I. A Nap és a földi élet

Lakóhelyünk, a Föld a Naprendszer harmadik bolygója. Valamennyi bolygó egyedi tulajdonságokkal rendelkezik. Természetesen nekünk a legérdekesebb a Föld, melyet messziről olyan szépen, mint az ábrán, csak kiváltságos űrhajósok láthatnak. A Föld nagyon különbözik valamennyi bolygótársától. A legnagyobb különbség számunkra az, hogy életet hordoz. Az élet különös jelenség, jelenlegi tudásunk szerint a Naprendszerben egyedül a Földön alakult ki. Nem tudjuk viszont pontosan a kialakulás feltételeit, törvényszerűségeit. Az emberi fantáziát rendkívüli módon foglalkoztatja a Földön kívüli élet lehetősége, nagy energiával keressük a közelünkben és a távolban. Egyelőre azonban nem jártunk sikerrel, mindössze annyit tudunk tehát, hogy az élet az univerzumban legalábbis ritka jelenség.

Mindenki tudja, hogy a magukra hagyott testek esetében a folyamatok iránya általában olyan, hogy a rendezetlenség nő. Az életre jellemző rendezettség igen nagy energia befektetését igényli, az élet kialakulásában, fenntartásában tehát meghatározó szerepe van az energiának. Az energia pedig a Nap sugárzásából származik. Minden meleg test hőmérsékleti sugárzást bocsát ki magából. E hőmérsékleti sugárzás jól ismert fizikai jelenség: ha ismerjük egy test hőmérsékletét, jellemezni tudjuk sugárzását is. A Nap felszíni hőmérséklete körülbelül 5700 Celsius-fok. Az ilyen meleg test sugárzásának színképét (vagyis azt, hogy az egyes hullámhosszúságokra mekkora intenzitás jut) mutatja ábránk fekete vonala.

A látható fény teljes mértékben meghatározza az életet, ez szolgáltatja az energiát, ezt a sugárzást látjuk (valamennyi élőlény, a növények is), vagyis ez a legfontosabb információhordozó, továbbá a különböző életfolyamatok szabályozásának is a fény az egyik legfontosabb eszköze. Előadásomban e sokszínűséget szeretném bemutatni, az alapvető folyamatokkal ismertetem meg a tisztelt hallgatóságot.

A napsugárzás intenzitása igen nagy: négyzetméterenként 1,4 kW a Földet elérő teljesítmény. Ez a teljes Földre egy évben 1,6-szor 1018 kilowattóra energiát jelent. Óriási ez a szám, közel húszezerszer akkora mennyiség, mint az emberiség teljes energiafelhasználása. Energiánk tehát bőven van.

Ez a sugárzási energia teremtette meg az élet kialakulásához szükséges körülményeket is. Mint mondottam, nem tudjuk, pontosan milyen feltételei vannak az életnek, de valószínűleg igen szerencsések vagyunk, mert a két szomszédos bolygón, a Vénuszon és a Marson, annak ellenére, hogy az oda jutó sugárzás jellemzői nem nagyon különböznek, a jelek szerint nincs élet. Az élet tehát különlegesség, akár magától alakult ki a Földön, akár úgy került ide.

Rendkívül érdekes ugyanakkor az élet kialakulásának az időrendje. A Föld kérge 3,8 milliárd éves, ekkortól van tehát lehetőség az élet megjelenésére. Ausztráliában talált üledékes kőzetekben, úgynevezett sztromatolitekben baktériumok lenyomatát fedezték fel. E kőzetek kora pedig 3,5 milliárd év. Ezek szerint a feltételek megteremtődése után a Föld történetéhez képest szinte azonnal megjelent az élet, legfeljebb 300 millió év alatt aránylag fejlett élőlények alakultak ki. E tény, az élet bonyolultságát ismerve, megdöbbentő.

A korai baktériumok természetesen a fény energiáját használták, egyszerű fotoszintézist folytattak. Később megjelentek víz bontására képes élőlények is. A vízbontás eredményeként oxigén szabadult fel, s körülbelül 2 milliárd évvel ezelőtt kialakult a ma is jellemző oxigénlégkör. Ezzel pedig megteremtődött az állatok kialakulásának a feltétele. Ők - köztük mi, emberek is - az életfolyamatokhoz szükséges energiát a más élőlényekből származó szerves anyagok (azaz a táplálék) elégetésével nyerik, tehát a napenergiát közvetve hasznosítják.