Fyzika mezi životem a smrtí neboli
Fyzikální zákony rozhodují o podmínkách slučitelných či neslučitelných se životem. Život sám si však občas dělá, co chce.
Drakeova rovnice
N R* f p n e fl fi fc L N = Počet civilizací, které s námi mohou komunikovat právě teď.
Tvorba hvězd: R*
N R* f p n e fl fi fc L
• V Mléčné dráze je 100 miliard hvězd • Mléčná dráha je stará 10 miliard let R* = 100 miliard hvězd/10 miliard let
R* = 10 */rok
Orlí mlhovina Sloupy stvoření 7000 ly souhvězdí Hada
Zlomek přítomnosti planet: fp
N R* f p n e fl fi fc L
• •
Jaký díl planet mají hvězdy. Exoplanety: k 18. 2. 2014, známo 814.
fp = ?
Počet planet 8 7 6 5 4 3 2
Známých hvězd 1 2 2 6 8 21 65
K 4. dubnu 2014 1780 exoplanet v 1103 soustavách, z toho je 460 soustav vícečetných. K 29. červnu 2014 1800 ve 1118, 462 vícečetných.
Exoplanety – radiální rychlost c • Nejen planeta obíhá kolem hvězdy i hvězda obíhá kolem planety.
Exoplanety
Beta Pictoris b
Kepler 6b
Počet Zemí: ne
N R* f p n e fl fi fc L
• Kolik je obyvatelných planet? • Obyvatelná zóna: voda je v kapalném skupenství • Závisí na třídě hvězd • Ne O či B • Ne M • Ne dvojhvězdy
ne = ?
Hertzsprungův-Russellův diagram
Zářivý výkon
Povrchová teplota
Vývoj hvězd
Vývoj hvězd
Zlomek výskytu života: fl
N R* f p n e fl fi fc L
• U jaké části obyvatelných planet se vyvine život? • Sluneční soustava: • 3 planety v obyvatelné zóně, život se vyvinul na 1 (možná 2).
fl = ?
Zlomek výskytu inteligentních forem: fi N R* f p n e fl fi fc L
• Dospěje vývoj až do inteligentních forem? • Je vývoj inteligence neodvratný?
fi = ?
Zlomek komunikujících civilizací: fc
N R* f p n e fl fi fc L
• Dospěje vývoj civilizace k telekomunikacím? • Vede inteligence k technickému rozvoji? • Je technologický rozvoj žádoucí?
fc = ?
Doba života: L N R* f p n e fl fi fc L • Jak dlouho přežije komunikující civilizace? • Stihneme s nimi komunikovat? • Pro nás je to pouze necelých sto let, zničit vlastní civilizaci dokážeme během posledních padesáti let.
L=?
Tak kolik to je? N R* f p n e fl fi fc L • R* = 10 */rok • fp = ? • ne = ? • fl = ? • fi = ? • fc = ? • L = ? let • N = _____
Prostor je prázdný! • Představme si Mléčnou dráhu jako obrovský disk • Poloměr = 14 000 pc • Tloušťka = 900 pc
• V = 5 × 1011 pc3 = 700 miliard krychlových parseků!
Sluneční soustava Jupite r
Merkur
Saturn
Uranus Neptun e
Venuše
Země
Mars
Terrestrické planety Mercur
Mars
Venuše
Mars dnes
Mars, stopy minulosti
Vulkány
Říční koryta
Mars kdysi?
Meteorit z Marsu
Obří planety Jupiter
Saturn
Uran
Neptun
Europa, Jupiterův měsíc
Europa
Europa
Enceladus plující v prstenci E. Snímek pořízený 15. září 2006 ze vzdálenosti 2,1 miliónů km. Zdroj NASA/JPL.
Porovnání předpokládaného rozložení teplot oproti naměřeným hodnotám. Data byla získána při průletu dne 14. 7. 2005. Maximální povrchová teplota byla očekávána v centrální části strany přivrácené ke Slunci. Zdroj: NASA/JPL.
Detailní snímek Tygřích pruhů pořízený 10. 10. 2007. Jednotlivé rýhy jsou pojmenovány podle významných měst. Zdroj: NASA JPL.
Detailní termosnímek jižní polární oblasti. Tygří pruhy jsou výrazně teplejší než okolní terén. V detailu mapy na snímku z listopadu 2009 dosahuje teplota nejsvětlejších míst (žlutá) až 180 K. Zdroj: NASA.
Gejzíry z jižní polární oblasti. Snímek z 23. 2. 2010. Zdroj: NASA/JPL.
Život, jak jej známe na Zemi, má přes jeho rozmanitost a složitost společné základní schéma: Nositelem informace, nezbytné pro udržení jedince a jeho rozmnožování, jsou nukleové kyseliny. Udržení struktury a zajištění většiny funkcí organismu je doménoubílkovin vytvořených z aminokyselin. Vymezení organismu vůči okolí, díky čemuž je možné udržovat relativně stálé vnitřní prostředí, je zajištěno plazmatickými membránami. Tyto základní složky života se navzájem doplňují – bílkoviny se strukturně i funkčně podílejí na ukládání, přenosu, zdvojování a opravách informace v nukleových kyselinách, nukleové kyseliny samy vytvářejí funkční struktury, součástí plazmatických membrán jsou bílkoviny, které umožňují asymetrický transport hmoty a informace do vnějšího prostředí a do buňky.
Dvojšroubovice deoxyribonuleové kyseliny je díky zálohování informace pomocí komplementárního vlákna v organismech využívána k ukládání a kopírování informace. Tuto funkci je však schopna plnit i ribonukleová kyselina, která se v organizmech na Zemi specializovala na přepis informace a její překlad do struktury bílkovin. Je však fascinující molekula DNA pro život jako takový nezbytná? Zdroj: Wikipedie.
Chromozómy
Spolupráce bílkoviny a ribonukleové kyseliny. Na schématu jsou velké podjednotkyribozomu. Ribozomová RNA je naznačena hnědě, bílkovina modře a vlastní aktivní místo, kde se uskutečňuje napojování přesně dané aminokyseliny peptidovou vazbou, je červené. Stačí jen tato kooperace k udržení života? Zdroj: Wikipedie.
Peptidová vazba umožňuje ze dvou desítek aminokyselin vytvářet nepřeberné množství bílkovin zajišťujících fascinující možnosti živých organismů na Zemi. RNA má enzymatické vlastnosti. Jak ukázal vývoj na Zemi, bílkovinám v této oblasti konkurovat nemůže. Mohl však jít vývoj i jinou cestou? Zdroj: Wikipedie.
Plazmatická membrána odděluje vnitřní prostředí buňky od okolí. Jejím základem je dvojvrstva molekul, které jsou na jednom konci hydrofobní a na druhém hydrofilní. Hydrofilní konce se tak natáčejí směrem do vodného roztoku jak uvnitř, tak vně buňky; hydrofobní konce se natáčejí k sobě navzájem. Podobnou dvojvrstvu můžeme pozorovat například u mýdlové bubliny, kdy hydrofilní konce snižují povrchové napětí tenké kulové vrstvy vody a hydrofobní jsou orientovány na jedné straně do nitra a na druhé vně z bubliny. Oddělené prostory jsou jistě důležité v případě, kdy dochází k soupeření o zdroje. Je toto soupeření nezbytnou podmínkou vývoje života? Zdroj:Encyclopaedia Britannica.
Buňka
Schéma metabolického cyklu metanogenů a přírodního zdroje energie. Zdroj: Astrobiology.
V roce 2006 byl nalezen třetí ekosystém – chemosyntetický mikrobiální systém. Nachází se hluboko pod povrchem a využívá reakcí produkovaných radioaktivním rozpadem prvků v řádu miliard let. Fungování tohoto ekosystému je závislé na bakteriích redukujících sírany.
Biochemický cyklus černého kuřáku (podmořské sopky). Zkratka REE označuje vzácné prvky. Zdroj Wikipedia.
Teorie původu života na Zemi. Zdroj: Astrobiology.
Zachraňujeme pana XY • 1. Vám ani XY nehrozí jiné nebezpečí?
• 2. Jemně zatřeste rameny XY a ptejte se: "Jste v pořádku?„ • 3. Pokud XY nereaguje: • Zajistěte volání na 155. • Otočte XY na záda a pak otevřete dýchací cesty pomocí záklonu hlavy a vytažením brady konečky prstů pod obloukem brady.
• 4. Zkontrolujte přítomnost normálního dýchání: • Pozorujete zvedání hrudníku? • Slyšíte dýchací šelesty u úst? • Cítíte proud vzduchu na vaší tváři? • Vyšetřujte max. 10 sekund. Při pochybách jednejte podle 5B.
5. Pokud XY nedýchá normálně: • Zajistěte přinesení AED. • Zahajte stlačování hrudníku: •
• Klekněte si po boku XY. • Umístěte zápěstí jedné ruky dlaní do středu hrudi XY. • Umístěte zápěstí druhé ruky dlaní na horní část první ruky, propleťte prsty vašich rukou a přesvědčte se, že tlak není aplikován na žebra. Netlačte na horní části břicha nebo dolní konec hrudní kosti. • Postavte se svisle nad hrudník XY, držte horní končetiny rovně v lokti, a stlačujte hrudní kost o 5 - 6 cm. • Po každém stlačení zcela uvolněte tlak na hruď bez ztráty kontaktu mezi dlaněmi a hrudní kostí. • Opakujte s frekvencí 100 - 120 stlačení za minutu. • Komprese a uvolnění by měly trvat stejně dlouho.
• 6. Zkombinujte stlačení hrudníku se záchrannými vdechy: • Po 30 stlačeních opět zajistěte průchodnost dýchacích cest pomocí záklonu hlavy a předsunutí brady XY. • Uzavřete měkkou část nosu XY stiskem, pomocí ukazováčku a palce s rukou na čele XY. Nechte ústa XY otevřená, ale přidržujte bradu. • Normálně se nadechněte a umístěte vaše rty kolem úst XY, ujistěte se, že přiložení těsní. • Vdechněte pevně do úst XY během jedné sekundy, zkontrolujte účinnost vdechu sledování zdvihání hrudníku. • Udržujte hlavu zakloněnou, bradu povytaženou, odkloňte se od úst XY, zkontrolujte pokles hrudníku při výdechu. • Opět se běžně nadechněte a vydechněte do úst XY ještě jednou. Celkem vdechnete dvakrát, tato část by neměla trvat více než 5 sekund. • Pokračujte bez odkladu stlačováním hrudníku a záchrannými vdechy v poměru 30:2. • Ve více zachráncích přebírejte oživování po 1-2 min s minimální ztrátou času.
• 7. Resuscitace s použitím AED: • Oživujte XY do přinesení a během zapínání. • Sledujte výzvy AED. • Připojte elektrody na nahou hruď XY. • Pokud AED analyzuje rytmus, nikdo se nedotýká XY, • Pokud je doporučen výboj: • Ujistěte se, že nikdo se dotýká XY. • Stiskněte tlačítko výboje podle pokynu, automatické AED spustí výboj samo. • Pokračujte podle hlasových a obrazových pokynů. • Minimalizujte, přerušení stlačování hrudníku. • Není-li doporučen výboj: • Pokračujte v resuscitaci a sledujte pokyny AED.
• 8. Pokračujte v resuscitaci do:
• Vašeho vyčerpání. • Převzetí záchrannou službou. (Nikoli příjezdu!) • Znovunabytí vědomí XY, (kašel, otevření oči, mluvení, nebo cílevědomá změna polohy) a do začátku normálního dýchání XY.
