Dawniej ludzie wierzyli, że jedyna planeta krąży wokół jedynego Słońca. Dziś astronomowie badają tysiące ciał niebieskich. Niektóre z nich, egzoplanety, w przyszłości mogą całkiem zmienić nasze pojęcie o Wszechświecie. Czym one są i co już o nich wiemy? Sprawdźmy to razem.
Czym jest egzoplaneta?
Mianem egzoplanet określa się ciała niebieskie, które krążą wokół gwiazd innych niż słońce. Do utworzenia tego pojęcia astronomowie wykorzystali grecki przedrostek εξω (exo), czyli „znajdujący się poza czymś”. Właśnie dlatego słowo wskazujące na takie ciało niebieskie można używać zamiennie z nazwą planeta pozasłoneczna.
Przypuszczenia co do istnienia egzoplanet są starsze, niż mogłoby się wydawać. O hipotetycznym odkryciu takich obiektów astronomowie donosili już w XIX wieku. W tamtych czasach nie było jednak technologii, która pozwoliłaby potwierdzić znalezienie tak odległych globów. Przełom nastąpił dopiero pod koniec kolejnego stulecia.
Pierwszych potwierdzonych odkryć egzoplanet dokonał prof. Aleksander Wolszczan. Wspólnie z kolegą po fachu, Dalem Frailem, w 1992 roku namierzyli ciała niebieskie krążące wokół pulsara. Ten typ gwiazdy cechuje wyjątkowa aktywność i precyzja. W ciągu milisekund obiekt wysyła mnóstwo fal radiowych w stałych odstępach. Anomalie w sygnałach pozwoliły badaczom znaleźć 3 planety pozasłoneczne.
Metody szukania egzoplanet
Sposób zastosowany przez Wolszczana i Fraila jest skuteczny, ale nie w każdym przypadku. Nie każda egzoplaneta krąży przecież wokół pulsara. Naukowcy opracowali więc kilka kolejnych technik poszukiwania globów z innych układów słonecznych.
Za najlepszą metodę uchodzi wyszukiwanie tranzytów. Polega ona na obserwowaniu zmian w jasności światła gwiazd. Jeśli część jej powierzchni na pewien czas ciemnieje, świadczy to o przejściu przed słońcem jakiegoś obiektu. Tym jednak może być np. kometa. Gdy jednak sytuacja powtarza się regularnie, mamy do czynienia z ruchem orbitalnym planety wokół swojej gwiazdy.
Kolejna technika jest jeszcze prostsza. Mam na myśli śledzenie aktywności egzoplanety. Niedawno (w skali kosmicznej) uformowane globy emitują dużo promieniowania podczerwonego. Wadą tej metody jest jednak spore ryzyko pomyłki. Ten sam rodzaj energii w wielkich ilościach wysyłają w przestrzeń także „nieudane” gwiazdy – niezdolne do syntezy jądrowej brązowe karły.
Pozostałe sposoby szukania egzoplanet trudniej zrozumieć bez wiedzy z dziedziny fizyki. Astronomowie obserwują przesunięcia widm emisyjnych, do których dochodzi wskutek wspólnego obiegania środka masy przez słońce i jej planety. Poza tym badacze przeszukują niebo, by odszukać zmiany ugięcia światła gwiazd oraz anomalii ruchów odległych słońc, do których przyczynia się grawitacja egzoplanet.
Poszczególne techniki cechuje różny stopień skuteczności. Takimi szczegółami niech jednak martwią się astronomowie. Dla nas najważniejszy jest ich wspólny dorobek. Do tej pory odkryto już ponad 5000 planet pozasłonecznych. Co najlepsze, dzięki postępowi technologicznemu badacze znajdują coraz więcej obiektów podobnych do Ziemi.
Rodzaje egzoplanet
Rozwój badań nad planetami pozasłonecznymi idzie bardzo szybko. Dzięki temu naukowcy wyodrębnili kilka rodzajów obiektów. Zapewne zaskoczy Cię, że większości z nich nie ma w Układzie Słonecznym.
Gazowe olbrzymy
Technologia z lat 90. XX wieku pozwalała na odkrywanie tylko dużych planet. Nic zatem dziwnego, że astronomowie najpierw odszukali globy wielkości Jowisza, a nawet większe. Takie planety składają się niemal w całości ze związków chemicznych w stanie lotnym. Dopiero w najgłębszych warstwach gaz pod wpływem ciśnienia przechodzi w ciecz, a dalej w ciało stałe, które tworzy jądro planety.
Planety skaliste
W odległych układach gwiezdnych orbitują też planety podobne do Ziemi. W centrum takiego globu mieści się jądro złożone z metali ciężkich, np. żelaza. Nad nim krążą masy rozpuszczonych skał. Powyżej nieprzebranych ilości lawy istnieje płaszcz, który utrzymuje skorupę. Tego typu obiekty są zwykle mniejsze od planet gazowych. Badania egzoplanet pokazały jednak, że nie jest to reguła.
Gazowe karły
Przyzwyczailiśmy się, że istnieją małe planety skaliste i gazowe olbrzymy. W kosmosie krążą jeszcze obiekty pośredniej wielkości. Ich budowa również jest kombinacją form obu rodzajów globów. Gazowy karzeł ma skaliste jądro typowe dla większych ciał niebieskich tej kategorii. Jego atmosfera jest jednak gęsta tak jak np. ziemska.
Gorące jowisze
Kolejną kategorią obiektów, których nie ma w Układzie Słonecznym, są planety z parującymi atmosferami. Pod względem budowy nie różnią się od gazowych olbrzymów. Gorące jowisze wyróżnia odległość od gwiazd. Orbita globu znajduje się bardzo blisko swojego słońca. W efekcie atmosfera powoli wyparowuje w przestrzeń kosmiczną. Z daleka takie obiekty wyglądają więc jak komety.
Gorące neptuny
Ten rodzaj egzoplanet uważam za najciekawszy. Jak łatwo się domyślić, tego rodzaju obiekty są duże niczym właśnie Neptun. Ich wierzchnie warstwy składają się z gazów. Uczeni przypuszczają, że pod gęstymi atmosferami mają powierzchnie z ciał stałych takich jak metan czy lód.
Jeśli taka egzoplaneta jest złożona z lodu, a do tego krąży blisko gwiazdy, może stać się planetą oceaniczną. Wskutek wysokiej temperatury ciało stałe ulegnie roztopieniu. W efekcie cały glob byłby jednym wielkim morzem. W głębinach, czyli blisko kominów termalnych i daleko od promieniowania kosmicznego miałoby szansę powstać życie.
Planety swobodne
Wszystkie rodzaje planet, które Ci przybliżyłem, krążą wokół gwiazd. Czasem jest to tylko jedno słońce, a niekiedy większa ich liczba. Niektóre globy nie orbitują wokół niczego. Zamiast tego samotnie przemierzają galaktykę. Jak do tej pory odkryto tylko skaliste egzoplanety tego rodzaju.
Planet swobodnych (zwanych też zbuntowanymi) do tej pory znaleziono mało. O ich istnieniu wiemy tylko dzięki obserwacjom zmian ugięć światła odległych ciał kosmicznych, czyli mikrosoczewkowaniu grawitacyjnemu. Takie obiekty czasem mają rozmiary Ziemi. Na ogół są jednak mniejsze od niej.
Biosygnatury egzoplanet
Udowodnienie, że na egzoplanetach znajdują się oceany, a nad nimi krążą chmury złożone z pary wodnej, jest na razie niemożliwe. Skoro nie możemy dotrzeć, na żaden odległy glob, musimy szukać biosygnatur. Tym mianem określa się tlen, dwutlenek węgla i metan. Bez tych składników nie powstaną związki organiczne.
Jak na razie nie mamy żadnego innego punktu odniesienia niż życie na Ziemi. Z tego powodu musimy szukać śladów substancji niezbędnych do przetrwania tutejszych organizmów. Właśnie dlatego tak obiecujące są planety oceaniczne. Woda w stanie ciekłym to przecież podstawowy warunek istnienia ludzi i innych stworzeń.
Do wąskiego grona egzoplanet, na których mogłoby rozwinąć się życie, należy GJ 1214b. Ten obiekt prawdopodobnie w ¾ składa się z wody. Do tego powierzchnię otacza gęsta atmosfera zatrzymująca znaczną część promieniowania kosmicznego. Co najważniejsze, wszechocean prawdopodobnie nie wrze ani nie zamarzł jak na wielu innych planetach. Temperatura wody może wynosić 22°C.
Czy uda się znaleźć życie na egzoplanetach?
Szanse na odkrycie organizmów pozaziemskich są znikome. Ludzkość ogranicza technologia, a być może też fizyka. Trudno przewidzieć, kiedy ktoś wynajdzie nowy rodzaj napędu. Nie wiadomo też, czy prawa przyrody pozwalają na podróżowanie z prędkością nadświetlną. Jeśli nie, innych metod przemierzania bilionów kilometrów tym bardziej nie znamy.
Na kontakt z drugiej strony raczej nie ma co liczyć. Życie na egzoplanetach może znajdować się w różnych stadiach rozwoju. Jeden glob będzie pełny tylko drobnoustrojów, a następny samych roślin i zwierząt. Z kolei inteligentne istoty wcale nie muszą stać na wysokim poziomie technologicznym. Istnienia cywilizacji dopiero na poziomie np. średniowiecza przecież nie da się wykluczyć.
Potwierdzenie istnienia życia na choć jednej egzoplanecie będzie ekstremalnie trudne. Mimo wszystko uważam, że warto badać tak odległe globy. Dzięki temu poszerza się zasób wiedzy całej ludzkości. Kto wie, być może kolejne odkrycia przyniosą ludzkości korzyść. Mam nadzieję, że tak właśnie będzie i jeszcze za mojego i Twojego życia dowiemy się czegoś ważnego o kosmicznych światach.
