Panie Lucas, co z tą grawitacją?

Czyli krótka opowieść o tym, jak to jest oglądać science fiction z autorką.

Pamiętam, że nigdy nie lubiłam oglądać filmów detektywistycznych ani seriali kryminalnych z ojcem, który zawsze musiał wtrącić swoje trzy grosze do tego, co działo się na ekranie. A to broń nie taka, a to procedury nieodpowiednie, a to… Minęło trochę czasu, a sama stałam się marudną widzką (która jednak docenia sztukę filmową). Zapraszam na kanapę, obejrzyjmy razem co nieco.

Star Wars (Gwiezdne wojny)

Ukochana saga wielu pokoleń ma swoje niezamierzone kiksy, wymuszone niejako koniecznością dopasowania się do naszego świata i przełożenia ogromu kosmosu na ziemskie warunki. Ale czy kiedyś zastanowiliście się nad tym, że każda planeta ma tę samą siłę grawitacji i taką samą atmosferę (mniej więcej, poza skrajnymi przypadkami)? Nie? To teraz będziecie o tym myśleć, oglądając każdy film, w tym Diunę – we wpisie o mniejszej Ziemi wyjaśnialiśmy sobie bowiem, jak zmienia się wiele czynników zależnych od rozmiarów planet. Dołóżmy do tego niesamowite efekty dźwiękowe w próżni i mamy sporo materiału do przemyśleń. A jak chcecie jeszcze powzdychać przy okazji kosmicznych pościgów i ucieczek przez pasy planetoid, to tylko tak przypomnę, że odległości pomiędzy poszczególnymi ciałami niebieskimi w takich pasach są ogromne, a szansa na to, że się rozbijemy o skaliste odłamki, jest niezwykle niska, jedna na miliard, a nie, jak twierdzi C3PO, 1:3720. Średnia odległość między planetoidami w naszych pasach (między Marsem i Jowiszem oraz w pasie Kuipera) to mniej więcej 3 razy tyle, co odległość od Ziemi do Księżyca. Space is vast!

Total Recall (Pamięć absolutna)

Jeśli czytaliście wpis o dekompresji w kosmosie, to domyślacie się już, co było największym błędem scenarzysty:

Kadr z filmu Total Recall, TriStar Pictures.

W wielu filmach tak właśnie przedstawia się dekompresję, podczas gdy w rzeczywistości proces ten nie jest tak gwałtowny i zwykle kończy się odmrożeniami okolicy ust oraz „zagotowaniem się” krwi w żyłach ze względu na obniżenie ciśnienia.

Waterworld (Wodny świat)

Kiedy już przestaniecie zachwycać się kostiumami i efektami specjalnymi, to musicie sobie uzmysłowić, że niestety nie ma takiej możliwości, żeby – nawet po stopieniu całego lodu na Ziemi – nasza planeta pokryła się głębokim oceanem. Wzrost poziomu wody wyniósłby bowiem około 70–90 metrów według różnych szacunków. Oznacza to, że woda dotarłaby do Warszawy, ale jej raczej nie zaleje. Nie oznacza to, że nie powinniśmy przejmować się globalnym ociepleniem: trafiające co roku do naszych oceanów dodatkowe masy wody wpływają bowiem już teraz na linię brzegową, prądy morskie oraz faunę i florę.

Gravity (Grawitacja)

Oczywiście możemy się spierać, czy cały film powstał tylko w głowie bohaterki, ale nie da się nie zauważyć, że jego fabuła od początku oparta jest na… błędzie. Choć Gravity to świetny film i jest w nim wiele naukowych smaczków, to sporo kwestii związanych choćby z tytułowym zjawiskiem jest nie do końca zgodnych z nauką: na przykład nie da się w przestrzeni kosmicznej polecieć „na Supermana”, wskazując jakiś obiekt i kierując się na niego, a teleskop Hubble’a i stacje kosmiczne są zbyt daleko od siebie, by łatwo się pomiędzy nimi przemieszczać.

Najgorętsza debata dotyczy jednak wypadku Kowalskiego (George Clooney), w wyniku którego odpływa on majestatycznie w przestrzeń kosmiczną. Z jednej strony wydaje się, że Stone (Sandra Bullock) mogła go z łatwością przyciągnąć, ponieważ w mikrograwitacji nie byłoby to problemem. Jeśli jednak założymy, że zaplątała się w elastyczne w miarę liny, to można na upartego uznać, że Kowalski był doskonałym fizykiem i na szybko stwierdził, że energia potrzebna do przyciągnięcia z powrotem ich obojga byłaby zbyt duża na wytrzymałość lin, więc się wypiął. Mam jednak wrażenie, że to był zwykły manewr scenariusza, ponieważ w wielu filmach sci-fi pojawia się ten motyw: bohater odpływa lub zostaje wystrzelony w przestrzeń kosmiczną (czasami nawet śmiesznie poprzez dziurę w skafandrze, co jest oczywiście niemożliwe). Przy okazji niejako dodam, że puszczenie bąka w mikrograwitacji też nie jest początkiem szybkiej podróży na przestrzał przez statek kosmiczny (więcej informacji o jedzeniu i gazach w kosmosie w tym wpisie).

Armageddon (Armagedon)

Niezłe kino akcji, fatalne kino science fiction, bo za dużo fikcji. Po pierwsze, asteroida wielkości Teksasu to nie jest coś, co moglibyśmy przeoczyć, nawet przy założeniu, że leciałaby „od Słońca”. Ale nawet gdyby, to zapewniam Was, że szybciej nauczylibyśmy astronautów prowadzić odwierty niż wyszkolilibyśmy górników, nafciarzy czy nawet pracowników kamieniołomów do pracy w kosmosie. Nie zacytuję Bena Afflecka i odpowiedzi na jego pytanie, bo niecenzuralne, ale zauważył on ten problem.

Natomiast zdecydowanie największe dziury w skale filmu wywiercili scenarzyści na samej planetoidzie. Nie tylko grawitacja zdaje się pozwalać na poruszanie się ludzi i sprzętu (a to mały stosunkowo obiekt!), to jeszcze wywiercenie małej dziurki niedaleko powierzchni ma pomóc rozmieścić ładunki i rozwalić planetoidę. Za to każdy z nas się wzruszył patriotyzmem, mission accomplished.

The Martian (Marsjanin)

Nie będę ukrywać, że jestem fanką książki i filmu, bo moim zdaniem stanowią one jedno z najwspanialszych zaproszeń do świata nauki, pokonywania własnych ograniczeń oraz wykorzystywania wiedzy w nieszablonowy sposób. Jednak gdyby nie to, że autor umieścił na Marsie burzę piaskową, która nie może się zdarzyć, nie śledzilibyśmy z wypiekami tej historii, a Mark Watney nie pisałby do NASA zabawnych wiadomości rodem z podstawówki!

Otóż marsjańskie burze piaskowe rzeczywiście są problematyczne, ale raczej wyglądają one tak, jak widzimy to w dalszej części filmu: po prostu wiatr o prędkości 150 km/h na Marsie „wieje słabiej”. Kłania nam się fizyka: rzadka atmosfera powoduje, że taki wiatr de facto ma prędkość (co przekłada się na „siłę rażenia”) około 16 km/h, czyli mniej więcej trzy stopnie w skali Beauforta, co opisywane jest jako: „liście i gałązki poruszają się”. Sondy Wiking zmierzyły wiatr o porywach do 100 km/h, ale w miejscu, w którym znajdował się hab ekipy, czyli na równinie, wiatry nie są tak silne, a gwałtowne porywy zdarzają się rzadko. Większym problemem jest, co już poprawnie opisał autor dalej, wszechobecny pył, nanoszony bez przerwy na powierzchnię. Co ciekawe, tak zwane dust devils, czyli niewielkie trąby powietrzne, są w rzeczywistości niezwykle przydatne: okazało się bowiem, że wcale nie nanoszą więcej pyłu, a raczej dzięki nim oczyszczają się na przykład panele słoneczne łazików!

We wpisie będącym drugą częścią opowieści o mieszkaniu na Marsie wyjaśnimy to sobie dokładniej.

Zejdźmy teraz na Ziemię… albo pod ziemię.

The Core (Jądro Ziemi)

Abstrahując od faktu, że to jest naprawdę zły film (serio, dialogi niedobre), to już wiemy, co by się stało, gdyby Ziemia przestała się obracać: żadnego filmu by nie było, chyba że miałby to być krótki film gore.

Załóżmy jednak, że ekipa jakimś cudem dostałaby się do jądra Ziemi, to jednak ciśnienie tam wynosi 330 000 000% ciśnienia na powierzchni, co twórcy filmu starannie zignorowali. Temperatura powyżej 5000 stopni Celsjusza też niespecjalnie by pomogła w wyprawie. Pamiętajmy, że na razie nie umiemy nawet wysłać na powierzchnię Wenus sondy, która przetrwałaby zaledwie 475 stopni i ciśnienie rzędu 75 atm, czyli takie, jakie na Ziemi panuje niecały KILOMETR od powierzchni.

Mogłabym tak oczywiście rozbierać na części każdy film; zresztą niejeden naukowiec pomagał to robić – jednak mimo wszystko uważam, że science fiction to wspaniały sposób na zachęcenie ludzi do zainteresowania się nauką, wyobrażenia sobie przyszłości i rozwijania marzeń. Kiedy więc oglądam po raz kolejny Star Treka, to staram się jednak nie myśleć o tym, że hybrydy takie jak Spock, nie mogą powstawać, ale o tym, że nasza wyobraźnia w połączeniu z wiedzą kiedyś być może powiodą nas ku gwiazdom. A jak mogłoby się to odbyć, opiszę niedługo.

Live long and prosper!

I oglądajcie oraz czytajcie sci-fi, warto! Świetne pozycje to Interstellar, Marsjanin (mimo wszystko), Odyseja kosmiczna (oglądać! nie marudzić, że nudne!), Blade Runner, Ghost in the Shell czy Solaris.

Co by było, gdyby (8)…

ludzkość zamieszkała na Marsie?

Kiedy zabierałam się za ten wpis, zrobiłam na Twitterze sondę z pytaniem o najbardziej kłopotliwy element eksploracji Marsa w dobie kolonizacji. Spojrzałam na temat jak astrofizyczka, a nie psycholożka – tymczasem sonda sondą, a w komentarzach niemal każdy pisał o tym, że co tam promieniowanie, marsjański pył czy wiatr, brak gleby, problemy z wodą i atmosferą: najważniejsze będzie to, czy mieszkańcy nowej kolonii będą potrafili ze sobą współpracować i czy psychicznie dadzą radę. Odłóżmy zatem na moment kwestie technologiczne i spójrzmy na to, jak agencje kosmiczne realizują program przystosowania do długich lotów, z czym wiąże się pobyt w kosmosie pod kątem zachowania, jakie zagrożenia może nieść ze sobą przebywanie z dala od Ziemi przez dłuższy czas, a także czy w razie ewentualnego „buntu na Bounty” kolonii groziłoby realne niebezpieczeństwo.

Oczywiście od samego początku podbój kosmosu i psychologia wiązały się ze sobą nierozerwalnie. To, że w kosmos do lat 80. w zasadzie latali wojskowi piloci, nie było przypadkiem, i wcale nie chodziło tu głównie o ich umiejętności związane z lataniem: podróże kosmiczne już od zarania odbywały się na pokładzie skomputeryzowanych statków; obecnie na przykład Dragon lecący na ISS wszystko „robi sam”. Wojskowi piloci mieli jednak zestaw umiejętności oraz cech fizycznych (i poziom wytrenowania), a także predyspozycje do tego, by jednocześnie nie bać się wykonać zadanie, ale też by mieć na tyle respektu i wglądu w samych siebie, by być w stanie oceniać sytuację, w razie potrzeby samodzielnie decydować, a także wiedzieć, kiedy mieć ograniczone zaufanie do automatyki i przyrządów.

Musimy też pamiętać, że choć pierwsi kosmonauci i astronauci nie byli naukowcami, to jednak mieli wykształcenie techniczne, uczestniczyli w budowie i testowaniu statków kosmicznych (czasami niestety też podczas tych prób ginęli), mieli solidne podstawy fizyki, chemii, nawigacji i astrofizyki.

Wśród pierwszych naukowców, którzy polecieli w kosmos, było dwóch Rosjan: Borys Jegorow (lekarz) i Konstanty Feoktysztow (biolog) udali się na orbitę 12 października 1964 roku wraz z doświadczonym pilotem, Komarowem. Do dzisiaj nie mogę uwierzyć, że naukowcy sami zdecydowali się na lot, podczas którego NIE MIELI skafandrów (bo po prostu by się w nich nie zmieścili na pokład w trójkę) ani opcji ewakuacji. Cóż, Rosja to stan umysłu.

Misje Apollo na początku również składały się z wojskowych (co było zrozumiałe również ze względów bezpieczeństwa państwa), a jedynym człowiekiem na Księżycu bez wcześniejszej służby wojskowej był Harrison Hagan Schmitt, geolog, który poleciał na Księżyc z misją Apollo 17.

Harrison Hagan Schmitt. Źródło: NASA. Domena publiczna.

Z czasem w kosmosie znalazło się miejsce dla naukowców, cywili czy celebrytów – jednak zawsze przechodzą oni szkolenie, pozostają w ścisłym kontakcie z centrum kontroli lotów, są starannie monitorowani i muszą zdawać regularne raporty dotyczące samopoczucia fizycznego i psychicznego.

Udajmy się jednak dalej, w ośmiomiesięczną podróż na Marsa, zakończoną co najmniej dwuletnim pobytem przed otwarciem kolejnego korzystnego okna przelotowego. Jaki rys osobowościowy („charakter”) powinni mieć koloniści i na jakie niespodzianki psychologiczne trzeba ich przygotować?

Wszyscy pewnie już widzieli lub czytali „Marsjanina”, jednak książka (i film na jej podstawie) przedstawiają sytuację ekstremalną: jednego człowieka, swego rodzaju Robinsona Crusoe, który musi poradzić sobie z obcą planetą, która chce go zabić na każdym kroku. Jest sam, więc przynajmniej nie musi się użerać z fochami innych osób, prawda?

Doskonały serial o Marsie wyprodukowało studio National Geographic. Choć serial ma wiele uproszczeń i błędów, to trzeba przyznać, że całkiem dobrze skupia się na relacjach międzyludzkich. Możemy dzięki niemu zrozumieć, że bycie genialnym naukowcem nie gwarantuje sukcesu we współpracy z innymi, że czasami trzeba wyciągnąć rękę do „wroga”, a także że spędzanie czasu na planecie odległej od Ziemi wiąże się z ryzykiem starym jak świat, zwanym swojsko cabin fever.

Cabin fever to coś więcej niż klaustrofobia: to złożone zjawisko obejmujące kwestie psychofizyczne związane z przedłużającym się pobytem w niewielkiej przestrzeni lub w izolacji (w tym ekstremalnej izolacji od świata zewnętrznego, na przykład na łodzi podwodnej) samotnie lub z grupą innych osób. Do objawów zaliczamy rozdrażnienie, problemy ze snem, zanik zaufania do innych osób i samego siebie, a także irracjonalną potrzebę uwolnienia się z tej stresującej sytuacji, nawet kosztem życia własnego lub innych. I właśnie o tym zjawisku traktował jeden z odcinków serialu: kiedy po awarii zasilania dr Paul Richardson musiał pogodzić się ze zniszczeniem upraw, zaczął doświadczać na tyle trudnych emocji, że pojawiły się u niego objawy cabin fever; zanim na Marsa dotarła jego dokumentacja psychiatryczna, było za późno: wiedziony omamami (słonecznym ogrodem pełnym roślin) otworzył śluzę, zabijając nie tylko siebie, ale i kilka innych osób, i omal nie niszcząc całego habitatu.

John Light jako egzobotanik, dr Paul Richardson, w serialu Mars produkcji National Geographic.
Rysunek Paula, który był wstępem do tragedii.

Oprócz tak ekstremalnych przypadków najważniejsze oczywiście jest zarządzanie relacjami, które z czasem mogą stać się skomplikowane: kiedy pokłócimy się z kimś, często mamy potrzebę pozostania w samotności czy wyjścia na spacer, co w naturalny sposób pozwala nam przetrawić emocje i rozładować gniew czy żal: na Marsie, a tym bardziej na statku kosmicznym, może to być znacząco utrudnione. Dlatego właśnie astronauci przechodzą intensywne szkolenia z zarządzania emocjami, rozwiązywania konfliktów – i uczą się rosyjskiego i angielskiego.

W Stanach Zjednoczonych problemem tym zajmuje się National Space Biomedical Research Institute (NSBRI) we współpracy z wieloma psychologami i instytutami. Pierwszym badaniem prowadzonym na szeroką skalę było badanie dotyczące stacji kosmicznej Mir, podsumowane w roku 2000 i dotyczące lat 1995–1998. Podczas tego badania okazało się, że Amerykanie, którzy na stację lecieli zawsze w mniejszej liczbie i zawsze znajdowali się tam pod dowództwem Rosjanina (a także musieli komunikować się po rosyjsku), narzekali na dyskomfort psychiczny spowodowany problemami z komunikacją, przydzielaniem zadań, a także brakiem niezależności. Na Mirze zwykle znajdowała się załoga złożona z dwóch kosmonautów i jednego astronauty, co wprowadzało ten właśnie brak równowagi i poczucie bycia piątym kołem u wozu.

Do innych znanych przykładów należy trwająca jedenaście dni misja Apollo 7, podczas której niemal doszło do buntu na pokładzie: astronauci ciągle pamiętali o wypadku Apollo 1, byli zmęczeni, zdenerwowani – i na koniec odmówili założenia hełmów podczas powrotu na Ziemię (głównie z powodu potwornego problemu Schirry z zatokami: okazuje się, że zatkany nos potrafi w kosmosie być problemem niemal nie do przeskoczenia). Członkowie załogi zakończyli w zasadzie po tym locie karierę astronautów.

Załoga Apollo 7: Eisele, Schirra i Cunningham. Źródło: NASA. Domena publiczna.

NASA oczywiście zdaje sobie sprawę z tego, że misje kosmiczne to nie tylko doskonałe przygotowanie techniczne i fizyczne, ale także kwestie behawioralne. Mapa drogowa badań (znajdziecie ją tutaj) zawiera zatem takie punkty, jak ryzyko problemów behawioralnych i zaburzeń zdrowia psychicznego, a także problemy wynikające z nieodpowiedniego przygotowania do współpracy z członkami załogi i kontrolą lotów. Najczęściej pojawiającym się ryzykiem jest izolacja, zwłaszcza ta związana z brakiem możliwości szybkiego powrotu na Ziemię.

Taka izolacja wiąże się z wieloma skutkami nie tylko emocjonalnymi, ale i poznawczymi: zaczynają się tarcia między członkami załogi, pojawiają się objawy depresji, wykonywanie zadań może zostać zarzucone lub przerwane albo spowolnione – a na stacji kosmicznej czy statku nie można sobie tak po prostu odłożyć na potem na przykład konserwacji czy odkurzania.

Na Ziemi często prowadzi się eksperymenty badawcze, takie jak Mars 500: podczas tego badania członkowie załogi (troje Rosjan, dwoje Europejczyków i jeden Chińczyk, sami mężczyźni) spędzili najpierw 105 dni we wstępnej izolacji w celu zbadania zdrowia i spełniania warunków eksperymentu, a następnie 520 dni w specjalnie przygotowanym module izolacyjnym, w którym symulowano zarówno pobyt na statku lecącym na Marsa, jak i lądowniku. Członkowie „załogi” mogli komunikować się z kontrolą lotów, czasami z rodziną, wszystko z około 20-minutowym symulowanym opóźnieniem, mogli też korzystać z maili. Największym problemem okazało się zaburzenie cyklu snu.

Aby jeszcze dokładniej zbadać wpływ izolacji na człowieka, prowadzi się też bardziej rygorystyczne badania w rejonach arktycznych, gdzie dodatkowo uczestnicy mają świadomość, że za drzwiami nie ma „cywilizacji”.

Najciekawszym jednak, i na razie niemożliwym do zbadania, jest efekt „Earth-out-of-view” w kontraście do efektu „Overview” (efektu oglądu). Efekt ten, polegający na utracie widoku Ziemi jako planety (z daleka będzie jedynie świecącym punktem na niebie, a przy podróżach poza nasz układ słoneczny nie będzie jej widać), może znacząco przyczynić się do pogorszenia stanu psychicznego załogi, która będzie mieć świadomość braku połączenia z tymi, którzy zostali tak daleko.

Pale Blue Dot. Źródło: Voyager 1, NASA. Domena publiczna.

Wszystkie te kwestie trzeba brać pod uwagę już na etapie planowania misji, wyboru astronautów, a nawet projektowania samego statku kosmicznego. Trzeba uwzględnić nie tylko potrzebę spędzania czasu z innymi członkami załogi, ale także prywatność, o którą tak trudno w ciasnych pomieszczeniach. Podczas samego lotu, a także ewentualnego pobytu na innej planecie, niezmiernie ważne jest stałe monitorowanie samopoczucia, prowadzenie sesji terapeutycznych, a także dbanie o dobrostan bliskich załogi: osoby na Ziemi bowiem również mogą doświadczać ogromnego stresu związanego z misją, a przecież jednym z ich zadań jest udzielanie wsparcia tym, którzy są daleko.

Reasumując: pobyt na Marsie będzie wiązać się z wieloma wyzwaniami nie tylko pod względem technologii – dlatego właśnie potrzebujemy jak najwięcej psychologów zajmujących się kosmosem!

Dalsza lektura:

Opis eksperymentu LUNARK.

Kwestie behawioralne i psychologiczne związane z mieszkaniem na Marsie.

Co by było, gdyby…(7)

nasze Słońce było inną gwiazdą?

Przywykliśmy do tego, że żyjemy w atmosferze mającego 4,5 miliarda lat żółtego karła, czyli gwiazdy zwanej Słońcem, znajdującej się mniej więcej 150 mln kilometrów od nas, a mimo to powodującej na przykład przykre oparzenia słoneczne, kiedy zapomnimy się posmarować kremem z filtrem. Oczywiście cały czas obserwujemy Słońce z powierzchni naszej planety, polujemy na zaćmienia, a nawet wysłaliśmy w kosmos obserwatorów tej fascynującej, najbliżej nam gwiazdy: Parker Solar Probe, Solar Orbiter, SOHO, ACE, IRIS, WIND, Hinode, Solar Dynamics Observatory i STEREO. Te obserwacje są dla nas niezwykle ważne, bo poprzez badanie naszej gwiazdy możemy zdobywać ogólną wiedzę na temat innych słońc.

Słońce jest gwiazdą średniej wielkości; astronomowie wykryli już gwiazdy nawet 100 razy większe, często występujące w układach binarnych (prawdopodobnie nawet takie układy są częstsze od pojedynczych gwiazd). Dzięki zachodzącym w jego wnętrzu reakcjom termojądrowym temperatura osiąga nawet 15 MILIONÓW stopni Celsjusza, choć sama fotosfera, czyli najwyższa warstwa, ma zaledwie około 5500 stopni.

Klasyfikacja gwiazd

Diagram Hertzprunga-Russella. Źródło: The Hertzsprung Russell Diagram. Licencja: CC BY-SA 2.5

Słońce obecnie znajduje się nadal w tzw. ciągu głównym, co oznacza po prostu, że nadal trwa w jego wnętrzu proces zamiany wodoru w hel. Z czasem zaczną być wytwarzane cięższe pierwiastki, a dodatkowo wodór z warstw zewnętrznych zacznie coraz intensywniej przemieszczać się do jądra, co w końcu spowoduje jeszcze szybsze reakcje, wzrost wytwarzania energii, zwiększenie jasności (głównie poprzez „spuchnięcie”), aż wreszcie Słońce przejdzie w fazę czerwonego olbrzyma (to za jakieś 5 mld lat, nie martwcie się na zapas), a następnie fotosfera sięgnie orbity Ziemi. Z czasem jednak znowu się zapadnie, odrzucając zewnętrzne warstwy, stając się tzw. białym karłem, początkowo niezwykle gorącym, a następnie stopniowo przechodzącym do fazy czarnego karła (zabiera to tyle czasu, że według astrofizyków nie jesteśmy w stanie jeszcze takiej gwiazdy wykryć). Słońce przed przejściem w etap białego karła utworzy tzw. mgławicę planetarną, która, jak kiedyś wyjaśniałam na Twitterze, z planetami nie ma nic wspólnego. Po prostu dawno temu, kiedy teleskopy były niedoskonałe, astronomowie uznali, że widziane przez ich proste szkiełka obiekty przypominają planety: nawet znamienity astronom, Herschel, opisał te mgławice jako „podobne do planety”. Są to jedne z najwspanialszych mgławic, często przybierające fantazyjne kształty.

Mgławica NGC 6302 w gwiazdozbiorze Skorpiona. Źródło: Hubble/ESA/NASA. Domena publiczna.

A ty całuj mnie…

Zanim przejdziemy do rozważań o tym, jak wyglądałoby (i czy by wyglądało) ewentualne życie na Ziemi z inną gwiazdą na nieboskłonie, przyjrzyjmy się harwardzkiej klasyfikacji gwiazd: najczęstsze typy to O, B, A, F, G, K i M (Oh, Be A Fine Girl, And Kiss Me), ale istnieją dodatkowe oznaczenia dla gwiazd Wolfa-Rayeta czy gwiazd węglowych.

Gwiazdy typu O są najgorętsze, najjaśniejsze i największe z gwiazd ciągu głównego, ale jednocześnie występują rzadko, bo ich cykl życia jest też krótki – dużo paliwa to szybsza reakcja. Nasze Słońce jest gwiazdą typu G, a najbliższa nam Proxima Centauri – typu M (są to gwiazdy najchłodniejsze, najciemniejsze i najmniejsze). Z łatwością znajdziecie je na wykresie powyżej.

Sprawdźmy więc, jak wyglądałoby nasze niebo i nasza planeta z jakąś inną gwiazdą.

Gdyby Ziemia wędrowała dokoła czerwonego karła, takiego jak Proxima Centauri, znajdującego się 1 au według „starej” gwiazdy od nas, nie doszłoby do powstania życia na naszej planecie, ponieważ byłoby za zimno i za ciemno. Od około 0,8 średnicy Słońca (oznaczanego symbolem ☉) można rozważać potencjalne życie na planecie położonej w odległości 1 au. Na drugim końcu skali są olbrzymy, takie jak Aldebaran – w tej gwieździe zachodzi już przemiana helu w węgiel, co oznacza, że napuchła do ogromnych rozmiarów i nie ma co liczyć na to, że jakakolwiek planeta w odległości 1 au się w ogóle uchowała, nie mówiąc o życiu. Oczywiście teoretycznie na dalekiej orbicie być może powstałyby odpowiednie warunki, ale rok na takiej planecie trwałby dość długo, co nie sprzyja rozwojowi organizmów takich, jak ziemskie. Być może w kosmosie istnieją zupełnie inne, oparte nie na węglu formy życia – zajmiemy się tym niedługo.

Dzięki nowoczesnym technikom obrazowania oraz teleskopom wysyłanym poza orbitę Ziemi możemy badać inne układy słoneczne, a więc też rozważać, czy istnieje w nich szansa na życie, zastanawiać się nad wyglądem egzoplanet i egzoksiężyców – NASA przygotowała nawet serię wizualizacji, by ułatwić nam wyobrażenie sobie tego, jak to jest mieć inną gwiazdę zamiast swojskiego Słońca, pod warunkiem również innej orbity.

Zacznijmy od układu TRAPPIST: znajduje się on około 40 lat świetlnych od nas, zawiera siedem skalistych planet upakowanych ciasno na orbitach dokoła czerwonego karła (czyli gwiazdy typu M) niewiele większego od naszego Jowisza. Ponieważ cały układ można zmieścić między orbitą… Merkurego a Słońca, na naszej planecie widzielibyśmy wszystkie pozostałe, i to bardzo dokładnie! Czy na planetach w tak zbudowanych układach gwiazd typu M jest możliwe życie? Bardzo teoretycznie, choć na pewno nie wygląda tak samo, jak na Ziemi, głównie z powodu innej długości fal: na przykład rośliny byłyby czarne. Na razie jednak trudno powiedzieć, czy rzeczywiście dałoby się odnaleźć ślady życia w takich układach słonecznych ze względu na uwarunkowania typu ciasne orbity, „kapryśność” gwiazdy czy obrót synchroniczny (taki, jak Księżyca wokół Ziemi).

Wizualizacja planety TRAPPIST-1e. Źródło: NASA.
Widok z jednej z planet układu TRAPPIST, ilustracja. Źródło: ESO/M. Kornmesser

A gdyby tak Ziemia krążyła wokół pulsara? Pulsar to gwiazda neutronowa o ogromnej gęstości, charakteryzująca się szybkimi obrotami – bardzo długo uważano, że tego typu gwiazdy nie mogą mieć swojej trzódki planet, nie mówiąc o jakimkolwiek życiu. Jednak wiemy już, że można w ich otoczeniu znaleźć planety pozasłoneczne, choć są one narażone na ekstremalne promieniowanie, a warunkiem do utrzymania życia jest niezwykle gęsta atmosfera, która spowodowałaby, że na powierzchni panowałyby warunki podobne do tych na dnie naszych oceanów. Za to mielibyśmy na takiej planecie całkiem niezwykły widok z okna!

Pulsar. Źródło: Chandra X-ray Observatory Center. NASA/CXC/ASU/J.Hester et al. Domena publiczna.

Jednak istnieją też inne możliwości powstania życia, na przykład egzoksiężyce, na których mogą występować warunki przyjaźniejsze niż na planetach – właśnie tym zagadnieniem zajmie się misja JUICE: spróbujemy się dzięki niej dowiedzieć, czy jest szansa na to, by we wnętrzu lodowych księżyców znajdowała się woda umożliwiająca rozwój żywych organizmów, nawet jeśli sama planeta nie stwarza ku temu warunków, bo jest gazowym olbrzymem.

A na koniec ciekawostka: gdyby nasz układ słoneczny znalazł się w ultragęstej galaktyce, gdzie gwiazdy upakowane są gęsto, wieczorami mielibyśmy prawdziwe gwiezdne cuda na niebie. Takie galaktyki już nie istnieją, bo wszechświat się rozszerzył (a istniały na samym początku, więc obserwowanie ich jest niezwykle trudne – widzimy wszak wspomnienie takiej galaktyki, jeśli światło z niej wędruje do nas 11 miliardów lat, a w tym czasie zdążyła się zmienić, to znaczy zmienić rozmiar przy jednoczesnym „wymarciu” większości gwiazd, które były bardzo masywne i bardzo gorące), ale pomarzyć miło!

Źródło:NASA, ESA i G. Bacon (STScI)

Jak myślicie, czy w zakątkach kosmosu skrywa się gdzieś życie?