حیات حدود ۴ میلیارد سال روی زمین وجود داشته است. این زمان بخش قابل‌توجهی از عمر ۱۳٫۷۷ میلیارد سالی کیهان است. می‌توانیم فرض کنیم که حیات می‌توانست هرجای دیگری از کیهان نیز پیدا شود. حالا اگر تعریف حیات را به‌قدر کافی گسترده درنظر بگیریم، شاید حتی این امکان وجود داشته که حیات چند ثانیه بعد از بیگ بنگ به‌وجود آید.

برای کاوش منشأ حیات باید اول آن را تعریف کنیم. دانشمندان تعاریف بسیاری برای آن ارائه داده‌اند و همچنان اختلاف‌نظر درباره مرز بین چیزهای زنده و غیرزنده بسیار است. اما ما می‌توانیم از یک تعریف بسیار ساده و گسترده استفاده کنیم: حیات هرچیزی است که قابلیت تکامل داروینی دارد.

فایده این تعریف در این است که در کاوش منشأ حیات، مرز بین چیزهای زنده و غیرزنده واضح نیست. زمین در گذشته‌ای بسیار دور عاری از حیات بود، اما بعد در آن زندگی وجود داشت. این یعنی در دوره‌ای از تاریخ زمین، یک گذار از غیرزنده به زنده وجود داشت که هر تعریف خاصی از حیات را زیر سؤال می‌برد.

۳٫۷ میلیارد سال قبل، حیات در زمین آغاز شده بود. تا آن زمان، میکروارگانیسم‌ها به‌قدر کافی پیچیده بودند که علائم فعالیتشان را حتی امروز نیز می‌توانیم پیدا کنیم. آن‌ها مانند موجودات امروزی از DNA برای ذخیره اطلاعات و از RNA برای انتقال آن اطلاعات به پروتئین‌ها و از پروتئین‌ها برای تعامل با محیط و تولید کپی‌های بیشتر DNA استفاده می‌کردند. این چرخه سه‌مرحله‌ای باعث می‌شود تا مواد شیمیایی بتوانند دستخوش تکامل داروینی شوند.

اما این میکروارگانیسم‌ها باید از چیزهای ساده‌تری تکامل پیدا کرده باشند. برخی از نظریه‌ها می‌گویند اولین مولکول‌های خودتکرارشونده بسیار قبل‌تر از ۴ میلیارد سال قبل، هم‌زمان با سردشدن اقیانوس‌ها، به‌وجود آمدند. همچنین شاید حیات به همین شکل روی مریخ و زهره نیز شکل گرفته بود.

حیات در میان اولین ستارگان

خورشید ما اولین ستاره عالم نیست، بلکه محصولی است از چند نسل ستاره قدیمی‌تر. حیاتی که می‌شناسیم به چند عنصر کلیدی نیاز دارد: هیدروژن، اکسیژن، کربن، نیتروژن و فسفر. به‌استثنای هیدروژن که چند دقیقه بعد از بیگ بنگ شکل گرفت، باقی این عناصر در قلب ستاره‌ها شکل گرفتند.

پس اگر حداقل یکی-دو نسل از ستاره‌ها گذشته باشد، می‌توانیم مطمئن باشیم که عناصر لازم برای شکل‌گیری حیات مشابه زمین در کهکشان‌ها وجود دارد. این یعنی می‌توانیم نقطه آغازین حیات را به چند صد میلیون سال بعد از بیگ بنگ به عقب ببریم.

حتی مواد لازم برای گونه‌های دیگر حیات، مثلاً حیات برپایه سیلیکون نیز در این زمان در کیهان وجود داشت؛ اما بدون ستاره‌ها، حیات برپایه شیمی امکان ظهور ندارد.

حیات چند ثانیه بعد از بیگ بنگ

اما شاید حیات بتواند بدون شیمی وجود داشته باشد. تصور چنین جاندارانی سخت است، اما اگر به تعریف خود بازگردیم، بدون نیاز به مواد شیمیایی نیز می‌توانیم تکامل داروینی داشته باشیم. راه‌های دیگری نیز برای ذخیره اطلاعات، کسب انرژی و تعامل با محیط وجود دارد.

برای مثال، ۹۵ درصد محتوای انرژی کیهان برای علم فیزیک ناشناخته است؛ دانشمندان نمی‌دانند ماده تاریک و انرژی تاریک دقیقاً چه هستند.

این مواد می‌توانند با نیروهای ناشناخته خود با محیط تعامل داشته باشند. حتی پژوهش‌هایی پیشنهاد می‌دهند که ماده تاریک می‌تواند جدول تناوبی عنصرهای مخصوص خود را داشته باشد. گونه‌های حیات ماده تاریک می‌توانستند در همان ثانیه‌های آغازین کیهان بعد از بیگ بنگ ایجاد شده باشند.

احتمال‌های عجیب‌تری نیز وجود دارد. برخی فیزیکدانان عقیده دارند که در اولین لحظات پس از بیگ بنگ، نیروهای طبیعت چنان شدید و عجیب بودند که می‌توانستند باعث رشد ساختارهای پیچیده‌ای شوند.

یکی از این ساختارها ریسمان‌های کیهانی نام دارد. این ریسمان‌ها به‌وسیله تک‌قطبی‌های مغناطیسی به‌صورت نقص در فضا-زمان ایجاد می‌شوند. اگر این ساختارها به پیچیدگی کافی می‌رسیدند، می‌توانستند اطلاعات را در خود ذخیره کنند. با انرژی فراوانی که پس از بیگ بنگ در فضا وجود داشت، این ساختارها می‌توانستند خود را تکرار کنند و درنتیجه قابلیت تکامل داروینی داشته باشند. البته چنین حیاتی لزوماً در کسری از ثانیه به‌پایان می‌رسید، اما برای خود آن موجودات فرضی یک عمر به‌نظر می‌آمد.