Czy można policzyć kosmitów? (fot. 21 Wiek)
Może się to wydać osobliwe, ale istnieje już dziedzina nauki zajmująca się badaniem życia pozaziemskiego. Astrobiologia, bo tak brzmi jej nazwa, opiera się wprawdzie na domysłach, ale zajmujący się nią naukowcy potrafią udowadniać swoje hipotezy za pomocą eksperymentów i modeli matematycznych.
Przyjrzyjmy się niektórym teoriom:
Czy życie przypisane jest tylko do naszej planety? A może kosmos jest obficiej obdarzony życiem, niż nam się wydaje? Czy we Wszechświecie istnieją inteligentne formy życia? Czy kiedyś spotkamy naszych kosmicznych sąsiadów? Człowiek próbuje odpowiedzieć na te pytania od czasu, gdy dowiedział się, że nie znajduje się w centrum Wszechświata. Mało kto wie, że zajmowały one myśli genialnego włoskiego fizyka Enrico Fermiego (1901-54).
Choć fizyka jądrowa i badanie cząstek w pełni pochłaniają nawet najtęższe umysły naukowe, to Fermi znajdował jeszcze czas na przemyślenia o problemach związanych z życiem poza Ziemia. To właśnie on podczas konferencji fizyków w Angeles w 1950 r. sformułował podstawowy paradoks, wokół którego toczą się właściwie wszystkie rozważania o istotach pozaziemskich. Sprzeczność ta jest pozornie prosta, jej wyjaśnienie jest jednak zaskakująco skomplikowane. Fermi zapytał: "Skoro w naszej Galaktyce istnieje wiele zaawansowanych pozaziemskich cywilizacji, to dlaczego nie znaleźliśmy dotychczas żadnych śladów potwierdzających ich istnienie? Gdzie one są?!".
Równanie Drake'a
Mimo usilnych starań możliwości badania otaczającego kosmosu są i zawsze będą ograniczone. Wielu odpowiedzi na pytania dotyczące życia pozaziemskiego będziemy nadal szukać w wynikach obliczeń któregoś z potężnych komputerów. Pierwszy rozdział dziejów teoretycznych badań życia pozaziemskiego napisano w 1960 r. na konferencji w Green Bank w Wirginii (USA). Dr Frank Drake, nestor astrobiologii, przedstawił tam swoje słynne równanie, które pozwala naukowcom wykluczyć niepewność dotyczącą liczby możliwych cywilizacji pozaziemskich.
Równanie to zawiera wiele zmiennych (liczbę gwiazd w Galaktyce, odsetek gwiazd mających planety, planet, które mogą gościć życie, czas potrzebny na dotarcie do nas sygnału itd.). Od rzeczywistych wartości tych zmiennych zależą szacunki szans na spotkanie z inna cywilizacja. Jednak niepewność danych, a wraz z tym rozbieżności wyników są ogromne i wymagają stopniowego sprecyzowania.
Sondy i ich teleskopy
Jakie są szanse, że astronomowie wytypują planety, na których mogłoby istnieć życie? Musimy przyznać, że właściwie niewielkie. Nawet odkrycie pierwszej planety spoza naszego Układu Słonecznego trwało dość długo. Dokonał go 1990 r. polski astronom Aleksander Wolszczan. Od tego czasu w Galaktyce, Drodze Mlecznej, poznaliśmy już ok. 300 układów planetarnych. Od niedawna w poszukiwaniach nowych planet pomaga naukowcom wyspecjalizowana aparatura.
Gdzie są owi zagadkowi kosmici? (fot. 21 Wiek)
Astronomowie wysyłają w kosmos teleskopy. Od 2006 r. kosmiczną przestrzeń przemierza francuska sonda COROT (z ang. Convection, Rotation and Planetary Transit), która ma na swoim koncie odkrycie np. najmniejszej znanej planety (COROT-Exo-7b). Na nieboskłonie pojawił się niedawno poważny konkurent - amerykańska sonda Kepler, która 7 marca 2009 r. NASA umieściła na orbicie okołoziemskiej. Jej głównym przyrządem jest teleskop o średnicy prawie 1 m, czyli ponad trzy razy większej niż teleskopu francuskiego. Amerykanie maja spore nadzieje na odkrycie ziemiopodobnych planet pozasłonecznych.
Badanie planet
Astrobiologia jest jedna z najmłodszych gałęzi nauki. Poszukiwanie śladów życia poza Ziemią zależy przede wszystkim od postępu w wielu innych dyscyplinach naukowych. Astrobiologia zasługuję, więc bezsprzecznie na miano nauki interdyscyplinarnej. Jej "rodzicami" są oczywiście astronomia i biologia. Od strony "mamy", czyli astronomii, najwięcej do powiedzenia ma astrofizyka. Astrofizycy odpowiadają na pytania, w jaki sposób powstają planety i układy planet.
Dzięki nim możemy się dowiedzieć, jakiej liczby stabilnych układów planet możemy oczekiwać we Wszechświecie. Ważne jest też poznanie dynamiki powstawania takich układów planetarnych - ma ona wpływ na to, z jakich pierwiastków i związków powstaje planeta. Potem do głosu dochodzą chemicy, którzy wyjaśniają nam, jak powstają proste substancje organiczne, np. aminokwasy. W tym momencie pałeczka sztafety wędruje do rak biologów.
Jak rodzi się życie?
Biologia, pełniąca funkcję "ojca" astrobiologii, również nie ma łatwej roli. Spośród nauk o życiu na pierwszy plan wysuwa się w tym wypadku najbardziej spekulacyjna dyscyplina - protobiologia. Na podstawie wiedzy zachowaniu substancji organicznych w rożnych ekstremalnych warunkach protobiolodzy starają się zrekonstruować scenariusz, według którego powstało życie. To właśnie protobiolodzy stawiają sobie te najbardziej podstawowe pytania o naturę życia. Czy u podstaw życia koniecznie musza być związki węgla, tak jak ma to miejsce na Ziemi?
Czy życie zależne jest od wody? Jak doszło do powstania związków, które zdolne są do tworzenia własnych kopii? Jak narodziły się komórki - podstawowe jednostki życia? Samo wyliczenie tego typu fascynujących pytań zajęłoby zapewne cały numer 21.WIEKU. Na kolejne pytania z zakresu rozwoju życia odpowiedzieć mogą już tylko prawdziwi biolodzy, dysponujący wiedza o tym, jakie warunki musza być spełnione, aby życie, w takiej postaci, jak je znamy, mogło się rozwijać. Wiele można się dowiedzieć, badając ekstremofile - organizmy mogące funkcjonować w takich warunkach, które nam wydaja się "nie do życia", natomiast mogą panować na innych planetach.
Idealne warunki
Poszukiwanie planety, na której mogłoby istnieć w jakiejś formie życie, przypomina szukanie igły w stogu siana. Na czym właściwie powinny się skoncentrować obserwacje sond? Naukowcy zakładają, że życie może się narodzić tylko w pewnych warunkach. Planeta nie może być zbyt masywna, aby kiełkujące życie nie zostało zduszone przez potężną grawitację. Nie powinna też być zbyt gorąca ani zbyt aktywna geologicznie - za dużo ciepła i niestabilne warunki nie sprzyjają życiu.
Sonda COROT wystartowała 27 grudnia 2006 r. wraz ze statkiem kosmicznym Sojuz 27. Zadanie sondy polega na poszukiwaniu pewnego rodzaju sygnałów – regularnych zmian jasności dalekich gwiazd(fot. 21 Wiek)
Według biologów na pewno nie mogłoby zabraknąć wody, a wiele wskazuje na to, że w kosmosie nie jest jej mało - jej składniki, tlen i wodór, są powszechne. Z budowanych przez astrofizykę teoretyczna modeli matematycznych wynika, że woda powinna się pojawiać nawet jako uboczny produkt przy powstawaniu nowych gwiazd. A gdyby na którejś z planet rzeczywiście istniało życie? Atmosfera byłaby zapewne daleka od chemicznej równowagi. Już niedługo, posługując się analizą spektroskopowa, naukowcy będą mogli odkryć taka atmosferę.
361 cywilizacji
Od momentu, gdy Frank Drake, pionier astrobiologii, ułożył swoje słynne równanie, minęło już sporo czasu. Dzisiaj naukowcy posługują się już o wiele dokładniejszymi modelami, uzupełnionymi o dane, które naukowcom udało się w międzyczasie zgromadzić. Najdokładniejszy z takich modeli opublikować niedawno młody szwedzki naukowiec Duncan Forgan z Królewskiego Obserwatorium w Edynburgu.
Jego obliczenia wzbudziły w kołach ekspertów spore poruszenie. Forgan skorzystał z innej metody matematycznej niż Drake(opracowanej przez Polaka Stanisława Ulama metody "Monte Carlo") i wziął pod uwagę kilka możliwych scenariuszy rozwoju życia w naszej Galaktyce. Według jego wyliczeń w Mlecznej Drodze istnieje co najmniej 361 planet zamieszkanych przez istoty inteligentne. Wynik ten Forgan otrzymał przy założeniu, że narodziny życia były trudne, ale już sam rozwój inteligentnej cywilizacji przebiegał stosunkowo łatwo. Przy założeniu odwrotnego scenariusza Forgan otrzymał wynik 31 513!
Dokładny naukowiec wziął pod uwagę jeszcze trzecia wersję scenariusza, który zakładał, że życie może się rozprzestrzeniać między planetami za pomocą asteroid. W takim wypadku liczba inteligentnych cywilizacji w naszej Galaktyce wyniosła prawie 38 000! Wszyscy entuzjaści kosmitów powinni pamiętać, że chodzi wyłącznie o obliczenia matematyczne. Ostrożność zaleca np. renomowany astronom Ian Crawford z Uniwersytetu Londyńskiego: - Musimy jednak pamiętać, że w naszej układance informacji ciągle brakuje zbyt wielu elementów, aby można było realistyczne oszacować liczbę pozaziemskich cywilizacji.
-------------------------------------------------------------------------
CO KRYJE SIĘ POD AKRONIMEM SETI?
SETI to jeden z wielu skrótowców, w które bogaty jest współczesny świat. Pochodzi od nazwy Search for Extra-Terrestrial Intelligence, czyli "poszukiwanie śladów inteligencji pozaziemskiej". Instytut SETI ma swoją siedzibę niedaleko miasta Mountain View w Kalifornii. Zrzesza obecnie ok. 150 naukowców zajmujących się przede wszystkim analizą sygnałów, które potencjalnie mogą nadejść z kosmosu. Prace naukowców przebiegają w pewnych cyklach - najpierw opracowują algorytmy, które mają pomóc w odczytaniu sygnałów z kosmosu. Wyniki tego etapu ukierunkowują działania uczonych i stymulują powstawanie kolejnych algorytmów. Duchowym ojcem całego projektu był amerykański astronom Frank Donald Drake (na zdjęciu), który już w 1960 r. rozpoczął swoje badania. Jest on autorem słynnego równania określającego liczbę wykrywalnych cywilizacji w kosmosie, a także współtwórcą płytek z informacjami o naszej cywilizacji, umieszczonych w sondach Voyager i Pioneer, a przygotowanych dla przedstawicieli obcej cywilizacji.
-------------------------------------------------------------------------
WODA W UKŁADZIE SŁONECZNYM
Przy poszukiwaniu życia w Układzie Słonecznym główną wskazówką dla naukowców jest obecność wody. Jest jednak pewien dodatkowy warunek. Aby organizmy mogły żyć i rozwijać się, potrzebna jest woda w jednym tylko stanie skupienia - płynnym. Obecność niewielkiej ilości wody w formie pary wodnej stwierdzono np. w atmosferze Merkurego, Marsa, Wenus, Jupitera i Enceladusa, księżyca Saturna. Występowanie innej formy wody - lodu - stwierdzono z kolei w polarnych czapach na Marsie oraz na księżycach Tytan, Enceladus (Saturn) i Europa (Jowisz). Woda wchodzi też prawdopodobnie w skład planet Uran, Neptun i Pluton. Najbardziej obiecującym kandydatem jest Mars - w ubieg - łym roku amerykańska sonda Phoenix odkryła nawet na tej planecie wodę w stanie płynnym. Bardzo niedawno temu sonda MRO (Mars Reconnaissance Orbiter) sfotografowała formację, która wygląda jak pozostałość gorących źródeł. Specjaliści z NASA spekulują, że właśnie w tych miejscach istnieje lub istniało życie. Podobne miejsca na Ziemi upodobały sobie jedne z najstarszych form życia - ekstremofilne gatunki bakterii i archebakterii.
-------------------------------------------------------------------------
ROZWIĄZANIE PARADOKSU FERMIEGO
Choć badanie cywilizacji pozaziemskich przypominać może rozważania chłopców zawiedzionych lekturą SF, nie od rzeczy byłoby trochę poważniej zastanowić się nad całym problemem. Gdzie są owi zagadkowi kosmici? Zdecydowany sceptyk odpowie oczywiście, że nie spotkaliśmy istot pozaziemskich, ponieważ po prostu nie istnieją. Sceptyk z pewną wiedzą nie będzie jednak z takiej odpowiedzi zadowolony. Elektronów też przecież nie widzimy! Czy oznacza to, że nie istnieją? Przypuśćmy, że w mniej lub bardziej oddalonym kosmosie rozwinęły się inteligentne istoty, osiągając pewien stopień dojrzałości technicznej. Brak odpowiedzi na pytanie, dlaczego dotychczas ich nie spotkaliśmy, może wynikać z najróżniejszych powodów, związanych z tym, że ich cywilizacje są zbyt odległe od nas. Sygnały lub loty międzygwiezdne są zbyt kosztowne i niebezpieczne. Pod znakiem zapytania stoi też możliwość ich fizycznej realizacji. Poza tym są zbyt czasochłonne. Gdyby jednak naukowcom udało się pokonać wszystkie te problemy, spektrum możliwych rozwiązań byłoby zdecydowanie węższe: kosmici wiedzą o nas, ale nie są nami zainteresowani. Albo: są tutaj, ale my o nich nie wiemy. Ostatnie rozwiązanie zadowoli wszystkich zagadkologów: są tutaj, wiedzą o nas i niektórzy ludzie też o nich wiedzą, ale prawie nikt im nie wierzy.
Oprac.: Zbigniew Gawryś
Wydanie internetowe: http://www.21wiek.com.pl
