W poszukiwaniu planet spoza naszego Układu Słonecznego

Każda gwiazda widoczna na niebie ma co najmniej jedną planetę, która krąży wokół niej – mówi astronom, Sara Seager. Co wiemy o tych egzoplanetach i jak możemy znaleźć ich więcej? Seager przedstawia nam swój ulubiony zestaw egzoplanet oraz pokazuje nowoczesną technologię, która może pomóc w zebraniu informacji o nich – a nawet pomóc w poszukiwaniu tam życia.

Chcę opowiedzieć wam
o prawdziwym poszukiwaniu obcych.

Nie o małych zielonych ludzikach
w błyszczących statkach,

choć byłoby to miłe,

ale o poszukiwaniu planet
okrążających gwiazdy daleko stąd.

Każda gwiazda na niebie jest słońcem.

Skoro Słońce ma planety:

Merkury, Wenus, Ziemię, Marsa, itd.,

to zapewne inne gwiazdy,
powinny posiadać swoje,

i tak też jest.

Przez ostatnie dwie dekady,

astronomowie odnaleźli
tysiące egzoplanet.

Nasze niebo jest dosłownie
nimi przepełnione.

Statystycznie,

każda gwiazda
ma przynajmniej jedną planetę.

Dzięki poszukiwaniu planet,

w przyszłości także
planet podobnych do Ziemi,

możemy znaleźć odpowiedzi

na niektóre z największych,
tajemniczych pytań,

które trapią ludzkość od stuleci.

Dlaczego tutaj jesteśmy?

Dlaczego nasz wszechświat istnieje?

Jak powstała Ziemia i jak ewoluowała?

Jak powstało i rozwijało się życie
na naszej planecie?

Drugie pytanie,
o którym często myślimy, to:

Czy jesteśmy sami?

Czy jest gdzieś tam życie?

Kto tam jest?

Te kwestie nurtują nas od tysięcy lat,

przynajmniej od czasów greckich filozofów.

Chcę opowiedzieć wam, jak blisko jesteśmy

udzielenia na nie odpowiedzi.

Pierwszy raz w historii jest to możliwe.

Myśląc o prawdopodobnym istnieniu życia
gdzieś w kosmosie,

wiem, że Słońce jest
jedną z wielu gwiazd.

Oto zdjęcie prawdziwej galaktyki.

Sądzimy, że Droga Mleczna
wygląda podobnie.

Jest to zbiór powiązanych gwiazd.

Ale Słońce jest jedną
z setek miliardów gwiazd,

a nasza galaktyka
jedną z setek miliardów galaktyk.

Wiedząc, że małe planety są powszechne,

możecie sami to policzyć.

Jest tak wiele gwiazd
i tak wiele planet,

że z pewnością gdzieś tam musi być życie.

Biolodzy wściekają się
na mnie za te słowa,

ponieważ nie nie mamy żadnych
dowodów na istnienie życia poza Ziemią.

Jeżeli bylibyśmy w stanie popatrzeć
na naszą galaktykę z zewnątrz,

i przybliżyć obszar Słońca,

ujrzymy prawdziwą mapę gwiazd.

Zaznaczone gwiazdy, to te
ze znanymi nam egzoplanetami.

To dopiero wierzchołek góry lodowej.

Ta animacja przybliża
Układ Słoneczny.

Zobaczycie tutaj planety,

jak również statki kosmiczne,
orbitujące wokół Słońca.

Wyobraźmy sobie podróż
na Zachodnie Wybrzeże Ameryki Północnej.

Spoglądając w niebo,

oto, co zobaczylibyśmy w wiosenną noc.

Możemy dostrzec
tak rozłożone konstelacje,

oraz tak wiele gwiazd z planetami.

Oto pewien fragment nieba
z tysiącami gwiazd.

Tu Teleskop Keplera
koncentrował się przez wiele lat.

Przybliżmy i zobaczmy jedną
z ulubionych egzoplanet.

Gwiazda nosi nazwę Kepler-186f.

Jest to system około 5 planet.

Warto wspomnieć, że o większości
egzoplanet nie wiemy za wiele.

Znamy ich rozmiar, orbitę
oraz podobne informacje.

Ale oto bardzo wyjątkowa planeta,
znana jako Kepler-186f.

Znajduje się w strefie,
będącej niedaleko gwiazdy,

więc temperatura
może być tam idealna dla życia.

Oto koncepcja artystyczna,
która przybliża obraz tej planety

i pokazuje jak może ona wyglądać.

Wiele ludzi ma
romantyczne wizje astronomów,

idących do teleskopu na samotną górę

i patrzących na spektakularne niebo
poprzez ogromny teleskop.

Ale tak naprawdę,
pracujemy na komputerach, tak jak inni.

Dostajemy nasze informacje w e-mailach,
albo ściągając je z baz danych.

Więc zamiast opowiadać wam tutaj

o żmudnej naturze danych, ich analizie,

złożonych modelach komputerowych,

opowiem wam w inny sposób

o aspektach, które rozważamy
przy egzoplanetach.

Oto plakat wycieczki:

"Kepler-186f:

Tam, gdzie trawa jest czerwieńsza
po drugiej stronie."

Jest tak, ponieważ Kepler-186f
okrąża czerwoną gwiazdę,

sądzimy, że mogą tam być rośliny.

Jeżeli jest tam wegetacja i fotosynteza,

to ma inny pigment i jest czerwona.

"Ciesz się grawitacją

na Super Ziemi HD 40307g."

To planeta masywniejsza od Ziemi,
z większą grawitacją powierzchniową.

"Zrelaksuj się na Kepler-16b,

gdzie Twój cień zawsze ma towarzystwo."

(Śmiech)

Wiemy o tuzinie planet
orbitujących wokół dwóch gwiazd,

prawdopodobnie jest ich znacznie więcej.

Gdybyśmy mogli odwiedzić
jedną z nich,

zobaczylibyśmy
dwa zachody słońca

i dwa cienie.

Science fiction zawiera w sobie
ziarenko prawdy.

Tatooine z Gwiezdnych Wojen.

Mam kilka innych ulubionych egzoplanet,

o których opowiem.

Oto Kepler-10b,

to bardzo, bardzo gorąca planeta.

Okrąża swoją gwiazdę
około 50 razy bliżej

niż Ziemia Słońce.

Jest tak gorąca,

że nie możemy ich odwiedzić,
nawet gdybyśmy mogli,

stopilibyśmy się
przed dotarciem tam.

Powierzchnia jest tak gorąca,
że stopiłaby skały

i ma płynne jeziora lawy

Gliese 1214b.

To planeta, której znamy wagę i rozmiar,

a która ma dość niską gęstość.

Jest dość ciepła.

Tak naprawdę, nic o niej nie wiemy,

ale możliwe, że jest to wodny świat,

jakby przeskalowana wersja
jednego z lodowych księżyców Jowisza,

który może składać się w 50% z wody.

W tym przypadku miałaby
ona gęstą, parową atmosferę,

otaczającą ocean,

nie z płynnej wody,

lecz z egzotycznej formy wody,
super-fluidu,

nie całkiem gazu ani nie całkiem płynu.

Pod spodem nie byłoby skał,

ale forma skompresowanego lodu,

jak lód IX.

Spośród wszystkich tych planet,

których różnorodność jest zadziwiająca,

chcemy znaleźć planety Goldilocks,
tak je nazywamy.

Nie za duże, nie za małe,

nie za ciepłe, nie za zimne,

ale idealne do życia.

By to zrobić, musielibyśmy
zaobserwować atmosferę planety,

ponieważ działa
jak koc zatrzymujący ciepło,

to tzw. efekt cieplarniany.

Musimy wiedzieć jak
ocenić gazy cieplarniane

na innych planetach.

Science fiction
popełnia też kilka błędów.

Star Trek Enterprise

musiał pokonywać ogromne dystanse
w niesamowitych prędkościach,

by okrążać inne planety,

i Pierwszy Oficer Spock
mógł przeanalizować atmosferę,

czy planeta nadaje się do zamieszkania

i czy są tam inne formy życia.

Nie musimy podróżować
z prędkością warp,

żeby dostrzec atmosfery innych planet.

Choć nie chcę zniechęcać
młodych inżynierów,

od wymyślenia, jak tego dokonać.

Możemy badać atmosfery planet nawet stąd,

z orbity Ziemi.

Oto zdjęcie Teleskopu Hubble'a,

wykonane przez wahadłowiec
Atlantis, kiedy powracał

po ostatnim ludzkim locie do Hubble'a.

Zainstalowani oni nową kamerę,

do obserwacji atmosfery egzoplanet.

Przestudiowaliśmy już
kilkanaście atmosfer egzoplanet,

około sześć z nich z dużą dokładnością.

Nie są to małe planety jak Ziemia.

To duże, ciepłe planety,
łatwe do obserwacji.

Nie jesteśmy gotowi,

nie posiadamy niezbędnej technologii
do obserwacji małych egzoplanet.

Pomimo to,

chciałabym wytłumaczyć,
jak analizujemy atmosfery egzoplanet.

Wyobraźcie sobie tęczę.

Spoglądając na nią z bliska,

zauważycie, że brakuje
niektórych ciemnych linii.

Oto Słońce,

jego białe światło
ulega dyfrakcji

nie poprzez krople deszczu,
a spektrograf.

Widzicie te ciemne poziome linie.

Niektóre są cienkie, inne szerokie,

inne zamazane na krawędzi.

W ten właśnie sposób,
astronomowie analizowali wszechświat,

przez ponad stulecie.

Tutaj każdy atom i cząsteczka

ma swój specjalny zestaw linii,

odcisk palca, jak wolicie.

A oto jak studiujemy atmosfery egzoplanet.

Nigdy nie zapomnę początku mojej pracy

nad atmosferami egzoplanet 20 lat temu,

jak wiele osób mówiło:

"To nigdy nie nastąpi.

Nigdy ich nie zbadamy.
Dlaczego się kłopoczesz?"

Dlatego milo mi opowiadać wam
o atmosferach aktualnie badanych.

Jest to już osobna dziedzina.

Jeśli chodzi o inne planety,
inne ziemie,

gdy będziemy je obserwować
w przyszłości,

jakich gazów będziemy szukać?

Ziemia ma tlen w atmosferze,

około 20% objętości.

To ogromna ilość tlenu.

Ale bez roślin i fotosyntezy,

nie byłoby żadnego życia,

dosłownie zero tlenu
w atmosferze.

Wiec tlen jest tutaj z powodu życia.

Naszym celem jest
szukać gazów na innych planetach,

gazów które są tam nienaturalne,

które możemy przypisać jako ślady życia.

Ale jakich molekuł powinniśmy szukać?

Mówiłam wam,
jak różnorodne są egzoplanety.

Chcemy to kontynuować w przyszłości,

gdy znajdziemy inne ziemie.

To jedna z głównych rzeczy,
nad którymi pracuję.

Mam na ten temat teorię.

Przypomina mi się,
że praktycznie każdego dnia

otrzymuję e-mail lub kilka

od kogoś ze zwariowaną teorią
na temat fizyki grawitacji

albo kosmologii, albo coś w tym stylu.

Proszę, nie wysyłajcie mi
swoich szalonych teorii.

(Śmiech)

Cóż, miałam swoją własną szaloną teorię,

ale do kogo może iść profesor MIT?

Napisałam więc do laureata Nagrody Nobla
w fizjologii lub medycynie,

powiedział: "Pewnie, przyjdź,
pogadamy".

Wzięłam dwóch kolegów biochemików,

opowiedzieliśmy mu
o naszej szalonej teorii.

Według niej, życie produkuje
wszystkie małe cząsteczki,

wiele cząsteczek.

Wszystko o czym mogłam pomyśleć,
nie będąc chemikiem.

Pomyślcie o tym:

dwutlenek węgla, tlenek węgla,

molekularny wodór, molekularny azot,

metan, chlorometan,

tak wiele gazów.

Istnieją one też z innych powodów,

ale nawet życie produkuje ozon.

Opowiedzieliśmy mu o tym,

a on natychmiast zniszczył
całą naszą teorię.

Znalazł przykład, który nie istnieje.

Zaczęliśmy od początku.

myślimy, że znaleźliśmy coś
ciekawego w innej dziedzinie.

Ale wracając do egzoplanet,

chodzi o to, że życie wytwarza
wiele rożnych gazów,

dosłownie tysiące.

Staramy się teraz rozgryźć,

na jakich rodzajach egzoplanet,

jakie gazy można przypisać do życia.

Kiedy znajdujemy gazy

w atmosferach egzoplanet

i nie wiemy, czy są produkowane

przez inteligentnych obcych, drzewa,

bagno,

czy może przez jednokomórkowe żyjątka.

Pracowanie nad modelami,

i myślenie nad biochemią

nie jest łatwe.

Naprawdę duże wyzwanie
stoi przed nami i brzmi:

Jak mamy znaleźć te planety?

Jest wiele sposobów znajdowania planet,

kilka różnych metod.

Najbardziej skupiam się nad tym,
jak stworzyć nową drogę,

abyśmy w przyszłości,

mogli znaleźć setki ziem.

Mamy duże szanse
znalezienia śladów życia.

Właśnie skończyłam pracę
nad dwuletnim projektem,

w bardzo ważnej fazie,

którą nazywamy starshade - cień gwiazdy.

Starshade to specjalnie
ukształtowany ekran,

naszym celem jest ustawienie go,

by blokował światło gwiazdy,

aby teleskop widział planety bezpośrednio.

Tu widać mnie i dwóch innych
członków załogi

trzymających jedną małą część starshade.

Ma kształt ogromnego kwiatu,

a to jeden z prototypowych płatków.

Według założeń, starshade i teleskop
mają wystartować razem

z płatkami w pozycji złożonej.

Centralna część zacznie się rozwijać

z płatkami zajmującymi swoje pozycje.

Musi być to wykonane bardzo precyzyjnie,

dosłownie, płatki co do mikronów

muszą rozwinąć się
z milimetrową dokładnością.

Cała ta struktura miałaby przemierzyć

dziesiątki tysięcy kilometrów
od teleskopu.

Ma ona dziesiątki metrów średnicy.

Celem jest zablokowanie promieniowania
gwiazdy z niesamowitą precyzją,

żebyśmy mogli oglądać planety
bez przeszkód.

Dlatego musi być
w specjalnym kształcie,

z powodu fizyki dyfrakcji.

To prawdziwy projekt,
nad którym pracowaliśmy,

nie uwierzylibyście jak ciężko.

Oto on nie tylko na filmie,

a na prawdziwej fotografii

starshade drugiej generacji
rozwijany na testach w laboratorium.

Chciałabym, żebyście wiedzieli,

że centralna konstrukcja
jest pozostałością

po wielkich kosmicznych
komponentach radiowych.

Po tej ciężkiej pracy,

gdzie badamy wszystkie te gazy,
które mogą tam być,

i budujemy bardzo skomplikowane
teleskopy kosmiczne

które mogą tam być,

co właściwie znajdziemy?

Cóż, w najlepszym przypadku,

znajdziemy obraz kolejnej egzoziemi.

Oto Ziemia jako jasnoniebieska kropka.

Jest to prawdziwe zdjęcie Ziemi

wykonane przez statek Voyager 1,

cztery miliardy mil stąd.

Czerwone światło to tylko
rozproszone światło na soczewkach kamery.

Co jest wspaniałe do rozważenia,

jeżeli istnieją inteligentni obcy,

okrążający na planecie
jakąś gwiazdę niedaleko nas

i budują oni teleskopy kosmiczne,

podobne do tych, które my budujemy,

wszystko, co zobaczą,
to ta blada maleńka kropka,

punkcik światła.

Czasami, kiedy pomyślę

o mojej naukowej walce
i ogromnej ambicji,

jest ciężko o tym myśleć,

w porównaniu do bezmiaru wszechświata.

Mimo to, dedykuję resztę życia

odnalezieniu innej ziemi.

Zapewniam was,

że w następnej generacji teleskopów,

drugiej generacji,

będziemy w stanie odnaleźć
i zidentyfikować inne ziemie.

Będziemy też mogli
rozszczepić światło gwiazdy

w poszukiwaniu gazów

i zbadać gazy cieplarniane w atmosferze,

oszacować temperaturę powierzchni

i szukać śladów życia.

Co więcej,

w poszukiwaniu innych planet
takich jak Ziemia,

tworzymy nowy rodzaj mapy

pobliskich gwiazd i planet,
które je okrążają,

łącznie z tymi,
które mogą być zamieszkane przez ludzi.

Zakładając, że nasi potomkowie

za kilka stuleci

wyruszą w międzygalaktyczną podróż
do innych światów

to będą patrzeć wstecz na nas

na generację, która odnalazła
planety podobne do Ziemi.

Dziękuję.

(Brawo)

June Cohen: Teraz odpowiedzi na pytania.

Manager Misji Rosetta, Fred Jansen.

W połowie wystąpienia wspomniałaś,

że technologia pozwalająca analizować
spektrum egzoplanety

takiej jak Ziemia,
jest jeszcze nieosiągalna.

Kiedy przewidujesz jej utworzenie

i czego ona wymaga?

Czekamy na teleskop Hubble'a
następnej generacji.

To Teleskop Kosmiczny Jamesa Webba,

zostanie uruchomiony w 2018 roku.

To właśnie zamierzamy zrobić,

poszukiwać specjalnego rodzaju planety,

zwanej wędrującą,

będzie to pierwsza próba
badania małych planet

w poszukiwaniu gazów wskazujących,
że można tam zamieszkać.

JC: Zadam ci ogólne pytanie,
które mi się nasuwa Saro.

Jestem pod wrażeniem
tego, co doświadczyłaś,

ten opór, z którym się zmierzyłaś,
kiedy zaczęłaś badać egzoplanety.

Ten ekstremalny sceptycyzm
środowiska naukowego,

wątpliwości, czy w ogóle istnieją.
Udowodniłaś im, że się mylą.

Jak to zrobiłaś?

SS: Cóż, jako naukowcy

mamy być sceptyczni,

ponieważ naszym zadaniem jest
upewnić się, czy dane twierdzenie

jest sensowne, czy też nie.

Ale bycie naukowcem,

myślę, że widzicie to po tej prelekcji,

to bycie odkrywcą.

Ma się tę ogromną ciekawość,

ten upór,

stanowczość, która powoduje,
że przesz do przodu,

bez względu na to, co ludzie mówią.

JC: To wspaniałe. Dziękuje Saro.

(Brawa)