Tysiące światów

Istnieją nieprzeliczone miliardy gwiazd. I większość z nich okrążają planety. Elementarną jednostką organizacyjną kosmosu jest więc gwiazda plus jej układ planetarny. Jeszcze dwie dekady temu nasza wiedza o budowie tych „atomów kosmosu” opierała się na znajomości jednego atomu – Układu Słonecznego. Dziś możemy się pokusić o pierwsze próby podsumowań.
Ciasno przytuleni do gwiazd
W układach planetarnych można wyróżnić trzy strefy: gorącą, ciepłą (zwaną też „zamieszkiwalną”) i zimną – zależnie, czy woda w danej strefie znajduje się w stanie, odpowiednio: gazowym, płynnym czy stałym. W Układzie Słonecznym Merkury leży w strefie gorącej, Ziemia, rzecz jasna, w „zamieszkiwalnej”. Poza orbitą Marsa rozpościera się już strefa zimna.
Okazuje się, że planety pozasłoneczne, zwane też egzoplanetami, krążą zwykle znacznie bliżej gwiazdy niż planety naszego Układu Słonecznego: niemal 80 proc. znanych nam egzoplanet leży w strefie gorącej. Owszem, planety krążące bliżej gwiazd po prostu łatwiej wykryć. Jednak statystyki nie zmieniają się znacząco nawet, gdy weźmie się ten fakt pod uwagę. Planety są zwykle ciasno przytulone do „swoich” gwiazd – nie należą do rzadkości planety okrążające gwiazdy w mniej niż tydzień, a rekordzista wykonuje pełne okrążenie w ciągu... dwóch godzin. Związane są z tym wysokie temperatury, które na połowie znanych egzoplanet przekraczają 300 st. C, a dla jednej na pięć 1000 st. C.
Planeta Kepler-10b – pierwsza odkryta egzoplaneta skalista – znajduje się 60 razy dalej od swojej gwiazdy niż Ziemia od Słońca. Temperatury po jej stronie „dziennej” przekraczają 1700 st. C, jest więc pokryta oceanem magmy. Istnieją planety – np. Kepler-70c – na których temperatury powierzchni przekraczają... 6000 st. C. Planeta taka powinna nie tylko być całkowicie stopiona do postaci magmy, lecz w dodatku magma ta powinna wrzeć. Z powierzchni takiej planety nieustannie uciekałyby strugi gorącego mineralnego gazu.
Dziwadła i odmieńcy
Połączenie wysokich temperatur i nietypowego składu chemicznego może prowadzić do jeszcze bardziej intrygujących możliwości. W 2009 r. odkryto planetę Gliese 1214b, która jest potężną kulą... gorącej wody. Prawdopodobnie ma skaliste jądro, jednak ukryte wiele tysięcy kilometrów pod powierzchnią oceanu. W grudniu 2013 r. agencja NASA podała, że w atmosferze tej planety wykryto chmury. Może się więc ona prezentować bardzo podobnie do Ziemi.
Nawet skromny zasób informacji może pobudzać do myślenia. Obok podstawowych parametrów, jak promień czy masa, zwykle nie wiemy o danej egzoplanecie zbyt wiele. Bywa jednak, że można ocenić zdolność danej planety do odbijania światła, czyli jej albedo (od łacińskiego albus – biały). Albedo waha się w granicach od zera do jedności – niskie oznacza obiekty ciemne, a wysokie – jasne. W 2011 r. wyznaczono albedo planety gazowej TrES-2b. Ku zdumieniu naukowców okazało się, że nie przekracza ono 0,04 – jest to więc obiekt bardziej czarny od węgla (0,1) czy świeżej, wilgotnej gleby (0,08). Spośród znanych nam substancji porównywalne albedo ma tylko czarny tusz albo świeżo wylany asfalt. Cóż takiego dzieje się na tej wielkiej czarnej kuli gazu – nie wiadomo. Najprawdopodobniej odmienne warunki fizyczne doprowadziły tam do powstawania nieznanych na Ziemi związków chemicznych.
Arystokrata w dżungli
My, Ziemianie, mamy odruch szukania wszędzie „drugiej Ziemi”, co wiąże się ze zgadywaniem, czy „mają tam życie”. Nasza rosnąca wiedza zaczyna od nas wymagać również rosnącej otwartości umysłu. Na razie zachowujemy się jak XIX-wieczny brytyjski arystokrata, który, chcąc zaspokoić pragnienie w sercu amazońskiej dżungli, wypytuje o najbliższą herbaciarnię.
Mamy więc obsesję na punkcie wody i tlenu – przy ich wykryciu na egzoplanecie obwieszcza, że panują tam „warunki sprzyjające życiu”. Tymczasem nasza własna planeta miała przez długie lata atmosferę beztlenową i to właśnie w takiej atmosferze powstało życie. Gdyby nie rewolucja w bakteryjnym metabolizmie ok. 2,5 mld lat temu, być może wyewoluowałaby na Ziemi inteligentna rasa beztlenowców, która spoglądałaby dziś przez teleskopy na odległą egzoplanetę, konstatując: „Ach, tlen... Planeta niezdatna do życia!”.
Podobnie z wodą. Jest ona źródłem życia tu, na Ziemi, również dlatego, że jest tu jej tak dużo. Tymczasem przyroda świetnie radzi sobie z kreatywnym budowaniem na bazie dostępnych materiałów. Kto wie, czy na magmatycznych planetach nie tętni „życie” oparte na zjawiskach mineralnych? Wszak na Ziemi, na brzegach zastygających komór magmowych zachodzą zjawiska fizyczne, chemiczne i geologiczne niezwykłej złożoności, czego echem jest fakt, że powstaje tam wiele rzadkich kamieni szlachetnych, jak szmaragdy, topazy i szafiry.
Poczuć się wyjątkowo...
Jakie wnioski płyną z dotychczasowych badań egzoplanet? Z jednej strony, potwierdza się intuicja, że Ziemia jest wyjątkowym miejscem w kosmosie. Nawet oceniając tylko po kilku elementarnych parametrach, jak masa czy średnia odległość od gwiazdy, nie udało się jeszcze znaleźć – w gronie 1822 planet! – „drugiej Ziemi”. Najbardziej podobna do naszej planety jest egzoplaneta OGLE-2013-BLG-0341LB b, która waży dwa razy więcej i orbituje w odległości o 1/3 mniejszej niż Ziemia. Jednak jej macierzysta gwiazda to słabiutko świecący czerwony karzeł, przez co temperatury na powierzchni tej planety nie przekraczają 200 stopni poniżej zera... Może być to piękne miejsce, ale z pewnością nie „druga Ziemia”.
Z drugiej strony, wyjątkowym „miejscem” okazuje się cały kosmos. W naszym własnym Układzie Słonecznym znajduje się osiem planet, minimum pięć planet karłowatych oraz 19 satelitów tak dużych, że można je traktować jako „prawie planety” – i każdy z tych obiektów skrywa tajemnice. Wygląda na to, że parada wyjątkowych obiektów nie ma końca, a nasze oczekiwania wobec planet bywają naiwne.
Wynika z tego wiele ważnych wniosków; przynajmniej jeden z nich trąci nutą science-fiction. Jeszcze 30 lat temu trwały poważne publiczne dyskusje nad tym, jak zareagować w przypadku kontaktu z obcą formą życia czy wręcz cywilizacją. Dziś mało kto wierzy, że na obcej planecie mogli powstać prawie-ludzie, różniący się od nas wyłącznie kolorem skóry i liczbą palców (mówiący jednak, na szczęście, po angielsku). Życie pozaziemskie może być tak dziwne, że kłopotliwa w przypadku kontaktu nie byłaby konfrontacja, lecz jej całkowity brak. A najtrudniejszym problemem mogłoby być rozpoznanie, że do kontaktu w ogóle doszło...

Dr ŁUKASZ LAMŻA jest filozofem, specjalizuje się w filozofii przyrody. Członek Centrum Kopernika Badań Interdyscyplinarnych.
Nauka i religia: Artykuł powstał w ramach realizowanego przez Centrum Kopernika Badań Interdyscyplinarnych projektu „Science for Ministry in Poland”, sponsorowanego przez Fundację Johna Templetona. tygodnik.onet.pl/nauka-i-religia