Karzeł z rubieży

Rzadko trafia się okazja, żeby o obiekcie spośród gwiazd pisać jak o gwieździe Hollywood.
Ale historia asteroidy nr 134340 jest właśnie taka. Historia odkrycia, sławy, nagród i honorów – a potem upadku i odkupienia. A w dodatku jest to historia znajdująca dokładne odbicie w życiorysie człowieka, dzięki któremu została odkryta.

Sny o szprychach

Kiedy sonda New Horizons wyruszała w swoją podróż, jej cel był ostatnią niezbadaną planetą Układu Słonecznego. Ale to było kilka bardzo burzliwych lat – dla astronomów, a zwłaszcza dla Plutona. Sonda wyruszyła na spotkanie planety, a doleci do planety karłowatej. Ale nazewnictwo nie jest istotne, bo, karłowaty czy nie, Pluton jest po prostu fascynujący.

Choć najlepsze zdjęcia, które udało mu się zrobić zanim New Horizons dotarła w okolice Plutona, przedstawiają kilka brunatno-białych pikseli, to udało się na nich zaobserwować coś, co w zasadzie nie powinno mieć miejsca. Piksele zmieniają się, jakby poddawane działaniu pór roku. Pluton jest oazą – geologicznego – życia na pozornie martwych pustkowiach zewnętrznego Układu Słonecznego.

Historia Plutona – a raczej ta część jego historii, która jest zapisana w ludzkich kronikach, zaczyna się pod koniec XIX wieku, od niejakiego Percivala Lowella. Postaci wybitnie renesansowej – matematyka, pisarza, bystrego historyka-amatora i podróżnika-orientalisty, autora serii poczytnych książek o historii, tradycjach i kulturze Dalekiego Wschodu. Książki przyniosły mu sporą popularność – były pierwszą tak szczegółową relacją z egzotycznej Azji dostępną dla masowego czytelnika. Zarobił też duże pieniądze. Mógł żyć spokojnym, dostatnim życiem milionera z przełomu wieków. Ale duch wędrowcy ciągnął go dalej.

Po powrocie z wojaży po Azji, Lowell przerzucił swoją uwagę na astronomię. Zdobytą podczas podróży fortunę zainwestował w najnowocześniejsze obserwatorium świata – i skupił się na studiowaniu planet.
Przez 15 lat prowadził – niemal noc w noc – obserwacje Marsa i Wenus. Patrzył, szkicował, analizował i snuł teorie. A że talentu literackiego mu nie brakowało, jego książki o Marsie również stały się bestsellerami. Został gwiazdą nauki o gwiazdach. Z tylko jednym problemem: był słabym astronomem. Jego tezy o Marsie i Wenus były całkowicie, bezdyskusyjnie błędne.

Na Wenus dostrzegł „szprychy” – sieć ciemnych linii rozchodzących się od centralnego, ciemnego punktu. Zauważył, że są najwyraźniejsze, kiedy przymyka przysłonę teleskopu do zaledwie pół milimetra. Był przekonany, że to jakieś obiekty na powierzchni planety – choć już wtedy astronomowie zaczynali podejrzewać, a dziś wiedzą już na pewno, iż gęsta pokrywa chmur spowijających Wenus sprawia, że z Ziemi nie widać ani spłachetka jej powierzchni. Po latach udało się ustalić, czym były „szprychy” Lowella. Przymykając przysłonę, astronom niechcący zmienił swój teleskop w gigantyczny oftalmoskop. A ciemne, pająkowate linie mogły być po prostu... cieniami rzucanymi przez naczynia krwionośne jego własnego oka.

Ale największą sławę – i największą szkodę – przyniosły Lowellowi obserwacje Marsa. Zafascynowany notatkami włoskiego astronoma Giovanniego Schiatarellego zaczął pilnie obserwować sieć „kanałów” na Marsie. Rysował drobiazgowe mapy, katalogował, sortował, snuł teorie o istotach z usychającej, umierającej planety budujących kanały dla rozprowadzania wody z czap polarnych. Pisał książki: „Mars i jego Kanały”, „Mars jako dom życia”. Problem jest oczywisty: na Marsie żadnych kanałów nie ma i nigdy nie było.
Owszem, nie był jedyny. Studiowanie kanałów Marsa było na przełomie XIX i XX wieku rodzajem zbiorowego obłędu. Ale jako najsłynniejszy ich propagator i badacz to właśnie Lowell stał się celem ataków. Ośmieszony, upokorzony i odrzucony przez środowisko, upadły Lowell zamknął się w swoim obserwatorium we Flagstaff.
I dopiero na wygnaniu udało mu się odmienić światową astronomię.

Planeta-gwiazda

Lowell wpadł w obsesję. Uznał, że orbity dwóch najdalszych znanych wówczas planet Układu Słonecznego – Neptuna i Urana – są zaburzane przez nieznany, ogromny obiekt orbitujący jeszcze dalej. Na poszukiwania swojej „Planety X” poświęcił resztę życia.

Nigdy jej nie odnalazł i rehabilitacji już nie doczekał. Planetę X odkrył dopiero 14 lat po śmierci Lowella astronom Clyde Tombaugh. Co ważne, dokonał tego w obserwatorium Lovella, a planeta znajdowała się mniej więcej tam, gdzie Lowell przewidział. Jak się potem okazało, Pluton po raz pierwszy został sfotografowany – w tym samym obserwatorium – jeszcze za życia Lowella, w 1915 r. Ale nikt nie zwrócił wówczas na niego uwagi.

Nazwę dla nowego świata wybrano w konkursie. 11-letnia Venetia Burney z angielskiego Oxfordu zaproponowała imię rzymskiego boga podziemnego świata. Pasowało do planety poruszającej się na ciemnych, zimnych rubieżach Układu Słonecznego. Pluton dołączył do orbitalnego panteonu. A w wyborze tego właśnie imienia nie zaszkodził też na pewno fakt, że pierwsze dwie litery nazwy planety to inicjały człowieka, który był inspiratorem jej poszukiwań.
Planeta X stała się światową sensacją, bohaterką kupletów, mniej lub bardziej fantastycznych dywagacji, dziesiątków artykułów. Walt Disney nazwał na cześć planety kreskówkowego psa Pluto. Fizycy ochrzcili jej imieniem promieniotwórczy pierwiastek. Pluton z planety stał się gwiazdą. I tylko astronomowie mieli co do planety, podobno większej od Ziemi, coraz poważniejsze wątpliwości.

Bo Pluton okazał się planetarnym dziwakiem. Wszystkie znane dotąd planety poruszały się po statecznych, niemal kołowych orbitach, leżących w jednej płaszczyźnie. Pluton nie szanuje konwenansów – jego orbita jest bardzo wydłużona i leży pod kątem w stosunku do pozostałych. Przez kilkadziesiąt lat z każdego, trwającego prawie ćwierć milenium roku znajduje się bliżej Słońca niż Neptun. Ostatnio Pluton był ósmy, a nie dziewiąty od Słońca, między 7 lutego 1979 a 11 lutego 1999 r.

W dodatku bardzo szybko się okazało, że jego rozmiary zostały dramatycznie przeszacowane. Ostatecznie w latach 70. ustalono, że jest planetarną drobinką, pięciokrotnie mniejszą i pięciusetkrotnie lżejszą od Ziemi. Lowell się mylił – Pluton nie mógł powodować jakichkolwiek zaburzeń orbit gazowych gigantów. Udało się je wytłumaczyć dzięki precyzyjnym pomiarom masy Neptuna. Okazał się nieco lżejszy niż wcześniej szacowano – po uwzględnieniu korekty jego orbicie nic już nie dolegało.
A fakt, że Pluton został znaleziony tam, gdzie Lowell szukał swojej „Planety X”, mógł być zwykłym zbiegiem okoliczności.

Zainteresowanie planetką topniało razem z szacunkami jej rozmiarów. Kiedy sondy Voyager mijały kolejno wszystkie majestatyczne olbrzymy Układu Słonecznego, tylko nieliczni pasjonaci lamentowali, że na trasie wycieczki zabrakło lodowatej skały z krańców naszego słonecznego ogródka. Co więcej, Pluton przestał być wyjątkowy. Między 2002 a 2007 r. w jego okolicy znaleziono dziewięć kolejnych obiektów podobnych rozmiarów. Większość znalazła się w tzw. Pasie Kuipera – kosmicznym rumowisku, zbiorze niezliczonych odpadków po powstawaniu Układu Słonecznego.
I tu pojawił się problem: jeśli Pluton jest planetą, to czemu nie miałaby być nią Eris, może nawet nieco większa?
Ostateczny cios w dumę Plutona nadszedł w 2006 r. Dziewiąta planeta została zdegradowana. Razem z Eris, Haumeą, Makemake i znaną od wieków planetoidą Ceres został zaliczony do zupełnie nowej grupy ciał niebieskich – planet karłowatych, i dostał wspomniany we wstępie numer katalogowy. Od prawdziwych planet miały je odróżniać rozmiary, ale nie tylko – wszystkie karły znajdują się w regionach Układu Słonecznego pełnych skał, brył lodu i pyłu. „Prawdziwe” planety, dzięki oddziaływaniu własnej grawitacji, „wysprzątały” swoje orbity z gruzu. Ziemia waży 1,5 mln razy więcej niż inne obiekty poruszające się po jej orbicie. Zaś Pluton stanowi zaledwie 0,07 proc. masy wszystkich planetoid okrążających Słońce tą samą co on trasą.
Ale kiedy jedni astronomowie odbierali Plutonowi legitymację członka elitarnego klubu planet, inni dopiero zaczynali odkrywać jego tajemnice.

Oaza w zmarzlinie

„To cały świat o złożonej powierzchni, atmosferze i systemie księżyców, niepodobny do niczego, co kiedykolwiek widzieliśmy” – mówi w rozmowie z magazynem „Forbes” Will Grundy, astronom pracujący, zbiegiem okoliczności, w obserwatorium założonym przez Lowella. Jest jednym z szefów zespołu naukowego badającego wyniki pracy sondy New Horizons.

Sonda wyruszyła w podróż w styczniu 2006 r., kilka miesięcy przed kosmiczną degradacją. Jest jednym z najszybszych obiektów stworzonych przez ludzkość, ale jej podróż na krawędzie Układu Słonecznego i tak zajęła dziewięć lat. Za to wyniki jej pracy mogą być przełomowe.

Dziś cała nasza wiedza o Plutonie dałaby się spisać na kilku kartkach. Najlepsze zdjęcia wykonane przez Teleskop Hubble’a to zaledwie kilka barwnych plam, ale nawet na nich widać, że Plutonowi daleko do wizerunku nudnego, zimnego kamyka. Wyraźnie można rozpoznać jasne czapy polarne i złożoną powierzchnię o wielu odcieniach. Wiemy też, że powierzchnia Plutona pokryta jest lodem – zamarzniętym azotem, metanem i tlenkiem węgla. Co więcej, udało się zaobserwować zmiany odpowiadające ziemskim porom roku, gdy Pluton zbliża się i oddala od Słońca. To ciekawe, bo zimowe temperatury na planecie niewiele odbiegają od zera absolutnego.

Wielki finał dziewięcioletniej podróży New Horizons potrwa zaledwie kilkanaście godzin. Sonda z ogromną prędkością minie Plutona i pomknie dalej, na spotkanie jeszcze odleglejszych obiektów. Ale w tym czasie wykona tyle pomiarów, że z owych kilku kartek notatek nasza wiedza urośnie do całych tomów danych. Trzeba się będzie tylko uzbroić w cierpliwość. Ogromne odległości i nikła moc generatora sondy – zasilanego, nomen omen, plutonem – sprawią, że komplet danych z tego błyskawicznego spotkania dotrze do astronomów dopiero... półtora roku później.

Warto będzie czekać. Bo Pluton i, szerzej, wszystkie obiekty z Pasa Kuipera, to potencjalnie skarbnica prawdziwie archeologicznej wiedzy o Układzie Słonecznym. To obiekty, które pozostały niezmienione od miliardów lat, od czasu gdy tworzyły się „duże” planety, w tym nasza Ziemia. I mogą zawierać ślady, które pozwolą nam lepiej zrozumieć, dlaczego nasz świat wygląda tak, a nie inaczej. I skąd sami się wzięliśmy.

„Nie ma wątpliwości, że w zewnętrznym Układzie Słonecznym istnieją złożone cząsteczki organiczne, powstałe dzięki oddziaływaniu promieniowania na cząsteczki prostych związków” – mówi Grundy. „Czy odegrały rolę w powstaniu życia na Ziemi? Tego jeszcze nie wiemy”.

Ale to prawdopodobne. Według najpowszechniej uznawanej hipotezy, Księżyc powstał na skutek zderzenia proto-Ziemi z obiektem wielkości Marsa. Taka kolizja wymazałaby wszelkie pierwsze przyczółki, które życie, bądź związki chemiczne stanowiące jego składową, mogłyby utworzyć na naszej planecie. Po kataklizmie coś musiało je ponownie na Ziemi stworzyć – lub na nią przywieźć. Najpoważniejszym kandydatem są właśnie ciała z Pasa Kuipera i jeszcze odleglejszej Chmury Oorta – asteroidy i komety, krewniacy Plutona.

Ale na razie zespół New Horizons wstrzymuje oddech. O Plutonie i jego sąsiedztwie wiemy tak mało, że wciąż istnieje szansa, iż gdzieś w jego cieniu kryją się nieodkryte księżyce. Rozpędzona sonda wciąż może uderzyć w jeden z nich – i zakończyć odyseję efektowną katastrofą. Ale nawet wtedy będziemy mogli sobie powiedzieć: dotknęliśmy najdalszych rubieży Układu Słonecznego. Jeszcze jedna tajemnica stanęła przed nami otworem.
A Pluton ma szansę znów zawładnąć wyobraźnią. Jest zbyt ciekawy, by pozostawać na marginesie podręczników astronomii.

Autor jest dziennikarzem Polsat News, gdzie prowadzi autorski program popularnonaukowy „Horyzont zdarzeń”. Stale współpracuje z „Tygodnikiem Powszechnym”.

NEW HORIZONS
To, jak ogromny jest nasz Układ Słoneczny, najlepiej pokazuje jeden fakt: sonda New Horizons zbliża się do celu z prędkością miliona kilometrów na dobę. Ale jej droga, skomplikowana wizytą w sąsiedztwie Jowisza, którego grawitacja popchnęła ją nieco w stronę Plutona, trwa już dziewięć lat.
Pluton jest tak odległy od Słońca, że nawet w dzień widać na jego niebie gwiazdy. Słońce świeci tam mniej więcej tak jasno jak u nas Księżyc w pełni. Stąd zasilanie pojazdu za pomocą ogniw słonecznych nie wchodziło w rachubę. Energię zapewnia generator zasilany przez 11 kg plutonu. To nie reaktor jądrowy – wykorzystuje jedynie naturalne zjawisko rozpadu pierwiastków promieniotwórczych i towarzyszące mu ciepło. Jest dzięki temu w stanie wyprodukować... 200 watów mocy. Nieco ponad 20W zasili siedem instrumentów naukowych.
Pojazd znajduje się około 4,5 godziny świetlnej od Ziemi. Dane będą docierały na Ziemię z prędkością mniej więcej 1 kilobita na sekundę.
Minąwszy Plutona, sonda skieruje się w ku kolejnemu celowi znalezionemu przez Teleskop Hubble’a. Poszukiwania potencjalnych celów trwały kilka lat – sonda nie ma dużego zapasu paliwa, astronomowie musieli więc namierzyć obiekty, które znajdują się blisko jej obecnego toru lotu. Trzy namierzono w październiku 2014 r. New Horizons może odwiedzić jeden z nich – prawdopodobnie w styczniu 2019 r.

PLUTON I JEGO SĄSIEDZTWO
Plutonowi towarzyszy kilka mniejszych obiektów, prawdopodobnie przechwyconych przez niego lodowych brył z Pasa Kuipera. Cztery z nich, Nix, Hydra, Cerber i Styks są tak małe, że odkryto je dopiero dzięki obserwacjom prowadzonym przez Teleskop Hubble’a. Piąty – Charon, jest jak na księżyc ogromny. Jego masa to aż 11 proc. masy Plutona. W efekcie nie krąży on po orbicie Plutona tak, jak nasz Księżyc okrąża Ziemię. Oba obiekty okrążają w kosmicznym tańcu punkt położony między nimi. Część astronomów uznaje układ Pluton-Charon za jedyną znaną planetę podwójną. Charon jest też prawdopodobnie zupełnie inny od swojego większego partnera. Jego powierzchnia może być pokryta lodem wodnym – a spod niej mogą wystrzeliwać gejzery. Pluton może też posiadać pierściene. Wszystko to sprawia, że przelot rozpędzonej sondy New Horizons w sąsiedztwie Plutona jest bardzo ryzykowny.