Snilldarhugmyndum getur slegið niður í kollinn á manni, þegar maður á síst von á því, til dæmis undir sturtunni. Bandaríski stjarneðlisfræðiprófessorinn Abraham Loeb getur borið vitni um það.
Það var nefnilega einmitt heita vatnið úr sturtunni sem streymdi niður líkamann á nóvembermorgni 2013 sem skyndilega kveikti á peru í höfðinu: Þegar alheimurinn sprakk út í ógnvænlegum hita og kólnaði síðan hægt og sígandi niður undir alkul, hlýtur óhjákvæmilega að hafa komið tímabil þegar hitastigið var þannig að allt vatn hefur verið í fljótandi formi.
Þarna undir sturtunni rann upp fyrir Loeb að á þessu skeiði hefur allur alheimurinn verið eitt stórt lífbelti, þar sem líf hefur getað þrifist án þess að þurfa til þess eina einustu stjörnu. Prófessorinn þreif handklæðið, klæddi sig og settist við tölvuna til að skoða möguleika þessarar skyndihugdettu.
Síðan hafa fleiri vísindamenn gripið þennan sama þráð og unnið áfram með hugmyndina, enda getur hún varpað alveg nýju ljósi á sögu lífsins í alheiminum. Loeb er nú sjálfur aftur farinn að skoða hugmyndina nánar þar eð einn af næstu leiðöngrum NASA kynni að finna vísbendingar eða jafnvel sannanir fyrir kenningunni.
Reynist þessi kenning standast gæti það þýtt að allt líf í alheiminum sé af einni og sömu rót.
Ungur og ylvolgur alheimur
Vatn í fljótandi formi er frumforsenda lífs. Það er þess vegna sem stjörnulíffræðingar leita nú að plánetum í öðrum sólkerfum, þar sem fljótandi vatn gæti verið á yfirborðinu.
Vatn er fljótandi við 0-100 gráðu hita og til að yfirborðshitinn sé á þessu bili þarf pláneta að vera í réttri fjarlægð frá móðurstjörnunni – rétt eins og jörðin er í réttri fjarlægð frá sólinni. Sé plánetan nær verður of heitt en sé fjarlægðin of mikil verður of kalt.

Í sólkerfi okkar er jörðin staðsett í miðju lífbeltinu (grænt). Venus er full nærri sólu en Mars of utarlega til að hafa fljótandi vatn á yfirborði.
Þegar Abraham Loeb fór að reikna hitastigið í frumbernsku alheimsins komst hann að þeirri niðurstöðu að strax tíu milljónum ára eftir Miklahvell hefði hitastigið verið komið niður í 100 gráður. En 17 milljónum ára eftir Miklahvell fór hitastigið niður fyrir núllpunktinn.
Vatn gat þannig verið fljótandi hvar sem var í alheiminum í sjö milljónir ára án annars hitagjafa en hitans frá Miklahvelli sem enn stafar frá þessu upphafi alheimsins og kallast bakgrunnsgeislun.
En til að líf þróist þarf ekki aðeins vatn heldur einnig tíma. Og einmitt tíminn hefur valdið heilabrotum hjá þeim vísindamönnum sem rannsaka upphaf lífs á jörðinni.
7 milljón ár var sá tími sem fljótandi vatn gat verið að finna alls staðar í alheiminum.
Rússneski líffræðingurinn Aleksej Sharov lýsti þessu vandamáli árið 2006, þegar hann greindi hvernig erfðaefni – eða nánar tiltekið hin virku gen – hafa þróast í jarðneskum lífverum.
Genin eru gerð úr löngum basaröðum á DNA-strengjum. Sharov notaði einmitt fjölda basapara sem mælikvarða á það hve flóknar lífverur eru.
Greining hans sýndi þá þumalputtareglu að fjöldi basapara tvöfaldist á hverjum 350 milljón árum eða svo. Það tók þannig 350 milljón ár að komast úr þeim 250 milljón basapörum í fiski upp í þau 500 milljón basapör sem er að finna í spendýrum.
Og þumalputtareglan um fjölgun basapara reyndist líka ganga upp þegar Sharov fór aftur í tíma – til þeirra daga þegar einfrumungar voru einu lífverurnar. Frumstæðustu einfrumungarnir eru svonefndir dreifkjörnungar sem hafa þunna frumuhimnu en ekki afmarkaðan kjarna.
Hér eru sannanirnar fyrir Miklahvelli
Stjörnufræðingar hafa þrennar öflugar röksemdir fyrir því að Miklihvellur hafi verið upphafið að öllu því sem nokkru sinni hefur verið til í alheiminum.
Hér lenti Sharov þó í vanda. Þegar hann setti tölurnar upp í hnitakerfi sýndu þær veldisvöxt, sem sagt kúrfu sem verður æ brattari.
Jarðfræðirannsóknir hafa sýnt að dreifkjörnungar voru komnir til sögunnar fyrir 3,7 milljörðum ára. Jörðin var þá einungis 800 milljón ára gömul og hafði verið lífvænleg í mun skemmri tíma. Þetta kemur illa heim við kúrfu Sharovs um stærð erfðamassans.
Þótt dreifkjörnungar séu frumstæðustu lífverur sem við þekkjum, eru þeir samt of flóknir til að geta hafa þróast á svo skömmum tíma ef reglan um tvöföldun basapara á 350 milljón árum á að gilda.
Lífið er eldra en jörðin
Líf hefur þróast á jörðinni í nærri fjóra milljarða ára en hugsanlega hófst saga þess ekki hér. Elsta form lífvera sem hér þekkist var of þróað til að hafa sprottið upp á svo skömmum tíma. Það hlýtur því að eiga forsögu annars staðar.

1. Lífið þróast í veldisvexti
Jörðin myndaðist fyrir 4,5 milljörðum ára og ummerki lífs má rekja 3,7 milljarða ára aftur í tímann og lífverur hafa orðið flóknari. DNA tvöfaldast á 350 milljón árum, t.d. í þróun spendýra frá fiskum.

2. Vísindamenn skrúfa tímann til baka
Hafi þróun lífvera alltaf fylgt sama veldisvexti má líta á þróunina sem klukku. Þá má reikna út hvenær vanþróaðri lífverur hafi náð að myndast.

3. Lífverurnar vantar forsögu
Þar eð þróunin gerist í veldisvexti hefur erfðaefnið stækkað hægar eftir því sem lengra er farið aftur í tímann. Frumstæðustu lífverur hefðu því átt að myndast fyrir tíu milljörðum ára.
Samkvæmt þróunarkúrfu Sharovs hlýtur lífið sem sagt að hafa myndast löngu áður en jörðin varð til – eða nánar tiltekið fyrir meira en tíu milljörðum ára.
Þetta gerir hugmynd Abrahams Loeb enn áhugaverðari. Ef rekja má rætur lífsins á jörðinni allt aftur til bernsku alheimsins, getur það skýrt tilvist hinna flóknu lífvera sem nú byggja hnöttinn.
Réttu frumefnin ekki til
Til að kenningin fái staðist þurfa þó fleiri skilyrði að vera uppfyllt. Auk rétta hitastigsins og ríflegs tíma þurfa byggingarefni lífvera að vera til staðar.
Í frumbernsku alheimsins var aðallega að finna tvö frumefni, vetni og helíum. Þyngri efni bættust ekki við fyrr en þau mynduðust í kjarnasamruna í stjörnum.
Flestir stjörnufræðingar álíta að fyrstu stjörnurnar hafi kviknað þegar alheimurinn var orðinn 50-100 milljón ára gamall. Það er einfaldlega of seint í samhengi við það tímabil sem útreikningar Loebs sýndu.
Alheimurinn er um 13,8 milljarða ára, en mér skilst að hann sé miklu víðari en 13,8 milljarðar ljósár. Stemmir það? Og hvernig getum við þá séð svo langt fyrst ljóshraðinn er mesti mögulegi hraði?
Til að kenningin gangi upp þurfa stjörnur sem sagt að hafa myndast miklu fyrr. Hafi það gerst t.d. 12 milljón árum eftir Miklahvell mætti hugsa sér að byggingarefni lífvera hafi myndast nógu snemma.
Loeb viðurkennir að það virðist ótrúlegt að stjörnur hafi myndast svo snemma en vill þó ekki útiloka þann möguleika.
„Samkvæmt núgildandi hugmyndum um þróun alheimsins er þetta of snemmt en það er enn möguleiki á óvæntum uppgötvunum,“ segir hann.
Fyrstu stjörnurnar voru risastórar og lifðu því skamma ævi. Eftir einungis 3-5 milljónir ára urðu þær að sprengistjörnum og dreifðu þyngri frumefnum út í geiminn. Meðal slíkra frumefna voru súrefni sem er nauðsynlegt til að mynda vatn, kolefni, köfnunarefni, fosfór og brennisteinn sem eru grundvallarefni í lífverum.

Abraham Loeb, prófessor í stjarneðlisfræði við Harvard háskóla í Bandaríkjunum.
Hugsanlega söfnuðust þessi nýmynduðu efni saman í loftsteinum þar sem allra fyrstu og frumstæðustu lífverurnar mynduðust í vatnstjörnum. Á slíkum loftsteinum hafði lífið þó skamman tíma til að þróast áður en næsta þolraun birtist.
Þegar alheimurinn var um 17 milljón ára gamall var nefnilega orðið svo kalt að allt vatn fraus. Það var ekki fyrr en með næstu kynslóð stjarna sem til urðu plánetur sem gátu boðið aðstæður fyrir líf.
Fram til þess tíma hafa lífverur þurft að þreyja þorrann og góuna í öðrum vökvum en vatni, t.d. ammoníaki, própani, metanóli, metani eða etani. Öll þessi efni hafa miklu lægra bræðslumark en vatn. Metan og etan haldast t.d. fljótandi allt niður í -182 °C. Og svo kalt varð ekki í alheiminum fyrr en eftir 90 milljónir ára.
Allur alheimurinn var lífvænlegur
Ef allt líf í alheiminum er ættað af sömu rót, kynni fræðilega séð að mega rekja tilurð þess til aðeins tíu milljón árum eftir Miklahvell. Þá hófst það tímabil þegar efni á borð við vatn urðu fljótandi en það er forsenda lífs.
1. Rétt hitastig í alheiminum
Skömmu eftir Miklahvell var alltof heitt til að efni gætu verið þar í fljótandi formi. En þegar alheimurinn þandist út, svalnaði hann. Á tímabilinu 10-17 milljón árum eftir Miklahvell var hitastigið á bilinu 0-100 °C.
2. Stjörnur mynduðu efnin
Hafi stjörnur myndast fyrr en álitið er, t.d. strax 12 milljón árum eftir Miklahvell, gæti efnasamruni í þeim hafa skapað efni í bæði vatn og lífverur, t.d. bæði súrefni og kolefni.
3. Lífvænlegir loftsteinar
Fyrstu stjörnurnar entust aðeins í 3-5 milljónir ára. Sprengistjörnurnar skiluðu svo af sér þyngri frumefnum sem mynduðu loftsteina. Þar gæti vatn hafa myndað tjarnir þar sem flóknar sameindir mynduðu líf.
4. Þurftu að lifa af án vatns
17 milljón árum eftir Miklahvell fraus allt vatn en lífverur kynnu að hafa bjargast í öðrum vökvum, svo sem etani og metani sem ekki frjósa fyrr en við 182 stiga frost. Svo kalt varð ekki fyrr en eftir 90 milljónir ára.
5. Lífið hjarði á hlýrri svæðum
Þegar svo kalt varð í alheiminum urðu lífverur háðar orku frá stjörnu í grenndinni, rétt eins og við erum háð orku sólar. Síðan hefur lífið þróast á litlum, lífvænlegum búsvæðum, aðskilið af gríðarlegum vegalengdum.
Allur alheimurinn var lífvænlegur
Ef allt líf í alheiminum er ættað af sömu rót, kynni fræðilega séð að mega rekja tilurð þess til aðeins tíu milljón árum eftir Miklahvell. Þá hófst það tímabil þegar efni á borð við vatn urðu fljótandi en það er forsenda lífs.
1. Rétt hitastig í alheiminum
Skömmu eftir Miklahvell var alltof heitt til að efni gætu verið þar í fljótandi formi. En þegar alheimurinn þandist út, svalnaði hann. Á tímabilinu 10-17 milljón árum eftir Miklahvell var hitastigið á bilinu 0-100 °C.
2. Stjörnur mynduðu efnin
Hafi stjörnur myndast fyrr en álitið er, t.d. strax 12 milljón árum eftir Miklahvell, gæti efnasamruni í þeim hafa skapað efni í bæði vatn og lífverur, t.d. bæði súrefni og kolefni.
3. Lífvænlegir loftsteinar
Fyrstu stjörnurnar entust aðeins í 3-5 milljónir ára. Sprengistjörnurnar skiluðu svo af sér þyngri frumefnum sem mynduðu loftsteina. Þar gæti vatn hafa myndað tjarnir þar sem flóknar sameindir mynduðu líf.
4. Þurftu að lifa af án vatns
17 milljón árum eftir Miklahvell fraus allt vatn en lífverur kynnu að hafa bjargast í öðrum vökvum, svo sem etani og metani sem ekki frjósa fyrr en við 182 stiga frost. Svo kalt varð ekki fyrr en eftir 90 milljónir ára.
5. Lífið hjarði á hlýrri svæðum
Þegar svo kalt varð í alheiminum urðu lífverur háðar orku frá stjörnu í grenndinni, rétt eins og við erum háð orku sólar. Síðan hefur lífið þróast á litlum, lífvænlegum búsvæðum, aðskilið af gríðarlegum vegalengdum.
Og það má reyndar líka hugsa sér að lífverur hafi upphaflega myndast eftir að allt vatn var frosið en ennþá nógu heitt til að önnur efni héldust í fljótandi formi.
Nú hallast Loeb einmitt að þeim möguleika. Árið 2021 greindi hann ásamt öðrum hvaða fljótandi efni, önnur en vatn, kæmu helst til greina fyrir myndun lífvera.
Etan reyndist bjóða besta möguleika, m.a. vegna þess hve langt er milli bræðslumarks og suðumarks. Það þýðir að lífverum hefur gefist rúmur tími til að þroskast áður en þeim varð nauðsynlegt að nota aðra orkugjafa en bakgrunnsgeislunina.
„Þegar að því kemur að við sendum geimskip um útgeiminn má hugsa sér að við rekumst á fjarlæga forfeður okkar“
Abraham Loeb, stjarneðlisfræðingur við Harvardháskóla.
Loeb telur bakgrunnsgeislunina hafa getað haldið etani í fljótandi formi í 30-90 milljón ár eftir Miklahvell. Hafi fyrstu stjörnurnar kviknað 50 milljón árum eftir Miklahvell og sprungið 5 milljón árum síðar, gætu lífverur því hafa fengið allt 35 milljón ár til að þróast.
Lausnin leynist á Títan
Etan er einkar spennandi kostur vegna þess að lífvænleika þess má rannsaka í okkar eigin sólkerfi. Árið 2034 er ætlunin að NASA sendi geimfarið Dragonfly til Satúrnusartunglsins Títans en þar eru stór stöðuvötn úr etani og metani.
Á Títan ríkir 179 stiga frost og geimfarinu er ætlað að taka sýni úr yfirborðinu. Mögulega kynnu þar að finnast ummerki lífvera sem hafi þróast í fljótandi etani.

Dragonfly-leiðangurinn á að leita ummerkja lífs á yfirborði Títans, þar sem etan og metan mynda stöðuvötn svipað og vatn gerir á jörðinni.
Lífverur sem þróast hefðu í etani væru óhjákvæmilega mjög frábrugðnar þeim vatnsþurfandi lífverum sem við þekkjum hér en engu að síður kynni að mega finna einhver ummerki sameiginlegs upphafs. Skyldi niðurstaðan verða sú, gæti þetta tungl Satúrnusar hnýtt saman lausa enda í sögu lífs í alheiminum.
„Það er fyllilega mögulegt að allt líf eigi sér sameiginlega rót í bernsku alheimsins,“ segir Loeb og bendir á að lífverur hafi síðan getað borist milli hnatta með loftsteinum og milli sólkerfa með þeim loftsteinum sem losnað hafa úr einu sólkerfi og þeyst út í útgeiminn milli sólkerfa.
„Þegar að því kemur að við sendum geimskip um útgeiminn má hugsa sér að við rekumst á fjarlæga forfeður okkar einhvers staðar þar úti.“
Og skyldi sú verða raunin gæti mannkynið þurft að venja sig við þá tilhugsun að jafnvel framandlegustu lífverur alheimsins tengist okkur fjölskylduböndum.