Artykuł w wersji audio
W 1960 r. zespół amerykańskiego astrofizyka Franka Drake’a z Cornell University rozpoczął trwające cztery miesiące nasłuchiwanie radioteleskopem w Green Bank Observatory w Wirginii okolic dwóch gwiazd: tau Ceti i epsilon Eridani. Obydwie znajdują się względnie blisko Ziemi (12 i 10,5 roku świetlnego) i są podobne do Słońca. Drake robił to z nadzieją, że odbierze jakiś radiowy sygnał z ich otoczenia, który dowiedzie, że w pobliżu – na orbitujących planetach – istnieją rozwinięte cywilizacje. Ten projekt badawczy nosił nazwę „Ozma” i był pierwszą w historii ludzkości próbą odebrania komunikacji kosmicznej, choć w latach 60. nie wiedziano jeszcze, czy wokół innych gwiazd krążą planety. Dziś mamy dowody, że tak jest, jak również, iż takie obiekty znajdują się wokół tau Ceti i epsilon Eridani.
Program „Ozma” nie przyniósł jednak oczekiwanych rezultatów. Podobnie jak prowadzone przez wiele lat w ramach słynnego projektu SETI (skrót od ang. Search for ExtraTerrestial Intelligence, czyli Poszukiwania Pozaziemskiej Inteligencji) rozpoczętego w 1961 r. przez Drake’a i znanego astronoma Carla Sagana. Choć nasłuchiwanie kosmosu nadal trwa, do dziś nie udało się zarejestrować żadnego sygnału mogącego być wytworem obcej cywilizacji.
Liczenie kosmitów
W 1961 r. Frank Drake sformułował słynny wzór, nazwany potem równaniem Drake’a, który ma aż osiem parametrów. Amerykański astronom chciał za jego pomocą wskazać, jakie czynniki musimy brać pod uwagę – i je połączyć – by określić, czy obce i rozwinięte cywilizacje, które potrafią komunikować się, mogą istnieć w naszej Galaktyce. A jeśli tak, to ile może ich być. Równanie zawiera takie zmienne, jak np. częstość powstawania gwiazd w Galaktyce, odsetek planet, na których może powstać życie, zamieszkanych oraz takich, gdzie rozwinie się zaawansowana cywilizacja.
Większość parametrów równania Drake’a do dzisiaj pozostaje nieokreślona i zapewne długo nie będzie. W rezultacie rozwiązanie jego wzoru daje wynik od jednej (ziemskiej) do miliardów cywilizacji tylko w naszej Galaktyce. Poza tym w swoim równaniu Drake nie brał w ogóle pod uwagę dodatkowych okoliczności, a mianowicie takich, że obce cywilizacje – chociaż rozwinięte i to być może bardziej od naszej – np. nie korzystają z fal radiowych, ponieważ nie są im one potrzebne. Ponadto mogą nie chcieć nawiązywać żadnych kontaktów z obcymi, a może znajdują się zbyt daleko i ich sygnały nie zdążyły do nas jeszcze dotrzeć. W rezultacie równanie Drake’a, choć bardzo ciekawe teoretycznie, nie daje wiarygodnego wyniku.
Znaleźli się jednak badacze – grupa astrofizyków z University of Nottingham kierowana przez prof. Christophera Conselice’a – którzy postanowili ponownie przyjrzeć się równaniu Drake’a. Zwłaszcza że o niektórych jego parametrach wiemy dziś więcej niż w latach 60. XX w., np. jak często powstają w Drodze Mlecznej nowe gwiazdy. Wyniki badań Brytyjczyków ukazały się w tym roku w renomowanym czasopiśmie „The Astrophysical Journal”. Przyjęli oni „kopernikańskie założenie”, że Ziemia nie jest planetą wyjątkową czy uprzywilejowaną w kosmosie. Dlatego podobnych obiektów musi być w nim wiele. Skoro tak, to nie ma powodu sądzić, że życie nie mogło powstać także na nich. Jak również rozwinąć się w zaawansowaną technicznie cywilizację, co musiało trwać ok. 4–5 mld lat.
Przyjmując te założenia, zespół prof. Conselice’a zbudował model cywilizacyjnej ewolucji galaktycznej, który nazwał Astrobiologicznym Limitem Kopernikańskim. Ma on dwie wersje. Pierwsza, mniej restrykcyjna, zakłada, że na istniejących w Drodze Mlecznej planetach podobnych do Ziemi i orbitujących wokół gwiazd podobnych do Słońca od około pięciu miliardów lat istnieje aż 211 rozwiniętych cywilizacji, które mogą się kosmicznie komunikować. Druga, bardziej restrykcyjna, wersja bierze jeszcze pod uwagę metaliczność owych gwiazd, czyli ich bogactwo pierwiastkowe. Nie wszystkie są bowiem aż tak metaliczne jak nasze Słońce, co oznacza, że różnorodność pierwiastków występujących na pobliskich planetach jest mniejsza niż w Układzie Słonecznym. W tym przypadku liczba możliwych cywilizacji spada drastycznie, ale i wówczas szacunki brytyjskich astronomów są zdumiewające: w naszej Galaktyce może istnieć 36 na tyle rozwiniętych cywilizacji, że mogą się komunikować.
Krótkie życie
Skoro tak, to dlaczego tego nie robią? Po pierwsze, mogą nie chcieć. Po drugie, przeszkodą są wielkie odległości. Najbliższe brane pod uwagę przez zespół prof. Conselice’a układy planetarne leżą w odległości kilkunastu tysięcy lat świetlnych od nas. Dlatego sygnał nadany przez nas lub przez nich w 1960 r. dotrze dopiero za kilkanaście tysięcy lat. Ściśle powiązaną z tym kwestią jest czas trwania cywilizacji. Musimy pamiętać, że nasza stała się zdolna do komunikacji kosmicznej dopiero sto lat temu. I tu, zdaniem prof. Conselice’a, pojawia się ważna kwestia. Jeśli nie odnajdziemy w Drodze Mlecznej żadnej rozwiniętej cywilizacji – mimo licznych prób nawiązania kontaktu – będzie to oznaczało, że trwają one krótko. Rodzą się i rozwijają, ale potem giną szybko z rozmaitych powodów. To będzie też ważny sygnał dla nas, Ziemian. „Jeśli w końcu odkryjemy kiedyś, że obce rozwinięte cywilizacje w Galaktyce istnieją i są dość powszechne, będzie to przesłanką, iż także nasza ma szansę trwać w fazie zaawansowanej technicznie więcej niż kilkaset czy tysiące lat. Jeśli natomiast nie ma tam nikogo, będzie to zły sygnał – trwająca wiele tysięcy lat egzystencja ludzka jest raczej niemożliwa” – twierdzi brytyjski naukowiec.
Czy tego typu szacunki i rozważania w ogóle mają sens? – Są jak najbardziej potrzebne. W nauce bardzo wiele zjawisk oceniamy początkowo zgrubnie, rozkładamy niepewność badań na niepewność poszczególnych czynników – dokładnie tak jak w równaniu Drake’a – mówi prof. Tomasz Bulik z Obserwatorium Astronomicznego Wydziału Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego. – W astronomii jest wiele przykładów, kiedy na początku analizowane zjawiska zostały rozpoznane z bardzo małą dokładnością i dopiero znacznie później udawało się tę dokładność zawęzić. Badania Drake’a, i podobne im, pozwalają wprowadzić górne ograniczenia dotyczące liczby obcych cywilizacji i czasu ich trwania. A to już coś.
Jego zdaniem, jeśli określimy, że cywilizacja galaktyczna w fazie rozwiniętej powinna istnieć średnio 10 tys. czy nawet 100 tys. lat, by uczestniczyć w kosmicznej komunikacji, to ludzkość ma przed sobą jeszcze bardzo dużo czasu na to, by te obce cywilizacje odkryć. Pytanie brzmi, czy zdołamy taki okres przetrwać? W tej kwestii profesor Bulik jest raczej sceptyczny. Poza tym, jeśli skala czasowa istnienia cywilizacji jest krótsza niż skala czasowa przesłania sygnału tam i z powrotem, to wtedy żadnych komunikacji rzecz jasna nie będzie. Ale nawet wówczas cel badawczy pozostaje – możemy zawsze po prostu próbować dowiedzieć się, czy obcy w Galaktyce w ogóle istnieją lub istnieli.
Co ciekawe, niedługo po ukazaniu się artykułu zespołu prof. Conselice’a, w tym samym czasopiśmie naukowym pojawiła się inna publikacja, w pewnym sensie wspierająca ustalenia Brytyjczyków. Napisał ją zespół astronomów i astrobiologów z Uniwersytetu Kalifornijskiego Riverside, kierowanego przez astrobiologa prof. Stephena Kane’a. Odkrył on, że obcych planet znajdujących się w tzw. strefach ekologicznych – tworzących warunki do powstania i utrzymania życia – jest znacznie więcej niż dotąd sądzono.
Punktem wyjścia do badań były obserwacje układu planetarnego Trappist-1, w którym aż siedem stosunkowo niedużych skalistych planet okrąża czerwonego karła, czyli gwiazdę o masie stanowiącej zaledwie 8 proc. masy Słońca. Aż trzy spośród nich znajdują się w strefie ekologicznej, czyli zdatnej do życia. Jaka zatem może być maksymalna liczba planet krążących po orbitach ekologicznych w obcych układach planetarnych? Specjalny algorytm pozwolił badaczom z Riverside ustalić, że dla gwiazd małych typu czerwony karzeł może to być aż siedem planet, natomiast dla gwiazd większych, takich jak nasze Słońce, nawet sześć.
Dlaczego zatem w Układzie Słonecznym w strefie ekologicznej znajduje się tylko jedna, Ziemia? Zespół prof. Kane’a wyjaśnia, że ważne okazują się kształty orbit. Jeśli są kołowe, więcej planet może zajmować uprzywilejowaną strefę, jeśli zaś eliptyczne lub nieregularne – mniej. W Układzie Słonecznym planety krążą głównie po orbitach eliptycznych, co bardziej naraża je na kolizje. Ponadto w układach z planetami olbrzymimi, takimi jak Jowisz i Saturn, znajduje się mniej planet małych i skalistych, czyli sprzyjających życiu. Tymczasem obecne badania sugerują, że układów planetarnych z olbrzymami jest bardzo mało. Reasumując: wydaje się, że mamy w kosmosie więcej niż sądzono planet przyjaznych życiu, a Układ Słoneczny jest raczej wyjątkowy.
– Pytanie brzmi, jak ta wyjątkowość ma się do faktu powstania ziemskiego życia? Czy duży dystans potężnego Jowisza do Słońca zwiększa prawdopodobieństwo narodzin życia na wewnętrznych skalistych planetach, czy też nie, ale nam się jakoś akurat udało? – zastanawia się prof. Bulik. – Dla życia na Ziemi na pewno bardzo ważny był fakt, że krąży wokół niej Księżyc i swoimi oddziaływaniami tworzy strefy pośrednie między wodą a lądem. Drugi czynnik to stopień pokrycia planety wodą – w przypadku Ziemi zajmuje ona 70 proc. powierzchni. Gdyby było jej jednak więcej, to np. huragany nie mogłyby się zatrzymywać i słabnąć.
Poszukiwania technosygnatury
By znaleźć obce cywilizacje, być może należy poszukać innych śladów niż fale radiowe. Temu ma służyć wspólna inicjatywa Harvard Smithsonian Center for Astrophysics – jednego z głównych na świecie ośrodków badań astrofizycznych – oraz Uniwersytetu Rochester. Te dwa ośrodki chcą stworzyć program poszukiwania nieradiowych sygnałów pochodzących od obcych cywilizacji, na co uzyskano niedawno duży grant z NASA. Projekt zakłada, że obce cywilizacje, poza aktywnością radiową, emitują w przestrzeń szereg innych sygnałów nazwanych technosygnaturami. Dlatego trzeba w obcych układach planetarnych szukać przemysłowych zanieczyszczeń atmosfery, świateł wielkich miast lub innych skupisk wielkich instalacji fotowoltaicznych, ponieważ pozyskiwanie energii z macierzystych gwiazd wydaje się pomysłem uniwersalnym. Jak również dużych struktur inżynieryjnych na orbitach oraz rojów satelitów.
Dzisiaj takie poszukiwania są jeszcze trudne, chociaż już potrafimy odkrywać w atmosferach obcych planet np. ślady rozmaitych pierwiastków, a nawet wody. Jednak za kilka lat, gdy do gry wejdą trzy gigantyczne 30-metrowe teleskopy budowane obecnie na pustyni Atakama w Chile oraz na Hawajach, tego typu obserwacje będą jak najbardziej możliwe. A może wówczas – szybciej niż za tysiące lat – uda się dostrzec jakiś sztuczny sygnał lub ślad na niebie.