Zawiedliśmy się na planetach, bo nie spełniały naszych naiwnych oczekiwań. Ale dziś wiemy, że w kosmosie istnieje wiele miejsc przyjaznych życiu. Nawet niedaleko. Publikujemy rozmowę z Davidem Grinspoonem, astrobiologiem i jednym z prelegentów Copernicus Festival 2023, który właśnie się rozpoczął.
Michał Gikowski: W 2015 r. Ellen Stofan, główna doradczyni naukowa NASA, przewidywała, że w ciągu 10 lat znajdziemy mocne przesłanki istnienia życia poza Ziemią. Mamy już potrzebną technologię i wiedzę. Ale kończy się nam czas, zostały tylko dwa lata!
David Grinspoon: Ellen to znakomita uczona i moja dobra przyjaciółka. Mam podobne przemyślenia jak ona, ale stawianie prognoz z określonymi ramami czasowymi jest ryzykowne. Sądzę, że jesteśmy na dobrej drodze do dokonania takiego odkrycia. Ale nie traktowałbym konkretnej daty zbyt poważnie.
Jak blisko jesteśmy?
Badamy albo będziemy wkrótce badać miejsca, które zgodnie z naszą wiedzą mogą być przyjazne życiu. Jednym z nich jest Europa, księżyc Jowisza. Pod lodową pokrywą skrywa największy ocean Układu Słonecznego i zdaje się mieć wszystko, czego potrzebuje życie. Dwie misje, europejska i amerykańska, zaczną ją badać w ciągu dekady. Jeśli są tam jakieś oznaki życia, mamy szansę je wychwycić. Mamy też misje na Wenus, a jestem wielkim fanem możliwego życia w chmurach tej planety. Inna misja zbada Tytana – księżyc Saturna. Odkrywamy też zadziwiające planety pozasłoneczne. Galaktyka jest ich pełna. Będę jednak ostrożniejszy niż Ellen i powiem, że znalezienie życia może nastąpić w ciągu najbliższych dziesięcioleci. Postęp na tym polu jest jednak powodem do optymizmu.
Są ludzie, którzy uważają, że astrobiologia jest jak nauka o jednorożcach. Zajmujemy się czymś, co może w ogóle nie istnieć.
Spotkałem się ze stwierdzeniem, że astrobiologia to nauka bez przedmiotu. Tymczasem my mamy przedmiot badań: długą historię życia na Ziemi. Ogromna część naszej planety jest dziełem żywych istot. Nie da się badać historii Ziemi bez zgłębiania wpływu, jaki na planetę wywarło życie. To właśnie jest cel astrobiologii: zrozumienie tego, jak planety i biosfery wpływają na siebie, i próba wyciągnięcia ogólnych wniosków, które można zastosować poza Ziemią. To wszystko pozwala nam też lepiej zrozumieć, jak działają planety. A musimy to zrozumieć, bo zamieszkujemy planetę, która szybko się zmienia. Astronomia pozwala nam lepiej pojąć nasz własny, planetarny dom i rolę, jaką odgrywamy w nim my sami.
Z astrobiologią jest jak z feniksem. Zaczęliśmy od wielkiego entuzjazmu, od szukania kanałów na Marsie, ale kiedy nasze sondy poleciały na inne planety, entuzjazm zniknął i zaczął się odradzać wiele lat później.
Nasz sposób myślenia o możliwości istnienia życia w kosmosie oscylował między dzikim optymizmem a głębokim pesymizmem. Naukowcy sądzili, że Wenus i Mars są podobne do Ziemi, że Wenus jest rodzajem tropikalnej bliźniaczki naszej planety. Już pierwsza sonda, która tam dotarła, pokazała, że Wenus to piekło bez wody, z temperaturami sięgającymi 500 stopni. Zawiedliśmy się na planetach, bo nie spełniały naszych naiwnych oczekiwań, co doprowadziło do dziesięcioleci pesymizmu. Ale to się zmieniło. Zaczęliśmy lepiej poznawać życie na samej Ziemi. Odkryliśmy organizmy zwane ekstremofilami, które pokazały, że życie może istnieć i kwitnąć w znacznie szerszym zakresie warunków, niż to sobie wyobrażaliśmy. Zrozumieliśmy, że miejsc w kosmosie, na których może istnieć życie, jest dużo.
Jak mawiał Ian Malcolm z Parku Jurajskiego: „Życie znajduje drogę”. Ale może to nasza wyobraźnia nie radzi sobie ze wszystkimi formami, jakie jest w stanie ono przybrać.
My, astrobiolodzy, staramy się zrozumieć uniwersalne cechy życia, jego uniwersalne granice. To trudne, bo znamy tylko jedną biosferę. Pojawia się problem filozoficzny. Jak możesz szukać czegoś, czego w zasadzie nie możesz zdefiniować? A nie możesz zdefiniować życia, gdy masz tylko jeden jego przykład. Więc szukamy czegoś, czego nie możemy zdefiniować i będziemy wstanie to zdefiniować dopiero, kiedy to znajdziemy. Paradoks. Robimy postępy, ale kwestia tego, jak ogranicza nas własna wyobraźnia, to wciąż bardzo interesujące pytanie.
Weźmy jeden przykład: czy może istnieć życie, które nie jest oparte na węglu? Całe życie na Ziemi opiera się na nim i zwykle, gdy szukamy życia gdzie indziej, nadal szukamy czegoś podobnego, bo takie życie najłatwiej nam sobie wyobrazić. Naukowcy starali się stworzyć w laboratoriach alternatywne systemy, ale wciąż nie wymyślili niczego, co działa równie dobrze. Ale czy jest to ograniczenie dla wszechświata, czy tylko dla nas samych? Być może wszechświat wymyślił gdzieś coś, czego sobie nie wyobrażaliśmy?
Gdzie zgodnie z obecną wiedzą nie ma sensu szukać życia? Gdzie jest niemożliwe?
Czymkolwiek życie jest, jakkolwiek je zdefiniujemy, to trudno uciec od konkluzji, że jest czymś, co zużywa energię. Wykorzystuje źródło i przepływ energii oraz składniki odżywcze, aby się rozwijać.
Miejsca niedostępne dla życia to te, w których nie ma przepływu energii i składników odżywczych. Nie zawracałbym sobie głowy powierzchnią Merkurego, ponieważ to tylko goła skała. Dostaje ciepło od Słońca, ale nic się tam nie zmienia. Wykluczyłbym też każde miejsce zamarznięte na kość. Ale niektóre miejsca we wszechświecie na pozór wpisujące się w te kategorie okazały się pełne niespodzianek. W2015 r. dotarliśmy z misją New Horizons na Plutona i odkryliśmy zmieniające się, płynne środowisko z własnym źródłem energii. Trzeba być ostrożnym, mówiąc, że jakieś miejsce jest niedostępne dla życia.
Skoro mówiliśmy o wyobraźni: Pan miał się jej od kogo uczyć. Dorastał Pan w otoczeniu legendy science fiction Isaaca Asimova i astronoma oraz popularyzatora nauki Carla Sagana.
Obaj byli ważnymi osobami w moim życiu. Kiedy jesteś dzieckiem, nie sądzisz, że w twoim otoczeniu jest cokolwiek niezwykłego. Więc wujek Carl, przyjaciel mojego ojca, który często nas odwiedzał, jeździł z nami na wakacje, był po prostu normalną częścią mojego świata. Przychodził do nas z najnowszymi zdjęciami Marsa, z zaraźliwym entuzjazmem opowiadając o eksploracji planet, w którą był zaangażowany. Uważałem, że robi naprawdę fajne rzeczy i może też mógłbym je robić. Apotem, w dorosłym życiu, miałem okazję z nim współpracować, co było wspaniałym doświadczeniem. Isaac Asimov był częściowo odpowiedzialny za moją fascynację fantastyką naukową. Moja babcia była jego sekretarką, gdy wykładał na Boston University, a on sam często nas odwiedzał. W mojej głowie nie było rozdziału na naukę i fantastykę naukową.
Dobra fantastyka zawsze zadaje pytania o naturę życia i naszą zdolność do jego rozpoznania. Choćby w „Solaris” Stanisława Lema. Czy będziemy w stanie rozpoznać życie, gdy je zobaczymy?
Lem jest jednym z moich ulubionych pisarzy. Doskonale stawiał takie pytania i pokazywał absurd naszych prób udawania, że coś wiemy o wszechświecie w obliczu skali naszej ignorancji. Idea, że możemy znaleźć życie i nawet go nie rozpoznać, jest dla mnie naprawdę fascynująca. Wszechświat może nie spełniać naszych oczekiwań. Znajdziemy rzeczy, które nas zaskoczą. Jako astrobiolodzy powinniśmy być tego świadomi. Powinniśmy wszyscy czytać Lema.
Wybierzmy się więc na wycieczkę po Układzie Słonecznym w poszukiwaniu życia. Ustaliliśmy już, że na Merkurym nie ma czego szukać.
Powinienem być ostrożniejszy. Nawet na Merkurym znaleźliśmy coś dziwnego. W kraterach w pobliżu biegunów jest jakiś dziwny lotny materiał, który wydaje się zawierać siarkę. To ciągle za mało, żeby Merkury trafił na szczyt mojej listy, ale coś jednak tam się dzieje. A ponieważ wcześniej rozmawialiśmy o science fiction, muszę wspomnieć Kurta Vonneguta. W „Syrenach z Tytana” w jaskiniach we wnętrzu Merkurego żyją podobne do nietoperzy stworzenia, które żywią się energią sejsmiczną. Nie twierdzę, że jest tam coś takiego, ale nie wykluczam tego całkowicie.
Wenus, jak już Pan mówił, miała być drugą Ziemią. Potem okazała się piekłem, ale teraz znów jest obiecująca.
Na powierzchni Wenus panują temperatury, w których nie może powstać żadna złożona cząsteczka organiczna. Ale kiedyś Wenus była o wiele bardziej podobna do Ziemi. Jednym z głównych zadań misji, które na nią polecą, będzie ustalenie tego, co właściwie tam się stało. Jak długo istniały tam oceany? Czy mogło powstać w nich życie, a jeśli tak, to co się z nim stało? Jedną z możliwości, którą promuję od jakiegoś czasu, jest to, że życie może do dziś istnieć w chmurach Wenus. Bo tam pogoda jest raczej umiarkowana. Panuje temperatura i ciśnienie zbliżone do tych z powierzchni Ziemi, mamy interesujące cykle i reakcje chemiczne. Chmury składają się jednak ze stężonego kwasu siarkowego i dopiero się okaże, czy cokolwiek może przetrwać w tym środowisku. W Nowej Zelandii jest prywatna firma o nazwie Rocket Lab, która w 2025 r. chce tam wysłać pierwszą prywatną misję międzyplanetarną. Jeśli się uda, będziemy mieli mały instrument, który zbada chmury i poszuka w nich śladów chemii organicznej.
Słyszałem o tym, że na chmurach Wenus pojawiają się i zanikają dziwne wzory, podobne do zakwitów glonów.
W mojej pierwszej książce, „Venus Revealed”, pisałem o tych ciemnych plamach i o dziwnym zjawisku, do jakiego dochodzi w chmurach. Jest tam coś, co pochłania ogromne ilości ultrafioletu. Ponad połowę promieniowania, które dociera do planety.
Można sobie wyobrazić, że to jakiś biologiczny pigment dostarczający energii żywym istotom, które rosną i tworzą coś podobnego do zakwitów glonów. Ten pomysł został niedawno podchwycony przez kilku badaczy, którzy zaczęli modelować to zjawisko. Nie powiedziałbym, że to bardzo prawdopodobny scenariusz ani nawet element głównego nurtu, ale jest rozważane w literaturze.
Kontynuujmy wycieczkę. Zanim dotrzemy na Marsa, wracamy do domu. Kwestia istnienia życia na Ziemi została rozstrzygnięta już jakiś czas temu.
Wciąż zmagamy się z pytaniem, czy na Ziemi istnieje inteligentne życie.
A co z Księżycem?
Umieściłbym go na liście najmniej obiecujących miejsc, bo niewiele się tam dzieje. To jest skała. Księżyc jest jednak bardzo interesujący dla astrobiologii, ponieważ jest kluczem do zrozumienia wczesnej historii Układu Słonecznego i wczesnej historii Ziemi. Można się tam wiele nauczyć, ale nie sądzę, że znajdziemy na nim życie.
Czeka więc na nas planeta, która od dziesięcioleci jest numerem jeden dla poszukiwaczy życia. Ale Pan jest sceptyczny. W jednej z książek parafrazował Pan skecz o martwej papudze grupy Monty Pythona pisząc, że „Mars zginął, kopnął w kalendarz, to eks-biosfera”.
Mars ma naprawdę ciekawą przeszłość i jest doskonałym miejscem do poszukiwania skamielin. Widzimy tam wiele śladów pozostawionych przez ciekłą wodę. Byłoby dziwne, gdyby Mars nigdy nie miał życia. Czy życie istnieje tam dziś? To ciekawa kwestia, bo istnieją tam obiecujące środowiska. Nie na powierzchni, która jest zimna, wyschnięta i napromieniowana. Pod ziemią, gdzie jest cieplej, prawdopodobnie jest woda, a skały dają ochronę przed promieniowaniem, coś mogło przetrwać. Jestem jednak przekonany, że tak nie jest.
Dlaczego? Tutaj duży wpływ wywarło na mnie coś, co nazywa się hipotezą Gai. To idea mówiąca o tym, że życie na Ziemi stanowi globalną całość. Życie nie istnieje jako odizolowane organizmy i środowiska. To system sprzężeń zwrotnych i globalnych cykli. Gdybyś był Marsjaninem szukającym życia na Ziemi, nie musiałbyś nawet lądować. Wystarczy skierować teleskop w naszą stronę, by zobaczyć tlen i metan. Ślady tego, jak życie zmieniło atmosferę Ziemi, właściwości jej powierzchni. A jeśli chodzi o Marsa, atmosfera wygląda na martwą.
Odkryliśmy tam dziwne pióropusze metanu.
To słuszna uwaga. Znaleźliśmy na Marsie odrobinę metanu. Jeśli jest tam życie, ten metan mówi nam „Hej, jestem tutaj”. Ale dowody są słabe. Nadal trwa spór, czy metan naprawdę tam jest. A wykryte ilości są tak małe, że można wyjaśnić je inaczej. Przede wszystkim jednak dla mnie Mars nie wygląda na planetę opanowaną przez życie jak Ziemia. Pisałem wielokrotnie o czymś, co nazywam hipotezą żywych światów. Chodzi o to, że jeśli życie istnieje na jakiejś planecie, to prawdopodobnie jest ona przez nie zupełnie opanowana. Czy planeta może być tylko trochę żywa? Nie sądzę. Wierzę, że planeta jest albo tak żywa, jak Ziemia, albo całkowicie martwa. Jeśli tak, to Mars jest całkowicie martwy. Cieszę się, że szukamy życia na Marsie. To test dla mojej hipotezy. Znalezienie ocalałego życia na Marsie pokazałoby, że się myliłem. A nie przychodzi mi do głowy wiele spraw, w których wolałbym się bardziej mylić.
Ostatnio poszukiwania życia na Marsie padły jednak ofiarą geopolityki. Europejski łazik Rosalind Franklin nie poleciał tam, ponieważ ESA wstrzymała współpracę z Rosyjską Agencją Kosmiczną.
To ważna kwestia. Dlaczego w ogóle to robimy, skoro mamy tak wiele potrzeb tu, na Ziemi? Lubię myśleć, że w naszych badaniach jest aspekt nadziei, że koncentrujemy się na przyszłości i że badania kosmosu to z natury globalne przedsięwzięcie, bez względu na to, kto płaci rachunek za daną misję. Docieramy na inne planety jako emisariusze rasy ludzkiej i planety Ziemia. Możemy też spojrzeć na to, czego się nauczyliśmy, jeśli chodzi o zmiany klimatu czy nawet groźbę zimy nuklearnej. Wiemy, jak modelować zimę nuklearną dzięki badaniom burz piaskowych na Marsie. Studiując inne planety, dowiadujesz się zaskakujących rzeczy o Ziemi. Ale są granice tego, ile zasobów powinniśmy na nie poświęcić w obliczu problemów na Ziemi. Dlatego jestem wielkim fanem robotycznej eksploracji, ponieważ pozwala ona osiągnąć więcej za stosunkowo mniejsze sumy.
Kontynuujmy podróż w stronę zewnętrznego Układu Słonecznego. Trafiamy na pas asteroid. Czy jest tam coś wartego uwagi, czy możemy go pominąć?
Jest fascynujący z perspektywy prób zrozumienia historii Układu Słonecznego, ale są o wiele lepsze miejsca do poszukiwania życia. Chociaż największa asteroida, Ceres, wykazuje zaskakującą aktywność, a nawet oznaki sugerujące, że na jej powierzchnię z głębin przedostaje się woda.
Zajrzyjmy na Jowisza i jego księżyce. Sama planeta wydaje się najmniej interesującą częścią tego systemu.
Tak, chociaż rozmawialiśmy o życiu w chmurach Wenus. Wiele lat temu Carl Sagan napisał serię spekulatywnych artykułów na temat tego, że w chmurach Jowisza może istnieć rodzaj życia, ponieważ zachodzą w nich interesujące reakcje chemiczne i interakcje. Pierwsze miejsce, na które musimy spojrzeć, to jednak Europa. Jedno z najlepszych miejsc w Układzie Słonecznym do poszukiwania życia. Ma wszystko, czego naszym zdaniem potrzeba. Wodę, źródła energii. Prawdopodobnie ma materię organiczną przenikającą przez lód. Jeśli naprawdę rozumiemy warunki wymagane do życia, powinno ono istnieć na Europie.
To nie tylko Europa. Podobnych miejsc w systemie Jowisza jest kilka.
Europa jest kusząca, ponieważ tamtejszy lód jest cienki. Możemy sobie wyobrazić jakieś urządzenie, które przetopi zamarzniętą pokrywę i dotrze do oceanu. Ale są też Ganimedes i Kalisto, dwa inne lodowe księżyce, które prawdopodobnie mają własne oceany. Jest jeszcze Io, czyli wulkaniczny księżyc, który nie ma wody wstanie ciekłym, ale z pewnością jest bardzo aktywny i ma interesującą chemię. Można sobie wyobrazić, że jakaś forma biochemii mogłaby tam wyewoluować, korzystając z tej aktywności, opierając się choćby na siarce.
Czas na Saturna.
Szczególnie ciekawe są tam dwa księżyce. Pierwszym jest Tytan – jedyne miejsce w Układzie Słonecznym inne niż Ziemia, które ma trwałe zbiorniki płynu na powierzchni. Pod wieloma względami jest podobny do Ziemi, ale jest zbudowany z zupełnie innej materii. Ma jeziora i oceany z ciekłego metanu, ma góry z lodu. Są tam chmury i opady deszczu, a nawet wydmy zbudowane z materii organicznej. Czy może tam być coś żywego? Na powierzchni nie ma ciekłej wody, jest jednak płynny metan. Wielu ludzi zastanawiało się, czy może istnieć tam jakiś rodzaj życia, którego jeszcze sobie nie wyobrażaliśmy. Inną ciekawą cechą Tytana jest to, że prawie na pewno w jego wnętrzu znajduje się ocean wody. A to rodzi ciekawe pytanie. Skoro mamy mnóstwo substancji organicznych na zewnątrz i ciekłą wodę w środku, czy jest jakiś sposób, aby mieszały się ze sobą? Aktywność geologiczna jest na tyle duża, że w odpowiednio długiej skali substancje organiczne mogą przenikać do wody, co sprawia, że we wnętrzu Tytana może istnieć oparte na wodzie życie podobne do naszego, a na jego powierzchni jakiś inny, bardziej egzotyczny rodzaj, który wykorzystuje tamtejsze substancje organiczne. Wkrótce wyruszy tam misja o nazwie Dragonfly. Rodzaj drona, który będzie latał i pobierał próbki jezior i powierzchni. Jest na co czekać. Jest na co czekać.
Innym ekscytującym miejscem w układzie Saturna jest Enceladus, mniejszy księżyc, który posiada ocean płynnej wody. Wypluwa wodę w przestrzeń kosmiczną przez gejzery. A to bardzo fajne, ponieważ można sobie wyobrazić, że możemy szukać tam życia nawet bez lądowania. Mógłbyś po prostu przelecieć przez te gejzery i sprawdzić, co jest w tym oceanie.
Opuszczamy Saturna i przenosimy się na zewnętrzne krańce Układu Słonecznego. Uran i Neptun miały być tylko gigantycznymi, lodowymi kulami z lodowymi księżycami, na których nie dzieje się nic ciekawego.
Odwiedziliśmy te planety tylko raz, kiedy w ich pobliżu przeleciała sonda Voyager 2. Wielu rzeczy o nich nie wiemy. A teraz, gdy badamy egzoplanety, odkrywamy, że tzw. lodowe olbrzymy to jeden z najpowszechniejszych rodzajów planet we wszechświecie. Jeśli chodzi o astrobiologię, jedynym miejscem w tych systemach, do którego naprawdę chciałbym wrócić, jest księżyc Neptuna Tryton. To stosunkowo duży, aktywny księżyc. Ma gejzery, jego powierzchnia jest młoda i stale się zmienia. A miejsca, w których dużo się dzieje, są potencjalnie interesujące biologicznie.
Ostatnia Pana książka mówi o następnym miejscu, do którego się wybieramy. Pluton miał być kompletnie martwy. A jednak, kiedy go odwiedziliśmy, wydawał się o wiele bardziej żywy niż Mars. Co nam to mówi o zewnętrznych krańcach Układu Słonecznego?
Po tym, jak sonda New Horizons dotarła do Plutona, niektórzy naukowcy mówili, że Pluton to nowy Mars. Na jego powierzchni zachodzą zmiany, obserwujemy dziwne interakcje między atmosferą a lodem. Azot, z którego się składają, stale paruje, skrapla się i porusza. To kolejny przykład miejsca, które uważaliśmy za martwe, bo zabrakło nam wyobraźni. Pluton jest w połowie skałą, a w połowie bryłą lodu. Skały mają naturalną radioaktywność i są źródłem ciepła. Jak się okazuje wystarczającym, by sprawić, żeby grube lodowce azotu zaczęły nadtapiać się i płynąć. Mamy więc aktywność geologiczną. Wydaje się też, że odkryliśmy na Plutonie dowody istnienia wewnętrznego oceanu. Możliwe więc, że we wnętrzu planety jest środowisko potencjalnie odpowiednie dla życia, a tego zupełnie się nie spodziewaliśmy. Byłoby wspaniale wrócić tam na dłużej, z sondą, która pozostałaby na orbicie, a może nawet z lądownikiem.
Wróćmy na Ziemię. W jaki sposób badania tych odległych miejsc mogą wpłynąć na to, jak walczymy o zachowanie naszej planety?
Astrobiologia rozważa związki między życiem a planetami, a to z kolei rozciąga się na związki między planetami a cywilizacjami. Weszliśmy w erę, którą nazywamy antropocenem. Epokę, w której ludzie stali się dominującą siłą geologiczną. Myśląc o sobie w geologicznej skali czasu, możemy zadać pytanie, co musi się stać, abyśmy stali się nie krótkotrwałym, destrukcyjnym zjawiskiem, a konstruktywną, integralną częścią planety. Czymś zupełnie nowym w tej erze jest fakt, że nie jesteśmy tylko nowym rodzajem siły geologicznej. Jesteśmy pierwszą siłą geologiczną, która jest świadoma swojego istnienia. Pytanie brzmi, czy potrafimy użyć tej świadomości do rozwiązania problemów, które sami sobie stworzyliśmy?
Potrafimy?
Najgorszy scenariusz jest taki, że całkowicie znikniemy. Nie sądzę, żeby tak się stało. Najlepszym scenariuszem jest taki, w którym natychmiast zmądrzejemy, przestaniemy używać paliw kopalnych i przestawimy się na alternatywne źródła energii. To też się nie wydarzy. Pójdziemy jakąś ścieżką między tymi skrajnościami. Sądzę, że za sto lat spojrzymy wstecz i powiemy: „Udało się nam, ale powinniśmy byli to zrobić szybciej”. Na dłuższą metę jestem optymistą, choć to nie znaczy, że nie martwię się zbytnio o kilka następnych dekad.
Minęło 550 lat od urodzin Kopernika. Czeka nas nowa rewolucja kopernikańska?
Tego się nie da przewidzieć. Ale jeśli się w końcu przekonamy, że wszechświat jest pełen życia, tak jak przekonaliśmy się już, że jest pełen planet, to będzie równie istotna rewolucja jak ta dokonana przez Kopernika.