Do widzenia Ziemio!

Słońce starzeje się tam samo jak my wszyscy. Pewnego dnia wypali całe paliwo wodorowe w swoim rdzeniu. Za 5 lub 6 miliardów lat strefa fuzji wodorowej zacznie się powoli poszerzać, aż temperatury spadną poniżej 10 milionów stopni. Wtedy wodorowy reaktor fuzyjny w środku Słońca po prostu się wyłączy. Po setkach milionów lat własna grawitacja Słońca spowoduje skurczenie się jego bogatego w hel rdzenia. Popiół wodorowego ognia stanie się paliwem i w Słońcu rozpocznie się druga runda reakcji fuzyjnych. To da naszej gwieździe jeszcze kilkaset milionów lat życia. Powstałe w wyniku reakcji tlen i węgiel dostarczą Słońcu dodatkowej energii, dzięki której nadal będzie świecić.

Potem z żółtego karła zmieni się w czerwonego olbrzyma. Zmniejszy to jego siłę przyciągania względem Wenus i Ziemi, co sprawi, że oddalą się na bezpieczniejszą odległość – na pewien czas. To wielkie czerwone Słońce pożre natomiast Merkurego.

Chcemy, aby nasz kolejny dom znajdował się w bezpieczniejszej odległości od Słońca. Nie będzie to więc Mars ani Jowisz czy Saturn. Nie Uran, nie Neptun, których pochmurne powierzchnie dręczyć będą nieustanne pioruny. Choć może się nam zdawać, że kończą nam się dostępne światy, w Układzie Słonecznym pozostaje Tryton, jeden z księżyców Neptuna.

 

Świat Trytona

Nazwany imieniem greckiego bóstwa morskiego Tryton skorzysta znacznie, przynajmniej z naszego punktu widzenia, na transformacji Słońca w czerwonego olbrzyma. Gdy Słońce się rozszerzy, Tryton zmieni się w miejsce z przypominającymi Alpy szczytami, pokrytymi śniegiem zabarwionym na różowo przez wielką czerwoną gwiazdę na niebie, siedem razy większą niż nasze Słońce obecnie. Kiedy ciepło czerwonego olbrzyma stopi amoniakowy i wodny lód na tym dawniej lodowatym księżycu, stworzy wielki ocean.

Jeśli nasi dalecy potomkowie dotrą na Trytona, ich rytm życia będzie inny od naszego. Dzień na Trytonie trwać będzie 144 godziny. Srogie zimy będą się ciągnąć niemal 50 lat. Ale Tryton za kilka miliardów lat nadal może stanowić dla nas świetny dom. Będzie miał wszystko: atmosferę, wodne oceany, związki chemiczne pozwalające na istnienie życia. Jasne, będzie tam dość zimno, ale nie bardziej niż w stanie Nowy Jork w styczniu.

Ale pewnego dnia nasza gwiazda całkiem się wypali. Gdy upalna faza Słońca jako czerwonego olbrzyma dobiegnie końca, stanie się nagie i okaże się małym białym karłem, któremu nie starczy energii, by ogrzać garstkę swoich pozostałych dzieci. Księżyce na obrzeżach Układu Słonecznego – a wraz z nimi Tryton – znów zamarzną.

Jeśli więc szukamy nowego domu na dłuższą metę – na przykład na więcej niż kilkaset milionów lat – musimy udać się jeszcze dalej. Opuścić nasz Układ Słoneczny i wyruszyć w podróż po szerokim oceanie przestrzeni międzygwiezdnej.

 

Kosmiczne żaglowce

Jak tego dokonać? Gwiazdy są tak odległe, że potrzeba by statków, w których ludzkie załogi przeżyłyby dłużej niż kiedykolwiek do tej pory. Najbliższa gwiazda, Proxima Centauri, znajduje się cztery lata świetlne stąd. To blisko 40 bilionów kilometrów. Gdyby sonda Voyager 1, poruszająca się z niezłą prędkością 62 tysięcy kilometrów na godzinę, leciała do Proximy Centauri, podróż zajęłaby jej 73 tysiące lat. A to tylko najbliższa z setek miliardów gwiazd w naszej galaktyce.

Jeśli chcemy przetrwać jako gatunek dłużej niż nasza planeta, musimy wykorzystać naszą wiedzę o przyrodzie i zbudować żaglowce, które pchać będzie światło. Wyobraźcie sobie flotę ogromnych okrętów z masztami długości wielu kilometrów. Gdy w ich majestatyczne żagle uderzy foton światła, popchnie je lekko do przodu. Żagle są ogromne, ale bardzo cienkie. To oznacza, że w próżni kosmicznej nawet drobny foton zwiększy ich prędkość, aż poruszać się będą ze znaczącym ułamkiem prędkości światła.

Gdy statki oddalą się od domu na tyle, że Słońce stanie się tylko jedną z wielu gwiazd na niebie, mogą zostawić za sobą potężne boje laserowe. Wyobrażam sobie, że początkowo kołyszą się, aż ustabilizują je atomowe silniki. Wyemitują promienie światła laserowego, przecinające przestrzeń, by wylądować na żaglach. To jak kosmiczny pokaz świateł. Lasery zdadzą egzamin, gdy światło rodzimej gwiazdy za bardzo przygaśnie. Gdybyśmy mieli w ten sposób pożeglować do Proximy Centauri, zajęłoby to nie 73 tysiące, ale 80 lat.

 

Złota godzina na Proximie

Proxima Centauri, czerwony karzeł, ma dwójkę gwiezdnego rodzeństwa, Alfę Centauri A i Alfę Centauri B. Wokół Proximy krąży przynajmniej jedna planeta, Proxima b. Leży w strefie mieszkalnej gwiazdy, ale nie wiemy jeszcze, czy może podtrzymać życie. Czy chroni ją pole magnetyczne, dzięki któremu życie mogło wyewoluować na Ziemi? Czy zachowa atmosferę w obliczu wiatrów słonecznych, dwa tysiące razy silniejszych od tych, które w stronę naszej planety wysyła Słońce?

Jako że znajduje się tak blisko gwiazdy, Proxima b okrąża ją w jedynie 11 ziemskich dni. Taka bliskość dobrze wróży życiu, gdyż czerwone karły wydzielają tylko ułamek ciepła, którym obdarza nas Słońce. Ale jeśli pole magnetyczne planety jest słabe lub zmienne, życie mogło nie dostać tam szansy. Kolejnym skutkiem położenia Proximy b tak blisko gwiazdy jest to, że obraca się ona synchronicznie. Jedna jej strona stale zwrócona jest ku gwieździe, zaś druga skazana na wieczną ciemność.

Czerwone karły może nie są zbyt gorące, ale mają przed sobą długą przyszłość – biliony lat. Cały wszechświat ma tylko 14 miliardów lat, co stanowi mniej niż jeden procent przyszłego życia czerwonych karłów, najpowszechniejszych gwiazd we wszechświecie. Ich planety mogą korzystać ze strefy mieszkalnej tak długo, jak długo żyją ich gwiazdy. Pomyślcie, jaki potencjał rozwoju mają cywilizacje, których przyszłość mierzy się w bilionach lat.

Na skrawku powierzchni leżącym między dniem a nocą na synchronicznie obracającym się świecie panuje wieczna „złota godzina”. Gdyby Proxima b była zdatna do zamieszkania, jej życie rozwijałoby się właśnie tam. Może stanowić dom dla tamtejszych gatunków albo potencjalny przystanek dla naszych potomków. Grawitacja na Proximie b jest o mniej więcej 10 procent większa niż na Ziemi. Nie stanowi to dla nas wielkiego problemu – to jak ćwiczenia z lekkim obciążeniem.

 

Zagiąć czasoprzestrzeń

Do dłuższych wypraw, dalej niż do najbliższej gwiazdy, potrzebować będziemy szybszych statków. Powiedzmy, że znaleźliśmy układ położony około 100 lat świetlnych od domu, z kilkoma potencjalnie zdatnymi do zamieszkania światami. Nawet świetlne żaglowce potrzebowałyby wielu setek lat, by tam dotrzeć. Czy możliwe jest zbudowanie statku, który przekroczy barierę światła?

Miguel Alcubierre, fizyk matematyczny z Meksyku, zainspirowany serialem „Star Trek”, dokonał obliczeń dla statku, który mógłby teoretycznie pokonać dystans między naszym Słońcem a tym odległym układem gwiezdnym w rok lub mniej. Ale zaraz: czy jedną z podstawowych zasad fizyki nie jest „nie będziesz podróżować szybciej niż światło”? Owszem. Jednak napęd Alcubierre’a nie porusza się – robi to kosmos.

Sam statek byłby zamknięty we własnym bąbelku czasoprzestrzeni, gdzie nie musiałby łamać żadnych praw fizyki. Harold White ze Stanów Zjednoczonych dopracował parę szczegółów, takich jak niemożliwe do zaspokojenia wymagania energetyczne, i stwierdził, że nadświetlny statek międzygwiezdny przynajmniej teoretycznie jest możliwy. Ale jego budowa wykracza poza nasze obecne możliwości.

Statek z napędem Alcubierre’a to machina wytwarzająca fale grawitacyjne, które ściskają ocean czasoprzestrzeni przed nim i rozszerzają go za nim. Podczas gdy napęd Alcubierre’a wydaje się stać w miejscu, fałdy na strukturze czasoprzestrzeni przed nim ciasno się zaciskają, a za nim rozciągają. Skuter wodny do śmigania przez galaktykę. Ponad 900 bilionów kilometrów w mgnieniu oka. Zanim się spostrzeżecie, znajdziecie się w układzie jakiejś naprawdę odległej gwiazdy.

 

Prezentowany przez nas fragment pochodzi z książki Ann Druyan „Kosmos. Możliwe światy” w tłum. Piotra Grzegorzewskiego, Marcina Wróbla i Pawła Dembowskiego, wydanej przez Wydawnictwo Burda Książki.