Egy korty oxigén

A science-fiction történetekben, legyen az könyv, film vagy tévésorozat, mindig elsődleges fontosságú kérdés, hogy az űrben kutató hőseink elé került planétán van-e oxigén, a légkör alkalmas-e az emberi lélegzésre.

A kérdés több szempontból is abszolút jogos. Először is ettől függ, hogy az űrhajósok kiléphetnek-e a bolygó felszínére űrruha nélkül. Másodszor pedig ezen múlik, hogy a bolygó alkalmas-e az életre, érdemes-e itt hozzánk hasonló életet keresni.

A filmek, de még inkább a tévésorozatok elkényelmesítettek minket. Az egyszerű történetvezetés kedvéért minden bolygó földszerű, minden idegen nem csak humanoid, de csak némi maszkmesteri trükkel különböznek az embertől. És természetesen mindenhol ott az oxigén. Így bennünk óhatatlanul az a hamis kép alakul ki, hogy egy bolygón teljesen természetes, hogy oxigént találunk.

Az elképzelés logikus, ahol oxigén van, ott lehetőség van az életre. Ezzel szemben az igazság pont a fordítottja: az oxigén nem az élet feltétele, hanem az élet következménye.

Az oxigén – tömegre vetítve – a világegyetem harmadik leggyakoribb eleme a hidrogén és a hélium után, egyben a Föld leggyakoribb eleme is, hiszen a földkéreg tömegének majdnem felét oxigén teszi ki, természetesen kötött állapotban.

Az oxigén erősen reaktív nemfémes elem, amely más elemekkel könnyen képez vegyületeket (ezeket nevezzük oxidoknak, pl. a vas-oxid a jól ismert rozsda), két nemesgáz, a hélium és a neon kivételével. Az oxigén nagyon erős oxidálószer, az elemek közül csak a fluor jobb nála ezen a téren.

Az oxigén kémiailag túl reaktív ahhoz, hogy hosszabb ideig elemi formában megmaradjon a légkörben. Ha meglátogatunk egy bolygót, akkor ott nem igen fogunk a légkörben belélegezhető oxigént találni. De akkor mégis hogy van jelen a földön?

A Föld kb. 4,6 milliárd éves. A frissen kialakult Föld olvadt anyagai sűrűség szerint rétegződtek, a gázokból pedig kialakult a légkör. Az ősi atmoszféra összetételére a kőzetekből következtethetünk. A kőzetekben levő gázbuborékokban nitrogént, metánt, vizet, szén-dioxidot, ammóniát, és hidrogént mutattak ki. Nem túl emberbarát gázelegy.

A Föld kérge megszilárdult, lehűlt, mintegy 3,8 milliárd éve csökkent le annyira a felszín hőmérséklete, hogy a légkörből kicsapódott a víz, amelyből kialakulhattak az ősóceánok. A víz ásványi anyagokat oldott ki a kőzetekből. Több mint 3,5 milliárd évesek azok a kőzetek, amelyekben már élőlénymaradványokat találtak. Ezek az élőlények egysejtű, a ma élő prokariótáknál is egyszerűbb szervezetek lehettek.

Az elsőként megjelent primitív sejtek a vízben oldott szerves anyagokat hasznosították, oxigén hiányában energiaszükségletüket erjedés fedezte. Mintegy 3 milliárd évesek azok a kőzetek, amelyekben kimutatták a cianobaktériumok jelenlétét. Ezek a szervezetek fotoszintézisük során oxigént termeltek, és ezzel elkezdték a légkör oxigénnel való feltöltését. Évszázmilliókon keresztül ezek a kezdetleges szervezetek lebontották a széndioxidot, és oxigént a légkörbe juttatták. Amikor a légköri oxigénszint elérte a mainak az 1%-át, akkor vált lehetővé az erjedés mellett a biológiai oxidáció, vagyis a sejtlégzés. A sejtlégzés az erjedésnél mintegy hússzor jobb hatásfokú energianyerést biztosít. A jobb energiahasznosítás megteremtette az eukarióta sejtek kialakulásának lehetőségét, ezzel megindulhatott a soksejtű szervezetek evolúciója.

Ez a folyamat kétmilliárd éven át tartott. A cianobaktériumok ma is megtalálhatóak a Földön, ezek az élet legősibb formái bolygónkon.

Ha a jövő űrhajósai egy bolygón oxigént fognak találni, akkor nem azt fogják megállapítani, hogy itt lehetséges az élet, hanem azt, hogy itt biztosan volt élet.