ASTRONOMIJA

Dragan Lazarević

Život i razum u Vasioni

Pola veka od dela Josifa Šklovskog i Karla Segana

Planete pogodne za život?

Revolucionarna otkrića do kojih je dolazila astronomija menjala su i predstavu koju je čovečanstvo imalo o Univerzuumu koji nas okružuje i o položaju Zemlje i ljudi u njemu. Prvo je Kopernik sa svojim heliocentričnim sistemom ukazao da je Zemlja samo jedna od planeta koje kruže oko Sunca. Kasnije je usledilo saznanje da su zvezde druga veoma udaljena sunca a naša zvezda Sunce samo jedna od milijardi zvezda naše galaksije, Mlečnog puta.

Koliko drugih planeta kruži oko tih dalekih sunaca i na koliko drugih svetova ima života? Tim pitanjem se nisu bavili samo naučnici i filozofi - svaki čovek koji je posmatrao noćno nebo posuto bezbrojem zvezda osetio je isti nemir i nemoć. Ne možemo da prihvatimo da smo sami u Vasioni, ali za sada nemamo načina da saznamo gde bi bili drugi naseljeni svetovi. Do sada nije pronađen život van Zemlje ali nije ustanovljen nijedan razlog zbog kojeg bi Zemlja bila poseban slučaj u odnosu na druge svetove, odnosno zbog kojeg bi postojanje života bilo privilegija naše planete.

„Vasiona, život, razum“ Josifa Šklovskog

Sovjetski i ruski astrofizičar Josif Šklovski je razmotrio pitanje rasprostranjenosti života i razuma u Vasioni na osnovu dotadašnjih naučnih saznanja u svojoj knjizi „Vasiona, život, razum“, prvi put objavljenoj 1962. U svakom narednom izdanju knjiga je dopunjavana novim otkrićima a kod nas je objavljena 1980. Šklovski je sa američkim planetologom Karlom Seganom 1964. objavio zajedničku knjigu „Intelligent Life in the Universe“ koja nije prevedena na naš jezik. U toj knjizi, Šklovski razmatra verovatnoću postojanja planeta na kojima postoje uslovi za nastanak i razvoj života, polazeći od nastanka i evolucije vasione i galaktika, kao i astrofizičkih modela evolucije zvezda i planetarnih sistema i planeta Zemljinog tipa. Potom navodi mišljenja naučnika biohemičara o nastanku života na Zemlji iz nežive prirode pa biologa evolucionista o razvoju života kroz procese mutacije i prirodne selekcije sve do pojave razumnih bića tj. ljudske vrste.
U narednim poglavljima, Šklovski razmatra istorijski razvoj civilizacije do pojave modernog industrijskog društva a potom slede futuristička predviđanja daljeg razvoja čovečanstva kroz eksponencijalni porast potrošnje energije i širenja u kosmos i naseljavanja drugih svetova Sunčevog sistema. Poslednja poglavlja knjige su posvećena mogućnosti radio i laserske komunikacije na međuzvezdanim rastojanjima i međuzvezdanim putovanjima kosmičkih letelica brzinama bliskim brzini svetlosti.
Na kraju knjige sledi procena broja civilizacija tehnički sposobnih da obavljaju međuzvezdanu komunikaciju i to u širokom rasponu od 3000 do nekoliko stotina hiljada, u našoj galaksiji. Ako bi taj broj bio oko sto hiljada, prosečno rastojanje između civilizacija bi bilo 700 do 1000 svetlosnih godina. To rastojanje predstavlja i energetsku i vremensku barijeru za komunikaciju među njima jer bi, osim enormno snažnih emitera za slanje signala, na odgovor trebalo čekati do dve hiljade godina! Šklovski izvodi zaključak da, iako nismo usamljeni u Galaksiji, prostorno smo praktično izolovani.

„Kosmos“ Karla Segana

Američki planetolog Karl Segan je bio posvećen istraživanju planeta Sunčevog sistema. Sarađivao je sa NASA u planiranju i ostvarenju misija kosmičkih sondi kao i tumačenju podataka koje su one poslale. Bio je zastupnik naseljavanja Sunčevog sistema i pionir ideje teraformiranja Marsa i Venere. Objavio je niz knjiga o istraživanju Vasione da bi, na osnovu televizijske serije „Kosmos“, objavio 1980. istoimenu knjigu koja je izdata i na našem jeziku.
Karl Segan u knjizi „Kosmos“ vodi čitaoce kroz prostor i vreme, prati razvoj nauke i pravi istorijske paralele između naučnih otkrića u prošlosti i razvoja moderne astronomije i savremenih istraživanja planeta Sunčevog sistema kosmičkim sondama.
On pravi poređenje između susreta i sukoba različitih ljudskih kultura i civilizacija u prošlosti i pretpostavljenih susreta različitih civilizacija u kosmosu. Segan razmatra i projekte međuzvezdanih kosmičkih letelica „orion“, „dedalus“ i „basardov remdžet“ i poredi ih sa prvim idejama o letenju Leonarda da Vinčija.
Procena broja civilizacija u našoj galaksiji koju on iznosi je u širokom rasponu kao i kod Šklovskog, ali Segan razmatra optimističniju brojku od deset miliona civilizacija tehnički sposobnih za međuzvezdanu komunikaciju i međuzvezdano putovanje. Prosečno međusobno rastojanje između pojedinih civilizacija bi, u tom pretpostavljenom slučaju, iznosilo oko 200 svetlosnih godina a to znači da bi se na odgovor poslate radio-poruke čekalo četiri veka!
U slučaju da neka civilizacija raspolaže tehičkim sredstvima kojima može da ostvari međuzvezdani let i dođe do Sunčevog sistema, ona bi osim tehnološke superiornosti raspolagala, po Seganu, i naučnim saznanjima o nekoliko stotina njoj bližih planetarnih sistema koje je prethodno istražila. Segan smatra da je gotovo nezamisliva procena kako bi takva spoznaja uticala na svest i način razmišljanja takve civilizacije, ali se nada da bi ona bila i u etičkom pogledu razvijenija od nas, tj. da je davno prevazišla nasilje kao način ostvarivanja bilo kakvog cilja. Njegova poruka na kraju knjige je da su ljudi, razum i svest kosmosa dužni da u kosmosu opstanu i da treba da prevaziđu političke sukobe, da se bolje povežu u svetsku civilizaciju i razmišljaju i govore u ime Zemlje.

Nova otkrića, novi stavovi i nova pitanja

Prošlo je gotovo pet decenija od kada su dela Šklovskog i Segana objavljena. U tom periodu, astronomija je napredovala kroz niz revolucionarnih otkrića. Zahvaljujući astronomskim satelitima „corot“ i „kepler“ registrovano je preko tri hiljade planetarnih pratilaca oko drugih zvezda, tzv. egzoplaneta a astrometrijski satelit „hiparhos“ je izmerio rastojanja preko sto hiljada zvezda.

Koliko su ova otkrića izmenila predstavu o postojanju života i razuma u Vasioni u odnosu na stavove Šklovskog i Segana?
Otkriće velikog broja egzoplaneta je pokazalo da su planetarni sistemi gotovo redovna pojava oko zvezda u Galaksiji, i to je potvrdilo predviđanja dvojice naučnika. Šklovski je predvideo da bi egzoplanete mogle biti otkrivene tranzitnom metodom i gravitacionim uticajem na matičnu zvezdu, iako tada nije postojala tehnologija toliko preciznih instrumenata.
Većina otkrivenih egzoplaneta su velike gasovite planete koje se kreću blizu svoje zvezde, tzv. vreli Jupiteri. Ti planetarni sistemi ne liče na naš - ali to ne isključuje mogućnost da u njima postoje i planete na pogodnoj udaljenosti, u tzv.zoni života ili habitabilnoj zoni. Otkriven je i određeni broj planeta veličine približne Zemljinoj ali je njihov sastav ostao nepoznat; da li su to kamenite super-Zemlje ili tečno-gasoviti mini Neptuni? Uvedeni su novi načini kategorizacije tih planeta preko indeksa sličnosti sa Zemljom (ESI-Earth Simmiliarity Index) kao i indeks pogodnosti za život (PHI-Planetary Hability Index) iako se jedino zna približna udaljenost egzoplanete od matične zvezde (na osnovu toga je procenjena temperatura) i njena približna veličina, pri čemu je gornja granica veličine i do dva puta veća od donje. Gustina, masa, period rotacije, nagib prema ravni putanje, postojanje prirodnih satelita planete kao i veličina i sastav atmosfere ostali su za sada nepoznati, što dovodi u pitanje validnost primene takvih indeksa na egzoplanete.

Planete koje su na najpogodnijoj udaljenosti, sa optimalnom veličinom, masom i rotacijom, nazvane su „Zlatokose“ (Goldilock planets). Ima i egzotičnih mišljenja, npr. stav da bi sateliti džinovskih gasovitih planeta, po masi i veličini bliski Zemlji, bili pogodniji svetovi za razvoj života jer bi putanja gasovitog džina oko vlastite zvezde bila stabilnija od putanje znatno manje stenovite planete. (Takve vizije su iskorišćene u SF filmovima „Avatar“ i „Veliki plavi mesec“).
Druga egzotična hipoteza razmatra posledice nekih slučajeva kada tečno-gasovite planete, slične Uranu ili Neptunu nastale daleko od svog Sunca, postepeno promene putanju i priđu zvezdi u područje veće temperature. To bi dovelo do gubljenja vodonika i helijuma iz njihovih atmosfera a ostali bi metan, amonijak i vodena para; glavni deo mase činio bi okean vode dubine do 15.000 km. Takva planeta bi postala gigantska retorta iz Juri-Milerovog eksperimenta, u kojoj bi nastale sve poznate amino-kiseline i sva poznata a verovatno i mnoga nepoznata organska jedinjenja. U njenom mega-okeanu bi moglo vrlo brzo da se formira nešto što smatramo za život a veličina biosfere tog sveta bi mogla da dovede do znatno većeg biodiverziteta i time do brže evolucije nego što je bila na Zemlji. Takve planete su nazvane “htonijanske“ (Khtonian planets).

Nepostojanje litijuma

Novi stavovi o planetama pogodnim za razvoj života razmatraju i planete znatno drugačije od Zemlje, za razliku od ranijih mišljenja da je naš svet najoptimalniji i najtipičniji slučaj u Vasioni. Izneseni su i suprotni stavovi koji polaze od toga da bi matična zvezda morala da bude veoma slična Suncu, tj. gotovo njegov blizanac da bi planeta u zoni života imala stabilnu temperaturu tokom milijardi godina, čime bi se održali pogodni uslovi za razvoj života.
Pojavilo se i pitanje značenja nepostojanja litijuma na Suncu koji je, kod znatne većine njemu sličnih drugih zvezda, registrovan pri spektralnoj analizi. Katastrofičko objašnjenje prisustva litijuma je da su te zvezde u nekom periodu razvoja „progutale“ svoje planete pa otuda litijum u njima, što znači da nemaju planete u blizini pogodnoj za život itd.
Većini astrofizičara je bliže mišljenje da je Sunce u prošlosti prošlo period veće uzburkanosti spoljnih slojeva, što je dovelo da litijum dođe do veće dubine i  temperature preko 3 miliona K, na kojoj se raspada. Uostalom, otkrivena je i zvezda Sunčev blizanac koja nema litijum HIP 56948, na udaljenosti 212 svetlosnih godina od nas.
U proteklih pet decenija bilo je i optimističkih stavova u smislu da je broj svetova u našoj galaksiji pogodan za život i nastanak razumnih bića veliki i da iznosi nekoliko milijardi - ali i stavova da su takvi svetovi veoma retki. Pesimisti smatraju da su eksplozije bliskih supenovih uništavale život na planetama, pogotovu u planetarnim sistemima zvezda bližih centru galaksije, gde su se takve eksplozije češće događale nego na razadaljini na kojoj je Sunce. Smatra se da je takvih eksplozija bilo oko milijardu, od nastanka naše galaksije, i da su one obogatile kosmičku sredinu teškim elementima a time i omogućile nastanak planetarnih sistema - ali da bi mogle i da ih unište ako su blizu! Ako bi takva eksplodirajuća zvezda bila udaljena do 10 svetlosnih godina, njen sjaj bi dostigao sjaj matične zvezde, ali njeno inicijalno gama zračenje bi moglo da uniši život na nekoj nesrećnoj planeti i da je deset puta dalja. Ipak, s obzirom da početni gama bljesak supernove traje vrlo kratko, mogao bi da uništi život samo na strani planete koju obasjava a pitanje je i da li bi i na toj strani bio uništen život u okeanskim dubinama.
Život na našoj planeti je pokazao veliku sposobnost brzog popunjavanja područja uništenih nuklearnim probama pa bi to moglo da znači da supernove ne mogu da unište život na čitavoj površini neke planete. Otkrićem planeta veličine Zemlje oko zvezda crvenih patuljaka klase M, Proksime Kentaura, TRAPPIST 1 i dr. postavilo se pitanje mogućnosti postojanja života na takvim svetovima. Planete u tim sistemima su veoma blizu svojih malih zvezda; veruje se da su periodi njihove rotacije i revolucije isti, tj. da zvezdi okreću uvek istu stranu - na jednom delu planete bi uvek bio dan a na drugom noć. Na ovakvim svetovima bližim zvezdi, zona pogodne temperature bi bila noćna strana, na udaljenijim zona sumraka a na daljim dnevna strana.
Crveni patuljci povremeno prolaze kroz fazu snažnih bljeskova i  nekoliko puta povećavaju sjaj i emisiju X zračenja, što svakako nije pogodno za žive organizme; ali, evolucija ovih zvezda je vrlo spora, prosečan sjaj im se vrlo malo menja milijardama godina. Na osnovu toga se ovakvi planetarni sistemi ne mogu unapred otpisati kao nepogodni za nastanak života - ako ove planete imaju dovoljno vode u tečnom stanju i svih jedinjenja neophodnih za početak biohemijske evolucije.
Ako bi život mogao da nastane i razvija se i na planetama oko crvenih patuljaka, kojih ima desetostruko više nego zvezda sličnih Suncu klase F,G i K, onda bi broj svetova sa biosferom u našoj galaksiji mogao da iznosi preko 100 milijardi!
Svi ovi stavovi su, u suštini, nastali na osnovu ličnih filozofskih (u krajnje pesimističkim slučajevima, i religioznih) predubeđenja autora i predstavljaju samo okvirne prepostavke o broju planeta sa životom. Planeta na kojoj postoji život do sada nije otkrivena a ni radio-teleskopi nisu registrovali radio-emisije koje bi ličile na signale druge civilizacije (na usnovu nekih novijih razmatranja, verovatnoća da uhvatimo signale koji nisu direktno upućeni nama je zanemarljivo mala). Procena broja civilizacija u Galaksiji je i dalje u onim okvirima koje su postavili Šklovski i Segan.

Buduća istraživanja

Otkriće planeta oko bliskih zvezda donekle sličnih Suncu, Epsilon Eridani i Tau Ceti, na udaljenosti 10,5-12 svetlosnih godina, podstaklo je očekivanja da bi buduća istraživanja mogla da pruže više podataka o tim svetovima i da otkriju planetarne sisteme oko drugih bližih zvezda i planete pogodne za opstanak života. Velike nade se polažu u misiju novog kosmičkog teleskopa „JWST“ (James Webb Space Telescope) koji treba da bude lansiran oktobra ove godine. On treba da bude postavljen u blizini Lagranžove tačke Zemlja Sunce L 2, na udaljenosti oko 1,5 mil.km od Zemlje i bio bi zaklonjen njenom senkom. Snimanja bi se obavljala uglavnom u infra-crvenom delu spektra a egzoplanete oko bližih zvezda bi bile jedan od prioritetnih ciljeva. Pratile bi se tranzitne egzoplanete prilikom eklipse u cilju da se spektroskopijom odvoji njihov spektar od spektra matične zvezde i tako ustanovi sastav njihove atmosfere.
Većina drugih planetarnih sistema nisu u poziciji da se iz Sunčevog sistema može videti prelazak njihovih planeta preko diska matične zvezde, ali „JWST“ će moći da ih registruje i direktno koronografom u vidu male svetle mrlje, pri čemu bi zvezda bila zaklonjena (takav metod je razmatrao i Karl Segan u knjizi „Kosmos“). Moći će da se registruju boja planete i njene godišnje promene (ako postoje), da se ustanovi njena veličina i možda ustanovi period rotacije i obavi analiza spektra. Posmatraće se planetarni sistemi zvezda sličnih Suncu do udaljenosti od oko 65 svetlosnih godina a bilo bi istraženo oko 30 planetarnih sistema. Očekuje se da se pronađe bar pet planeta sličnih Zemlji.
Gigantski evropski teleskop „E-ELT“ gradi se u Čileu, gde su najoptimalniji uslovi za posmatranje na svetu. Počeće sa radom 2024. Sa ogledalom od 39 m, moći će da snima kosmičke objekte 16 puta oštrije od kosmičkog teleskopa „Habl“. Računarskom obradom snimaka, eliminisaće se atmosferska distorzija a jedan od glavnih ciljeva biće proučavanje egzoplaneta. NASA sprema teleskop koji bi nadmašio i „Habl“ i „JWST“ pod nazivom „ATLAST“.
Planetarni sistemi zvezda sličnih Suncu i udaljenih do 20 svetlosnih godina - 40 Eridana, 70 Ofijuka, Sigma Zmaja, Eta Kasiopeje, 82 Eridana i Delta Pauna - „čekaju“ da budu proučeni. Bar jedna od ovih zvezda trebalo bi da, u svom planetarnom sistemu, ima zemljoliku planetu. Otkriće svetova sličnih Zemlji bi podstaklo dalja ulaganja u sve veće teleskope dok ne bismo konačno dobili sliku neke planete približne veličini Zemlje, gledane sa Meseca, kako je to nekada zamišljao Karl Segan. U tom slučaju bi moglo da se potvrdi postojanje života (ako je sličan našem) na njoj preko sezonskih promena boje površine, prisustva molekularnog kiseonika u atmosferi ili spektralnih linija hlorofila, tj. dokazom postojanja zelenih biljaka. Prisustvo tehničke civilizacije slične našoj bi takođe moglo da se potvrdi ako koristi veštačko svetlo na noćnoj strani planete ili na IC snimcima - ako koristi razne termalne procese za dobijanje energije, itd. Iako je mala verovatnoća da bi takva civilizacija bila među bližim planetarnim sistemima, samo direktna osmatranja mogu da pruže odgovor da li ona postoji na nekoj planeti ili ne.
Koliko bi se izmenila ljudska svest sa takvim otkrićima? Da li bi na svetskom nivou počelo da se planira slanje međuzvezdanih kosmičkih sondi?
Svakako da bi svest čovečanstva bila podignuta na viši kosmički nivo. Postali bismo bliži međuzvezdanim civilizacijama o kojima su pre pet decenija razmišljali Josif Šklovski i Karl Segan.

Dragan Lazarević

Kompletni tekstove sa slikama i prilozima potražite u magazinu
"PLANETA" - štampano izdanje ili u ON LINE prodaji Elektronskog izdanja
"Novinarnica"