ASTROFIZIČARKA TVRDI: Za putovanja između zvijezda uopšte nisu neophodne letjelice

Civilizacijama nisu neophodne superbrze letjelice da bi putovale među zvjezdanim sustavima. Za duga putovanja mogu poslužiti planeti koji lutaju svemirom nevezani za zvijezde.

Tako barem u radu objavljenom u časopisu International Journal of Astrobiology tvrdi Irina K. Romanovskaja, profesorica fizike i astronomije na Houston Community Collegeu.

Autorica smatra da bi ta ideja mogla imati važne implikacije u potrazi za vanzemaljskom inteligencijom jer bi napredne vanzemaljske civilizacije tijekom migracije mogle ostaviti vidljive tehnološke tragove na lutajućim planetima. Potraga za tehnopotpisima proizvedenim migrirajućim izvanzemaljskim civilizacijama može se opisati kao potraga za migrirajućom izvanzemaljskom inteligencijom (SMETI), kaže Romanovskaja.

“Smatram da izvanzemaljske civilizacije mogu koristiti slobodno lutajuće planete kao međuzvjezdani transport za dostizanje, istraživanje i kolonizaciju planetarnih sustava. U radu predstavljam moguće tehnopotpise i artefakte koji bi mogli stvoriti vanzemaljske civilizacije koristeći slobodnolutajuće planete za međuzvjezdanu migraciju i međuzvjezdanu kolonizaciju, kao i strategije za traženje njihovih tehnopotpisa i artefakata”, tumači autorica.

Rješenje 1 – putovanje na warp pogon

Dok su udaljenosti između planeta u Sunčevom sustavu manje od 30 astronomskih jedinica (jedna astronomska jedinica – AJ – je udaljenost između Sunca i Zemlje), udaljenosti između zvijezda obično se kreću u stotinama tisuća AJ pa se iz praktičnih razloga uglavnom izražavaju u svjetlosnim godinama. Samo do najbližeg zvjezdanog sustava Alfa Centaura, čak i kada bismo putovali brzinom svjetlosti, trebalo bi nam oko 4.4 godine. S druge strane, nama bi na ovom stupnju tehnološkog razvoja trebalo oko pet godina da dođemo samo do orbite Jupitera, kada bismo mogli onamo poslati ljude.

U znanstveno-fantastičnim filmovima, ali i u ozbiljnim znanstvenim diskusijama stoga se obično predstavlja nekoliko mogućih rješenja za duga međuzvjezdana putovanja.

Jedno od njih je putovanje brzinama većim od brzine svjetlosti. Prema Einsteinovoj teoriji relativnosti, ništa se ne može kretati brzinom većom od brzine svjetlosti. Štoviše, ako neko veće tijelo želimo ubrzati na brzinu blizu brzine svjetlosti, potrebno je uložiti golemu energiju, tim veću što je brzina bliže brzini svjetlosti. Kako se brzina tijela približava brzini svjetlosti, njegova masa raste u skladu sa slavnom formulom koja energiju izjednačava s masom E = mc2, što znači da je potrebna sve veća energija da bi se ubrzavanje nastavilo. Kada se brzina tijela jako približi brzini svjetlosti, za daljnje ubrzavanje potrebna je beskonačna energija.

Međutim, zakoni fizike ne brane da se dio prostor-vremena kreće unutar prostor-vremena brzinom većom od brzine svjetlosti. Konačno, u ranoj fazi inflacije svemir se širio brže od brzine svjetlosti, a kako se danas širi pod utjecajem tamne energije, neki njegovi dijelovi također se od Zemlje udaljavaju brzinama koje su veće od brzine svjetlosti. Neki znanstvenici stoga traže rješenja koja se temelje na toj ideji.

Najpoznatije rješenje za putovanje brže od svjetlosti predložio je meksički fizičar Miguel Alcubierre Moya. Ono se naziva Alcubierreov warp pogon. Naime, meksički je fizičar, tijekom rada na doktoratu na University of Wales 1994. godine, predložio metodu za promjenu geometrije prostor-vremena stvaranjem vala koji bi uzrokovao da se prostor ispred letjelice sažima, a iza letjelice širi, čime bi se stvorio svojevrstan mjehurić prostor-vremena koji bi mogao putovati brže od svjetlosti unutar ravnog prostor-vremena. Letjelica bi u njemu mirovala i ne bi kršila zakone fizike, no istovremeno bi mogla putovati brže od svjetlosti nošena warp mjehurićem dok god bi se on kretao brže od svjetlosti, slično kretanju surfera na morskom valu.

Problem ovog modela je što bi za njegovo stvaranje trebala postojati golema količina egzotične negativne energije koncentrirana na jednom mjestu, što je praktično neizvedivo u skladu sa zakonima fizike kakve danas poznajemo – negativna energija kakva bi nam trebala za stvaranje warpa postoji samo u fluktuacijama na mikroskopskoj kvantnoj skali.

Neki znanstvenici objavili su radove u kojima tvrde da su pronašli način za putovanja brža od svjetlosti bez negativne energije, koja se temelje na iskrivljavanju prostor-vremena golemom masom. No za takvo rješenje potrebne su goleme mase reda veličine planeta.

Kako god bilo, za sada se čini da smo još daleko od warp pogona.

Astrofizičar Bojan Pečnik kaže da za putovanja koja traju mjesecima, a ne tisućama godina, od hibernacije veći potencijal pokazuje induciranje dubokog sna – torpora kod putnika.

“Danas se redovno u medicini koristi inducirani torpor u trajanju i do nekoliko tjedana, uz uspješno buđenje pacijenata, bez negativnih posljedica. Međutim, torpor nije prikladan za putovanja duža od nekoliko mjeseci, jer snivači u torporu i dalje normalno stare”, ističe Pečnik.

Rješenje 2 – hibernacija ili zamrzavanje

Drugo rješenje za daleka putovanja je da brzina letjelice bude tehnološki dostižnija, ali da putnici u njima hiberniraju kako bi smanjili dosadu i potrošnju hrane te kako bi usporili starenje.

No jedno novo istraživanje, predstavljeno u časopisu Kraljevskog društva, pokazalo je da ljudi, slično kao drugi veći sisavci, ne mogu puno profitirati od hibernacije. Za razliku od malenih stvorenja kao što su šišmiši, veliki sisavci poput medvjeda i ljudi imaju takav metabolizam da hibernacijom ne mogu uštedjeti značajne količine energije. To je razlog zbog kojeg se medvjedi moraju jako udebljati prije zimskog sna.

Problem je također u tome što do sada još uvijek nismo našli načina da zamrznemo ljudsko tijelo bez ozbiljnih oštećenja. Neka stvorenja, poput žaba, mogu podnijeti zamrzavanje jer su razvila prirodni antifriz. Nekom vrstom antifriza mogu se zamrznuti ljudske spolne stanice, međutim ne i cijeli organizam jer različite stanice u različitim tkivima trebaju različite koncentracije antifriza. U protivnom dolazi do razaranja stanica zbog zamrzavanja vode u njima (led zauzima veći prostor od vode) ili pak dolazi do odumiranja stanica zbog toksičnosti koju uzrokuju neravnomjerne koncentracije soli i drugih sastojaka u stanicama (kada se voda zamrzne, ona se zamrzava u čistom stanju bez primjesa, zbog čega koncentracije soli u preostaloj, nezaleđenoj vodi rastu do toksičnih razina).

Rješenje 3 – slanje sjemena ili embrija

Na daleka putovanja također bi se mogle slati smrznute spolne stanice, odnosno embriji koji bi bili temelj za stvaranje populacije kada letjelica jednom stigne na cilj.

No i taj koncept, iako manje zahtjevan od zamrzavanja odraslih ljudi, ima svoje ozbiljne probleme. Među ostalim, tu je pitanje može li se DNA u stanicama sačuvati za stotine i tisuće godina bez oštećenja, osobito u svemiru gdje može biti izložena zračenjima kao što je kozmičko.

Također, takve embrije trebali bi pratiti dovoljno razvijeni sustavi robota i umjetne inteligencije koji bi u novom svijetu uredili uvjete za daljnji razvoj embrija u umjetnim maternicama, a potom i za njihovo podizanje, odgoj i obrazovanje te eventualno teraformiranje odredišnog planeta. Tu je također pitanje je li lakše novonađeni planet prilagoditi embrijima ili je jednostavnije i smislenije embrije prilagoditi novom okolišu.

Rješenje 4 – putovanje višegeneracijskim brodovima

Jedno od rješenja koje se razmatra je i slanje brodova u kojima bi ljudi mogli živjeti generacijama. No takvi bi generacijski brodovi morali biti vrlo složeni i veliki kako bi omogućili opstanak i prosperitet većeg broja ljudi kroz duga vremenska razdoblja.

Primjerice, prema nekim izračunima, kada se u obzir uzmu i moguće nesreće i bolesti, u njima bi trebalo putovati više tisuća ljudi kako bi se osigurala dovoljna genska raznolikost potrebna za međusobno razmnožavanje.

Minimalan broj ljudskih jedinki za očuvanje genetske raznolikosti, koji voli citirati Elon Musk kad priča o naseljavanju Marsa, je oko 50.000.

Osim toga, takav brod, da bi zadržao stabilno okruženje za više generacija, morao bi biti dovoljno velik da podržava zajednicu ljudi i ekosustav koji se potpuno reciklira te da imitira silu težu. Jedan od problema koji iz toga proizlaze jest da bi on zahtijevao puno energije za ubrzavanje i usporavanje.

Čemu uopšte putovanja među zvijezdama?

Brojni znanstvenici, među kojima i Stephen Hawking, upozorili su da će čovječanstvo, ako želi opstati, morati od zemaljske civilizacije postati svemirska. Naime, postoji cijeli niz okolnosti zbog kojih život na Zemlji u nekom trenutku može postati nemoguć – od udara asteroida i drugih velikih svemirskih tijela, do promjena u Suncu.

Za otprilike 5 milijardi godina Sunce će postati crveni div i proširiti se toliko da će progutati i uništiti Merkur, Veneru, Zemlju, a vjerojatno i Mars.

Pečnik ističe da će luminozitet Sunca već za 500-tinjak milijuna godina toliko porasti da će život kakav znamo biti nemoguć na površini Zemlje.

“Drugim riječima, da je evolucija na Zemlji uzela desetak posto više vremena, od početka pa do trenutne faze, čovječanstvo se uopće ne bi razvilo”, dodaje.

Neke vanzemaljske civilizacije možda su se suočile s ovom egzistencijalnom prijetnjom u svojim sustavima još prije mnogo stotina tisuća ili čak milijuna godina.

Prednosti koje pružaju lutajuće planete

Romanovskaja u svojem radu ističe kako postoji mogućnost da lutajući planeti, bilo u Mliječnoj stazi ili u nekim drugim od stotina milijardi galaksija u svemiru, imaju podzemne oceane vode koji se zagrijavaju radiogenim raspadom te da u njima može postojati život.

Takvi planeti mogu naletjeti na neku zvijezdu i postati vezani za nju na takav način da život koji postoji pod ledenom korom nastavi svoj razvoj. Moglo bi se reći da je takav život iskoristio lutajući planet kao brod za prijevoz do gostoljubivog mjesta. Romanovskaja postavlja pitanje zašto civilizacija ne bi mogla oponašati takav mehanizam?

No Pečnik smatra da je tako nešto malo vjerojatno u prirodnom, slučajnom, nekontroliranom kontekstu.

“Iz proučavanja dinamičke stabilnosti našeg planetarnog sustava te drugih planetarnih sustava, znamo da su oni gravitacijski gusto pakirani te kaotični, ali meta-stabilni na vremenskim skalama od nekoliko milijardi godina. To znači da su sva ‘dobra mjesta’ oko prikladnih zvijezda već zauzeta te da bi svaki pokušaj ‘ubacivanja’ u postojeće, zrele planetarne sustave, uzrokovao dinamičku nestabilnost koja bi rezultirala novim izbacivanjem jednog ili više planeta, u matičnu zvijezdu ili u otvoreni svemir, s velikim poremećajima u asteroidnim pojasevima, koji bi mogli uzrokovati ‘teška bombardiranja’ svih planeta, poput onog koje je zaslužno za većinu kratera na Mjesecu, tzv. Late Heavy Bombardment. Puno je vjerojatnije dobiti na lotu, ili biti pogođen munjom deset puta tijekom života, od uspješnog prirodnog ubacivanja lutajućeg planeta na mjesto prikladno za razvoj života oko zvijezde s postojećim planetarnim sustavom.

Romanovskaja tumači da lutajući planeti, osim toplih oceana, također mogu ponuditi neke druge povoljnosti za duga putovanja, primjerice stalnu površinsku gravitaciju te velike količine prostora i resursa.

“Lutajući planeti s površinskim i podzemnim oceanima mogu pružiti vodu kao potrošni resurs i za zaštitu od svemirskog zračenja”, dodaje.

Četiri scenarija

Autorica u radu tumači da bi napredna civilizacija mogla koristiti prirodne lutajuće planete ili bi sama mogla konstruirati planet koji bi joj omogućio još veće prednosti kao što su upravljanje njime ili opremanje potrebnim izvorima energije kao što je fuzija.

Ona opisuje četiri scenarija u kojima bi vanzemaljska civilizacija mogla iskoristiti prednosti lutajućih planeta.

U prvom civilizacija koristi lutajući planet koji slučajno prolazi pokraj matičnog planetarnog sustava vanzemaljaca. Koliko često bi se to moglo događati ovisi o broju lutajućih planeta. Zasad ne znamo koliko ih ima, no tim istraživača objavio je 2021. da je u jednoj regiji Mliječne staze otkrio između 70 i 170 lutalica veličine Jupitera. Za očekivati je da ih ima mnogo više manjih koje teleskopi nisu u mogućnosti zabilježiti. Jedna studija iz 2020. procijenila je da bi ih u našoj galaksiji moglo biti čak 50 milijardi.

Pečnik kaže da teorija nastanka planetarnih sustava, kao i proučavanje evolucije njihove dinamike, koje su sve više potvrđene promatranjima egzoplaneta, predviđa da bi broj planeta lutalica mogao biti usporediv s brojem planeta u planetarnim sustavima.

“Kako Mliječna staza ima oko 400 milijardi zvijezda, lako bismo mogli govoriti i o bilijunu (tisuću milijardi) lutajućih planeta različitih veličina, a manjih je više nego velikih poput Jupitera”, dodaje.

Većina tih planeta vjerojatno je izbačena iz svojih zvjezdanih sustava tijekom rane faze nastanka planetarnog sustava, a neki su, rjeđe, mogli biti izbačeni i kasnije, prolaskom nekog masivnog objekta pored planetarnog sustava. To može biti neka druga zvijezda, smeđi patuljak ili pak veći lutajući planet.

Još jedan izvor lutajućih planeta ili sub-planetarnih tijela poput Plutona mogu biti udaljeni dijelovi zvjezdanih sustava kakav je naš Oortov oblak. Ako i drugi sustavi imaju slične oblake pune objekata različitih veličina, oni mogu biti obilan izvor odmetnutih planeta izbačenih zvjezdanom aktivnošću.

“Zvijezde s masom veličine od jedne do sedam Sunčevih koje prolaze kroz evoluciju nakon glavne sekvence, kao i supernove koje nastaju iz zvijezda mase sedam do 20 puta veće od Sunčeve, mogu iz svojih sustava izbaciti objekte iz Oortovog oblaka tako da oni postanu nevezani za zvijezde domaćine”, piše Romanovskaja.

Ali koliko često vanzemaljci ili mi možemo očekivati da će se odmetnuti planet približiti dovoljno blizu da se može iskoristiti za nastanjivanje? Jedna studija iz 2015. pokazala je da je binarna zvijezda W0720 (Scholzova zvijezda) prošla kroz Oortov oblak našeg Sunčevog sustava prije oko 70.000 godina. Iako je to bila zvijezda, a ne planet, pokazuje da razni objekti prolaze relativno često blizu našeg sustava. Ako su studije koje predviđaju milijarde lutajućih planeta točne, onda su neki od njih vjerojatno prošli u blizini ili točno kroz Oortov oblak mnogo prije nego što smo imali sredstva da ih otkrijemo.

Što bi mogla napraviti napredna civilizacija?

Oortov oblak nalazi se prilično daleko od Zemlje, međutim neka vrlo napredna civilizacija mogla bi vidjeti lutajući planet-skitnicu i izaći mu u susret.

Prema drugom scenariju, lutajući planet mogao bi se naprednom tehnologijom dovući bliže matičnom planetu nastanjenom vanzemaljskom civilizacijom. Napredni vanzemaljci mogli bi odabrati neko tijelo iz svojeg Oortovog oblaka i iskoristiti pogonski sustav da ga usmjere prema sigurnoj orbiti u blizini svog planeta. Uz dovoljno vremena za izradu, mogli bi prilagoditi objekt svojim potrebama, primjerice izgradnjom podzemnih skloništa i druge infrastrukture. Uz odgovarajuću tehnologiju mogli bi ga promijeniti ili stvoriti atmosferu.

Treći scenarij sličan je drugom. U njemu se također koristi objekt iz zvjezdanog sustava civilizacije. Primjer bi mogao biti patuljasti planet Sedna koji u Sunčevom sustavu ima vrlo ekscentričnu orbitu. Ona tijekom 11.000 godina proputuje od udaljenosti od 76 AJ od Sunca do 937 AJ. Uz dovoljno tehnologije i vremena, objekt poput Sedne mogao bi se pretvoriti u brod za bijeg. Romanovskaja tumači da bi civilizacije sposobne za takve pothvate bile napredne civilizacije koje već imaju svoje planetarne sustave istražene na udaljenosti od najmanje 60 AJ od matičnih zvijezda.

Romanovskaja u svojem radu diskutira moguće probleme koje bi takvo dovlačenje moglo uzrokovati, poput gravitacijskog poremećaja ravnoteže, te moguća rješenja i energije potrebne za njih.

Četvrti scenarij također uključuje objekte poput Sedne. Kada se zvijezda počne širiti, postoji kritična udaljenost na kojoj će objekti biti izbačeni iz sustava, a ne ostati gravitacijski vezani za umiruću zvijezdu. Ako bi vanzemaljci mogli točno odrediti kada će neki objekti biti izbačeni kao lutajući planeti, mogli bi ih unaprijed pripremiti i na njima izaći iz umirućeg zvjezdanog sustava.

U svim ovim scenarijima, lutajući planeti ili druga tijela ne bi bili stalan dom, već samo čamac za spašavanje.

“Zbog slabljenja stvaranja topline u njihovoj unutrašnjosti, takvi planeti ne uspijevaju dugo održati oceane tekuće vode, ako oni na njima postoje”, kaže Romanovskaja.

Sredstvo za postizanje cilja

Lutajući planeti su izolirani i imaju manje resursa od planeta u zvjezdanom sustavu. Na primjer, tijekom putovanja na njima ne bi bilo asteroida za rudarenje niti besplatne energije matične zvijezde. Na njima ne bi bilo godišnjih doba niti noći i dana. Također na njima uglavnom ne bi bilo biljaka, životinja, pa čak ni bakterija. Oni bi jednostavno mogli biti sredstvo za postizanje cilja.

“Stoga, umjesto da lutajuće planete učine svojim stalnim domovima, vanzemaljske civilizacije bi ih mogle koristiti kao međuzvjezdani transport kako bi dosegle i kolonizirale druge planetarne sustave”, piše Romanovskaja.

U svom radu Romanovskaja zamišlja civilizaciju koja takva putovanja poduzima više puta, ne da pobjegne od umiruće zvijezde, već da se proširi po galaksiji i kolonizira je.

“Na taj način, roditeljska civilizacija može stvoriti jedinstvene i autonomne civilizacije kćeri koje nastanjuju različite planete, mjesece ili regije svemira”, piše autorica.

“Civilizacija kozmičkih autostopera djelovala bi kao ‘roditeljska civilizacija’ koja širi sjeme ‘civilizacija kćeri’ u obliku svojih kolonija u raznim planetarnim sustavima… Ovo se odnosi i na biološke i na post-biološke vrste”, dodaje.

Čovječanstvo je tek u ranoj fazi razvoja zaštite od katastrofalnih udara asteroida, a osim toga mi još uvijek ne možemo upravljati klimom našeg planeta s nekim ozbiljnim stupnjem stabilnosti. Stoga se razmišljanje o korištenju lutajućih planeta za održavanje čovječanstva na životu čini prilično nategnutim.

Traženje tragova vanzemaljaca na lutajućim planetama

No, Romanovskaja ističe da se njezin rad prvenstveno tiče naprednijih vanzemaljskih civilizacija, a ne naše.

Njihove aktivnosti mogle bi stvoriti tehnopotpise i artefakte koji bi bili potvrda postojanja vanzemaljaca. Novi rad, među ostalim, opisuje što bi oni mogli biti i kako bismo ih mi mogli otkriti.

Primjerice, napredni vanzemaljci bi mogli koristiti solarna jedra za kontrolu lutajućeg planeta ili za potrebe svemirskog broda koji bi se lansirao s lutajućeg planeta po dolasku na odredište. U oba slučaja, solarna jedra proizvode tehnopotpis. Manevriranje svemirskom letjelicom ili skitničkim planetom sa solarnim jedrima proizvelo bi ciklotronsko zračenje nastalo u interakciji međuzvjezdanog medija s magnetskim jedrom.

Infracrvene emisije mogle bi biti još jedan tehnopotpis. Prekomjerna količina infracrvenog zračenja ili neprirodne promjene u količini infracrvenog zračenja mogu se otkriti kao tehnopotpis. Infracrveno svjetlo moglo bi se emitirati neravnomjerno po površini planeta, što bi ukazivalo na tehnologiju. Neobična mješavina različitih valnih duljina elektromagnetske energije također bi mogla biti tehnopotpis.

No, Pečnik kaže da je problem sa zamišljanjem tehnopotpisa naprednih civilizacija to što se vrlo brzo dolazi u situaciju sličnu onoj u kojoj su ljudi u 19. stoljeću teleskopima pretraživali Mjesec.

“Zaključili su da na Mjesecu nema života jer nitko ne komunicira signalnim vatrama, koje su tim teleskopima tražili. Solarno jedro za upravljanje planetom je takav slučaj. To bi bilo nepraktično veliko jedro, koje bi se još i nekako moralo zakvačiti na rotirajući planet”, upozorava naš astrofizičar.

Tragove bi mogao tražiti novi teleskop Vera Rubin

Za sada astronomi ne znaju koliko lutajućih planeta postoji niti gdje bi ih moglo biti u većim koncentracijama. No uskoro ćemo možda dobiti jasnije predodžbe.

Naime, zvjezdarnica Vera Rubin, koja je trenutno u fazi dovršavanja, trebala bi snimiti prvo svjetlo do 2023. Ova će moćna zvjezdarnica svakih nekoliko noći snimati cijelo dostupno nebo i to do finih detalja. U njoj se nalazi najveći digitalni fotoaparat ikada napravljen od 3.2 gigapiksela.

Vera Rubin će biti posebno dobra u otkrivanju prolaznih pojava, odnosno svega što promijeni položaj ili svjetlinu u nekoliko dana. Imat će dobre šanse uočiti bilo kakve lutajuće planete koji bi se mogli približiti Sunčevom sustavu.

Postoji velika mogućnost da će neki od njih pokazati neke neobične emisije ili zbunjujuće fenomene koji bi mogli biti tehnopotpisi napredne vanzemaljske civilizacije.

(SB)