Najciekawsze miejsca w Układzie Słonecznym [WYWIAD]

Wojciech Kaczanowski, redaktor Space24.pl: Zacznijmy od miejsca piątego. Jaki obiekt w Układzie Słonecznym umieściłby Pan na tej liście i czego możemy się tam spodziewać?

Artur Chmielewski, NASA Jet Propulsion Laboratory: Przede wszystkim dziękuję za to bardzo ciekawe i kreatywne zadanie. Muszę przyznać, że jeszcze nikt mi go w przeszłości nie zadał. Ale zanim zaczniemy, to porozmawiajmy chwilę o tym, jakie odkrycie w Ukladzie Slonecznym przewróciłoby wszystko do góry nogami. Uważam, ze byłoby to odkrycie życia poza Ziemia.

W kosmosie szukamy życia, bo jest to jedno z największych pytań ludzkości – czy jesteśmy sami. Jeśli znajdziemy jakąś bakterię poza Ziemia, to będzie przełom. Statystycznie życie powinno być wszędzie. Biorąc pod uwagę nawet 100 millionów gwiazd w naszej galaktyce, miliardy galaktyk i liczbę gwiazd, z których każda ma swoje planety, można przypuszczać, że życie rozwinęło się gdzieś indziej. Tego jednak JESZCZE nie wiemy.

Znalezienie życia gdzieś indziej jest ciekawe z punktu widzenia biologii, antropologii, filozofii, religii, itd. Odkrycie życia pozaziemskiego byłoby przełomem prawdopodobnie w każdej dziedzinie nauki. To ważne dla ludzi, którzy będą mogli dowiedzieć się, jak te komórki przetrwały, jak się rozwijały. Wiedzę tę będziemy mogli wdrożyć do naszego rozwoju.

Życie nie jest łatwe do znalezienia. Dla ludzi bardzo łatwo stwierdzić, że coś jest żywe lub nie. Spojrzysz na mnie i powiesz „To jest życie”. Spojrzysz na komputer i powiesz, że nie. Ktoś może jednak zapytać, jakiego algorytmu użyłeś, że byłeś w stanie to określić. Kryteria mogą być różne – zdolność do rozmnażania, metabolizm, możliwość ewolucji, ruch, itd.

NASA buduje wiele instrumentów, które zbadają miejsca, gdzie przypuszczalnie życie mogłoby być. To wszystko jest jednak bardzo trudne. Nie wiemy, jak to życie mogłoby wyglądać.

W Hollywood denerwuje mnie to, że obojętnie jakiego kosmitę znajdziemy to będzie miał długą szyję, zieloną skórę, skośne oczy i dwa długie palce. (śmiech) A to zależy przecież od konkretnego miejsca. Będziemy je badać. Gdyby kosmita był z zimnej planety, to miałby pióra lub futro. Gdyby był z planety o dużej grawitacji, to byłby pewnie ślimakiem. Gdyby pochodził z oceanu pod lodem, to nie miałby wcale oczu i pewnie łuski. No dobrze, o tym możemy rozmawiać godzinami, a teraz moje TOP 5.

Na miejscu piątym umieszczę Tytan – księżyc Saturna. Tytan jest niesamowicie ciekawym obiektem z kilku powodów. Po pierwsze jest drugim największym księżycem w Układzie Słonecznym – jest nie tylko większy od naszego Księżyca, ale też większy od Plutona lub Merkurego.

Jest też jedynym księżycem, który ma atmosferę. Występuje tam również spora grawitacja, około 15% naszej. W tej chwili Tytan jest uważany jako kolejne miejsce oprócz Marsa, gdzie można polecieć i ustanowić bazę dla astronautów. Dlaczego mogłaby przetrwać baza na Tytanie? Jest woda, trochę słońca, chociaż mało i dzień wygląda tak, jak u nas noc w pełni Księżyca, oraz jest ochronna atmosfera.

Dla ludzi najważniejszy jest fakt występowania wody. Na powierzchni Tytana są jeziora oraz rzeki metanu i etanu, ale jest też ocean wody pod skorupą. Kiedyś pracowałem nad planami dostania się na ten księżyc Saturna i dostarczenia tam łodzi podwodnej.

Stanowiło to konkurencję do misji Dragonfly, która wystartuje w 2028 r. To będzie dron zasilany przez nuklearny generator. Latanie będzie prostsze niż na Marsie, bo atmosfera Tytana jest 1,5-2 razy gęstsza niż Ziemi, więc łatwiej zbudować śmigła. Dragonfly nie będzie szukał życia, ale środowiska, gdzie życie mogłoby być.

Takie środowisko mogłoby być w tym oceanie. Tutaj jednak znowu pojawia się pytanie, co to jest życie. Co potrzeba, żeby życie mogło się rozwijać? Niezbędna jest woda w stanie płynnym, co widzimy po organiźmie człowieka, węglowodory oraz energia.

Kiedyś myśleliśmy, że na Tytanie jest tak zimno (ok. -180°C), że życie nie mogłoby tam przetrwać. Okazuje się, że te księżyce, zresztą nie tylko Saturna, ale i Jowisza lub innych, mają eliptyczną orbitę. To oznacza, że siła grawitacji jest inna w najbliższym i najdalszym miejscu. Jeśli grawitacja się zmienia, to księżyc pulsuje. Jeśli pulsuje to tarcie w jego jądrze wytwarza ciepło.

Dlatego istnieje ten ocean pod powierzchnią, którego temperatura wynosi około -1°C. Pomimo, że jest poniżej 0°C, to pod takim ciśnieniem i zawartością soli na Tytanie woda występuje w stanie ciekłym.

Życie na Tytanie byłoby znacznie inne niż nasze. Czy byłyby to jedno- czy wielokomórkowe organizmy? A może byłoby to coś w rodzaju ryby? Jeśli jest życie, to jak się rozwijało na przestrzeni lat. Nie ma tam praktycznie światła, więc wyobraźmy sobie istotę, której narząd wzroku jest niespotykany. Narząd słuchu również musiałby być inny, bo dźwięk rozchodzi się inaczej w wodzie. Najpierw trzeba to jednak wszystko znaleźć.

Tytan w tej chwili jest widoczny jako pomarańczowa kulka. Naukowcy myślą, że ta kulka wygląda identycznie do Ziemi 3,8 mld lat temu, kiedy powstawało na naszej planecie życie. To tak, jakbyśmy cofnęli się w czasie i obserwowali.

Tytan wydaje się fascynujący, ale to niejedyne miejsce, gdzie można znaleźć wodę oraz wiele innych ważnych elementów. Przejdźmy do TOP 4.

Przenieśmy się na Enceladus, czyli kolejny księżyc Saturna. Jest dość spory, szósty co do wielkości naturalny satelita Saturna. Umieszczę, go w TOP 4, bo tam również jest duża szansa na znalezienie życia. Może nawet większa niż na Tytanie. Dlaczego?

W przypadku Tytana mamy oczekiwania i wszystko wskazuje, że jest ocean wody pod powierzchnią, natomiast w przypadku Enceladusa wiemy, że ta woda jest. Księżyc ten jest bardzo jasny, gdyż jest pokryty lodem, przez którego pęknięcia, pod wpływem dużego ciśnienia i ruchów skorupy, wystrzeliwuje woda. Widzieliśmy to przez teleskopy i sondy kosmiczne.

Szanse Enceladusa na życie poprawiły się ostatnio, bo odkryto tam fosfor, który również jest niezbędnym elementem życia. Nasze kości i zęby mają dużo fosforu. To również bardzo ważne, gdy mówimy o DNA i RNA, gdyż fosfor jest w molekule ATP, która przekazuje energię w komórce.

Fosfor jest absolutnie niezbędny życia. Odkryliśmy też, że na Enceladusie jest produkowany metan. Ten księżyc jest bardzo ciekawy i w NASA JPL pracujemy nad projektem węgorzy EELS (red. Exobiology Extant Life Surveyor).

Pomysł jest taki, żeby wylądować na Enceladusie, a następnie węgorze będę przewiercać się przez pokrywę lodową, aby dostać się do tego oceanu. To nie jest łatwe, gdyż taka tafla lodu ma grubość od 5 do 20 km.

Węgorze muszą być małe, ale z drugiej strony w głowicy musi znajdować się wiele instrumentów naukowych. Przesyłanie informacji w takich warunkach też będzie trudne. Niedawno uczestniczyłem w demonstracji EELS, były testowane na Antarktydzie, ale to wczesna faza projektu.

Dla Polaków też powinno być to ciekawe, bo przez pół roku pracował nad tym Polak, który odbywał u nas stypendium z Fundacji Kościuszkowskiej i każdy był pod wrażeniem jego umiejętności. Enceladus jest bardzo ciekawy i będziemy go badać.

Byliśmy na księżycach Saturna – Tytan i Enceladus. NASA będzie tam poszukiwać warunków do życia, a co w przypadku innych miejsc w Układzie Słonecznym. Przejdźmy do TOP 3.

Na miejscu trzecim na mojej liście znajduje się Uran, który jest praktycznie niezbadany. Uran i Neptun są nazywane lodowymi gigantami, ponieważ mają substancje, które w niskiej temperaturze wyglądają jak lód.

Dlaczego Uran jest taki ciekawy? Obserwujemy teraz egzoplanety, które znajdują się poza Układem Słonecznym i krążą wokół innych gwiazd. Większość z nich wygląda jak Uran. Skoro tak, powinniśmy zrozumieć, jak powstała ta „popularna” planeta.

Uran jest również inny od większości planet, które mają oś obrotową skierowaną pionowo. Uran natomiast „leży na boku”, jego oś obrotowa jest w powierzchni ekliptycznej. Ma też nachylone pole magnetyczne, które zresztą się zmienia. Pole magnetyczne jest nachylone pod kątem 60 stopni. Nie rozumiemy, czemu tak jest.

Uran ma 13 pierścieni, 28 księżyców. Być może pod powierzchnią kilku z nich znajdują się oceany wody. Na Uranie nie będziemy nigdy mieszkali, bo to gazowy olbrzym. To nie byłoby też przyjemne, bo jak wspomniałem, Uran leży na swojej osi i okrąża Słońce co 84 lata.

Nasze modele powstania Układu Slonecznego już dobrze tłumaczą początki Ziemi, Marsa, Wenus i innych, ale są kiepskie w wytłumaczeniu, dlaczego istnieje Uran. To są właśnie powody, które musimy zbadać, żeby zrozumieć nasz Układ Słoneczny, jak powstał i gdzie zmierza.

Czyli TOP 3 jest niezwykły, gazowy olbrzym, który jak widać jest bardzo popularny we Wszechświecie. Co znajduje się na miejscu drugim?

Na miejscu drugim umieściłem Europę, czyli księżyc Jowisza. Może to nie zaskakuje, ale obecnie lecą tam dwie sondy – misja Europejskiej Agencji Kosmicznej JUICE (red. Jupiter Icy Moon Explorer) oraz misja NASA Europa Clipper.

Europa jest ciekawa, bo to pierwszy księżyc, gdzie odkryliśmy ocean pod powierzchnią wody. Odkrycia dokonała sonda Galileo, która zajmuje specjalne miejsce w moim sercu, bo to był pierwszy statek kosmiczny, nad którym pracowalem. To chyba mój ulubiony projekt też z bardzo prywatnego powodu.

Galileo leciał na Jowisz, czyli Jupiter. Mój tata, Papcio Chmiel, podczas Powstania Warszawskiego nosił właśnie pseudonim Jupiter. Zacząłem pracować nad Jupiterem i powiedziałem to tacie, który bardzo się ucieszył i przestał narzekać na moją pracę, w której nie tworzę nic ważnego, takiego jak komiksy, rzeźby, czy obrazy (śmiech). Tata nawet narysował sondę Galileo w trzeciej księdze Tytusa, Romka i A’Tomka.

Tata zawsze zachęcał żebym robił coś innego, np. napisał książkę, co ostatecznie zrobiłem. „Odważ się robić wielkie rzeczy” polecam każdemu młodemu człowiekowi, ponieważ jest inspirująca i odpowiada na pytania: jak wierzyć w siebie, jak się uczyć, jak rozwijać swoje talenty, itd. Te misje, o których mówię to są właśnie „wielkie rzeczy”, na które potrzebujemy odwagi.

Wróćmy do Europy… Europa Clipper będzie badała ten księżyc z bardzo bliskiej odległości – nawet kilku kilometrów. Ryzyko stanowi duże promieniowanie. W NASA zajęło nam dużo czasu, żeby wymyślić odpowiednią konstrukcję.

Na Europie również występuje gruba powierzchnia lodu, a pod nim ocean wody. Niedługo będziemy mieć informacje, czy jest tam środowisko sprzyjające życiu. Jeśli Europa Clipper lub JUICE dokonają tam przełomowych odkryć, to wtedy lecimy tam, żeby wylądować i być może wypuścimy węgorze, o których wspomniałem. Może właśnie na Europie zrobimy pierwsze badania oceanów pod powierzchnią.

Czas na długo wyczekiwane miejsce pierwsze. Domyślam się, że tutaj wybór był trudnym zadaniem.

Tak, to prawda. Nie mogłem się zdecydować, który obiekt wybrać. Badaliśmy planety, asteroidy, księżyce, ale tajemnicą pozostają Centaury, które znajdują się w Pasie Kuipera.

Poprzez grawitację planet Centaury zostały wciągnięte w głąb Układu Słonecznego, przenosząc jednocześnie materiały z czasów jego formowania się. Dlatego Centaury są niezwykle ciekawe.

Potem myślałem nad Słońcem, który jest determinującym obiektem, pozwalającym utrzymać się przy życiu. Jak działa Słońce? Jak się spala i jak szybko się spali? Wiemy, że zaczęło się od wodoru i helu. Wiemy, że za mniej więcej 2 mld lat Słońce będzie się rozszerzało, aż dojdzie do orbity Wenus.

Zanim to się stanie Słońce będzie tysiąc razy jaśniejsze niż jest do tej pory, przez co woda na Ziemi wyparuje i skończy się życie. Nikt nie panikuje, bo to za wiele lat i być może ludzkość będzie już mieszkała w innym miejscu.

Musimy zdobyć odpowiedzi na wiele nurtujących pytań. Przykładowo, dlaczego powierzchnia Słońca ma temperaturę 5500°C, ale w koronie wzrasta do miliona. To wszystko jest bardzo ciekawe i wielu aspektow nie rozumiemy.

Ostatecznie na miejscu pierwszym mojej listy znajduje się… Ziemia. Tutaj żyjemy. Musimy zrozumieć wszelkie procesy. Jak nasze życie wpływa na Ziemię? Jak zanieczyszczamy naszą planetę? Jej stan ma duży wpływ na sytuację polityczną, ekonomiczną, a nawet wojny.

Niedawno zgłosiła się do NASA fundacja Qatar Foundation i pytali nas, czy nie moglibyśmy użyć marsjańskiej technologii radarowej w budowie satelity, który szukałby wody pod Saharą i Półwyspem Arabskim.

Dostałem takie zadanie, zaprojektowaliśmy misję OASIS i mam nadzieję, że dojdzie do skutku. Sam dużo się nauczyłem o Saharze. Okazuje się, że pod powierzchnią jest dużo wody. W wielu miejscach nawet na głębokości od 50 do 70 m pod powierzchnią.

Musimy szukać wody, bo jeśli jej zabraknie to skala konfliktów i migracji będzie niewyobrażalna. Mieszka tam około 450 milionow ludzi. Gdyby zaczęło im brakować wody, zakłóciłoby to balans polityczny i społeczny.

Przy pomocy technologii radarowej możemy również odkryć, jakiej grubości jest lód na Antarktydzie. To również bardzo ważne dla naszej planety. Musimy wiedzieć, jak szybko ten lód się stopi, a tym samym podniesie poziomy wody.

Wybrałem zatem Ziemię, bo z tymi wszystkimi technologiami, którymi dysponujemy jesteśmy w stanie lepiej ją poznać, dowiedzieć się więcej o zmianach klimatu. Jeszcze kilka lat temu kontrowersyjne było stwierdzenie, że zmiany klimatyczne są spowodowane przez człowieka. Dzisiaj już wiemy na 100%, że powodują to gazy cieplarnianie (ang. greenhouse gases) wytwarzane przez człowieka.

Musimy to zatrzymać i coś z tym zrobić, bo zmiany te powodują duże straty na wielu płaszczyznach. NASA jest jedną z instytucji, która się tym zajmuje. Dysponujemy rocznym budżetem około 25 mld USD. Około 1/5 jest przeznaczane na badania Ziemi. NASA to nie tylko lądowanie na Księżycu i Marsie. Dużą uwagę skupiamy na naszej planecie, którą powinniśmy szanować.

Dziękuję za rozmowę!