Wiadomość, że na trwałe wpisał się w historię astronomii, Rafał Heszkowicz początkowo uznał za żart, bo nie jest przecież astronomem. Pracuje jako informatyk w ośrodku pomocy społecznej w Zgierzu. Jednak Polak rzeczywiście dołączył do elitarnego klubu odkrywców nowych planet. Odległą o 1200 lat świetlnych od Ziemi planetę znalazł, nie ruszając się z domu, biorąc udział w realizowanym przez NASA projekcie Planet Hunters (Łowcy Planet). Rozproszeni po całym świecie uczestnicy odkryli już 35 planet krążących wokół innych gwiazd niż Słońce. Wszyscy są miłośnikami astronomii, lecz zajmują się nią wyłącznie hobbystycznie. NASA dysponuje najnowocześniejszym sprzętem badawczym i najszybszymi komputerami. Wydaje się oczywiste, że mogłaby się obejść bez pomocy amatorów. Tak jednak wcale nie jest.
Jak i gdzie możesz pomóc? Sprawdź linki z adresami instytutów, szukających twojej pomocy.
Spójrz w swoją gwiazdę
Amerykański tygodnik „Science” przeprowadził niedawno sondaż, z którego wynika, że uczeni mają coraz większe problemy z ogarnięciem nowych danych. Byle komputer osobisty czy laptop ma dziś dysk o pojemności kilkudziesięciu czy kilkuset gigabajtów, natomiast informacje zawarte w 32 tomach Encyklopaedia Britannica to nieco ponad 1 gigabajt. Jeśli więc teleskop kosmiczny każdej doby dostarcza po 200–500 gigabajtów nowych danych, żaden astronom nie jest w stanie ich ogarnąć. Zwłaszcza gdy poza obliczeniami niezbędna jest ludzka intuicja, spostrzegawczość i zdolność kojarzenia zarejestrowanych faktów.
„Planet pozasłonecznych nie widać nawet przez najdoskonalsze teleskopy” – wyjaśnia prof. Lech Mankiewicz z Centrum Fizyki Teoretycznej PAN, koordynator polskiej części projektu Planet Hunters. – „Można jedynie obserwować gwiazdy i sprawdzać, czy nie dochodzi do cyklicznego osłabienia ich jasności. To może oznaczać, że przesłania je planeta”.
Obserwacje dokonywane są przez wyniesiony na orbitę okołoziemską przez NASA teleskop Keplera. Zaprogramowano go w taki sposób, by co pół godziny rejestrował i przekazywał dane o jasności ponad 150 tys. gwiazd. Nie ma na świecie zespołu naukowców, który zdołałby na bieżąco sprawdzać, czy któraś z nich minimalnie nie ciemnieje. Są za to rzesze miłośników astronomii, którzy dostają od NASA wykresy lub zdjęcia przedstawiające wybrany skrawek nieba.
Tysiące oczu wpatrują się potem w monitory, próbując dostrzec zaburzenia i nieregularności. Jeśli je znajdą, amatorzy informują o tym zawodowców, a ci mogą wtedy skierować swoją uwagę i supersprzęt na wskazane miejsce.
Szukaj kosmitów i galaktyk
Planet Hunters to jeden z najbardziej spektakularnych przykładów tzw. nauki obywatelskiej (citizen science), która rozwija się wraz z postępami rewolucji informatycznej i globalizacji. Jako wzorcowy przykład podaje się zazwyczaj zainicjowane w 1900 r. w USA tzw. Bożonarodzeniowe liczenie ptaków, ale dopiero współczesna technika pozwoliła na błyskawiczne przesyłanie zebranych informacji, tworzenie gigantycznych baz danych i otwarcie do nich dostępu każdemu, kto chce i może pomóc uczonym.
Pionierami w tej dziedzinie byli astronomowie, którzy jako pierwsi uświadomili sobie, że nie są w stanie przeanalizować informacji nadsyłanych przez kosmiczne sondy i radioteleskopy. W program poszukiwania cywilizacji pozaziemskich Seti zaangażowało się ponad 3 miliony amatorów, przeszukujących gigantyczną bazę danych, zebranych przez radioteleskop zbudowany przez Amerykanów w portorykańskim Arecibo. Kosmitów nie znaleziono, uzyskano za to dowód, że społecznicy chętnie angażują się w naukowe przedsięwzięcia.
W 2006 roku wystartował program Milkyway (Droga Mleczna) polegający na poszukiwaniu śladów po eksplozjach supernowych w bazie zdjęć w podczerwieni, wykonanych przez teleskop orbitalny Spitzera. Zebrane dane pozwalają na śledzenie ewolucji naszej Galaktyki i tworzących ją gwiazd. Na ich podstawie astronomowie z Rensselaer Institute zamierzają też opracować trójwymiarową mapę nieba. Gdy okazało się, że moc komputerów Instytutu nie wystarcza do przetwarzania danych, zwrócono się do internautów o udostępnienie części pamięci operacyjnej ich sprzętu. Nie wpływało to w żaden sposób na wydajność PC-tów, ale po stworzeniu ogólnoświatowej sieci powstał superkomputer biliard (czyli milion miliardów) operacji na sekundę. Do tej pory na mapie umieszczono 300 milionów obiektów. „To zaledwie jedna czwarta tego, co chcielibyśmy osiągnąć” – relacjonuje prof. Heidi Newberg z Rensselaer Institute.
Astronomicznych projektów powstało już tyle, że niezbędna okazała się ich koordynacja. Tak narodziło się przedsięwzięcie o wdzięcznej nazwie Zooniverse. Uczestnicy wchodzącego w jego skład programu Galaxy Zoo zajmują się klasyfikowaniem galaktyk na podstawie zdjęć teleskopowych wykonanych w ramach największego w historii przeglądu nieba (Sloan Digital Sky Survey). Gdy internautom udostępniono pierwszy milion zdjęć, spodziewano się, że ich analiza potrwa co najmniej dwa lata. Okazało się, że amatorzy przesyłają wyniki w tempie 50–70 tysięcy na dobę.
Sprawdź, co się dzieje na Księżycu
Nie ruszając się z domu, można też zostać badaczem Księżyca. Zadanie realizowane w ramach projektu Moon Zoo polega na określaniu kształtu i rozmieszczenia kraterów, głazów, rowów oraz innych nietypowych obiektów na powierzchni Srebrnego Globu. Na podstawie tych badań można określać, kiedy, z jakim natężeniem i częstotliwością spadały nań okruchy różnych ciał niebieskich. To z kolei pozwala na obliczanie prawdopodobieństwa kosmicznych kolizji z Ziemią.
We wszystkich projektach Zooniverse bierze już udział ponad 700 tys. badaczy amatorów ze 170 krajów. Kevin Schawinski, astrofizyk z uniwersytetu Yale i jeden ze współtwórców przedsięwzięcia, rozwiewa jednak obawy przed przekształceniem elitarnego hobby w masową rozrywkę: „Tłum to nie brzmi zbyt dobrze. Ale uczestnicy programu, choć pozornie tworzą tłum, nie są nim. Są naszymi współpracownikami i wnoszą cenny wkład do rozwoju nauki”.
Zwiń sobie białko
Jeszcze więcej, bo nawet 15 milionów osób przyłączyło się do realizowanego przez Uniwersytet Stanforda projektu Folding. To już nie astronomia, lecz biochemia, a konkretnie badanie procesu zwijania się białek w trójwymiarowej przestrzeni. Wbrew pozorom to ważne zadanie. Od układu aminokwasów i kształtu łańcuchów zależą niezliczone funkcje, jakie białka pełnią w organizmie. Naukowcy przypuszczają, że nieprawidłowe zwinięcie może być jedną z głównych przyczyn chorób Alzheimera, Parkinsona, Creutzfeldta-Jakoba oraz niektórych nowotworów. Odtworzenie optymalnego kształtu kilkudziesięciu tysięcy różnych rodzajów białek to zadanie przekraczające możliwości najwydajniejszych superkomputerów. Dlatego biolodzy David Baker i Zoran Popović stworzyli program Folding, zwracając się o wsparcie do milionów posiadaczy komputerów, a nawet konsoli PlayStation. Zmontowana w ten sposób ogólnoświatowa sieć dysponowała mocą obliczeniową wielokrotnie większą niż superkomputery na Uniwersytecie Stanforda. Ten etap pracy nie wymagał od uczestników niczego poza udostępnieniem sprzętu. Z czasem Baker i Popović wpadli na bardziej oryginalny pomysł, łączący użyteczne z przyjemnym.
We współpracy ze specjalistami od internetowej rozrywki opracowali grę komputerową o nazwie Foldit. Zabawa polega na składaniu i zwijaniu łańcuchów białek. Od klasycznych gier różni się tym, że nawet projektanci nie znają jej zakończenia ani najlepszego wyniku. Nie jest to jednak błądzenie po omacku, naukowcy wprowadzają konkretne dane wyjściowe i w oparciu o nie gracze szukają optymalnego kształtu łańcucha. A to z kolei może pomóc w poszukiwaniu leków korygujących zniekształcenia struktury białek, a więc leczących konkretne choroby.
Wpisz się do Księgi natury
Wniesienie własnego wkładu w rozwój nauki wymaga zazwyczaj od amatorów pewnego przygotowania teoretycznego. Laikowi nic nie powiedzą przecież wykresy z radioteleskopów. Twórcy programów liczą jednak także na pomoc tych, którzy nie mają konkretnej wiedzy, a jedynie dobre chęci i wyobraźnię. Dotyczy to zwłaszcza obserwacji procesów zachodzących w przyrodzie. Chociaż nafaszerowano ją czujnikami mierzącymi wielkość opadów, stopień zanieczyszczenia, stężenia dwutlenku węgla itp., żadne urządzenie nie rozróżni organizmów żywych, zwłaszcza należących do tego samego gatunku. To potrafi tylko człowiek.
Nie jest więc przypadkiem, że nauka obywatelska zaczęła się od badań przyrodniczych, w których amatorzy obserwowali migracje zwierząt, głównie ptaków i motyli. Dziś prace te są kontynuowane, a amatorzy dysponują sprzętem, o jakim profesjonaliści z początków minionego wieku nie mogli nawet marzyć – smartfonami, laptopami, bezprzewodowym internetem. Efekty badań w przeszłości miały charakter cząstkowy i przyczynkarski, dane zbierane obecnie można błyskawicznie porządkować, a pracą tysięcy amatorów tak sterować, by na tworzonych mapach nie zostawały żadne białe plamy.
Przykładem jest realizowany od jedenastu lat projekt eBird, dzięki któremu opracowano szczegółowe mapy migracji ponad 300 gatunków ptaków.
Gigantyczną bazą danych stała się tworzona przez internetową sieć NPN (http://www.usanpn.org) „Nature’s notebook” (eKsięga natury). Od jej autorów wymaga się przestrzegania ścisłych reguł naukowych. Po zarejestrowaniu się i zdaniu odpowiednich testów wybierają teren do obserwacji. Jego powierzchnia nie powinna przekraczać 250 m², gdyż chodzi o bardzo precyzyjne odnotowywanie wszelkich zachodzących tam zjawisk – pory kwitnienia roślin, tempa zmiany koloru liści drzew, sposobów zdobywania pokarmu przez zwierzęta, jego rodzaju itp.
Porównywanie wyników z różnych lat pozwala na ocenę skutków zmian klimatu i działalności człowieka, ale przynosi też doraźne i wymierne korzyści. Koordynator projektu Jake Weltzin podaje jako przykład możliwość przewidywania czasu pylenia roślin i kierunków rozprzestrzeniania się alergenów.
Jeśli komuś brakuje cierpliwości do systematycznego obserwowania jednego miejsca, może uprawiać naukę obywatelską w ruchu. Z myślą o rowerzystach i piechurach Amerykanin Gregg Treinish we współpracy z Uniwersytetem Kalifornijskim opracował program Road Ecology (Ekologia drogi). Już w pierwszym roku działalności otrzymał informacje o odnalezieniu na drogach i poboczach Kalifornii 1400 martwych skunksów, 845 wiewiórek, 760 oposów. Po opracowaniu zebranych w ciągu dziesięciu lat danych liczbę zwierząt zabijanych corocznie na amerykańskich drogach oszacowano na 2 miliony. To przemawiało do wyobraźni, władze podjęły środki zaradcze. Nie tylko z troski o faunę. Kolizje ze zwierzętami, zwłaszcza większymi, stanowią zagrożenie także dla ludzi prowadzących samochody, a piesi i rowerzyści są na drodze równie bezbronni jak czworonogi.
W 2011 r. Treinish zainicjował kolejny projekt – Adventures and Scientists for Conservation (ASC), adresowany do miłośników bardziej ekstremalnych form relaksu niż spacery czy przejażdżki rowerowe. Erica Nunlist, jedna z jego uczestniczek, powiedziała reporterom „The New York Times”: „Tak, kocham góry i lubię zbierać gówno”. Nie żartowała.
Osoby uprawiające wspinaczkę wysokogórską poszukują przy okazji odchodów rosomaków. Na podstawie ich znalezisk naukowcy starają się ustalić, jakimi drogami chadzają te płochliwe zwierzęta. Podobne badania żyjących w Kordylierach i bardzo wrażliwych na zmiany klimatu szczekuszek amerykańskich prowadzi biolog April Cranghead. A konkretnie wyręczają ją naukowcy społecznicy. Efekty ich pracy czasem bywają zaskakujące. Po przyłączeniu się do ASC, bracia Damian i William Benegasowie, himalaiści, zdobywcy kilku 8-tysięczników, zaczęli patrzeć nie tylko na szczyty, ale także pod nogi. I odkryli dwa gatunki najwyżej na świecie rosnących roślin – 6800 metrów nad poziomem morza.
Znajdź grób, przejdź do historii
W Afryce wolontariusze szczegółowo opisywali symptomy zbliżającej się pory deszczowej. Z efektów ich pracy nieoczekiwanie największe korzyści odniosła służba zdrowia. W tym okresie spada bowiem zachorowalność na niektóre choroby, np. zapalenie opon mózgowych, a wzrasta na inne, np. na malarię. Dzięki uzyskanej z pewnym wyprzedzeniem wiedzy o nadciągających opadach można więc racjonalniej gospodarować lekami – nie tracić pieniędzy na magazynowanie tego, co zbędne, i przeznaczyć je na medykamenty, które za chwilę będą potrzebne.
Do najoryginalniejszych projektów klimatycznych należy Old Weather. Jego uczestnicy przeglądają cyfrowe wersje dzienników okrętowych brytyjskiej marynarki. Praca jest tytaniczna, gdyż panująca na morzach i oceanach Anglia posiadała tysiące statków. Żaden zawodowy historyk nie zdołałby się przekopać przez stosy dokumentów. Rzesza historyków amatorów zrobi to bez trudu, z przyjemnością i – co bardzo istotne dla nauki obywatelskiej – za darmo. A dzięki ich wysiłkowi nauka uzyska szczegółowe informacje o klimacie w przeszłości.
Na zajęcie mogą też liczyć miłośnicy archeologii. Muszą tylko zgłosić akces do projektu Field Expedition: Mongolia i przejrzeć około miliona zdjęć satelitarnych tego kraju. Chodzi o znalezienie grobu Czyngis-chana, którego pochowano tak, by jego szczątki nigdy nie zostały odkryte.
Mongolia jest pięć razy większa od Polski, mieszkańców ma mniej więcej tyle, ile Warszawa. Niemal całe jej terytorium pokrywają bezludne stepy i pustynie. Wypatrzenie w tym morzu traw i piasku ukrytego grobu to zadanie bez porównania trudniejsze niż znalezienie igły w stogu siana. Czego się jednak nie robi dla nauki! Zwłaszcza gdy można zyskać taką sławę jak odkrywca grobowca Tutanchamona Howard Carter, który też był naukowcem amatorem.
Mierzenie lasówki magnoliowej w ramach społecznego programu ornitologicznego w USA. W Polsce uczeni też korzystają z pomocy ochotników przy badaniach ptaków. (Fot. Getty Images/FPM)
Warto wiedzieć:
Nauka obywatelska w Polsce
Od r. prowadzony jest monitoring ptaków lęgowych. Szczegółowe informacje można znaleźć na stronie www.monitoringptakow.gios.gov.pl. Uczestnicy muszą umieć rozpoznawać gatunki. W programie bierze udział ok. 700 osób.
Specjalistyczne mapy zanieczyszczenia nieba światłem tworzą od dwóch lat ochotnicy, porównujący zdjęcia nieba w swojej okolicy, z tym co rzeczywiście widać. Wskazują też najjaśniejsze i najsłabsze gwiazdy, które można dostrzec gołym okiem.
Pięć programów badawczych prowadzi Zakład Ekologii Morza PAN w Sopocie. Wszystkie dotyczą wpływu turystyki na nadmorską faunę i florę. Projekt podlega rygorom naukowym. „Chociaż w projekcie biorą udział amatorzy, stawiamy pytania badawcze, na które nie znamy odpowiedzi” – tłumaczy koordynujący przedsięwzięcie prof. Jan Marcin Węsławski.
Pomóż uaktualnić mapę terenów lęgowych ptaków. (Fot. Shutterstock)