Dotknąć Słońca
1 czerwca wysłana przez NASA sonda Parker już po raz piąty przeleciała przez koronę, bardzo gorącą zewnętrzną warstwę słonecznej atmosfery. Wysoka temperatura korony – milion stopni Celsjusza – jest dla astrofizyków zagadką. Trudno powiedzieć, dlaczego warstwa ta jest aż tak gorąca, skoro temperatura powierzchni Słońca wynosi tylko około 5,5 tys. stopni. To trochę tak, jakby za pomocą pieca rozgrzać pokój do temperatury wielokrotnie wyższej niż sam piec.
Jeśli ktoś zadaje sobie pytanie, jak to możliwe, że sonda Parker wytrzymała panującą w koronie słonecznej temperaturę miliona stopni, odpowiedź jest następująca: temperatura jest tam, owszem, wysoka, ale gęstość materii niewielka, więc gorąco nie czyni aż tak wielkich szkód. Do rozgrzanego piekarnika możemy włożyć rękę i przez chwilę trzymać ją tam zawieszoną w powietrzu, choć w środku jest 200°C lub więcej. Jeśli jednak nieopatrznie dotkniemy ścianki piekarnika lub rozgrzanego naczynia – oparzenie gotowe. I to jest właśnie sekret sondy Parker: niczego nie dotyka, leci jedynie przez słoneczną atmosferę, która jest biliony razy rzadsza niż ziemska.
Dlatego sonda Parker nie topi się, gdy wlatuje w słoneczną koronę. Choć oczywiście nawet przed taką rozrzedzoną, ale rozgrzaną do miliona stopni atmosferą musi się chronić, a czyni to za pomocą osłony, czyli kompozytowej pianki umieszczonej pomiędzy dwoma karbonowymi płytami, z których zewnętrzna pomalowana jest na biało. Tarcza ta, o średnicy 2,4 m i 11,5 cm grubości, rozgrzewa się podczas wizyt w słonecznej koronie do 1400°C.
Aparatura sondy, umieszczona za osłoną, utrzymywana jest w tym czasie w bezpiecznych 30°C. Jednak nie cała – niektóre instrumenty badawcze nie są chronione przez karbonową tarczę, choćby puszka do badania wiatru słonecznego wykonana z molibdenu, wolframu, tytanu i niobu. Z niobu również sporządzono anteny, które mierzą pole elektryczne i magnetyczne.
Sonda Parker, krążąc wokół Słońca, przelatuje czasem w pobliżu Wenus i dzięki grawitacji tej planety zacieśnia swoją orbitę. Dlatego stopniowo przedostaje się do gorącej korony coraz głębiej. Wiosną zeszłego roku zbliżyła się do powierzchni gwiazdy na 11,1 mln kilometrów, potem zredukowała dystans do 8,5 mln kilometrów, w przyszłym roku ma – według planu – osiągnąć 7,9, a w jeszcze kolejnym: 6,9 mln kilometrów. Potem prawdopodobnie nie wytrzyma gorąca i przestanie działać. Ale i tak jest to wielkie osiągnięcie, z którego możemy być dumni – co najmniej tak jak pan Maluśkiewicz ze spotkania z wielorybem.
Teraz, gdy ktoś zapyta: „A na Słońcu byliście?”, to – zadzierając nosa – odpowiadamy: „Oczywiście!”.
Tajemnica pacyficznego meteorytu
Niedaleko Papui-Nowej Gwinei na dnie oceanu znajdują się szczątki międzygwiezdnego meteorytu. To maleńkie kawałki, lecz znalezienie ich i wydostanie na powierzchnię stanowiłoby dla nauki wielkie osiągnięcie. Byłby to pierwszy materiał z innego układu gwiezdnego, jaki dostałby się w ludzkie ręce.
Niespełna metrowy meteoryt eksplodował w atmosferze niedaleko wyspy Manus 8 stycznia 2014 r., jednak naukowcy nie od razu zauważyli to wydarzenie. Dopiero w roku 2017, kiedy przez Układ Słoneczny przeleciała międzygwiezdna skała znana jako Oumuamua, student astronomii z Harvardu Amir Siraj oraz jego opiekun naukowy prof. Avi Loeb uznali, że przeszukają archiwa, by znaleźć inne obiekty, które mogły przyfrunąć spoza Układu Słonecznego. A rozpoznają je dzięki ich olbrzymiej prędkości.
Jak tłumaczy Amir Siraj na łamach czasopisma „Scientific American”, każdy obiekt, który przecina orbitę Ziemi z prędkością powyżej 42 km/s, jest najpewniej pochodzenia międzygwiezdnego. Loeb i Siraj dość szybko wpadli na trop meteorytu zarejestrowanego w roku 2014 przez amerykańskiego satelitę szpiegowskiego w okolicach wyspy Manus. Meteoryt ten wszedł w atmosferę ziemską z prędkością 45 km/s, rokował więc dobrze. Należało jeszcze wziąć poprawkę na ruch samej planety – po jej dokonaniu okazało się, że kosmiczna skała leciała nawet szybciej, około 60 km/s.
Oczywiście Siraj i Loeb chcieli jak najszybciej opublikować swoje odkrycie, ale tu zaczęły się schody. Bo choć dane zebrane przez szpiegowskiego satelitę były jawne, informacje o możliwym błędzie pomiarowym objęto już tajemnicą wojskową (zapewne po to, by żaden obcy wywiad nie dowiedział się, jakiej jakości sprzętem dysponuje armia USA – jednak to tylko domysł, bo przyczyna utajnienia również jest tajna). No i klops, bo tak się składa, że w artykule naukowym należy podać margines błędu, inaczej nikt go do druku nie przyjmie.
Kiedy Sirajowi udało się w końcu uzyskać zaświadczenie od wojska o marginesie błędu, było ono anonimowe (utajniono nazwisko jego wystawcy). A jako takie było w świecie nauki niewiele warte, zatem astronomowie musieli dalej lobbować.
Dzięki wpływowym sojusznikom w ważnych instytucjach w końcu się udało: w marcu 2022 r. gen. John Shaw, zastępca dowódcy Sił Kosmicznych USA, oraz Joel Mozer, naukowiec z tejże instytucji, oficjalnie określili margines błędu urządzeń pomiarowych satelity. Siraj mógł wreszcie pochwalić się swoim odkryciem, pierwszym zarejestrowanym przez naukę międzygwiezdnym meteorytem – meteorytem, czyli kosmicznym ciałem, które weszło w ziemską atmosferę.
Obiekt ten został nazwany niezbyt oryginalnie: CNEOS 2014-01-08. Takiego pięknego imienia jak Oumuamua jeszcze nie dostał (chociaż kto wie, może i dostał, ale objęte jest ono tajemnicą wojskową).
Kwintesencja kontra entropia
Uwaga, dobre wieści! Śmierć cieplna wszechświata wcale nie jest przesądzona! Fizycy ogłosili hipotezę, według której wkrótce – bo już za 65 mln lat – przestrzeń nie będzie się już rozszerzać, a za 100 mln lat wręcz zacznie się kurczyć.
Trudno z całą pewnością powiedzieć, jak to się wszystko potoczy, ale tym, co dziś wiadomo, jest to, że wszechświat się rozszerza, a jakieś 4 mld lat temu tempo jego ekspansji zaczęło wzrastać. Aby wyjaśnić, dlaczego tak się dzieje, opracowano koncepcję ciemnej energii, która działa w sposób przeciwny niż grawitacja: rozpycha wszystko i rozsadza. Wedle najpopularniejszej wersji miałaby ona być wpleciona w czasoprzestrzeń jako stała kosmologiczna, czyli pewna niezmienna wartość. Wszechświat się rozszerza, więc jest w nim coraz więcej ciemnej energii, przez co ten rozszerza się coraz szybciej, a w przyszłości będzie robił to w jeszcze większym tempie. W takim ujęciu jego ostateczny los nie przedstawia się różowo: wszystko coraz szybciej będzie się od siebie oddalać i stygnąć. Za około 100 bilionów lat stare gwiazdy się wypalą, a nowe przestaną powstawać. Potem minie jeszcze mnóstwo czasu i wyparują czarne dziury. W końcu wszechświat osiągnie stan nazywany śmiercią cieplną (ewentualnie cała materia zostanie rozerwana na strzępy w hipotetycznym wydarzeniu nazywanym wielkim rozdarciem – już nie wiadomo, co gorsze).
Ale, jak wspomniano, jest też inna koncepcja, której najbardziej znanym piewcą jest fizyk teoretyczny z Princeton University Paul Steinhardt. Wraz ze współpracownikami wiosną 2022 r. opublikował on w piśmie „PNAS” artykuł, w którym prezentuje tę ideę. Nie trzeba – twierdzi – zakładać, że ciemna energia jest czymś w rodzaju stałej wplecionej w przestrzeń. Może ona być polem, które zmienia się w czasie; czymś, co fizyk trochę staromodnie nazywa kwintesencją. Jeżeli wyjdziemy z takiego właśnie założenia i w tym duchu zinterpretujemy dotychczasowe dzieje wszechświata, okaże się, że ciemna energia może z czasem zaniknąć i zmienić się w coś, co przypomina zwykłą materię; w coś, co nie przeciwstawia się grawitacji, tylko ją wzmacnia. W efekcie wszechświat zacznie się kurczyć – właściwie ten etap już się rozpoczął, choć jeszcze tego nie widzimy.
Trudno tę teorię zweryfikować, bo ze względu na olbrzymią skalę czasową tych wydarzeń nie możemy po prostu poczekać na rozwój wypadków i opublikować wniosku w kolejnym wydaniu kwartalnika. Nie mamy też innego wszechświata do badań porównawczych. Poza tym – co równie kłopotliwe – nie rozumiemy, czym w istocie jest ciemna energia. Może jeśli nasza wiedza co do tego ostatniego punktu się poprawi, będziemy mogli coś stwierdzić bardziej kategorycznie.
Na razie jednak nic pewnego nie wiemy. Ale piszemy o tym, bo być może Czytelnik lub Czytelniczka zastanawia się, czy warto rano wstać i iść do pracy lub szkoły, skoro wszechświat i tak czeka śmierć cieplna. Otóż niewykluczone, że warto.
Robot i jego brat
Czy ten płaski, nieregularny, błyszczący kształt obudził w łaziku Perseverance jakieś wspomnienia? Czy niestrudzony marsjański eksplorator domyślił się, że ujrzał spadochron, na którym przez cienką warstwę atmosfery opadł na to rude, bezkresne pustkowie? Poprzednie łaziki dokonywały oględzin swoich spadochronów natychmiast po lądowaniu, tym razem jednak NASA zdecydowała inaczej. Perseverance zajął się najpierw eksploracją krateru Jezero. Dopiero 404. marsjańskiego dnia po lądowaniu pozwolono łazikowi z oddali rzucić okiem kamery na spadochron – wskazówkę, że gdzieś nad tym burym niebem wiecznie przysłoniętym przez wzbijany wiatrem pył jest jakieś inne miejsce, z którego robot pochodzi.
W tym innym miejscu, w kolorowej Kalifornii, mieszka bliźniak łazika Perseverance noszący radosne imię Optimism. Otoczony nieustanną opieką wypuszczany jest na krótkie spacery w krajobrazie, który ma udawać marsjański. Wyposażony w bardzo podobne instrumenty jak Perseverance ma za zadanie testować oprogramowanie. Jeśli inżynierowie znajdują jakieś błędy w kodzie, poprawiają je i nową wersję wysyłają marsjańskiemu odpowiednikowi.
Taki jest podział ról. I oczywiście to Perseverance jest w tym rodzeństwie bohaterem. Jego imię oznacza „wytrwałość” i tego się od niego wymaga. Niestrudzonej jazdy przez ocean czerwonego szutru. Pobierania próbek oraz badania ich. Przyjmowania korekt oprogramowania opracowywanych przez jego bliźniaczego brata i otaczających go uśmiechniętych dwunogów.
W dobrym świetle
Naukowcy, którzy w ramach programu SETI (Search for Extraterrestrial Intelligence) poszukują pozaziemskich cywilizacji, opracowali nową wiadomość dla kosmitów. Twierdzą, że jest ona lepiej przygotowana niż ta, którą wysłano w roku 1974 za pomocą radioteleskopu Arecibo. List zawiera 13 kwadratowych stronic zakodowanych w formie bitmapy, które rozpoczynają się od wprowadzenia, z wykorzystaniem systemu dwójkowego, w system dziesiętny – zakładamy, że skoro odbiorca rozszyfrował bitmapę, to system dwójkowy będzie dla niego zrozumiały. Dalej mamy przegląd ludzkich osiągnięć z dziedziny matematyki i fizyki – aby czytelnik listu nie pomyślał sobie, że wiadomość wysłał jakiś pętak, który przypadkowo dorwał się do radioteleskopu. Są też naszkicowane nagie ludzkie sylwetki (kobieta i mężczyzna) oraz schemat białek DNA. Wszystko to prezentuje się bardzo ładnie i kosmitom powinno się podobać. Ponieważ to prosta bitmapa, grafika jest nieco retro, trochę w stylu gry Space Invaders, ale miejmy nadzieję, że ewentualny odbiorca nie będzie miał takiego skojarzenia – bo i skąd?
Wiadomość ma zostać wysłana w stronę grupy gwiazd położonych jakieś 13 tys. lat świetlnych od Układu Słonecznego, w połowie drogi między nami a centrum Galaktyki. Na razie nie wiadomo jednak, za pomocą jakiego urządzenia można by to zrobić. Są na Ziemi potężne radioteleskopy, lecz przystosowane do odbioru, a nie do wysyłania sygnałów. Jedyny, który mógł służyć jako nadajnik, czyli Arecibo w Portoryko, od dwóch lat już nie działa i zapewne to się nie zmieni. Trzeba więc będzie dostosować do celów nadawczych chiński teleskop FAST albo kalifornijski ATA. To jednak tylko kwestia techniczna, bardziej problematyczna jest inna sprawa: czy warto taką wiadomość w ogóle wysyłać. Krytycy nie bez racji przywołują liczne przykłady z naszej ziemskiej historii, kiedy to zetknięcie różnych kultur czy cywilizacji kończyło się zupełnym lub niemal zupełnym wytrzebieniem jednej z nich. O spotkaniach ludzi z innymi gatunkami również nie można wiele dobrego powiedzieć. Nie jesteśmy mistrzami komunikacji, dyplomacji i pokojowego współżycia, a jacy są ewentualni kosmici – nie wiemy.
Eksperci z SETI nie lekceważą tych argumentów, twierdzą jednak, że wysłanie wiadomości do mieszkańców kosmosu jest dla nas świetną okazją, by pokazać się w korzystnym świetle. Najwyraźniej uważają, że najpozytywniejsze będzie przedstawienie ludzi jako istot chodzących nago i zainteresowanych tylko osiągnięciami nauk ścisłych – stąd taka, a nie inna treść przygotowanego listu.
Jak na tę wizytówkę zareagują przedstawiciele odległej cywilizacji, nie mamy pojęcia i za naszego życia się nie dowiemy. List będzie frunąć do potencjalnego odbiorcy 13 tys. lat, wiadomość zwrotna – tyle samo. Ponadto trzeba dać kosmitom przynajmniej kilka dni na zredagowanie odpowiedzi, chyba że mają już jakąś gotową na takie okazje.
Istnieje też jednak ryzyko, że kosmici nie zrozumieją listu. W pionierskich czasach SETI astronom Frank Drake pokazywał wstępne wersje kosmicznej wiadomości wielu wybitnym naukowcom, wśród których nie brakowało noblistów. Żaden z nich nie rozszyfrował informacji, a tylko jedna osoba domyśliła się, że ciąg zer i jedynek należy ułożyć w obrazek. Był to Barney Oliver, dyrektor laboratorium Hewlett Packard, który nadesłał odpowiedź, także w formie zer i jedynek. Po przetłumaczeniu ich na grafikę oczom Franka Drake’a ukazała się szklanka martini z oliwką.
Ciekawe, co odpowiedzą kosmici.
Czytaj również:
