Hipoteza Nemezis

Sunčev sistem ima dva sunca

Jedna od zvezda u sazvežđu Velikog medveda je dvojna ili binarna – to su dve zvezde koje po bliskoj putanji kruže jedna oko druge. Nazivaju se zvezde družbenice. Ako vam je dovoljno oštar vid, možete utvrditi koja je to zvezda u pitanju. Navodno, rimski generali u vreme Julija Cezara su koristili ovaj test da ocene vid svojih vojnika. Fascinantan je podatak da su dvojne zvezde prilično česte, iako većina njih, kada se gledaju golim okom, deluju kao pojedinačne tačke. Astronomi smatraju da su zvezde većinom dvojne, ali su mahom suviše male da bi se detektovale.
Kako bi izgledao život na planeti u Sunčevom sistemu sa dva Sunca?! Postoje dve mogućnosti! Prva, da dva Sunca kruže jedno oko drugog po maloj orbiti, dok naša planeta kruži po većoj orbiti, oko njihovog težišta. Zbog rotiranja Zemlje oko svoje ose, na nebu bismo videli par, a ne jedno Sunce. Nažalost, ovakve planetarne orbite oko dvojnog Sunca nisu stabilne, tako da ne bismo dugo uživali u dvostrukom izlasku i zalasku Sunca. Druga mogustost jeste mnogo verovatnija. Naša planeta kruži oko jednog Sunca i da zajedno sa njim kruži oko drugog po mnogo većoj orbiti. U tom slučaju, drugo Sunce bi bilo mnogo udaljenije od naše planete i ne bi preterano uticalo na njenu orbitu, a sa Zemlje bi se videlo kao samo još jedna zvezda na nebu. Mnogi naučnici smatraju da živimo u takvom zvezdanom okruženju, ali niko još nije prepoznao pratioca našeg Sunca. Mogućnost time nije isključena da Sunčev saputnik postoji, samo je možda suviše taman da bi se video, kao što je slučaj sa mnogim malim zvezdama, takozvanim smedjim i crnim patuljcima.

Šta je ubilo dinosauruse?

Da bi smo saznali šta se nekada davno desilo u svemiru u našoj blizini, mi ne bi smo trebali da izbacujemo satelite u orbitu da snimaju ili slušaju duboki svemir, već naprotiv mi bi smo morali da kopanjem u dubinu Zemlje posmatramo slojeve zemljinog tla. Geologija je nauka zasnovana na pretpostavci da se strukture u Zemlji mogu objasniti na osnovu procesa i fenomena koji se svakodnevno dešavaju. Drugim rečima, one su proizvod atmosferskih procesa, erozije i sličnih pojava, koje su vršile svoj uticaj više miliona godina. Ovakvo verovanje se naziva „uniformitarijanizam“ i suprotan je idejom o iznenadnim promenama nastalim nakon katastrofa, tumačenju proizašlom iz bukvalnog poimanja Biblije.
Geolozi tumače prošlost planete Zemlje na osnovu sedimentalnih stena i fosila koji se u njima nalaze. Ovi slojevi gotovo svuda na svetu imaju isti raspored i otuda ideja da se po njima može utvrditi redosled geoloških peroida. Interesantan je period od pre 65 miliona godina, kojim je obeležen kraj krede i početak tercijara (K-T), koji ujedno predstavlja kraj ere dinosaurusa.
Misteriju zašto i kako su nestali dinosaurusi, koji su živeli 18 puta duže od čoveka na ovoj planeti, razrešio je mladi geolog Volter Alvares. Želeo je da sazna da li su dinosaurusi izumrli postepeno ili naglo (nakon neke katastrofe), što je izazvalo podsmeh većine njegovih kolega. *Termini „postepeno“ i „naglo“ u geologiji imaju potpuno drugačije značenje u odnosu na njihovu upotrebu u svakodnevnom životu. U geologiji, promena nastala u periodu manjem od milion godina smatra se naglom! Alvaresovo pitanje izumiranja odnosilo se i na druge oblike života s kraja krede, ne samo na dinosauruse. Sitni fosili u sloju iznad K-T granice potpuno se razlikuju od fosila ispod nje. U prevodu, izgleda da se na toj granici desilo izumiranje ne samo dinosaurusa, nego 70% populacije kompletnih živih bića. Alvares je pronašao da se na samoj K-T granici nalazi sloj gline debeo 1 santimetar u kome nema ni traga od fosila. Zajedno sa svojim ocem, kao priznatim fizičarem Luisom Alvaresom, rešio je da analizira ovaj tanak sloj i ustanovi da li se taložio sporo ili relativno brzo.
Da bi pronašli odgovor o glini sa K-T granice, odlučili su da analiziraju na prisustvo iridijuma, elementa koji je vrlo redak na površini Zemlje. Zašto baš iridijuma?! Ovaj element na povšinu Zemlje dospeva sporo, taloženjem kosmičke prašine. Ako se sloj gline taložio polako, u njemu će biti puno iridijuma, i suprotno, ako se taložio brzo, iridijuma će bitiu veoma maloj količini. Rezultat je bio vrlo neobičan. Glina sa K-T granice je sadržala toliko puno iridijuma da bi se njegova količina teško objasnila čak i vrlo sporim taloženjem. Slični izveštaji usledili su sa raznih strana sveta, što je značilo da nije u pitanju lokalna anomalija. Sve to predstavljalo je da je Zemlja pretrpela udar velikog meteorita.
Iridijum je 10k puta češći na meteoritima nego na površini Zemlje. Čak i da je Zemlja obilovala iridijumom na početku, teško da bi se taj nekadašnji iridijum našao na površini jer ima veliki afinilitet prema gvožđu, tako da je zajedno sa njim potonuo ka jezgru istopljene planete. Na osnovu količine iridijuma u sloju gline na K-T granici, izračunali su kolika je ukupna količina ovog elementa u ovom sloju na čitavoj planeti. Znajući u kojoj meri je iridijum zastupljen na meteoritima, mogli su da izračunaju aproksimativnu veličinu meteorita koji se sudario sa Zemljom. 10 km u prečniku, skoro pa visina Maunt Everesta. Veliki meteoriti su u stanju da naprave štetu na planeti ne zbog svoje veličine, koliko zbog brzine kojom se kreću (do 200.000 km/h), tako da ako dođe do udara nastaje eksplozija u kojoj najveći deo meteorita ispari.
Kako to da je sloj iridijuma prisutan na čitavoj planeti?! Nakon udara, delovi meteorita zajedno sa materijalom sa Zemlje digli bi se visoko u atmosferu, da bi se ponovo vratili, prekrivajući kompletnu njenu površinu. Ako je meteorit dovoljno velik, udarac bi izazvao katastrofu u kojoj bi veći deo živog sveta na Zemlji bio uništen. Tačan mehanizam uništenja nije poznat, ali ima mnogo scenarija na tu temu. U prečniku od nekoliko stotina kilometara od mesta udara sav živi svet bi bio momentalno zbrisan pod dejstvom eksplozije (smatra se da bi ona bila milion puta jača od čitavog svetskog nuklearnog arsenala). Ukoliko bi meteorit udario u okean, stvorili bi se cunami koji bi udarili na Zemlju s visine od preko jednog kilometra.
Prašina i dim bi bili glavni krivci za uništenje života na planeti. Digli bi se u atmosferu i ostali tako nekoliko godina, gde bi napravili na nebu zavesu kroz koju Sunčevi zraci ne bi mogli da prodru. Zbog nemogućnosti održavanja procesa fotosinteze, prekinuo bi se u osnovi lanac ishrane i tako nastala glad na planeti. (Pretpostavlja se da bi se sličan scenario desio u slučaju nuklearnog rata, ali nije izvesno da bi tzv. nuklearna zima bila i približno toliko katastrofalna koliko se u prvi mah pretpostavljalo).
Ovakva hipoteza udara meteorita dočekana je vrlo uzdržano. Znatnom broju naučnika bilo je teško da prihvate ideju po kojoj je Zemlja pretrpela katastrofalan meteorijski udar pre samo 65 miliona godina. Njihova skeptičnost bila je posledica klasičnog geološkog učenja, u kojem nije bilo mesta za katastrofalne udare. Judžin Šumejker ističe da je toliko mnogo dokaza za padove velikih meteorita u polednjih 500 miliona godina da se padovi mogu podsvesti pod uniformitarijanističku doktrinu.
Stizale su mnoge primedbe sa čisto naučnog stanovišta. Na primer, masovno izumiranje vrsta moglo je biti posledica vulkanske erupcije, pošto se sa lavom izbacuje i iridijum. Međutim, ova alternativna hipoteza objašnjava prisustvo iridijuma, ali ne i drugih elemenata iz grupe platinskih metala koji su kasnije nađeni u K-T sloju gline. Naime, relativno velika koncentracija ovh elemenata odgovara njihovoj koncentraciji na meteoritima ali ne i u vulkanskoj lavi. Zatim, u K-T sloju gline pronađeni su tragovi sabijenog kvarca i mikrotektita, sićušnih kapljica istopljenog stakla, što su sve znaci dejstva izuzetno visokih temperatura i pritisaka, karakterističnih za udar meteorita (ili nuklearnu eksploziju) a nikako za vulkansku erupciju.
Najveći nedostatak hipoteze o udaru meteorita verovatno je bilo to što nijedan do tada poznati krater nije po veličini i starosti odgovarao meteoritu iz vremena masovnog izumiranja vrsta. Jasno je da su Alvaresovi morali da pronađu krater kako bi njihova hipoteza bila prihvaćena. Nakon 10 godina taganja, 1989. godine, nedaleko do poluostrva Jukatan u Mexiku, otkrili su pod vodom krater CHICXULUB. Radioaktivnim metodama utvrđeno je da se vreme nastanka kratera poklapa s prelazom iz perioda krede u tercijar (pre 65 milona godina). Takođe, prečnik od 200 km odgovara meteoritu prečnika od 10 km, s obzirom na eksploziju koja bi nastala prilikom udara. Uz to, po konfiguraciji terena jasno se vidi da krater nije vulkanskog porekla već je nastao nakon udarca meteorita (između ostalog, u središtu se izdvaja prstenasto uzvišenje, kao kod kratera od nuklerane bombe).
Najzad, kao što se očekivalo, debljina K-T sloja gline bila je veća s blizinom kratera. Za većinu naučnika krater Chicxulub je predstavljao konačan dokaz da je masovno izumiranje vrsta u K-T periodu izazvano udarom meteorita. (Neobično je to što su nekoliko godina ranije geolozi iz meksičke naftne kompanije PEMEX već bili identifikovali Chicxulub kao mesto udara meteorita, ali vest nije previše odjeknula). Kada se 1994. godine kometa Šumejker-Levi zarila u Jupiter, to je bio još jedan dokaz da sudar sa velikim meteoritom nije ograničen isključivo na rane godine našeg Sunčevog sistema. Da je Zemlja bila meta ovog udara, veći deo živog sveta bi bio zbrisan sa naše planete.
Pošto je dokazano da je masovno izumiranje vrsta u K-T periodu posledica sudara s meteoritom, naučnici su se zapitali šta je sa izumiranjem vrsta i u drugim periodima – nisu li i ona bila prouzrokovana udarima meteorita? Geološka istraživanja koja obuhvataju poslednjih 540 miliona godina ukazuju na to da se u tom periodu desilo 5 velikih i možda 20 manjih istrebljenja. U najvećem masovnom istrebljenju, koje se dogodilo pre oko 250 miliona godina, smatra se da je 96% vrsta zbrisano sa lica Zemlje. Nijedna pojava masovnog izumiranja vrsta nije tako podrobno ispitivana kao ona s granice krede i tercijara, ali ima indicija (kao što je prisustvo sabijenog kvarca i mikrotektita) da je većina vezana za padove meteorita. Pronađeni su krateri koji se po starosti poklapaju sa 3 od 5 velikih izumiranja i nekoliko manjih u poslednjih 250 miliona godina. Dakle, moglo bi se reći da imamo prilično čvrste dokaze da je većina masovnih izumiranja vrsta (ako ne i svako) posledica sudara s meteoritom – mada i dalje ostaje otvorena mogućnost da su u tome učestvovali i neki drugi faktori, kao što su vulkanske erupcije.

Da li su se masovna izumiranja dešavala periodično?

Pre nego što se saznalo da je masovno izumiranje vrsta u K-T periodu posledica sudara s meteoritom, mladi geolog Džon Sepkoski pokušao je da na osnovu fosila utvrdi kako se stopa izumiranja vrsta menjala s vremenom. Stopa izumiranja vrsta može se definisati kao broj izumrlih vrsta u odnosu na ukupan broj vrsta u datom periodu. Biološki, vrste su grupisane u rodove a rodovi u familije (npr. mi pripadamo vrsti Homo sapiens, iz roda Homo familije primata). Kako bi izbegao neželjena kolebanja u proračunima, Sepkoski nije posmatrao stopu izumiranja pojedinih vrsta, već familija. (da bi se jedna familija smatrala istrebljenom, potrebno je da izumre 100% pripadajućih vrsta i rodova.) Dejvid Raup i Džon Sepkoski su objavili u jednom članku 1984. godine kako je stopa izumiranja čitavih familija varirala s vremenom u poslednjih 250 miliona godina. Ustanovili su da je 8 (najvećih) izumiranja familija bila u ravnomernom periodu od 26 miliona godina i pokušali su da utvrde kolika je verovatnoća da se takvo poklapanje dogodi slučajno. Verovatnoća da se neki događaj slučajno ponavlja na svakih 26 miliona godina p<0,0001 dok je verovatnoća da se događaj slučajno ponavlja u bilo kom intervalu p<0,01.
Pošto je ponovo proanalizirao podatke, Sepkoski je 1989. godine objavio podatke koji su još značajniji i precizniji. Ovog puta nije posmatrao stopu izumiranja familija, već rodova i došao do rezultata koji su tvrdili da je period izumiranja sada na svakih 26,2 miliona godina. Verovatnoća da se neki događaj slučajno ponavlja na ovaj period, jeste manja od 0,000001 (10 na minus šesti).

Hipoteza Nemezis

Ako znamo da se periodično, na svakih 26,2 miliona godina, dešava masovno izumiranje vrsta prouzrokovano udarima meteorima, neminovno zaključujemo da više velikih meteorita zapljuskuje Zemlju u pravilnim razmacima od 26,2 miliona godina. Šta može biti uzrok tim periodičnim „smrtonosnim pljuskovima“? U meteorska tela spadaju i komete, za koje se pretpostavlja da potiču iz Ortovog oblaka, sfernog oblaka koji po spoljnoj ivici okružuje Sunčev sistem. Pretpostavimo da Sunce ima prateću zvezdu koja obiđe svoju orbitu na svakih 26,2 miliona godina, a da je njena orbita dovoljno ekscentrična da pri svakom obilasku zvezda prođe kroz Ortov oblak. U tom slučaju, zvezda bi u intervalu od 26,2 miliona godina mogla da izmesti iz oblaka izvestan broj kometa i preusmeri ih unutar Sunčevog sistema, na putanju koja bi se ukrstila sa Zemljinom trajektorijom. Za ovu hipotetičku zvezdu, odgovornu za pokretanje strahovitog smrtonosnog mehanizma, predloženo je ime Nemezis, po grčkoj boginji osvete koja je kažnjavala prekomerno bogate, ohole i moćne. Paleontolog Stiven Džej Gould se usprotivio ovoj ideji, smatrajući da bi za Sunčevu zvezdu pratilju mnogo prigodnije ime bilo Šiva, po indijskom božanstvu koje kažnjava svoje žrtve redom, bez obzira da li to zaslužuju ili ne. Moža bi bilo najbolje sačekati sa imenom dok zvezda zaista ne bude pronađena.
Neki naučnici smatraju da zvezda nikada neće ni biti pronađena, zato što uzrok periodičnog padanja meteorita leži u nečemu drugom. Po jednoj drugoj hipotezi, uzrok treba tražiti u kretanju Sunčevog sistema kroz Mlečni put – ogroman pojas u obliku diska od preko 100 milijardi zvezda. Pored toga što kruži oko centra galaksije, Sunce takođe oscilira gore-dole kroz centralnu ravan galaktičkog diska. (Zamislite da je Sunce jedan od onih konjića na ringlšpilu, pri čemu je ringlšpil galaksija, pa ćete steći približnu sliku). Ove oscilacije imaju period od 66 miliona godina, tako da Sunčev sistem prolazi kroz galaktičku ravan na svako pola periode, tj. otrpilike na 33 miliona godina.
Moguće je da visokokoncentrisana materija u galaktičkoj ravni izaziva izmeštanje komete iz Ortovog oblaka u intervalima od 33 miliona godina, kada Sunčev sistem prolazi kroz galaktičku ravan. Interval od 33 miliona godina dovoljno je blizak brojki od 26,2 miliona godina da bi ovo objašnjenje imalo izvesnu težinu. Međutim, alternativna hipoteza o periodičnom padanju meteorita ima i svojih nedostataka. Jedna od njih je što je Sunčev sistem trenutno vrlo blizu prolaska kroz galaktičku ravan, a teško da smo usred masovnog izumiranja vrsta.
Izvorno objašnjenje za smrtonosno pljuštanje kometa (Nemezis) takođe ima nedostataka. Prvo, zvezda bi morala imati neka neoubičajena svojstva. S obzirom na period revolucije od 26,2 miliona godina, veći poluprečnik orbite ove zvezde bio bi 1,4 svetlosne godine (zna se da manje od 0,1% poznatih dvojnih zvezda imaju tako velike orbite). Nemezis, ne bi smela da bude ni previše masivna, ni suviše sitna. Ako bi njena masa iznosila nešto više od 1% mase Sunca, uticala bi na kretanje planeta u dovoljnoj meri da bude uočena. S druge strane, ako bi njena masa bila mnogo manja od mase Sunca, ne bi mogla da utiče u tolikoj meri na Ortov oblak i izmesti dovoljan broj kometa. Kada se ovo uzme u obzir, svojstva ove zvezde su takva da se neminovno nameće pitanje da li ona i zaista postoji. Evo primera iz života kako bi smo dočarali o kakvoj se dilemi radi.
Zamislimo ljubomornog muža koji unajmljuje privatnog detektiva kako bi otkrio da li ga žena vara. Detektiv nadzire kuću bračnog para dok je muž na službenm putovanjima, prisluškuje telefonske razgovore i prati ženu dok obavlja poslove po gradu. Na osnovu prismotre, detektiv podnosi izveštaj da žena: (a) nije primila nikakav sumnjivi telefonski poziv; (b) nije imala muških posetilaca i (c) nije posećivala motele. Da li je ovim žena oslobođena sumnje? Nije, jer i dalje postoji mogućnost da vara muža, samo što se: (a) ne nalazi s ljubavnikom u motelu već na nekom drugom mestu; (b) ljubavnik je ne zove telefonom; (c) ima ljubavnicu, a ne ljubavnika; (d) primetila je da je detektiv prati pa se držala podalje od ljubavnika. Mogućnosti su bezbrojne. Koristeći istu logiku, možemo reći da ako je uslov da Nemezis ima tako neuobičajenu masu i orbitu, onda je sumnja u njeno postojanje sasvim osnovana. Međutim, postoje mnogo ozbiljniji razlozi zbog kojih se moramo zapitati da li Nemezis zaista postoji. Ideja o ovoj zvezdi nastala je iz potrebe da se objasni periodičnost u padovima meteora. Ako ne postoje dokazi za tu periodičnost, onda hipoteza o Nemezis gubi svaki smisao. Kada su prvobitno analizirali izumiranje vrsta, Raup i Sepkoski usresredili su se prvenstveno na period od pre 250 miliona godina. Sepkoski je pre desetak godina analizirao podatke o izumiranju vrsta koji seže više nego dvostruko dalje u prošlost i ustanovio da pravilno ponavljanje na svakih 26,2 miliona godina važi za period do pre, ali ne i preko 250 miliona godina.
Teško da bi se moglo objasniti relativno odstupanje od pravilnosti, zbog činjenice da su nalazi o fosilnim ostacima i geološka vremenska skala za prošlost dalju od 250 miliona godina manje pouzdani. Neki autori, kao što su Rampino i Hagerti, pokušali su da dokažu kako se masovna izumiranja zapravo periodično ponavljaju i preko granice od 250 miliona godina, samo je period nešto duži. Međutim, njihova analiza se bazira na prilično nepouzdanoj selekciji podataka. Na primer, oni ističu da postoji izrazita periodičnost u intervalima od 27,3 miliona godina, ali samo u slučaju da se analizira poslednjih 515 miliona godina a ne čitav period od 540 miliona godina. Pritom, čak i da zanemarimo ovu spornu selekciju, oni su izračunali da je verovatnoća da se periodično ponavljanje dogodi slučajno p=0,02, što je znatno više od verovatnoće do koje je Sepkoski došao kada je analizirao period od pre 250 miliona godina. Istinska pravilnost gotovo uvek pokazuje veći – ne manji – statistički značaj s povećanjem broja obrađenih podataka.
Prestanak periodičnog ponavljanja sa uvođenjem novih podataka podseća na mnoge druge pravilnosti koje su se prekinule s novim podacima. Po tome je čuveno Titus-Bodovo pravilo za izračunavanje prosečne udaljenosti planeta od Sunca. Ovo pravilo, poput periodičnosti koju je utvrdio Sepkoski, nije proisteklo iz neke teorije, već je jednostavno udešeno tako da se uklapa u posmatrane udaljenosti. U vreme kada je formulisano, Neptun i Pluton nisu bili otkriveni, pa se pravilo o udaljenosti planeta izvanredno uklapalo: izračunate veličine orbita odstupale su za samo 2,8% od stvarnih. Nažalost, pravilo je palo u vodu onog trenutka kada su otkriveni Neptun i Pluton, pošto je za ove dve planete odstupanje iznosilo 23,5 odnosno 48,9 posto. Međutim, vrlo neobičan podatak da kada ne bi bilo Neptuna, Pluton bi tada bio, kao planeta broj osam, na tačno predviđenom mestu.
Većina današnjih astronoma smatra da je ova pojava interesantna i čudnovata, ali isto tako, da se udaljenosti prvih sedam planeta uklapaju u Tutus-Bodovo pravilo sasvim slučajno. Možda bi poneko želeo da oživi ovo pravilo, ali mu Neptun i njegov nezgodan položaj to ne dozvoljava. Situacija je slična i u slučaju hipoteze o periodičnom izumiranju vrsta, gde se podaci za poslednjih 250 miliona godina savršeno uklapaju, ali sve pada u vodu s vraćanjem u još dalju prošlost. Naravno, možemo pomisliti da je Nemezis zvezda koja je prolazila pored Sunčevog sistema, a da je pre 250 miliona godina upala u Sunčevu orbitu ili da je mnogo jednostavnije objašnjenje da je uočena periodičnost pitanje slučajnosti. Jedno je sigurno – ljudski rod ima izvanrednu sposobnost da uoči pravilnost u brojkama, čak i onda kada ona ne postoji.
Ako geolog veruje ili bar pretpostavlja da se neki događaji zaista periodično ponavljaju, razumljivo je da će njegovo ubeđenje imati određen uticaj na izbor podataka vezanih za masovna izumiranja. Važno je istaći da osobu koja vrši ovakvu selekciju podataka radi postizanja rezultata koji će biti u skladu sa „očekivanim“ obično ne pokreću loše namere već prirodna potreba svakog analitičara da istera rezultat kakav unapred očekuje.
Iz svega navedenog možemo zaključiti da je hipoteza o periodičnom izumiranju vrsta (što je osnov hipoteze o Nemezis) pod velikim znakom pitanja. Naravno, sve će biti drugačije ako se desi da astronomi sutra uoče Nemezis među zvezdama. Kada bi samo znali gde da je traže, možda ne bi bilo teško uočiti je; ako je veličina njene orbite takva kakva se pretpostavlja da jeste, onda bi trebalo da nam je Nemezis bliža od bilo koje druge poznate zvezde. Iako automatsko pretraživanje kojim se mere udaljenosti svih slabo vidljivih zvezda na severnoj hemisferi nije urodila plodom, i dalje postoji mogućnost da je Nemezis suviše tamna da bi se videla postojećom aparaturom, ili možda nije vidljiva sa severne hemisfere.