Od momentu, kiedy po raz pierwszy pomyśleliśmy o otaczającym nasz Wszechświecie, nasze wyobrażenie o nim przeszło wiele zmian. Przed Kopernikiem uważano, że Ziemia znajduje się w centrum wszystkiego. Później pogląd ten zrewidowano, a w centrum znalazło się Słońce. Jeszcze później Słońce znalazło się w galaktyce. Następnie galaktyka znalazła się w gromadzie galaktyk. Ostatecznie dowiedzieliśmy się, że Wszechświat najprawdopodobniej powstał w Wielkim Wybuchu, a my jesteśmy w nim czymś kompletnie nieistotnym. Ale czy na pewno?
Wyniki obserwacji zdają się mówić, że mimo wszystko jest w nas pewien pierwiastek wyjątkowości. Na wielu płaszczyznach Układ Słoneczny różni się od tych, które dotychczas zaobserwowaliśmy. Z góry uprzedzam – jedyni w swoim rodzaju z pewnością nie jesteśmy, ale zważywszy na ogrom choćby tylko naszej galaktyki, taka niezwykłość byłaby bardziej zastanawiająca niż powszechność. I gwoli ścisłości – wstęp jest mocno uproszczony, szczególnie z tym Kopernikiem, ponieważ już dwa wieki przed naszą erą do takiego samego wniosku doszedł Arystarch z Samos, grecki astronom. Ponieważ jednak pogląd nie przebił się do powszechnej świadomości, to można sytuację upraszczać właśnie do czasów przed Kopernikiem i czasów po Koperniku. Ale dość już tego wstępu, przejdźmy do konkretów.
(Nie)typowe Słońce
Zacznijmy od Słońca, czyli gwiazdy, bez której nie istniałby Układ Słoneczny. Pod względem rozmiaru nie jest ona niczym niezwykłym – ot, gwiazda typu G, zwana także żółtym karłem, jakich w całym Wszechświecie sporo, choć nie najwięcej. Najpopularniejsze są bowiem czerwone karły – z obserwacji wyłania się zasada, że gwiazda im mniejsza, tym powszechniejsza. Jednakże rozmiar to nie wszystko. To, co w Słońcu jest dość oryginalne, to wysoka zawartość metali, biorąc pod uwagę typ oraz wiek gwiazdy. Zaznaczam, że pod określeniem „metale” kryje się sformułowanie „pierwiastki inne niż wodór i hel”, ponieważ to te dwa ostatnie są w kosmosie najpowszechniejsze. Przykładowo mgławice bogate na przykład w węgiel, azot i tlen, zwykło się określać „bogatymi w metale”, choć te składowe, według tablicy Mendelejewa, metalami nie są.
A dlaczego istotny jest tutaj wiek? Gwiazdy „działają” w oparciu o zjawisko fuzji jądrowej, która polega na łączeniu się jąder dwóch lżejszych pierwiastków w jedno jądro cięższego pierwiastka. Podstawowym paliwem gwiazd jest wodór, z którego następnie powstaje hel. Jednakże zasoby wodoru kiedyś się kończą, a wtedy syntezie poddane zostają jądra helu; analogicznie pojawiają się kolejne pierwiastki, przy czym górną granicą jest tutaj żelazo. Z obserwacji wynika jednak, że w Słońcu jest więcej metali, niż nasza gwiazda była w stanie w ciągu swojego życia wytworzyć i właśnie stąd wynika jej niezwykłość.
Do tej pory przebadaliśmy dokładnie, jeśli chodzi o skład chemiczny, nieco ponad sto tysięcy gwiazd; niezwykłe jest, że tylko nieliczne z nich przejawiają cechy podobne do Słońca, natomiast jeszcze ciekawszy jest fakt, że wśród nich znajduje się również jeden chemiczny bliźniak naszej gwiazdy. Prawdopodobnie obie powstały w tym samym obłoku molekularnym. Obłok molekularny to taka duża chmura wodoru, która po pewnym czasie zaczyna zapadać się pod wpływem własnej grawitacji – jeśli masa jest odpowiednio duża, dochodzi do narodzin gwiazdy. Szacuje się, że takich chemicznych bliźniaków w naszej galaktyce może być od setki do aż kilku tysięcy, natomiast póki co jeszcze nie udało nam się ich odkryć. Należy jednak wziąć pod uwagę, że szacunki wcale nie muszą okazać się prawdziwe. Gdybyśmy opierali się tylko na obserwacjach, to z czystym sumieniem moglibyśmy Słońce określić mianem naprawdę wyjątkowego. Ostatnia sprawa – z naszych obserwacji wynika, że aż 85% układów gwiazd w naszej galaktyce stanowią gwiazdy binarne, czyli układy, gdzie dwie gwiazdy krążą wokół ich wspólnego środka masy.
O obrotach ciał niebieskich
Jednakże nie samym Słońcem ziemianie żyją. Nie mniej wyjątkowo, przynajmniej według obecnej wiedzy, prezentuje się dalsza część Układu Słonecznego. Zacznę od informacji, która jeszcze bardziej ubarwi pozostałe fakty – w naszym układzie złoto i uran występują w większych ilościach niż średnio we Wszechświecie, przy czym wartość ta jest na tyle wysoka, że z jej źródeł wykluczone zostały nawet supernowe. A co może być bardziej niszczycielskim i obfitującym w powstawanie takich pierwiastków zdarzeniem? Najprawdopodobniej kilonowa, czyli zderzenie się dwóch gwiazd neutronowych lub gwiazdy neutronowej i czarnej dziury. Możemy przypuszczać, że gdzieś w naszych okolicach niezliczone eony temu doszło do bardzo, ale to bardzo widowiskowego wydarzenia, w którego efekcie teraz zastanawiamy się, czy jesteśmy w jakiś sposób wyjątkowi.
To nie wszystko. Układ Słoneczny wyróżnia się samą swoją konstrukcją – mniejsze, skaliste planety znajdują się blisko gwiazdy, natomiast dalej, oddzielone pasem asteroidów, latają sobie gigantyczne gazowe olbrzymy. Gdzieś na samym końcu czai się jeszcze Pluton, natomiast od 2006 roku nie jest on uznawany za planetę, a plutoidę, więc w tym zestawieniu nie jest brany pod uwagę. Wracając – orbity planet całego układu są bliskie kolistości i przez dłuższy czas w świadomości astronomów taka sytuacja była oczywistością. Tymczasem obserwacje wykazały, że zdecydowana większość obiektów pozaziemskich obiega swoje gwiazdy po orbicie mocno eliptycznej. Kolejna różnica dotyczy odległości pomiędzy obiektami – w Układzie Słonecznym są one dość duże i dość równe. Nie jest to jednak regułą, a wprost przeciwnie – dość powszechne są układy, w których gazowe olbrzymy okrążają swoje gwiazdy nawet w ciągu zaledwie kilku dni.
No właśnie, gazowe olbrzymy. Obserwacje wykazały, że zaledwie niecałe 20% tych planet obiega swoje gwiazdy na tyle daleko, by były one lodowato zimne. Zdecydowana większość tych gigantów orbituje bardzo blisko gwiazd, a część z nich określana jest mianem gorących Jowiszów. Istnieje teoria, w myśl której nasz własny Jowisz również powstał bardzo blisko Słońca, natomiast w wyniku zawirowań grawitacyjnych (powodowanych między innymi przez Saturna) został wypchnięty na dalszą orbitę. Na chwilę obecną są to jednak spekulacje i dopóki nie poczynimy bezpośrednich obserwacji powstających układów planetarnych, nie będziemy mieli wiedzy wystarczającej do zrozumienia naszego własnego.
Halo, jest tu kto?
Koronnym dowodem na niezwykłość Układu Słonecznego jest fakt występowania życia. Tak po prostu. Nauka działa w taki sposób, że dopóki coś nie zostanie zbadane i udowodnione, pozostaje w sferze rozważań teoretycznych. I choć świat naukowy zdecydowanie uważa, że życie powinno istnieć powszechnie, to na chwilę obecną po prostu nie ma na to dowodów (patrz Paradoks Fermiego). Ba, nie ma nawet dowodów na istnienie życia poza Ziemią, natomiast w Układzie Słonecznym istnieje kilka miejsc, które sprawdziłyby się jako kolebka życia. Mowa tu między innymi o Enceladusie, czyli jednym z księżyców Saturna, na którym występują ruchy tektoniczne (a więc w środku jest ciepło) oraz lodowe gejzery – oznacza to tyle, że w środku istnieją dobre warunki do powstania życia, jakie znamy. Podobna sytuacja jest na Europie, czyli jednym z księżyców Jowisza – wiemy, że pod lodową skorupą znajduje się olbrzymi ocean wody w stanie ciekłym. I kto wie, być może przyszłe misje rzeczywiście odnajdą w tych wodach choćby najdrobniejsze przejawy życia.
To jest wyjątkowy czy nie?
Choć na podstawie powyższych faktów można z dużą dozą pewności stwierdzić, że rzeczywiście jesteśmy w tym Wszechświecie czymś wyjątkowym, to jestem jednak zmuszony niejako zaprzeczyć samemu sobie. W tekście wspomniałem, że nauka wymaga potwierdzenia i to jest prawda – gdyby opierać się tylko na tym aspekcie, to odpowiedź na pytanie tytułowe byłaby prosta. Jeśli jednak na całość popatrzymy ze znacznie szerszej perspektywy, to sytuacja już taka prosta nie jest. Teleskop Keplera, dzięki któremu odkryliśmy zdecydowaną większość planet pozaziemskich, ma ograniczenia wynikające z technologii oraz celu, do którego został stworzony. Można wręcz powiedzieć, że teleskop faworyzuje planety duże oraz takie, które okrążają gwiazdy po niewielkich orbitach. W pełni uzasadniony wydaje się więc fakt, że odkrywamy głównie gorące gazowe olbrzymy, a tak trudno natrafić nam na planetę podobną do Ziemi. To może zmienić się już wkrótce za sprawą misji TESS, o której pisałem w jednym z poprzednich odcinków cyklu. Przyszłość w ten czy inny sposób pokaże, czy nasza wyjątkowość jest tylko złudzeniem, czy może rzeczywiście, wśród dziesiątek miliardów gwiazd w Drodze Mlecznej, ta jedna znajduje się w centrum oryginalnego układu planetarnego. Do następnego!
źródła: reddit, medium, phys, learnastronomyhq
_
#MiniNauka to cykl, w ramach którego staram się przekuwać swoje naukowe (czy raczej popularnonaukowe) zainteresowania w treści popularyzujące wiedzę o świecie i zjawiskach w nim zachodzących. Poruszam się po obszarach fizyki, kosmosu i technologii przyszłości, nierzadko sięgając po inne, powiązane dziedziny, przy zachowaniu przystępnej formy i względnie prostego języka.