U potrazi za drugom Zemljom

Kada je tijekom ljeta 1609. godine Galileo Galilei pokazivao imućnim Venecijancima jedan zanimljiv proizvod koji danas poznajemo kao dalekozor, nitko nije mogao predvidjeti da će ta mala neugledna spravica promijeniti povijest ljudske civilizacije. Povijesni trenutci događali su se zapravo u večernjim satima, kada je Galileo usmjeravao svoj slabašni dalekozor prema nebu i polako shvaćao da gleda nešto što ljudsko oko prije toga nikad nije vidjelo: druge svjetove. Bilježio je i opisivao sve što je uočio, pa zatim i objavljivao u tiskanu obliku kako bi što veći broj ljudi mogao saznati o njegovim uzbudljivim otkrićima. Ali to ne bi bilo dovoljno za revolucionarne promjene da se Galileo nije u svom proučavanju nebeskog i zemaljskog svijeta počeo koristiti pristupom koji danas poznajemo kao znanstvenu metodu. Zahvaljujući toj metodi moguće se koristiti zapažanjima i mjerenjima u svrhu ispravljanja pogrešaka u postojećem shvaćanju svijeta u kojem živimo.

Znanstvena metoda omogućila je ljudskoj znatiželji da se otrgne iz zagrljaja magije, mistike i dogmi (koje danas poznajemo pod nazivom pseudoznanost) i pretvori je u snažnu silu koja je iz temelja promijenila svijet. A astronomija, kako nazivamo znanstvenu disciplinu proučavanja nebeskih tijela i evolucije svemira, i dandanas pomiče granice ljudske spoznaje. Tako danas znamo da je svemir star 13,7 milijardi godina, a planet Zemlja 4,54 milijarde. Zahvaljujući vrhunskoj tehnologiji, promatramo svemir kada je bio samo 300.000 godina star ili planete koji tek nastaju iz svemirskih oblaka plina i prašine. Šaljemo sonde na druge planete i nadamo se pronaći tragove života na njima. A istodobno astronomija postavlja neka od najvećih pitanja znanosti, poput toga da ne znamo od čega se sastoji 95% svemira.

Fomalhaut b je planet snimljen Hubbleovim svemirskim teleskopom u orbiti oko zvijezde Fomalhaut, koja je relativno mlada zvijezda (oko 200 milijuna godina starosti) oko koje kruži još dosta prašine, a udaljena je od nas oko 25 godina svjetlosti. Takve slike planeta oko zvijezda su vrlo rijetke jer je jako teško uočiti planet pokraj blještave zvijezde. Potrebno je blokirati sjaj zvijezde (crni disk u sredini slike), a planet mora biti dovoljno udaljen od zvijezde i dovoljno sjajan da ga se može detektirati. Zapravo nije do kraja jasno zašto je taj planet toliko sjajan da ga vidimo. Vjerojatno oko njega kruži prašina koja reflektira svjetlo zvijezde i tako stvara dovoljno sjajnu točku na slici da ju možemo uočiti u putanji oko zvijezde (procjena je da planetu treba oko 2000 godina za ophod oko Fomalhauta).

http://imgsrc.hubblesite.org/hu/db/images/hs-2013-01-a-print.jpg

Astronomija stoga ima posebnu ulogu u društvu. S ljudskim rodom je od samog početka, utkana u mitove o nebu i postanku, ali i u predviđanja gibanja Sunca, Mjeseca i planeta, promjena godišnjih doba, izradu kalendara, navigaciju i duhovne religijske teme. Nakon Galileija mijenja se pogled na nebo, počinju se koristiti teleskopi i sve naprednija matematika. A na pitanje o nastanku Zemlje počinje se razmišljati u konceptima prirodnih pojava. Zanimljivo je kako su još u 18. stoljeću, nedugo nakon Newtonovih teorija gravitacije i sila, nastale prve ideje o tome da je Zemlja stvorena iz rotirajućeg oblaka plina, koji se zbog rotacije oko Sunca spljoštio i kolapsirao u obliku manjih vrtloga u planete. Immanuel Kant i Pierre-Simon Laplace tada su imali samo podatke o vrtnjama Sunca i planeta, ali već je to malo mjerljivih podataka bilo dovoljno da se na temu nastanka planeta odgovori traže u pravom smjeru.

Disk plina oko mlade zvijezde HL Tauri snimljen radioteleskopom ALMA. Ta zvijezda je vrlo mlada, oko milijun godina stara, i još je okružena gustim oblakom plina i prašine u kojem rastu zametci budućih planeta. Sama zvijezda nije vidljiva u radiopodručju, ali plin emitira dovoljno snažno u radiopodručju da se vide fini detalji u strukturi diska, gdje prstenaste formacije upućuju na to da je proces formiranja planeta u poodmakloj fazi.

www.almaobservatory.org/images/newsreleases/141105_ALMA_HL_01.zip

Stoljećima poslije ne samo da znamo puno više o nastanku Zemlje nego promatramo kako nastaju drugi svjetovi oko nama dalekih zvijezda. Međutim, detalji nastanka planeta i dalje su neodgovoreni. Danas imamo moćne teleskope koz koje oko mladih zvijezda vidimo spljoštene oblake plina i prašine, iz kojih nastaju planeti, ali astronomi tek moraju pronaći odgovor kako prašina veličine čestica dima koagulira u tijela kilometarske veličine. Tako veliki objekti onda imaju već dovoljno jaku gravitaciju da se međusobno privlače i stvore još veće objekte – planete. Sve te faze nastanka planeta mi danas vidimo kroz teleskope, a svojstva plina i prašine možemo iščitavati iz energije koju zrače – od vidljivog svjetla do toplinskog zračenja i radiovalova. A promatramo i kako nastaje prašina, od čijih smo atoma u konačnici i mi satkani, u okolici zvijezda koje umiru.

Maglica Mačje oko je zapravo plin i prašina koje je ispustila umiruća zvijezda. Zvijezde poput Sunca pod kraj svog života, kada potroše nuklearno gorivo u svojem središtu, odbace većinu svoje materije u međuzvjezdani prostor kroz spor proces zvjezdanog vjetra, za razliku od masivnih zvijezda koje eksplodiraju u obliku supernove.Taj izbačeni plin obogaćen je elementima, poput kisika, dušika i ugljika, koji nakon toga djelomično kondenziraju u čestice prašine i jednog dana mogu sudjelovati u stvaranju planeta, ali i života na njima. Tako su i elementi od kojih se sastoji naše tijelo nekada davno nastali u zvijezdama.

http://www.nasa.gov/images/content/64884main_image_feature_211_jwfull.jpg

Posebno mjesto u astronomiji zauzima i pitanje postojanja života u svemiru, a samim time i potragom za »drugom Zemljom« – planetima koji bi bili slični Zemlji. Život na Zemlji postoji u raznim ekstremnim uvjetima temperature, tlaka, kiselosti i izvora energije za metabolizam. Sukladno tomu mogu se procijeniti uvjeti koje bi planet oko neke zvijezde morao ispuniti kako bi život imao šanse za razvoj. Često se čuje prigovor kako je to ograničen pogled na tu temu jer razmišljamo samo u kontekstu života koji poznajemo na Zemlji, no tako dugo dok ne otkrijemo neku drugu mogućnost razvoja života – pa makar samo u laboratoriju – ne možemo ni predviđati uvjete za planete koji bi mu bili domaćin.

Sh2-106 je oblak u kojem nastaju nove zvijezde, udaljen oko 2000 svjetlosnih godina od nas. Na slici je dio oblaka koji je svojim mlazevima plina i intenzivnim zračenjem izdubila tek formirana masivna zvijezda (oko 100.000 godina stara i oko 15 puta masivnija od Sunca). Okolna prašina reflektira svjetlo, a plin svijetli jer je pobuđen zračenjem zvijezde (plavo obojeno na slici je pobuđeni vodik). Takve masivne zvijezde mogu usporiti ili zaustaviti proces formiranja planeta oko manjih zvijezda u njihovoj blizini.

http://cdn.spacetelescope.org/archives/images/publicationjpg/heic1118a.jpg

Do sada su teleskopi detektirali gotovo 2000 planeta oko zvijezda i još na tisuće kandidata. No samo su nekoliko njih kandidati za »drugu Zemlju«, i to ne baš savršeni. Problem je u tome da se takvi planeti teško detektiraju, iako nitko ne sumnja da će, kako raste broj otkrivenih planeta, rasti i broj otkrivenih Zemlji sličnih planeta. Ali to ne znači da smo otkrili život u svemiru – daleko od toga. Potrebno je tim planetima precizno detektirati sastav atmosfere – ako sadrži znatne količine kisika, raste šansa da je uzrok tomu život na planetu. Kisik nije prijeko potreban za postojanje života. Štoviše, život na Zemlji nastao je u uvjetima bez kisika. Ali evolucija kompleksnog života vrlo vjerojatno mora slijediti put koji je slijedio i život na Zemlji, gdje je prelazak na metabolizam temeljen na kisiku omogućio bržu evoluciju i kompleksniji život na planetu. Temeljna je pretpostavka i da planet ne može održati veće koncentracije kisika bez postojanja života, što nije još uvijek i egzakt­no dokazano.

Za takva, ali i razna druga spektakularna otkrića u astronomiji potrebni su vrhunska tehnologija i znanje. Samim time astronomija ima važnu ulogu u znanstveno-tehnološkom razvoju svijeta. Međutim, posljednjih godina ulazimo u razdoblje razvoja astronomije kada je tehnoloških inovacija u astronomiji toliko puno da se pojavio novi problem – nedostatak kadrova i znanja kako iz enormne količine podataka koji se svakodnevno slijevaju iz teleskopa izvući sva otkrića koja se skrivaju u podatcima. Ušli smo u doba velike količine podataka, gdje vladaju kombinirana znanja statistike, astronomije i programiranja. To je doba gdje doslovno svatko tko ima pristup internetu može sudjelovati u otkrićima novih planeta, možda među njima i druge Zemlje.