Nie z tej ziemi

Niczego nie trzeba wyjaśniać, upraszczać, dopowiadać. W takiej samej wersji stawiają je sobie naukowcy i zwykli ludzie. Dla większości odpowiedź, jaka by nie była, niesie głębokie konsekwencje światopoglądowe.

O naturze rzeczy

Czy cud życia zdarzył się raz, czy też życie jest w ogromnym Kosmosie zjawiskiem powszechnym? Czy życie, w sposób konieczny, powstaje zawsze i wszędzie tam, gdzie istnieją odpowiednie warunki fizyczne i chemiczne (temperatura, ciśnienie, skład chemiczny), czy też na Ziemi miał miejsce akt wyjątkowy? Za wyjątkowością przemawia to, że ani nie napotkaliśmy na ślady życia nigdzie w Układzie Słonecznym, ani nie udało się ożywić materii w laboratorium. Za koniecznością przemawia to, że życie pojawiło się na Ziemi niezwykle wcześnie, tuż po uformowaniu naszej planety. Ziemia powstała ok. 4,5 miliarda lat temu, a najstarsze ślady życia pochodzą sprzed ok. 3,7 miliarda lat, a zatem życie zaczęło się niemal natychmiast po ostygnięciu naszego globu. Warunki podobne do tych na Ziemi są wyjątkowe w liczącym zaledwie dziewięć planet (i dziesiątki większych i mniejszych księżyców) Układzie Słonecznym, ale przecież w samej Drodze Mlecznej są setki miliardów gwiazd, a galaktyk takich, jak nasza - setki milionów tylko w obserwowalnej części Wszechświata.

Do niedawna brakowało jakichkolwiek danych empirycznych, które pozwoliłyby powiedzieć na ten temat cokolwiek rozsądnego. Odpowiedź na pytanie o istnienie życia poza Ziemią należała najpierw do filozofów i teologów, a potem pisarzy fantastyczno-naukowych. W I wieku przed Chrystusem Lukrecjusz pisał: "Gdy w pogotowiu jest wielka ilość materii, gdy miejsca jest pod dostatkiem i nie ma żadnej przeszkody, to oczywiste jest, że wtedy powinny powstawać rzeczy. (…) Koniecznie musisz się zgodzić, że w innych stronach znajdują się inne ziemskie okręgi, odmienne plemiona ludzkie i pokolenia zwierzęce. Tu trzeba dodać, że żadna rzecz nie jest w świecie jedyna, tak by się rodziła jedna, jedna samotnie wzrastała. (…) Istnieje ich bardzo wiele. Pójdź za wskazaniem rozumu..." ("O naturze rzeczy", Księga Druga, przeł. Grzegorz Żurek). Giordano Bruno w XVI w. głosił, że gwiazdy są innymi "słońcami", wokół których krążą inne planety, na których mieszkają inne stworzenia (między innymi za to skończył w 1600 r. na stosie). Johannes Kepler, wielki admirator Giordana, był przekonany, że Wszechświat jest skończony i nie za duży, bo w nieskończonym (albo bardzo dużym), gdzieś musiałyby istnieć istoty podobne do nas i cały boski plan, nakreślony dla człowieka, nie miałby sensu.

Takie były czasy, takie były argumenty, na takim poziomie była dyskusja. Protestancki filozof i teolog Filip Melanchton pisał w 1550 r.: "Syn Boży jest Jeden; nasz mistrz Jezus Chrystus narodził się, zmarł i zmartwychwstał na tym świecie. Nie objawił się nigdzie indziej, nigdzie indziej też nie umarł i nie zmartwychwstał. Dlatego nie należy wyobrażać sobie, że Chrystus umierał i zmartwychwstawał częściej, nie należy też myśleć, że w jakimkolwiek innym świecie, który nie zna Syna Bożego, człowiek może osiągnąć życie wieczne".

Nowe horyzonty

Ale czasy się zmieniały, argumenty też. W "Śnie, czyli wydanym pośmiertnie dziele poświęconym astronomii księżycowej" (polskie wydanie: Wydawnictwo Naukowe Scholar, Warszawa 2004) Kepler opisał podróż ludzi na Księżyc i odkryty tam świat żywych stworzeń. Wiek XVII to początek nowoczesnej nauki. Nie tylko Kepler, ale i inni, np. Christiaan Huygens (1629-1695), usiłowali odnieść odkrywane właśnie ogólne prawa przyrody do innych światów, innych obserwatorów. Starali się choćby opisać, co widzieliby obserwatorzy oglądający świat z innych planet, krążących wokół odległych gwiazd. Siłą rzeczy, musieli spekulować na temat możliwości istnienia życia poza Ziemią.

Do końca XX wieku ludzie zbadali przy użyciu pojazdów załogowych (loty na Księżyc) lub próbników automatycznych niemal wszystkie planety. Kilka dni temu, 19 stycznia 2006 r., NASA wystrzeliła sondę New Horizons, która za prawie dziesięć lat, w 2015 r. dotrze do ostatniej niezbadanej jeszcze z bliska - Plutona. Nigdzie nie stwierdzono śladów życia, choć nie wykluczono, że jakieś prymitywne organizmy (zapewne jednokomórkowe, przypominające te, od których wszystko się zaczęło na Ziemi i które dominowały na naszej planecie przez pierwsze miliardy lat) mogą lub, co wydaje się bardziej prawdopodobne, mogły istnieć na Marsie lub księżycach Jowisza czy Saturna. Przed kilku laty głośno było o wykryciu w meteorycie pochodzącym z Marsa form przypominających skamieliny najstarszych organizmów na Ziemi. Te doniesienia się nie potwierdziły. Większość uczonych dopuszcza jednak możliwość wykrycia śladów prymitywnego życia gdzieś w Układzie Słonecznym. Planowane misje kosmiczne, zarówno załogowe (na Marsa), jak i automatyczne, które pozwolą zbadać głębsze pokłady gruntu marsjańskiego i przywieźć na Ziemię próbki, powinny umożliwić odpowiedź na pytanie o życie w naszym Układzie na tyle prędko, że zapewne zdążą ją poznać najmłodsi dzisiejsi czytelnicy "Tygodnika Powszechnego".

Z obłoku materii

Poruszający wszystkich problem istnienia życia poza Ziemią i jego powszechności w Kosmosie wiąże się z problemem istnienia planet krążących wokół innych gwiazd. Do niedawna nawet ich istnienie było tylko przedmiotem spekulacji. Immanuel Kant (1724-1804) i Pierre Simon de Laplace (1749-1827) wysunęli hipotezę, według której Układ Słoneczny powstał z pierwotnego obłoku materii, która pod wpływem własnego ciężaru zapadła się. W centrum zapadającego się obłoku zapaliła się gwiazda. Wskutek wirowania to, co nie weszło w skład gwiazdy, utworzyło wokół niej dysk. A zderzenia cząstek materii w krążącym dysku doprowadziły w końcu do utworzenia się planet.

Ta hipoteza miała ogólny charakter i dotyczyła nie tylko naszego układu. Zatem, zgodnie z nią, planety mogą krążyć wokół innych gwiazd. Kant zdawał sobie sprawę z konsekwencji takiego myślenia także dla problemu życia poza Ziemią. Pisał: "gwiazdy, będąc licznymi słońcami, są środkami podobnych systemów, w których wszystko może być równie wspaniale urządzone, (...) jak w naszym" ("Allgemeine Naturgeschichte und Theorie des Himmels", 1755).

Hipoteza Kanta-Laplace'a okazała się słuszna. Dziś sądzimy, że tak właśnie, w ogólnym zarysie, powstają układy planetarne, choć do pełnego zrozumienia tego procesu jeszcze daleko. Od wielu lat astronomowie obserwowali pyłowe dyski wokół odległych gwiazd. Byli przekonani, że są to dyski protoplanetarne. Brakowało jednak niezbitych dowodów na istnienie planet krążących wokół innych gwiazd. Przełom przyniosły obserwacje dokonane w ostatnich kilkunastu latach dzięki zastosowaniu nowych technik.

Polak potrafi

Polscy astronomowie należą do światowej czołówki odkrywców odległych planet. Pierwsze planety krążące wokół gwiazdy innej niż Słońce odkrył w 1991 r. Aleksander Wolszczan z Torunia, pracujący wówczas w amerykańskim obserwatorium radioastronomicznym w Arecibo na Puerto Rico (dziś na Uniwersytecie Stanowym Pensylwanii i w Centrum Astronomii na Uniwersytecie im. Mikołaja Kopernika w Toruniu). Obserwował pulsary - niezwykłe obiekty, gwiazdy o masie dwa razy większej od masy Słońca, ale skupione w kuli o promieniu kilkunastu kilometrów. Takie gwiazdy mogą obracać się bardzo szybko - nawet setki razy na sekundę. Mają przy tym pole magnetyczne biliony razy silniejsze niż Ziemia. Ten szybki obrót i silne pole magnetyczne sprawiają, że pulsary emitują silne promieniowanie, skupione w wiązkach - podobnie jak latarnia morska. Jeśli Ziemia jest omiatana wiązką takiego promieniowania, to widzimy gwiazdę jako źródło pulsów (stąd nazwa) promieniowania o częstości odpowiadającej szybkości obrotu gwiazdy. Ponieważ pulsary mają wielką masę skupioną w bardzo małej objętości, działają jak idealne zegary - ich obrót jest niezwykle regularny (można to zrozumieć przywołując przykład koła zamachowego). W istocie do niedawna były lepszymi wzorcami czasu niż najdokładniejsze zegary atomowe na Ziemi.

Wolszczan zauważył, że pulsy obserwowanego przezeń pulsara przybywają do anteny jego teleskopu na przemian za wcześnie i za późno. Te zmiany były regularne. Najlepszym wytłumaczeniem było założenie, że pulsar-gwiazda neutronowa sama wykonuje ruch na przemian w kierunku obserwatora i od niego. Te zmiany były niezwykle subtelne, ale precyzja współczesnej astronomii oraz stabilność pulsarowego zegara pozwoliły je wykryć.

Ruchy i zaćmienia gwiazd

Wiemy, że planety krążą wokół gwiazd. Ale nie tylko gwiazdy przyciągają planety, także planety przyciągają gwiazdy i to z taką samą siłą (trzecia zasada dynamiki). Dlaczego to nie gwiazdy krążą wokół planet? Odpowiedź jest prosta: bo gwiazdy mają o wiele większa masę. Ale tak naprawdę i gwiazdy, i planety się poruszają. Planety też potrząsają gwiazdami. Słońce krąży wokół punktu położonego tuż przy jego powierzchni, a ponieważ gros masy planet w Układzie Słonecznym jest skupione w Jowiszu, okres obiegu Słońca wokół tego punktu jest podobny do okresu obiegu Jowisza wokół Słońca, czyli ok. dwunastu lat. Mimo to Słońce porusza się wokół tego punktu z prędkością ok. dziesięciu metrów na sekundę. Współczesna astronomia potrafi wykrywać właśnie takie ruchy zwykłych gwiazd.

Ponieważ pulsar obserwowany przez Wolszczana jest doskonałym zegarem, dokładność obserwacji jest jeszcze większa. Można wykryć "kolebanie się" pulsara pod wpływem krążących wokół niego planet z prędkością ok. dziewięćdziesięciu centymetrów na sekundę! Dzięki takiej precyzji Wolszczan stwierdził istnienie w układzie trzech planet krążących wokół pulsara. W 2005 r., wraz z Maciejem Konackim z Centrum Astronomicznego im. Mikołaja Kopernika PAN, stwierdził istnienie w układzie czwartej planety.

Metoda obserwowania zaburzeń położenia gwiazdy pod wpływem krążącej wokół niej planety okazała się bardzo skuteczna: do dziś odkryto prawie dwieście planet krążących wokół odległych gwiazd. Ma ona jednak swoje ograniczenia. By znacząco wpłynąć na położenie (ruch) gwiazdy, planeta musi być duża i położona blisko gwiazdy.

Od kilkunastu lat warszawscy astronomowie, kierowani przez Andrzeja Udalskiego z Obserwatorium Astronomicznego Uniwersytetu Warszawskiego i Bohdana Paczyńskiego z Uniwersytetu w Princeton, realizują projekt masowej fotometrii gwiazd. Są w tej dziedzinie pionierami w skali światowej. Zawsze gdy astronomia otwierała jakiś nowy wymiar - nowy zakres widma elektromagnetycznego, nowy rodzaj rejestrowanych cząstek - pojawiały się fundamentalne odkrycia. Paczyński i Udalski oraz ich współpracownicy są pionierami nowego wymiaru - masowej astronomii, polegającej na jednoczesnym obserwowaniu wielkiej ilości obiektów. Realizowany przez nich projekt OGLE (Optical Gravitational Lensing Experment) polega na jednoczesnym obserwowaniu ok. miliona gwiazd, w poszukiwaniu wszelkich form zmienności. Niektóre z tych zmienności są spowodowane własnościami obserwowanych obiektów, ale inne mogą być konsekwencją np. przejścia planety przed tarczą gwiazdy. Zespół Udalskiego znalazł kilkadziesiąt tego typu zjawisk. Dokładna analiza, wykonana m.in. przez Konackiego, pozwoliła w kilku przypadkach stwierdzić istnienie planet.

Coś podobnego

Obie te metody, badanie ruchu gwiazdy pod wpływem krążącej wokół niej planety, jak i zaćmiewanie gwiazd przez przechodzącą przed ich tarczą planetę, pozwalają wykrywać planety duże, krążące wokół pobliskich gwiazd. Kilka dni temu zespół Udalskiego i współpracowników (kilkadziesiąt osób z wielu krajów!) doniósł o odkryciu planety krążącej wokół gwiazdy odległej o ok. 20 tysięcy lat świetlnych (to odległość porównywalna do odległości od środka Drogi Mlecznej). Odkrycia dokonano dzięki zaobserwowaniu zjawiska mikrosoczewkowania grawitacyjnego (to także polska specjalność). Układ gwiazda-planeta przesunął się przed frontem bardzo odległej gwiazdy. Pole grawitacyjne tego układu zakrzywiło czasoprzestrzeń w taki sposób, że zakrzywiona czasoprzestrzeń podziałała jak soczewka - powodując chwilowe pojaśnienie obserwowanej gwiazdy w tle. Szczegółowa analiza tego zjawiska pozwoliła ustalić, co zaszło.

Odkrycie jest doniosłe. Znaleziono planetę o masie tylko pięć razy większej od Ziemi, w odległości od macierzystej gwiazdy tylko 2,6 razy większej niż odległość Ziemi od Słońca. Nie potrafimy sobie wyobrazić życia innego niż to, które znamy (nawet nie wiadomo, co to mogłoby być "inne życie"). Dlatego szukamy we Wszechświecie miejsc przypominających naszą Ziemię. Polscy astronomowie - Paczyński, Wolszczan, Udalski, Konacki i inni - wnoszą tu ważny wkład. Wspierają ich teoretycy (Michał Różyczka z Centrum Astronomicznego im. Mikołaja Kopernika PAN w Warszawie i jego współpracownicy), przeprowadzający komputerowe symulacje procesu powstawania planet.

Jeśli nie znajdziemy życia w Układzie Słonecznym, to pewnie nigdy nie poznamy go bezpośrednio. Pozostają metody pośrednie. Możemy szukać np. efektów pochłaniania światła odległych gwiazd przez gazy w atmosferach krążących wokół nich planet. Gazy mogące świadczyć o istnieniu na nich życia - tlen, metan i inne.

Piórka na wietrze?

Być może odkryjemy przekonujące dowody na istnienie życia poza Ziemią. Dziś wydaje się to dużo bardziej prawdopodobne niż kiedykolwiek. Wydatki na badania Układu Słonecznego i planet pozasłonecznych w samych Stanach Zjednoczonych wyniosły w 2005 r. ok. 3 miliardów dolarów tylko ze źródeł federalnych.

Pozostanie problem, co zrobimy z naszymi odkryciami. Wielkie odkrycia geograficzne obnażyły nasze moralne nieprzygotowanie - skończyło się fatalnie dla tych, którzy zostali odkryci. Bezpośredni kontakt z życiem pozaziemskim chyba nam nie grozi, ale jakie będą skutki światopoglądowe odkrycia pośredniego?

Strach się bać, więc najlepsza jest akcja uprzedzająca. Wobec postępu badań nad istnieniem życia poza Ziemią i coraz bardziej realnej perspektywy znalezienia dowodów na to istnienie, dostojnicy Kościoła zajmują z góry upatrzone pozycje: "Teologia chrześcijańska nie przyjmowała nigdy, że Ziemia i jej mieszkańcy są jedynym dziełem Boga. Biblia dotyczy tylko historii ludzkości. Jeżeli zostanie potwierdzone istnienie życia na Marsie, będziemy świadkami manifestacji boskiej potęgi. Przyznam, że Bóg jest jeszcze większy, niż myślałem" (Olivier de la Brosse, rzecznik Episkopatu Francji w latach 1995-1999). "Takie odkrycie [życia w Kosmosie] nie wywarłoby żadnego wpływu na większość współczesnych teologów" (John Cobb ze Szkoły Teologicznej w Claremont). Nie wiem, czy rozwiewa to stare obawy, wyrażone np. przez Thomasa Paine'a w "Age of Reason" (1793): "Wiara w to, że Bóg stworzył wielość światów, w liczbie co najmniej dorównującej gwiazdom, od razu czyni z chrześcijaństwa system wiary mały i śmieszny i rozprasza go w myślach jak piórka na wietrze. Jeden umysł nie może wierzyć jednocześnie w te dwie kwestie; a ten, kto w to wierzy, żadnego tak naprawdę nie przemyślał".

STANISŁAW BAJTLIK jest astrofizykiem zajmującym się kosmologią, pracownikiem naukowym Centrum Astronomicznego im. Mikołaja Kopernika PAN w Warszawie. W TVP1 współprowadzi popularnonaukowy program "Symulator faktu", stale współpracuje z "TP".