pokryta śniegiem, znikającym wraz z nadejściem lata. Tak samo wyglądałyby morza i oceany, na północy i na południu, gdzie zasłane śniegiem białe pokrywy lodowe na przemian rozszerzałyby się i kurczyły – raz byłyby rozległe, raz niewielkie – zmieniałyby się w ciągu roku jak w kalejdoskopowym tańcu.

Gdyby można było nagrać dłuższy film, dałoby się zauważyć także inne przemiany na kuli ziemskiej, następujące po sobie w większych interwałach – okresy mniej i bardziej rozległego osnucia powierzchni naszej planety bielą. Jeśli filmowałoby się jeszcze dłużej, można by było zauważyć coś niezwykłego – biały płaszcz w całości okrywający Ziemię. Przypominałaby wtedy kulę śniegu, bez żadnej barwnej plamy.

Czasami jednak dzieje się odwrotnie i następują okresy, podczas których biel całkowicie zanika, aby po pewnym czasie znów powrócić. Niekiedy wolniej, innym razem szybciej. Tak jakby działo się to rytmicznie, w regularnych cyklach. Nagle takt się urywa. Biały płaszcz kończy wachtę, nie spiesząc się lub znikając w okamgnieniu. Pod koniec filmu, gdy jego akcja zbliżyłaby się do naszych czasów, zauważylibyśmy, że rytm zmian staje się szybszy i gwałtowniejszy. Tuż przed zatrzymaniem się nagrania dostrzeglibyśmy malejące jeszcze szybciej niż dotychczas obszary bieli. Zmiany byłyby uderzające, a my moglibyśmy tylko zastanawiać się nad ich dalszym przebiegiem.

Aby odnaleźć rytm tego tańca, odkryć, co działo się tam, w dole, musielibyśmy opuścić pokład statku kosmicznego Apollo 17 i przybliżyć powierzchnię tej jedynej w swoim rodzaju planety, tak różnej od jej mniej interesujących sąsiadów – Wenus i Marsa. Na nocnym niebie mogą wyglądać zjawiskowo, jednak ich pokrywa jest dość jednolita i mało aktywna w porównaniu ze spektakularną i wciąż zmieniającą się Ziemią. Co stanowi siłę napędową tego tańca? Jak postrzegają go ludzie? Może wcale nie zwracają uwagi na zachodzące przemiany?TOPNIENIE

I rozpłynął się

jak śnieg na wodzie*.

– ROBIN WILLIAMSON, Big Ted

Jakie to uczucie znaleźć się w butelce wódki, podczas gdy wokół topnieje świat? Nie takie złe, o ile butelka jest zrobiona z lodu, może pomieścić człowieka, a wcześniej stała w niej Kate Moss, reklamując pewną markę tego alkoholu. Albo znaleźć się w lodowym hotelu w Jukkasjärvi, usytuowanym w północnej Szwecji, koniecznie w maju, gdy sezon dobiega końca, a hotel spływa z powrotem do rzeki Torneälven, skąd kolejnej zimy wraca do swojego stałego stanu z nietkniętym barem, stołkami, imponującymi dekoracjami, lodowymi szklankami do drinków (wyłącznie zimnych, o czym na pewno przypomniałby barman), a wszystko to zrobione z bloków powstałych z zamarzniętych wód rzeki, wyrzeźbionych przez profesjonalnych artystów.

Miałem szansę odwiedzić to miejsce w latach dziewięćdziesiątych. Pozwolono mi wejść do środka i się rozejrzeć, mimo że sezon już się skończył. Później wielu turystów, najczęściej z Japonii albo Chin, zaczęło tam przybywać. W ciągu czterech zimowych miesięcy, gdy hotel jest otwarty, przyjeżdża do niego około pięćdziesięciu tysięcy ludzi. Zaczyna się go budować w listopadzie, w okolicy świąt lub nowego roku może już przyjmować pierwszych gości, a w maju całkowicie topnieje. W późniejszych latach powstały podobne budowle zarówno w Finlandii, jak i w Norwegii, ale często z prostszych w użyciu materiałów, dlatego nazywa się je śnieżnymi hotelami. Wzniesienie nawet tego typu konstrukcji nie jest proste w obecnych czasach. Gdy zimą na przełomie lat 2016 i 2017 ukończono budowę kolejnego obiektu na wyspie Kvaløya nieopodal Tromsø, otwarcie musiało zostać przełożone na kolejny sezon, gdyż temperatura nie spadła wystarczająco. Jak widać, na zimie nie można już polegać – nie wiadomo, kiedy nadejdzie albo kiedy zniknie. Lodowy hotel w Jukkasjärvi napotkał właśnie ten problem, jednak pojawiło się jego rozwiązanie. Zimno miało być utrzymywane przy pomocy energii słonecznej, dzięki czemu kompleks mógł funkcjonować przez cały rok. Szwecja to kraj białych nocy, zatem latem słońce operuje tam całą dobę. I lodowy hotel, i to zjawisko przyrodnicze są nie lada atrakcją dla turystów.

Kriosfera, czyli lodowe królestwo1, stała się egzotycznym celem wycieczek, zaczęła być traktowana na równi ze zwierzętami zagrożonymi wyginięciem. W takt zmniejszania się jej zasięgu na Arktykę napływa coraz więcej turystów, aby doświadczyć niecodziennych zjawisk – śniegu i lodu – dopóki istnieją. W dzieciństwie mogłem spać na zewnątrz w jaskini ze śniegu albo bawić się w wojnę na śnieżki – miałem za darmo wszystko to, za co teraz turyści płacą tysiące koron. Dla większości ludzi zimowe doświadczenia ograniczają się do spędzenia zaledwie jednej nocy w śnieżnym hotelu, w śpiworze ze skóry renifera. Globtroterzy podróżują przez pół kuli ziemskiej, żeby się tu znaleźć. Dla bardziej majętnych z pewnością lepszą alternatywą jest zobaczenie lodu i śniegu z pokładów statków wycieczkowych, które coraz częściej obierają kurs na Svalbard, Grenlandię, Patagonię i Antarktydę. Zapaleni turyści mogą spacerować po górach lodowych, spotkać pingwiny, a nawet dostać drinki z lodem liczącym kilka tysięcy lat.

Ale większości z nas nie stać na zapłacenie pięćdziesięciu tysięcy koron za rejs do gór lodowych w zatoce Disko albo przy Półwyspie Antarktycznym. Nie zostaje nam więc wiele czasu, aby poczuć śnieg pod stopami.

Jedyny w swoim rodzaju norweski dzień niepodległości, 17 maja, który obchodzi się, urządzając pochody z flagami i muzyką graną przez orkiestry dęte, za kilka lat może przestać się odbywać na terenie rozciągającym się od wsi Finse do lodowca Hardangerjøkulen. Według przewidywań naukowców zajmujących się badaniem lodowców w połowie tego stulecia ten najwyżej usytuowany lodowiec Norwegii zniknie. To samo stanie się z wieloma innymi mniejszymi masami lodowymi, jeśli ocieplenie nie ustąpi. Również norweski sport narodowy, czyli narciarstwo biegowe, jest obecnie zagrożony. Większe zawody, odbywające się na wzgórzu Holmenkollen, organizuje się przy użyciu armatek śnieżnych, a zawodnicy muszą trenować wyżej w górach, żeby pod nartami poczuć prawdziwy śnieg. Nartorolki to nie to samo. Jak powyższa sytuacja wpływa na ludzi, których częścią tożsamości jest mróz? „Tak biała, jak biały śnieg zimą pada” i „Niebieski swą barwę lodowcowi nadał, barwy Norwegii to czerwień, biel, niebieski” to wersety pieśni nazywanej drugim hymnem Norwegii**.

Ktoś mógłby powiedzieć, że to bez znaczenia. Że niewielu Norwegów jeździ obecnie na nartach, a zawodowym narciarzom wystarcza sztuczny śnieg. Nawet zawodnik narciarstwa biegowego Thomas Alsgaard wypowiedział się w tej kwestii. Liczy się on z tym, że ów sport umrze śmiercią naturalną z powodu braku śniegu2. Z pewnością przeżylibyśmy, gdyby z Norwegii zniknęły i śnieg, i lodowce. Przemysł turystyczny również by sobie z tym poradził, bo wciąż mamy zorze polarne i białe noce, a te dwie atrakcje starczyłyby na cały rok. Więc o co tyle hałasu? Niektórzy się smucą, że muszą zostawić narty w piwnicy, inni się cieszą, że nie tylko unikną odgarniania śniegu łopatą, ale i nie będą musieli płacić w ferie za usuwanie go z drogi prowadzącej do chatki***. Jeszcze inni postrzegają to jako znak końca czasów, a przynajmniej jako oznakę globalnego ocieplenia. A może sądzą, że doprowadzi ono jedynie do nieznacznego wzrostu poziomu wód i spowoduje problemy dla ludzi mieszkających na odległych wyspach Pacyfiku?

Dla większości Norwegów to tylko drobnostka w świecie, który ciągle zmienia się na wiele sposobów. Bardziej martwi ich terroryzm, napływ uchodźców czy mechanizacja miejsc pracy. Jakie znaczenie ma więc zmniejszanie się ilości śniegu i lodu? Nawet na Grenlandii, gdzie przez tysiące lat śnieg kojarzył się jedynie z obszarem polowań na foki, wielu ludzi zauważa korzyści z topnienia lodu w postaci uzyskania dostępu do bogactw mineralnych. W okręgu Finnmark, gdzie dorastałem, niewielu mieszkańców zatęskniłoby za zamkniętymi z powodu opadów śniegu ulicami, które mogą utrzymywać się w tym stanie aż do maja. Nikomu nie przeszkadzałoby, gdyby nie trzeba było odgarniać śniegu. Niech się rozpuszcza, ile chce!

Sam myślałem podobnie, będąc wychowany w Arktyce w czasach, w których rzeczywiście panowała tam zima nawet przez osiem czy dziewięć miesięcy w roku. Większość dzieciństwa spędziłem w najzimniejszym rejonie Norwegii – na płaskowyżu Finnmarksvidda. W latach siedemdziesiątych Tromsø nawiedziło kilka ostrych i śnieżnych zim. Musieliśmy podczas nich przekopywać w śniegu tunele do domów, co było jednym z powodów mojej przeprowadzki do Vestlandet – regionu zdecydowanie uboższego w śnieg, jednak bogatszego w opady deszczu. A skoro tu też można było jeździć na nartach, jeśli pojechało się wyżej w góry, nie tęskniłem za wszechobecnym białym kolorem.

Dopiero gdy dotarłem na dalekie południowe szerokości geograficzne, do miejsc, w których nigdy nie spadł śnieg i gdzie temperatura nawet nie zbliżyła się do zera, odkryłem istnienie kriosfery – zamarzniętych części Ziemi, takich jak śnieg, lód czy wieczna zmarzlina. Właśnie na gęsto zaludnionej i rozgrzanej słońcem Nizinie Gangesu w Indiach Północnych i Bangladeszu, gdzie pociłem się w blisko czterdziestostopniowych temperaturach, zdałem sobie sprawę ze znaczenia kriosfery. Co takiego utrzymywało przy życiu ludzi podczas najsuchszych i najcieplejszych okresów w roku? Śnieg i lód z odległych gór, Himalajów, niejednokrotnie niewidocznych nawet z Niziny Gangesu. Kiedy deszcz przestawał wypełniać koryta rzek, a monsun miał nadejść dopiero za kilka miesięcy, to właśnie topniejący śnieg i wody polodowcowe spływające z dachu świata zapewniały nawodnienie.

Prawie nie mówiło się o tym w latach dziewięćdziesiątych, kiedy podróżowałem wzdłuż Gangesu i jego dopływów, aby nagrywać programy telewizyjne o rzekach oraz ich znaczeniu dla miejscowej ludności. Nie żebym sam wtedy dużo zastanawiał się nad tym, co by się stało, gdyby masy lodu zniknęły. Rzeki lodowcowe z Himalajów, Tybetu i okolicznych terenów górskich, takich jak Karakorum czy Pamir, dają życie setkom milionów ludzi, a nawet znacznie więcej niż miliardowi, gdyby wliczyć też duże chińskie rzeki mające swoje źródła w Tybecie. Później odkryłem, że nie jest to wyjątkowe zjawisko, bo także w innych miejscach globu śnieg i lód odgrywają ważną rolę w utrzymaniu ludzi, roślin i zwierząt przy życiu. To szczególnie ważne nie tylko w krajach leżących wokół Andów, gdzie funkcjonowanie wielu największych miast zależy od dostępności wody pochodzącej ze stopniałych śniegów. Nawet ziemie Kalifornii zawdzięczają swoją żyzność kriosferze, jak się okazało niedawno, kiedy zamiast służyć jedynie jako naturalny magazyn wody, „zeszłoroczny śnieg” spadł jako deszcz. Lodowe królestwo, kriosfera, odgrywa zatem ważną rolę w życiu przeważającej części populacji, szczególnie na terenach, na których większość ludzi nigdy nie widziała ani śniegu, ani lodu.

Jednakże kriosfera jest czymś więcej niż tylko zapasami wody. Po pewnym czasie zagłębiania się w tematykę dotyczącą lodowej powłoki ziemi zdałem sobie sprawę ze znaczenia jej historii sięgającej daleko w przeszłość. Poznałem też jej funkcje, których było zdecydowanie więcej, niż podaje się w książkach historycznych. Mróz odegrał kluczową rolę w rozwoju życia na kuli ziemskiej. Przemieszczanie się lodowców oraz taniec białych płaszczy przez wieki kształtowały krajobraz, życie, ewolucję i długą ludzką historię. Kriosfera i jej aktywność wpłynęły nawet na chód człowieka, pierwsze pola kukurydzy, dzisiejszą granicę między Norwegią a Szwecją, silnik parowy i komunikację miejską, a także umiejętności szachisty Magnusa Carlsena oraz rzucającego oszczepem Andreasa Thorkildsena. Oczywiście nie bezpośrednio, ale poprzez swoje znaczne oddziaływanie na klimat, co jesteśmy w stanie dziś udowodnić.

* Jeśli nie podano inaczej, wszystkie teksty obcojęzyczne w przekładzie tłumacza.

** Wersety pieśni „Norge i rødt, hvitt og blått”.

*** Hytte – drewniana chatka, do której Norwegowie tradycyjnie wyjeżdżają na urlop.MIĘDZY OGNIEM A LODEM

Każdego dnia ogień walczy z lodem,

jak żar Logiego z Jøkula chłodem.

Obaj rwą się, by opanować świat –

ten pierwszy szaleniec, drugi – wariat.

Lód przynosi chwile zimne jak sień.

A ogień? W domostwach zostawia czerń.

– OLAV H. HAUGE

Zimowe niebo było jedną z najcudowniejszych rzeczy na płaskowyżu Finnmarksvidda. Nie dało się tu zobaczyć ani wysokich gór, ani wielopiętrowych domów, więc gwiazdy i zorze polarne mogły swobodnie błyszczeć na wolnej przestrzeni. Wokół, nad szerokim horyzontem, rozciągał się niesamowity widok. Światła nieba skupiały całą uwagę na sobie i roztaczały dookoła blask, którego nie były w stanie przyćmić niewielkie ilości oświetlenia elektrycznego. Nadzwyczaj przyjemna pogoda umilała zimowe wieczory. Obecnie zorze polarne w północnym regionie Norwegii, Nord-Norge, stały się magnesem przyciągającym turystów z całego świata dzięki temu, że występuje tu Prąd Zatokowy. Można zatem podziwiać cuda, które wyczarowuje niebo, nie marznąc przy tym. Dla mnie już samo bezchmurne, gwiaździste niebo kreowało wyjątkowe widowiska, a kiedy przechodziłem przez tamtejsze tereny ze wzrokiem skierowanym ku górze, pytania nasuwały się same. Czy gdzieś w oddali znajduje się jakaś żywa dusza? Ktoś, kto zastanawia się w tej chwili, czy może istnieć taka planeta jak nasza, z inteligentnymi istotami, które wędrują i rozmyślają nad tym samym? Podobne myśli tak bardzo zaprzątały mi wtedy głowę – może ze względu na klarowność rozgwieżdżonego nieba – że zdecydowałem się studiować w przyszłości fizykę i astronomię.

Jednak z biegiem lat moja fascynacja tymi dziedzinami nauki słabła. Astronomia okazała się – krótko mówiąc – nieżyciowa, a ja znalazłem inne zainteresowania. Kiedy wróciłem do nauki, nie jako badacz, ale pośrednik wiedzy, zająłem się głównie zagadkami istnienia, przede wszystkim jego wielką tajemnicą. Postanowiłem szukać odpowiedzi na następujące pytanie: jak powstało życie i w jaki sposób jego przejawy przybierały coraz bardziej złożone formy, tak że ostatecznie pojawiły się istoty, które mogły rozmyślać nad sensem własnej egzystencji? I tak oto Darwin stał się dla mnie ważniejszą postacią niż Einstein, a ewolucja ludzkiego mózgu okazała się bardziej ekscytującym zagadnieniem niż czarne dziury, co znalazło odzwierciedlenie w mojej dziennikarskiej działalności. W tamtych czasach mózg nadal postrzegano jako nowo odkryty, niezbadany kontynent.

Kiedy NASA i inne podobne organizacje zaczęły donosić, że odkryły planety przypominające Ziemię i że może istnieć na nich życie, nie kryłem swojego sceptycyzmu. Mimo wszystko każda myśl o tym pobudzała moją wyobraźnię: czy naprawdę jest tam ktoś, z kim moglibyśmy porozmawiać? Dzięki temu, co przeczytałem o ewolucji, zrozumiałem, że jesteśmy wynikiem serii prawie niemożliwych, a przynajmniej nieprawdopodobnych zdarzeń. Życie nie powstało samo z siebie, a już na pewno nie jego skomplikowane formy. Tak właśnie biologowie ewolucyjni, Eörs Szathmáry i John Maynard Smith, podsumowali to zagadnienie w książce „The Origins of Life”3. Opisali osiem przemian, nazwanych przez nich rewolucjami, które musiały zajść, aby stworzenia takie jak my, istoty z umiejętnościami komunikacyjnymi, mogły się rozwinąć. A żeby osiągnąć ostateczną formę ewolucji, organizmy musiały przejść przez wszystkie stadia. Nie było żadnej drogi na skróty.

Pierwsza przemiana nastąpiła, gdy pojawiły się samoreplikujące się cząsteczki – takie, które wytwarzały kopie samych siebie. Wciąż pozostaje to tajemnicą dla biochemików, ale uważa się, że RNA (mniej złożony krewny DNA) mógł być początkowym przystankiem ewolucji. Nic jednak nie jest pewne. Samoreplikacja wymaga połączenia dwóch mechanizmów – nie tylko metody replikacji (kopiowania), ale także sposobu na zdobycie energii. Dlatego życie musiało powstać w pobliżu jej źródła. Trzeba również pamiętać, że proces ten zaszedł na długo przed „odkryciem” naturalnego źródła energii – fotosyntezy, przekształcającej energię słoneczną w energię chemiczną. Niektórzy naukowcy, tacy jak biochemik Nick Lane, twierdzili, że pierwsze żywe organizmy musiały powstać w pobliżu podmorskich gorących źródeł lub wulkanów4.

Nie przedstawię wszystkich ośmiu stadiów ewolucji według Szathmáry’ego i Maynarda Smitha czy przebiegu rozwoju życia w oparciu o wersję Lane’a, ale opiszę zwięźle, w jaki sposób ewoluowało życie – od prostych, jednokomórkowych organizmów, istniejących trzy i pół, cztery miliardy lat temu, do bardziej złożonych stworzeń. Nie twierdzę jednak, że wszystko w tej kwestii zostało ostatecznie wyjaśnione.

Historia, którą postaram się opowiedzieć – w krótkim i uproszczonym ujęciu – przedstawia sposób, w jaki rozwój życia oraz towarzyszące temu rewolucje współgrały z dziejami kriosfery – lodowego królestwa.

Związek między nimi wydawał się jasny od samego początku. Wszystko zaczęło się kilka miliardów lat temu, kiedy lodowa bryła szybowała w przestrzeni kosmicznej i trafiła na gorącą Ziemię. Bryła była kometą, powstałą z ciał niebieskich, w tym z chmary innych komet, w pierwszej, bardzo burzliwej fazie historii Układu Słonecznego. Obiekty te przyniosły ze sobą różne materiały, łącznie z elementami potrzebnymi do powstania organizmów, a może nawet samo życie. Podarowały nam przede wszystkim to, z czego składa się kriosfera – wodę.

Spotykamy ją na każdym kroku – jako przezroczyste, gładkie jak szkło tafle lodu na jeziorach, w roztopach na ulicach, w lodowych rozetach na zmarzniętych oknach, jako płatki śniegu dryfujące w powietrzu, kryształy lodu kilka kilometrów w głębi lodowca, marznący deszcz rozpryskujący się na drogach i posyłający samochody do rowów, jako październikowy szron na wypłowiałej słomie czy wiosenna chlapa utrudniająca poruszanie się ludzi i zwierząt. Znajdujemy wodę w górach lodowych, o które rozbijają się statki i które wysyłają setki pasażerów we wzburzone fale, w śniegu oraz lodowcach magazynujących ją przez wiosnę i topniejących w czasie, gdy spragnieni ludzie i zwierzęta najbardziej tego potrzebują. Właśnie to, że możemy znaleźć wodę w tylu nadzwyczajnych mroźnych postaciach, czyni naszą planetę wyjątkową.

Ta niezwykła substancja przybiera nietuzinkowe kształty, gdy zamarza. To nie efekt magii, ale fizycznych właściwości związku chemicznego, wynikających z charakterystycznej formy jego cząsteczek. Między nimi występują bardzo silne wiązania, nadające wodzie, a zwłaszcza jej zamarzniętej postaci, unikalne cechy. Molekuły wody powstają z atomów wodoru i tlenu, które wiążą się w taki sposób, że dwa atomy wodoru gromadzą się po jednej stronie atomu tlenu. To sprawia, że cząsteczki są „krzywe”, co z kolei daje im silną polarność: po stronie atomów wodoru znajduje się ładunek dodatni, a po stronie atomu tlenu – ładunek ujemny. Dzięki temu zjawisku cząsteczki wody wytwarzają silne wiązania i łączą się ze sobą w „wygiętej” postaci w stanie ciekłym lub gazowym oraz w symetryczne, sześciokątne krystaliczne struktury w formie stałej.

Kryształy te mogą przybierać bardzo różny wygląd, ale w normalnych warunkach mają sześciokątny kształt. Wiążą się ze sobą w sposób, który nadaje im więcej ciekawych cech – między innymi tę, że woda staje się lżejsza w stałym stanie skupienia niż jest w płynnym. Właśnie dlatego lód unosi się na wodzie. Tę właściwość posiada tylko kilka innych substancji, w tym diamenty będące formą węgla. Może kiedyś, przy odpowiedniej temperaturze, na innej planecie lub na Księżycu ujrzymy „góry lodowe” z diamentów unoszących się na ich płynnej postaci.

Niestety, nigdy nie zobaczymy tego na Ziemi. Woda to jedyna substancja występująca tutaj we wszystkich trzech stanach skupienia – stałym, ciekłym i gazowym. Co ciekawe, możliwe jest współistnienie tych faz w jednakowej temperaturze, wynoszącej około zera stopni Celsjusza (lód i śnieg mogą parować bezpośrednio, bez „okrężnych dróg” uwzględniających płynną wodę). A to dlatego, że silne wiązania między cząsteczkami utrudniają ich rozdzielenie, co nadaje wodzie niezwykłe temperatury topnienia i wrzenia. W termodynamice mówi się, że ten związek chemiczny jest bardzo odporny na zmiany fazowe. Potrzeba dużej ilości energii, aby zmienić lód w wodę lub aby woda zaczęła parować. Wyjątkowa struktura cząsteczek w zamarzniętej postaci nadaje jej również inne osobliwe cechy, zwłaszcza gdy występuje jako śnieg. Odznacza się on białą barwą, lekkością i właściwościami izolacyjnymi, dzięki którym możemy spać w śnieżnych jaskiniach i nie marznąć.

W pierwszych latach historii Ziemi nie istniał na niej ani śnieg, ani lód. Na samym początku, tuż po powstaniu Układu Słonecznego, czyli cztery miliardy sześćset milionów lat temu, nasza planeta była cieplejszą niż Słońce ognistą kulą o temperaturze ośmiu tysięcy stopni Celsjusza. Bombardował ją nieustający deszcz komet, meteorów i innych ciał niebieskich. Rozpętało się istne piekło. Po jakimś czasie sytuacja się uspokoiła. Minęło pół miliarda lat, a swobodnie latające „ptaki” Układu Słonecznego wpadły w działanie sił grawitacyjnych Słońca lub planet i albo na nich wylądowały, albo wleciały na stabilne orbity jak asteroidy szybujące obecnie między Marsem a Jowiszem. Ziemia zaczęła się ochładzać i mogła wreszcie skorzystać z daru przyniesionego wraz z bombardowaniem. Komety i kamienie zawierały bowiem w swoich ładunkach wyjątkową substancję, od której jesteśmy zależni – wodę. Jak się później okazało, dostarczyły nie tylko ją. Naukowcy odkryli, że komety mogą przenosić składniki potrzebne do życia, a może nawet i je samo. A to wszystko w niepozornym lodowym opakowaniu.

Co właściwie należy zrobić, żeby stworzyć życie? Przede wszystkim trzeba dysponować złożonymi cząsteczkami organicznymi, takimi jak aminokwasy (budują białka), zasadami azotowymi nukleotydów (tworzą materiał genetyczny) i węglowodanami. Aby życie mogło powstać, konieczna jest obecność tych składników. Naukowcy sądzą, że wymienionych złożonych cząsteczek nie było na Ziemi w czasie, gdy miały się na niej pojawić pierwsze żyjące organizmy. Więc jak to się stało, że mimo wszystko powstały? Możliwym wyjaśnieniem, którego pozycja została ostatnio ugruntowana dzięki obserwacjom i badaniom, jest to, że takie cząsteczki rzeczywiście spadły z nieba – przybyły z przestrzeni kosmicznej. Przyleciały na naszą planetę razem z lodowymi bryłami – kometami. Jeśli to prawda, to znaczy, że nasze korzenie mają swój początek w lodzie.

Sama hipoteza mówiąca o życiu danym nam przez kosmos istnieje od dawna. Stała się tak powszechna, że zyskała nawet swoją nazwę – panspermia. Znani naukowcy, tacy jak Francis Crick i Enrico Fermi, napisali o niej artykuły, a sam temat poruszono już w wielu znanych książkach i filmach5. Do tej pory opisano różne wersje panspermii. Jedna teoria mówi o tym, że ktoś celowo wysłał na Ziemię zalążki życia. Druga głosi, że żywe organizmy przebyły podróż przez kosmos i trafiły tutaj przez przypadek. Dowiedziono już przecież możliwości przetrwania małych zwierząt, niesporczaków, w kosmicznych warunkach. Wysłano je w kosmos, gdzie zapadły w stan przypominający hibernację, a po zakończonej misji rozbudziły się6.

Bardziej wiarygodną wersją wydaje się ta, którą poparły ostatnie odkrycia – nie żywe organizmy, lecz ich materiały budulcowe zawitały tutaj dzięki kometom. Elementy te, znalezione na komecie 67P/Tsjurjumov–Gerasimenko, zostały gruntownie przebadane za pomocą sondy kosmicznej Rosetta i jej urządzeń. Do tej pory odkryto aminokwas – glicynę (ważny składnik białek) oraz pierwiastek, składnik mineralny – fosfor, będący niezbędnym składnikiem żyjących organizmów. Ponadto komety i inne ciała niebieskie przyniosły ze sobą wodę w postaci lodu, substancję niezbędną do życia na Ziemi7.

Według jednej z głównych badaczek misji sondy Rosetta, Kathrin Altwegg z Uniwersytetu w Bernie, dowodzi to, że komety mogą zawierać wszystko, czego potrzeba, aby stworzyć życie, z wyjątkiem źródeł energii (ponieważ na to jest w nich za zimno). Glicyna nie pochodzi jednak z samej komety, ale prawdopodobnie z chmur pyłu, istniejących jeszcze przed powstaniem Układu Słonecznego. Cząstki pyłu kosmicznego były idealnym miejscem do powstawania molekuł organicznych, co dowiedziono w laboratoriach. Jednak w tamtym czasie Ziemia była zbyt gorąca, aby mogły się na niej pojawić tak delikatne aminokwasy. To, co mogła zaoferować, a czego nie miały komety, to energia, dzięki której z cząsteczek organicznych wykształciło się życie. Molekuły potrzebowały wyższej temperatury, aby zacząć reagować ze sobą. Dlatego zetknięcie się zamarzniętych cząsteczek organicznych z ciepłem Ziemi zaowocowało początkiem życia.

Takie „pakiety startowe”, a może nawet zamrożone jednokomórkowe organizmy, mogły pojawić się na Ziemi wraz z kometami lub innymi ciałami niebieskimi. Wiemy, że we wczesnym okresie istnienia kuli ziemskiej wraz z bombardowaniem przyleciała do nas też woda – w kosmosie wciąż istnieją obiekty posiadające spore jej zasoby w zamarzniętej postaci, na przykład planeta karłowata Ceres (nazywana wcześniej planetoidą). Tylko kilka starć z ciałami niebieskimi wystarczyło, aby zaopatrzyć Ziemię w ogromne ilości wody, którymi teraz możemy dysponować.

Musiało jednak minąć kilka miliardów lat, zanim „pakiety startowe” się otworzyły. Wcześniej niesprzyjające warunki uniemożliwiały rozwinięcie się życia. Powierzchnia Ziemi musiała się ochłodzić, a para wodna skroplić i spaść jako deszcz, aż w końcu utworzyły się oceany. To właśnie w nich zaczęło się życie.

Nie tylko materiał budulcowy życia wzbogacił naszą planetę. Lód roztopił się po zderzeniu z jej gorącą powierzchnią i powrócił do swojej stałej formy jako kriosfera. Dopiero potem organizmy zaczęły się rozwijać. Życie i lodowe królestwo współistnieją i wpływają na siebie od miliardów lat, choć na początku szły obok siebie wolnym, tanecznym krokiem. Minęło dużo czasu, zanim kriosfera mogła wysłać na ziemię pierwszy płatek śniegu.ŹRÓDŁA

1„Kriosfera” – z greki: kryo – „zimny”, części Ziemi pokryte zamarzniętą wodą (lodem, śniegiem lub wieczną zmarzliną).

2 Thomas Alsgaard dla VG, 11.07.2017.

3 John Maynard Smith i Eörs Szathmáry, The Origins of Life (Oxford University Press, 1999).

4 Nick Lane, The Vital Question (Profile Books, 2015).

5 Panspermia w literaturze popularnej, na przykład: Jack Finney, The Body Snatchers (1955), Fred Hoyle, The Black Cloud (1957), Michael Crichton, The Andromeda Strain (1969). Artykuł naukowy: Francis Crick i Leslie Orgel, Directed Panspermia, „Icarus”, 19 (3), s. 341–348 (1973).

6 Niesporczaki w kosmosie: Water bears are first animals to survive space vacuum, „New Scientist”, 08.09.2008.

7 Rosetta i kometa: „Science Advances”, 27.05.2016.

Ciąg dalszy dostępny w wersji pełnej