Ziemia jest jedynym znanym miejscem we Wszechświecie, na którym istnieje życie. Przynajmniej na razie. Wszystko dzięki wodzie w stanie ciekłym – to ona umożliwia reakcje chemiczne, bez których biologiczne procesy nie mają sensu. Pojedyncze komórki pojawiły się niemal tak dawno, jak sama planeta. Na organizmy wielokomórkowe trzeba było czekać około trzech miliardów lat.
Człowiek, ze swoim zdolnym do refleksji i technologii umysłem, istnieje zaledwie ułamek wieku Ziemi – mniej niż jedną dziesięciotysięczną jej historii. Wszystko wskazuje, że życie w prostszej formie może być powszechne, ale życie zdolne badać kosmos i myśleć o podróżach międzygwiezdnych – dużo, dużo rzadsze. Jeśli chcemy znaleźć inne cywilizacje, być może to my będziemy musieli do nich dotrzeć. Bo może być tak, że aktualnie to my przodujemy w kosmicznym „wyścigu cywilizacyjnym”.
Granice prędkości światła
Problem w tym, że Wszechświat jest ogromny, a prawa fizyki nie pozwalają przekroczyć prędkości światła. Nawet najbliższe gwiazdy są dla nas wyzwaniem, jeśli myślimy o podróży w ujęciu czasu ludzkiego życia. Do tego tylko gwiazdy podobne do Słońca – stabilne, długowieczne, z warunkami sprzyjającymi formowaniu się złożonego życia – stanowią wartościowe cele. Astronomowie zawęzili więc obszar poszukiwań do około 60 gwiazd podobnych do Słońca w promieniu 30 lat świetlnych.
Jeżeli wokół nich krążą planety w rozmiarze i temperaturze zbliżone do Ziemi, mogą tam istnieć oceany i stały ląd. To właśnie takie obiekty są dla nas najbardziej obiecujące.
Trudy obserwacji
Wykrycie planety podobnej do Ziemi obok jasnej gwiazdy to zadanie porównywalne z próbą dostrzeżenia palącej się świecy ustawionej tuż obok reflektora na dowolnym dużym stadionie. Gwiazda jest milion razy jaśniejsza, a teoria optyki mówi jasno: wszystko zależy od średnicy teleskopu i długości fali. Najwięcej światła odbitego od wody trafia do nas w paśmie około 10 mikrometrów. Aby przy tej długości fali odróżnić Ziemię od Słońca w odległości 30 lat świetlnych, potrzebny byłby teleskop o rozmiarze 20 metrów. I to umieszczony w kosmosie, bo atmosfera Ziemi rozmywa obraz.
Największy obecnie teleskop kosmiczny – Webb – ma zwierciadło o rozmiarze 6,5 metra. Sam jego start był ogromnym przedsięwzięciem. Zbudowanie konstrukcji trzy razy większej wydaje się obecnie poza naszym zasięgiem.
Alternatywne pomysły
Naukowcy próbowali obejść ograniczenia. Jedna z koncepcji zakładała wysłanie kilku mniejszych teleskopów, które tworzyłyby wspólnie układ symulujący wielką średnicę. Jednak wymagana precyzja ustawienia – w granicach rozmiaru jednej cząsteczki – jest dziś nierealna.
Inne pomysły przenosiły obserwacje do światła widzialnego, gdzie mniejsze zwierciadło wystarczyłoby do uzyskania odpowiedniej rozdzielczości. Tyle że wtedy nasze możliwości odróżnienia planety od gwiazdy będą… niewielkie. Nawet najlepsze osłony nie są w stanie odciąć tak silnego blasku.
Gwiezdny parasol
Jednym z bardziej widowiskowych pomysłów jest tzw. starshade – ogromna osłona w kształcie tarczy, umieszczona dziesiątki tysięcy kilometrów przed teleskopem. Zasłaniałaby światło gwiazdy, pozostawiając do naszej dyspozycji widok planety. Niestety, wymagałoby to dwóch osobnych statków kosmicznych i gigantycznych ilości paliwa do ich ustawiania przy każdej zmianie celu. Wizja efektowna, ale mało praktyczna.
Prostokątny teleskop
Nowa propozycja jest bardziej przyziemna. Zamiast kolosalnego zwierciadła w kształcie koła, badacze sugerują prostokąt – jeden na 20 metrów – działający w podczerwieni, podobnie jak James Webb. Dzięki takiej geometrii można uzyskać rozdzielczość wystarczającą do oddzielenia planety od gwiazdy w kierunku dłuższej osi zwierciadła. Całość można by obracać, by szukać planet w różnych położeniach.
Obliczenia wskazują, że taki teleskop byłby w stanie w trzy lata namierzyć połowę wszystkich planet podobnych do Ziemi, krążących wokół gwiazd podobnych do Słońca w odległości do 30 lat świetlnych. Jeśli przeciętnie przypada jedna taka planeta na gwiazdę, mówimy o około 30 potencjalnych „drugich Ziemiach”.
Czytaj również: Webb wypatrzył nowy księżyc przy zatłoczonym Uranie. Teleskop niezmiennie zaskakuje
Kolejny krok
Najciekawsze planety mogłyby zostać później przebadane pod kątem atmosfery i obecności gazów świadczących o życiu, jak tlen powstający w procesie fotosyntezy. W dalszej perspektywie możliwe byłoby wysłanie sond, które dostarczyłyby zdjęcia powierzchni. Prostokątny teleskop nie rozwiązuje wszystkich problemów, ale stanowi ważny krok – w zasięgu dzisiejszej technologii – ku znalezieniu Ziemi 2.0. Czy się uda? Zobaczymy.