Życie pozaziemskie - jak je znaleźć

Jedną z teorii o powstaniu życia na Ziemi głosi, że życie rozprzestrzenia się wśród ciał niebieskich poprzez inne ciała niebieskie, przeto pierwsze, wtedy jeszcze jednokomórkowe organizmy przybyły na naszą planetę w meteorycie. Ową hipotezę określa się mianem panspermii, a jednym z jej założeń jest twierdzenie, że życie jest rozpowszechnione we Wszechświecie.

Panspermia nie tłumaczy jakie warunki miałyby zajść, aby powstało coś tak unikalnego jak życie; tłumaczy tylko w jaki sposób życie trafiło na Ziemię. Niemniej jednak twierdzenie jakoby życie pochodziło z kosmosu nie jest nowe. Można je zauważyć u greckiego filozofa Anaksagorasa oraz w tekstach religijnych wedyzmu i buddyzmu. Rozważali go również chemik i lekarz J. J. Berzelius oraz fizyk i matematyk W. Thomson (lord Kelvin), zaś samą hipotezę panspermii sformułował chemik i fizyk Svante Arrhenius. Współcześnie wielu naukowców z różnych dziedzin – od mikrobiologii i chemii po astronomię i astrofizykę – jest zwolennikami tej hipotezy (na przykład, Neil deGrasse Tyson).

Hipoteza panspermii jest jednym z wielu aspektów naukowych rozważań na temat życia pozaziemskiego. Kiedy myślimy: „życie pozaziemskie”, przychodzą nam do głowy kosmici w statkach kosmicznych, ale życie to bardzo szerokie pojęcie, dlatego naukowcy rozważają możliwość istnienia żywych organizmów poza naszą planetą pod wieloma kątami.

Marzenia o kosmitach

Wiara w to, że poza Ziemią mogłoby powstać jakieś życie, podyktowana jest rachunkiem prawdopodobieństwa – skoro na Ziemi powstało życie i w dodatku życie na tak zaawansowanym poziomie, to czemu miałoby ono nie powstać również na innych planetach? Zwłaszcza, że po pierwsze – wszechświat jest niemalże nieskończony, czyli założenie, że gdzieś na jakiejś obcej planecie życie również się rozwinęło, jest dość prawdopodobne; po drugie – bakterie potrafią przeżyć w warunkach ekstremalnych w postaci przetrwalników (formy spoczynkowej organizmów), tak więc nawet niektóre planety i księżyce Układu Słonecznego mogą mieć jakieś śladowe ilości życia.

A że wszechświat jest również stary (trudno oszacować jego wiek, ale wstępnie podaje się 13,82 miliardów lat) a ludzkość osiągnęła całkiem wysoki poziom cywilizacyjny przez milenia swojego istnienia, nie trudno założyć, że gdzieś tam istnieje cywilizacja, która jest zdolna do podróży międzygwiezdnych i międzygalaktycznych.

Ostatni argument za tym, że nie jesteśmy sami we wszechświecie, traktowany jest najmniej poważnie. Chodzi, oczywiście, o doniesienia o kosmitach i tak zwaną paleoastronautykę czyli teorię głoszącą, że cywilizacje pozaziemskie już kiedyś odwiedziły Ziemię, zostały uznane przez ludy starożytne za bogów, a wiele zabytków architektury powstało przy użyciu zaawansowanej kosmicznej technologii. Nie trudno doszukać się w tej teorii elementów problematycznych, jednakże hipotezę jakoby już kiedyś odwiedzały nas cywilizacje pozaziemskie można poprzeć tym, że tak zwane Niezidentyfikowane Obiekty Latające pojawiają się w dawnych kronikach i zapisach historycznych z całego świata. Rzymski pisarz Juliusz Obsequens w swojej książce Liber de prodigiis opisującej cudowne zdarzenia w Rzymie w latach 249-12 p. n. e., wspomina o obiektach poruszających się po niebie; zaś 14 kwietnia 1561 zaobserwowano nad Norymbergą wielki, czarny trójkąt, a także setki sfer, walców i innych dziwacznych obiektów. Najstarsze doniesienia o UFO pochodzą jednak z Chin i Chińczycy od wielu lat zajmują się poszukiwaniem wzmianek o Niezidentyfikowanych Obiektach Latających w starożytnych kronikach.

Niemniej jednak przeważnie takie doniesienia można wyjaśnić racjonalnie jako zjawiska pogodowe (jak krąg błyskawic), deszcze meteorytów, zbiorowe halucynacje, czy po prostu obce rakiety i pojazdy, o których rodzimy wywiad albo nawet zwykły obywatel nie mieli dotąd pojęcia.

Są jednak materiały, których do dzisiaj nie udało się do końca wyjaśnić, a to z kolei porusza ludzką wyobraźnię o cywilizacjach pozaziemskich.

Czy ktoś nas słyszy?

Załóżmy, że takowa cywilizacja pozaziemska istnieje i zaczęła eksplorację kosmosu w ramach kolonizacji i poszukiwania zasobów naturalnych. Na pewno jedyna planeta w Układzie Słonecznym, na której rozwinęło się życie, mogłaby ową cywilizację zainteresować, tak więc dlaczego dotąd „obcy” się z nami nie skontaktowali? Dlaczego dotąd nie widzieliśmy żadnych śladów ich działalności – statków kosmicznych, sond i transmisji radiowych? Pierwszym człowiekiem, który w ogóle sformułował ten problem, był Enrico Fermi w 1950 roku, stąd określa się ów problem mianem paradoksu Fermiego.

"Wielkość i wiek Wszechświata sugerują, że powinno istnieć wiele zaawansowanych technicznie pozaziemskich cywilizacji. Jednak takiemu rozumowaniu przeczy brak obserwacyjnych dowodów ich istnienia. Zatem albo początkowe założenia są nieprawidłowe i zaawansowane technicznie życie jest znacznie rzadsze niż się sądzi, albo metody obserwacji są niekompletne i ludzkość jeszcze ich nie wykryła, albo metody są błędne i cywilizacja ludzka poszukuje niewłaściwych śladów."

Rozwiązania paradoksu Fermiego podjęło się wielu naukowców. W 1959 roku Philip Morrison i Giuseppe Cocconi, fizycy z Uniwersytetu Cornella napisali do czasopisma „Nature” artykuł, w którym teoretyzowali, że najbardziej optymalnym i zrozumiałym sposobem na kontakt z obcą cywilizacją z Układu Słonecznego jest sygnał radiowy o częstotliwości 1420 megaherców i długości fali 21 centymetrów (równoważne z linii emisyjnej atomów wodoru). Należałoby zatem nasłuchiwać sygnałów o tej częstotliwości, zaczynając od najbliższych gwiazd.

Od 1960 roku – od kiedy astronom Frank Drake, opierając się na założeniach Morrisona i Cocconiego przeprowadził pierwszą próbę wysłania sygnału w przestrzeń kosmiczną w celu skontaktowania się z cywilizacją pozaziemską – prowadzone są poszukiwania obcych cywilizacji i kontaktu z nimi. Tak zwany Projekt Ozma polegał na tym, że za pomocą radioteleskopu o średnicy 26 metrów badany był szum radiowy z okolicy Tau Ceti i Epsilon Eridani – gwiazd położonych najbliżej Ziemi zaraz po Słońcu. Niestety niczego niezwykłego radioteleskop nie zarejestrował, jednakże Projekt Ozma był dopiero początkiem większej inicjatywy.

W 1961 roku odbyła się pierwsza konferencja naukowa na temat SETI (Search for Extraterrestrial Intelligence) – projektu poszukiwań inteligentnych cywilizacji pozaziemskich. Drake poznał wtedy Carla Sagana – astronoma, astrofizyka, pasjonata science-fiction i jednego z największych popularyzatorów nauki, od zawsze żywo zainteresowanego potencjałem istnienia życia pozaziemskiego. Drake wraz z Saganem i Iosifem Szkłowskim rozpoczęli program SETI.

Z kolei w 1963 roku uruchomiono w Delaware radioteleskop z anteną o średnicy 150 stóp, który w latach 1965-1971 wykorzystywany był w ramach programu nasłuchu radiowego Ohio Sky Survey, zajmującego się katalogowaniem nowych obiektów. Badanie przeprowadzano na częstotliwości 1415 megaherców (czasami działając też na paśmie 2650 megaherców i 612 megaherców). Projekt został przerwany w 1973 na skutek obcięcia finansów i radioteleskop miał odtąd poszukiwać sygnałów obcych cywilizacji. Ustalono, że nasłuch będzie przeprowadzany na częstotliwości 1420,4058 megaherców, czyli promieniowania emitowanego przez neutralne atomy wodoru. Odbierany sygnał był przetwarzany przez program N50CH stworzony przez Roberta Dixona i Jerry'ego Ehmana.

W 1971 Drake i Sagan zaprojektowali płytki, które 3 marca 1972 i 5 kwietnia 1973 zostały zamocowane na sondy kosmiczne Pioneer 10 i Pioneer 11. Płytki przedstawiały dwie nagie postaci – kobietę i mężczyznę – oraz rysunek Układu Słonecznego z wyróżnieniem planety Ziemi jako miejsca startu sondy; a także tor lotu sondy.

16 listopada 1974 Frank Drake przesłał za pomocą największego na świecie radioteleskopu w Arecibo wiadomość w kodzie dwójkowym, która została skierowana w stronę gromady gwiazd M13 (w Gromadzie Herkulesa). Wiadomość Arecibo zawierała informacje o strukturze kwasu DNA, wyglądzie człowieka, liczbie ludzi na Ziemi, miejscu Ziemi w Układzie Słonecznym oraz o radioskopie Arecibo.

W 1977 Frank Drake i Carl Sagan – w ramach programu Voyager – umieścili na dwóch sondach pozłacane dyski, na których nagrano obrazy i dźwięki, które miały pokazać cywilizacjom pozaziemskim różnorodność życia i kultur na Ziemi.

Późnym wieczorem 16 sierpnia 1977 roku w Delaware Jerry Ehman, analizując dane zebrane przez radioteleskop poprzedniego dnia, odkrył sygnał, który idealnie odwzorowywał oczekiwaną charakterystykę sygnału obcej cywilizacji. Sygnał „6EQUJ5” (nazywany później „Sygnałem Wow”) został odebrany na zakładanej przez Morrisona i Cocconiego częstotliwości bliskiej linii emisyjnej wodoru (21 centymetrów). Jego pasmo przenoszenia nie przekraczało wartości 10 kiloherców i według zapisów z radioteleskopu intensywność „Sygnału Wow” rosła przez 36, a potem malała.

Nie można było ustalić, która z dwóch anten odbiorczych radioskopu odebrała „Sygnał Wow”, a więc nie można było również odnaleźć miejsca, skąd dokładnie sygnał pochodził. Wstępnie oszacowano, że wyemitowano go gdzieś z konstelacji Strzelca, gdzie najbliższą gwiazdą jest Tau Sagittarii. Próbowano ponownie odebrać sygnał, najpierw w 1987 i 1989 roku przy pomocy radioteleskopu w Harvardzie, następnie w 1995 i 1996 poprzez Very Large Array w Nowym Meksyku, a w końcu w 1999 przy użyciu radioteleskopu Uniwersytetu Tasmańskiego w obserwatorium w Mount Pleasant. Niestety dotąd nie udało się przechwycić „Sygnał Wow” ponownie.

Równanie Drake'a

Wyżej wspomniany Frank Drake sformułował równanie, które miało określić prawdopodobieństwo powstania inteligentnego życia we wszechświecie i tego, ile czynników powinno zostać spełnionych, aby zaistniała obca cywilizacja zdolna do podróży międzygalaktycznych i mogąca się z nami komunikować. Tradycyjnie, owo równanie przedstawia się tak:

N = R* • fp • ne • fl • fi • fc • L

Przy czym:

N – liczba cywilizacji pozaziemskich, z którymi ludzkość może się komunikować (czyli z założenia cywilizacji technologicznych);

R* – szybkość powstawania gwiazd w naszej Galaktyce;

fp – odsetek gwiazd, które mają planety;

ne – średnia liczba planet znajdujących się w ekosferze gwiazdy, tj. na których może powstać życie;

fl – odsetek planet w ekosferze, na których życie powstanie;

fi – odsetek planet zamieszkanych, na których życie rozwinie inteligencję (zdolną stworzyć cywilizację);

fc – odsetek cywilizacji, które będą chciały komunikować się z ludzkością;

L – średni czas istnienia takich cywilizacji.

Drake oszacował, że we wszechświecie istnieje 40 000 000 000 000 000 000 planet. Następnie, przy założeniu, że tylko jedno ciało niebieskie na milion z potencjalnie nadających się do życia jest zamieszkałe; że raz na 4 miliardy lat pojawiają się na nich inteligentne istoty, które żyją przez 100 tysięcy lat, a potem znikają; że prędkość światła jest przekraczalna i że tylko ostatnie 5 tysięcy lat istnienia każdej cywilizacji pozwala jej przylecieć do nas z dowolnego miejsca we wszechświecie, udało mu się ustalić, że może istnieć 250 tysięcy wysokorozwiniętych cywilizacji, które zdolne są do nas przylecieć.

Mimo wszystko jednak wygląda na to, że w rzeczywistości jesteśmy sami we wszechświecie, a przynajmniej jak dotąd żadna obca cywilizacja nie daje o sobie znać.

Jedna z hipotez rozwiązujących paradoks Fermiego głosi, że owa zaawansowana pozaziemska cywilizacja, jak najbardziej jest, działa i nas obserwuje, tylko że na razie nasze naziemne urządzenia wykrywające (bo nie jesteśmy w stanie na razie odbywać podróży międzygwiezdnych) nie są na wystarczająco wysokim poziomie, aby zarejestrować pojazdy i sondy obcych. Inne hipotezy głoszą, że obcy nie zdążyli odpowiedzieć na nasze sygnały, my słuchamy w niewłaściwy sposób albo że oni nie chcą się z nami kontaktować z jakiegoś powodu. Istnieje też problem natury egzystencjalnej – cywilizacje wcale nie żyją tak długo, więc być może inteligentne życie pozaziemskie wymarło dawno temu przed nami albo pojawi się po nas.

Oczywiście jest jeszcze teoria, że kosmici jak najbardziej są na Ziemi i już dawno się z nami skontaktowali, ale agencje rządowe to zataiły.

Małe i duże

Być może wymagamy od wszechświata trochę za dużo. Być może szacujemy, że w najbliższym nam Układzie Słonecznym powinny znaleźć się istoty rozumne, podczas gdy tak naprawdę powinniśmy szukać życia na o wiele mniejszą skalę. Z tego powodu ludzkość zbiera próbki z innych ciał niebieskich, i bada je pod kątem możliwości zaistnienia życia na tychże ciałach niebieskich.

I tutaj wkracza egzobiologia (nazywana również ksenobiologią, astrobiologią lub kosmobiologią), czyli nauka, która rozpatruje powstanie i rozwój życia na innych planetach. Rzecz jasna życie pozaziemskie nie musi mieć tego samego składu, co życie na Ziemi, to jest – nie musi być to życie, którego struktura jest oparta o białko i węgiel. Egzobiolodzy teoretyzują, że może ono być oparte o krzem lub fluor powstające w różnych środowiskach płynnych (wodzie, wodorze, metanie, amoniaku bądź siarce). Również w stosunku do życia pozaziemskiego niekoniecznie musi się stosować biologiczna definicja życia.

Powróćmy na chwilę do tematu panspermii. Ponieważ największy problem tej hipotezy to pytanie o to, w jaki sposób życie mogłoby przetrwać w przestrzeni kosmicznej, wielokrotnie badano próbki z różnych miejsc w kosmosie pod tym właśnie kątem. Za przykład niech posłuży historia z 1996 roku, kiedy to przedstawiono pochodzący z Marsa meteoryt, oznaczony jako ALH84001. Na meteorycie znajdowały się mikroskopijnych rozmiarów struktury przypominające nanobakterie. To odkrycie dało początek teoriom, że na Marsie było kiedyś życie, i choć wkrótce wielu ekspertów ostudziło zapał mediów w tym względzie, to w 2009 naukowcy z Johnson Space Center (w którym NASA trenuje astronautów i prowadzi badania nad wpływem lotów kosmicznych na człowieka) przebadało meteoryt jeszcze raz i znalazło w nim ślady magnetytu (który występuje w większości organizmów i jest odpowiedzialny za biomagnetyzm). Z kolei w 2014 przeprowadzono eksperyment, który wykazał, że plazmidy na powierzchni rakiety są w stanie przetrwać lot kosmiczny, zwłaszcza w najbardziej istotnym i niebezpiecznym momencie lotu, czyli przy wejściu w atmosferę. DNA plazmidów było przeważnie w dobrym stanie i mogło przekazać informację genetyczną.

Naukowcy idą jednak jeszcze dalej – szukają w tych bliższych i w tych nieco dalszych częściach wszechświata miejsc, na których mogłoby istnieć życie. W samym Układzie Słonecznym można wyróżnić pod tym względem: powierzchnię i regolit Marsa, Europę (księżyc Jowisza), ocean pod powierzchnią Enceladusa (księżyca Saturna), powierzchnia Tytana (inny księżyc Saturna) i górną warstwę atmosfery Wenus. Istnieje też kilka planet pozasłonecznych, na temat których się teoretyzuje pod kątem bycia zdatnymi do życia, a których jednak na razie nie można zbadać, ponieważ nie dysponujemy odpowiednio potężnymi narzędziami badawczymi.

Przez ostatnie kilka dekad, kiedy wreszcie udało nam się zobaczyć planety z Układu Słonecznego, musieliśmy pogodzić się z tym, że na Neptunie albo Jowiszu nie ma małych, zielonych ludzików, które przez lata pobudzały naszą wyobraźnię w utworach science-fiction. To jednak nie oznacza, że w kosmosie – nawet tym nieco nam bliższym – w ogóle nie ma żadnego życia. W rzeczy samej, wciąż nie ustajemy w jego poszukiwaniach. Nawet Mars, którego status jako planety zdatnej do życia był co i rusz podważany, w przyszłym roku będzie obiektem badań NASA, ESA i Roskosmos. Tak się składa, że te trzy agencje kosmiczne mają zamiar wysłać na Marsa dwa łaziki (Mars 2020 i ExoMars), aby ostatecznie przekonać się, czy na Czerwonej Planecie jest życie, czy nie.