VREME 1324, 19. maj 2016. / MOZAIK
Istraživanje NASA – Rezultati »Keplerove« misije:
Jesmo li sami u kosmosu
Naš Sunčev sistem ni po čemu nije izuzetak. Barem četvrtina svih zvezdanih sistema sadrži stenovite planete nalik na Zemlju. Ako uzmemo u obzir da u Mlečnom putu postoji oko sto milijardi zvezda, jasno je da u tolikom mnoštvu svetova postoji mnogo planeta skoro identičnih našoj
Kad god NASA zakaže konferenciju za štampu bez unapred najavljenog dnevnog reda, baš kao što je to bilo prošle nedelje, laička javnost očekuje samo jedno – konačnu potvrdu da vanzemaljce postoje, da su na putu ka nama ili već među nama i da ratovi zvezda samo što nisu počeli. Po merilima žute štampe, ništa drugo se ne priznaje kao naučno otkriće. Čak i oni koji se malo bolje razumeju u način na koji NASA radi i saopštava svoja dostignuća nisu mogli da se otmu utisku da nas očekuje neka senzacionalna vest (na primer, ko su Marsovci koji su usred noći porušili Savamalu).
Po ko zna koji put, izašlo je na isto: Marsovci (zasad) ne postoje, i dalje smo beznadežno sami usred kosmosa a Savamalu niko nije ni pomenuo. Ipak, poslednja konferencija NASA još jednom je pokazala da nauka napreduje velikim koracima i da dan kada ćemo imati konačan odgovor na pitanje "jesmo li sami?" nije više tako daleko. Sada već definitivno znamo da je naš Sunčev sistem samo jedan od nebrojeno mnogo sličnih sistema u našoj galaksiji i da Zemlja ima svoje bliže i dalje "rođake" u mnogim drugim zvezdanim sistemima. Najveći deo tog saznanja bazira se na onome što je otkrila sonda "Kepler" u poslednjih sedam godina.
|
POD SJAJEM ZVEZDA: NASA je u svom poslednjem saopštenju potvrdila da je, zahvaljujući "Kepleru", identifikovano još 1280 planeta koje kruže oko drugih zvezda, čime je ukupan broj do sada otkrivenih egzoplaneta uvećan na preko 3000. Iako najveći deo otkrivenih planeta spada u kategoriju gasovitih džinova ekstremno visoke temperature, bar 500 njih ima stenovitu površinu nalik na površinu Zemlje i nalazi se u tzv. nastanjivoj zoni. A to znači da je na njima moguć život sličan onom koji poznajemo. I ne samo to: "Kepler" je preliminarno identifikovao još 3600 potencijalnih planeta čije postojanje tek treba da bude nezavisno potvrđeno. Iako svi kandidati neće proći rigorozni postupak verifikacije, broj potvrđenih egzoplaneta nastaviće i dalje da raste. "Kepler" je lansiran 2009. godine kao deo projekta "Diskaveri" koji je NASA pokrenula u nameri da pokaže kako se i sa relativno "skromnim" sredstvima (oko 600 miliona dolara) mogu ostvariti veliki naučni rezultati. Konstrukcija "Keplera" relativno je jednostavna: letelica ima samo jedan instrument, fotometar koji je, zahvaljujući ogledalu prečnika 1,4 metra i senzoru od 95 megapiksela, u stanju da opazi minijaturne promene sjaja zvezde u trenutku kada ispred nje prođe neka od planeta.
Upravo zbog svoje osetljivosti "Kepler" se ne nalazi u orbiti oko Zemlje već oko Sunca, kako bi trpeo što manje štetnih uticaja sa strane. "Kepler" funkcioniše tako što u dužem vremenskom periodu posmatra relativno mali, fiksiran deo neba prateći promene sjaja stotina zvezda istovremeno. Da bi tako nešto bilo moguće, neophodno je da "Kepler" bude stabilan i pravilno orijentisan u prostoru. Za preciznu orijentaciju "Kepler" koristi sistem reaktivnih zamajaca čije okretanje u jednom smeru, u skladu sa Njutnovim principom akcije i reakcije, izaziva obrtanje letelice u suprotnu stranu. Za tri prostorne ose potrebna su tri ovakva "točka" koja letelici omogućavaju da zauzme i održava proizvoljnu prostornu orijentaciju uz minimalan utrošak energije. Za svaki slučaj, tu je i četvrti zamajac koji je tu za slučaj da jedan od prva tri otkaže.
|
.jpg)
PRODUŽENA MISIJA: "Kepler" je misija koja pomera granice i razumljivo je da su neke stvari krenule naopako od samog početka. Ispostavilo se da je šum koji detektuju "Keplerovi" instrumenti znatno veći od predviđenog, što je u velikoj meri produžilo vremena osmatranja. Vrlo brzo je postalo jasno da tri i po godine neće biti dovoljne da se ispune svi istraživački ciljevi, pa je nominalno trajanje misije udvostručeno. Ali to je bio tek početak nevolja. Sredinom 2012. godine jedan od zamajaca je otkazao, a godinu danas kasnije "zaribao" je još jedan. Sa samo dva "točka" "Kepler" više nije mogao da održava fiksnu orijentaciju u prostoru tako da je primarna misija, onako kako je inicijalno bila zamišljena, morala da bude okončana.
Ipak, tu se priča ne završava. NASA je smislila prilično genijalan način da sondu koliko-toliko stabiliše koristeći dva preostala zamajca i pritisak Sunčeve svetlosti. Iako "Kepler" nikada neće moći da povrati tačnost i produktivnost koju je imao u potpuno ispravnom stanju, on i dalje otkriva nove planete ali istovremeno traga i za supernovama, kometama, asteroidima i drugim interesantnim kosmičkim objektima. Ova produžena misija pod imenom K2 trebalo bi da potraje bar još nekoliko godina.
Šta smo naučili od "Keplera"? Pre svega da naš Sunčev sistem ni po čemu nije izuzetak. Barem četvrtina svih zvezdanih sistema sadrži stenovite planete nalik na Zemlju. Ako uzmemo u obzir da u Mlečnom putu postoji oko sto milijardi zvezda, jasno je da u tolikom mnoštvu svetova postoji mnogo planeta skoro identičnih našoj. Iako "Kepler" još uvek nije spazio jednojajčanog Zemljinog blizanca u moru otkrivenih planeta, pitanje je vremena kada ćemo naići i na takvu. Prema do sada sakupljenim podacima, izgleda da se prva nastanjiva planeta slična Zemlji nalazi u krugu od svega desetak svetlosnih godina. Novi svemirski teleskop "Džejms Veb", vredan osam milijardi dolara, koji za dve godine treba da nasledi vremešni "Habl", moći će da analizira svetlost zvezde filtriranu kroz atmosferu jedne takve planete i u njoj detektuje gasove koji na Zemlji obično imaju biološko poreklo (kiseonik, metan i drugi). Jesmo li sami u kosmosu? I ko su idioti sa Marsa koji su porušili Savamalu? Saznaćemo ubrzo.
Pa opet, ne dele svi taj optimizam. Po jednoj pretpostavci, život traži tako savršene uslove za nastanak tako i redak splet srećnih okolnosti da ga je nemoguće naći na više različitih mesta, makar pretražili čitavu galaksiju. Uz to, mnogi smatraju da tehnološki napredne civilizacije ne traju dugo i da su sklone autodestrukciji, što duga istorija zemaljskih ratova samo potvrđuje. Da biste uspostavili kontakt sa nekom drugom civilizacijom, treba da premostite ne samo prostor već i vreme. Obično se smatra da naša civilizacija traje nekih 10.000 godina, pri čemu smo sposobnost da komuniciramo na daljinu stekli i izbrusili tek u poslednjih 100 godina. Šansa da nađemo nekog sebi sličnog u bliskom delu kosmosa, čija se ukupna starost procenjuje na kolosalnih 13,7 milijardi godina, praktično je zanemarljiva.
Dr Saša Marković
| Zlatokosina zona Približite se Suncu previše i izgorećete. Odmaknite se predaleko i smrznućete se. Iako postoje minimalni izuzeci od ovog pravila, temperaturni uslovi u našem neposrednom kosmičkom komšiluku zavise pre svega od rastojanja od Sunca. Duž puta od Merkura, planete koja se nalazi najbliže našoj zvezdi, do Plutona, na samom rubu Sunčevog sistema, temperature variraju od preko 400°C do – 230°C. Negde između te dve ekstremne tačke nalazi se uzan pojas u kojem je temperatura "taman kako treba", dovoljno umerena da voda na odgovarajućem atmosferskom pritisku može da opstane u tečnom stanju. A bez tečne vode nema ni života, bar ne onog koji postoji na Zemlji. Ovaj naseljivi pojas koji bi, u teoriji, morao da postoji u okolini svake zvezde u našoj galaksiji često se naziva i "zonom Zlatokose", po poznatoj dečijoj bajci u kojoj Zlatokosa krišom proba večeru jedne porodice medvedića: kaša joj je prvi put suviše vruća, drugi put suviše hladna da bi tek poslednja činija bila "baš kako treba". Iako je "Kepler" do sada otkrio (dva)desetak planeta u naseljivim pojasevima drugih zvezda, najnovija istraživanja prilično su relativizovala značaj ove zone, bar kada je postojanje tečne vode u pitanju. Pre svega, naseljiva zona nije statična jer i zvezde s vremenom evoluiraju – naše Sunce je pre nekoliko milijardi godina bilo znatno manje i tamnije i sasvim je moguće da se Zemlja u tom periodu nalazila izvan "zelenog" pojasa, u ledenoj zoni. Pa opet, život na Zemlji ne samo da je začet već se i održao, a mi još uvek pokušavamo da odgonetnemo koji procesi su to omogućili. Uz to, danas smo prilično sigurni da u Sunčevom sistemu vode ima u izobilju, daleko izvan nastanjive zone: Mars je, sasvim sigurno, nekad imao velike količine tekuće vode na svojoj površini. Ispod ledene kore Europe, Jupiterovog satelita, verovatno se nalazi ogroman okean tečne vode, a sličnu strukturu ima i Saturnov satelit Enceladus. Iako do ovih podzemnih okeana ne dopire Sunčeva svetlost, život na Zemlji može da buja i bez nje ako postoji neki alternativni energetski izvor. Tako, na primer, u tamnim dubinama okeana, u blizini "termalnih dimnjaka", cveta potpuno nezavisan životni lanac zasnovan na potpuno drugačijim principima. Ovi stubovi tople vode koje zagreva lava što puzi tik ispod morskog dna obezbeđuju potrebnu energiju raznovrsnom živom svetu kome sunce nije potrebno. Sasvim je moguće da slični uslovi postoje i drugde. A to opet znači da je broj svetova gde je život moguć daleko veći od procenjenih 500 miliona koliko ih se, prema "Keplerovim" podacima, nalazi u Zlatokosinoj zoni širom Mlečnog puta. |
NIJE "ZVEZDA SMRTI" VEĆ DAJSONOVA SFERA: Civilizacija tipa 2
Nedostatak jednostavnog objašnjenja raspalio je maštu mnogih, pre svega ljubitelja naučne fantastike. Zamislite tehnički naprednu civilizaciju, recimo našu: energetske potrebe čovečanstva rastu iz godine u godinu i ne vidi se šta bi taj proces u budućnosti moglo da zaustavi. Razmišljajući o dugoročnim posledicama naše neutoljive potrebe za sve većim količinama energije, Friman Dajson je 1960. godine postavio prilično razumnu hipotezu da će, pre ili kasnije, svaka tehnološka civilizacija iscrpeti sve planetarno raspoložive energetske resurse i da će morati da se okrene svom suncu kao jedinom trajno dostupnom i neiscrpnom izvoru energije. Takva civilizacija, spekulisao je Dajson, moraće da izgradi kosmičku megastrukturu, takozvanu "Dajsonovu sferu", u suštini kolosalni solarni panel koji kao ljuska jajeta obuhvata "žumance" matične zvezde i sabira celokupnu energiju koju ona emituje u kosmos. Dajsonova sfera predstavlja verovatno najveću građevinsku konstrukciju o kojoj je ikad ozbiljno diskutovano u naučnoj literaturi, a njena složenost daleko prevazilazi sve što bi vam moglo pasti na pamet, uključujući "Beograd na vodi" ili "Diznilend" u Kragujevcu. Dajson je izraz "sfera" koristio metaforički i nikad je nije zamišljao kao "klasičnu" ljusku ili prsten izgrađen od čvrstog materijala. Relativno lako može da se pokaže da bi jedna takva građevina bila nestabilna i da bi kolabirala pod sopstvenim opterećenjem. Čak i ako pretpostavimo da ćemo jednoga dana uspeti da napravimo "ciglu" dovoljno jaku da se od nje sagradi čitava konstrukcija, ostaje problem "građevinskog materijala". Za kompletnu ljusku debljine desetak centimetara koja bi obuhvatala čitavo Sunce i imala poluprečnik jednak poluprečniku Zemljine orbite (150 miliona kilometara), bilo bi potrebno upotrebiti praktično sav čvrst materijal koji trenutno postoji u Sunčevom sistemu, uključujući i onaj praktično nedostupan, zakopan duboko u jezgrima gasovitih džinova kao što je Jupiter ili Saturn. I pored nepremostivih tehničkih teškoća, koncept je ipak nastavio da živi u naučnofantastičnim filmovima, romanima i stripovima, a verovatno najbolju priču na ovu temu (Ringworld) napisao je Lari Niven. Knjiga je i danas obavezno štivo za sve ljubitelje SF literature. Sa druge strane, Dajson je svoju "sferu" zamišljao, pre svega, kao ogromno jato sastavljeno od miliona nezavisnih letelica koje orbitiraju oko matične zvezde. Svaka letelica u jatu predstavlja jednu veliku, automatizovanu solarnu elektranu koja sakupljenu solarnu energiju bežičnim putem distribuira potrošačima širom planetarnog sistema. Prema sistemu koji je predložio ruski astronom Nikolaj Kardašev, civilizacija sposobna da izgradi Dajsonovu sferu kvalifikuje se za prelazak iz klase I (one kojoj mi trenutno pripadamo) u civilizacijsku klasu II. Kako god smišljena i napravljena, Dajsonova sfera predstavljala bi gigantski objekat čije bismo postojanje mogli da detektujemo pod naročito srećnim okolnostima. Zamislite jednu takvu superiornu civilizaciju koja se upravo sada nalazi negde na polovini izgradnje Dajsonove sfere, upravo u okolini pomenute zvezde KIC 8462852. Gledano sa Zemlje, "Kepler" bi video nepravilne senke poluzavršene konstrukcije, a sjaj manje ili više zaklonjene zvezde imao bi velike oscilacije u relativno kratkim vremenskim intervalima. Tačno ono što je "Kepler" izmerio, zar ne? Međutim, naučnici i dalje smatraju da postoje mnogo jednostavniji načini da se objasne promene sjaja ove zvezde od koje nas deli "samo" 1500 svetlosnih godina: verovatno se radi o međuzvezdanoj prašini, pojasu asteroida ili oblaku kometa. Ilustracije radi, pomenimo da bi jedna potpuno sagrađena Dajsonova sfera imala snagu čitavog Sunca što je, otprilike, 380 jotavata. Potrebne su 24 nule da se napiše jedan jotavat, pa računajte. Ako se ova brojka uporedi sa ukupnom potrošnjom čitave naše planete koja se meri teravatima (12 nula), jedna Dajsonova sfera mogla bi energijom da snabdeva oko 30.000 milijardi planeta naše veličine. Naravno, cela kalkulacija moraće da se pravi iz početka kroz dve godine, kada se očekuje da proradi srpski ekonomski tigar i naš dinamični rast prestigne sve civilizacije u univerzumu. Preliminarni proračuni izvedeni na bazi svežih izjava našeg premijera garantuju nam prelazak direktno iz I u III civilizacijsku klasu, a našu Dajsonovu sferu izgradićemo ne oko Sunca već oko čitave galaksije.
ilustracija: arhiva autora
Kako videti nevidljivo?
Iako još uvek nismo sigurni da smo otkrili sve planete u Sunčevom sistemu, to nam ne smeta da ih tražimo u okolini drugih zvezda širom Mlečnog puta. Jedino što ovoga puta moramo da koristimo potpuno drugačije metode.
Jako mali broj egzoplaneta otkriven je direktnim opažanjem, prostim gledanjem kroz jak teleskop. Posmatrano sa Zemlje, sve egzoplanete izgubljene su u sjaju svojih matičnih zvezda i da bi bile optički detektovane potrebno je da budu na dovoljno velikom rastojanju i jako velike.
Zato se danas uglavnom koriste indirektni metodi detekcije (ima ih desetak), a jedan od najčešće korišćenih je metod tranzicije. Ako uporno posmatrate neku zvezdu i ako između vas i zvezde promakne planeta koja kruži oko nje, uočićete slabašno smanjenje sjaja zvezde tokom čitavog vremena tranzicije. Iako se promene sjaja mere milionitim delovima, današnji instrumenti dovoljno su precizni da ovu promenu zabeleže.
Upravo ovu metodu koristi "Kepler" i ona je daleko od savršene: jedan oblak gasa ili prašine može da ima skoro identičan učinak tako da sva "Keplerova" opažanja moraju da prođu i nezavisnu proveru, obično korišćenjem drugih metoda i teleskopa na Zemlji. Uz to, metoda ima smisla samo ako orbita planete preseca liniju posmatranja što se događa u, otprilike, jedan odsto slučajeva.
Druga metoda još je suptilnija. Obično se kaže da planeta kruži oko zvezde koja je mnogo masivnija od nje, ali u stvarnosti i zvezda i planeta kruže oko zajedničkog centra mase koji je neuporedivo bliži zvezdi nego planeti. To opet znači da u takvom duetu ni zvezda nije apsolutno nepomična i na osnovu njenog minijaturnog "koprcanja" oko tačke obrtanja moguće je utvrditi postojanje nevidljivog pratioca. |
