Dimitar Sasselov: Jak jsme našli stovky planet podobných Zemi

Mám skutečně veliké, veliké štěstí. Sestavil jsem v podstatě své vystoupení ze tří událostí, které se odehrály jen několik dnů po sobě v uplynulých dvou měsících. Zdánlivě spolu nesouvisí, ale jak uvidíte, všechny mají něco do činění s příběhem, který vám dnes chci vyprávět. První z těchto událostí byl pohřeb - nebo, přesněji řečeno, opakovaný pohřeb. Dvacátého druhého května [2010] byl podruhé pohřben, jako hrdina, ve Fromborku v Polsku astronom, který žil v šestnáctém století a který změnil svět. Udělal to doslova tak, že nahradil Zemi Sluncem ve středu sluneční soustavy. Tímto zdánlivě jednoduchým činem pak vlastně zahájil vědeckou a technologickou revoluci, kterou mnozí nazývají koperníkovskou revolucí. Právě touto cestou, paradoxně, a velmi patřičně, jsme objevili jeho hrob. Jak bylo v té době zvykem, Koperník byl jednoduše pohřben v neoznačeném hrobě spolu se čtrnácti dalšími lidmi v tamější katedrále. Analýza DNA, jeden z předních výdobytků vědecké revoluce posledních čtyř set let, kterou tento člověk zahájil, nám ukázala, která skupina kostí patřila ve skutečnosti člověku, jenž četl všechny ty astronomické knížky plné spadaných vlasů, Koperníkových vlasů - zjevně se už moc dalších lidí později neobtěžovalo tyto knížky číst. Ta shoda byla jednoznačná. DNA se shodovala. A víme tedy, že se určitě jednalo o Mikuláše Koperníka.

Spojení mezi biologií a DNA a životem má nesmírně zajímavý náboj, když hovoříte o Koperníkovi, protože již tehdy jeho následovníci velice rychle udělali onen logický krok a položili si otázku: pokud je Země pouze planeta, tak jak je to s planetami kolem ostatních hvězd? Jak je to s existencí více světů, s životem na ostatních planetách? Tyhle věci teď vlastně přebírám z jedné knížky, která byla tehdy velmi populární. V tehdejší době lidé odpověděli na tuto otázku kladně - "ano". Neexistovaly však důkazy. A poté započala čtyři století zklamání, nenaplněných snů - snů Galilea, Giordana Bruna, mnoha dalších, které nikdy nevedly k zodpovězení těch nejzákladnějších otázek, jež si lidstvo neustále kladlo. Co je to život? Jaký je původ života? Jsme tu sami? Platilo to zejména v posledních deseti letech na konci 20. století, v souvislosti s úžasným vývojem na poli molekulární biologie, s rozluštěním kódu života, DNA, kdy nás všechny tyto věci zdánlivě posunuly nikoli blíže, ale naopak dále od zodpovězení těchto základních otázek.

Teď ty dobré zprávy. V posledních několika letech došlo k mnoha věcem. Začněme s planetami. Začněme starou koperníkovskou otázkou: existují země i kolem jiných hvězd? Jak jsme již slyšeli, existuje prostředek, s jehož pomocí se snažíme a jsme nyní schopni tuto otázku zodpovědět. Je to nový dalekohled. Náš tým jej, myslím vhodně, pojmenoval po jednom z těch snílků z Koperníkových dob, po Johannesi Keplerovi. Jediným úkolem tohoto dalekohledu je dívat se ven, nacházet planety, které obíhají další hvězdy v naší galaxii, a říci nám, jak často se planety podobné naší Zemi ve vesmíru vyskytují. Tento dalekohled je vlastně konstrukčně podobný vám velice dobře známému Hubbleuvu vesmírnému dalekohledu, jen má další čočku navíc - širokoúhlou čočku, jak ji nazval fotograf. A kdybyste v příštích několika měsících vyšli brzy večer ven a podívali se přímo nad sebe a dali si takhle dlaň, tak byste se vlastně dívali na tu část oblohy, kde tento dalekohled hledá a bude hledat planety, dnem i nocí, bez přestávky, další čtyři roky.

Při tomto hledání využíváme metodu, kterou nazýváme tranzitní metodou. Jde vlastně o drobná zatmění, k nimž dochází, když planeta přechází před svou hvězdou. Ne všechny planety jsou umístěny tak, abychom mohli tento postup využít, ale když máte milión hvězd, najdete dostatek planet. Jak vidíte na této animaci, Kepler bude zachycovat pouze utlumení světla vyzařovaného danou hvězdou. Neuvidíme obrázky hvězdy a planety jako je tenhle. Pro Keplera jsou všechny hvězdy pouze světelnými body. Můžeme toho však touto cestou hodně zjistit - nejen, že je tam planeta, ale rovněž, jaké má rozměry. Objem utlumeného světla závisí na velikosti planety. Rovněž zjistíme údaje o její oběžné dráze, o tom, jak dlouho jí cesta po oběžné dráze trvá, a tak podobně. Co jsme tedy zatím zjistili? Dovolte mi, abych vás provedl tím, co vlastně vidíme, abyste pak porozuměli zprávě, kterou bych vám zde dnes měl sdělit.

Kepler dělá to, že objevuje mnoho uchazečů, které pak dále sledujeme a nacházíme jakožto planety, potvrzujeme jakožto planety. V podstatě touto cestou zjišťujeme, jak jsou planety rozděleny podle velikosti. Existují malé planety, větší planety, velké planety, že ano. Můžeme tedy napočítat mnoho, mnoho takových planet, a ty jsou různě veliké. Děláme to v naší sluneční soustavě. Vlastně již ve starověku by sluneční soustava v tomto ohledu vypadala na nákresu následovně. Byly by tam menší planety a byly by tam větší planety, již v dobách Epikúra a samozřejmě později Koperníka a jeho následovníků. Tohle byla donedávna sluneční soustava - čtyři planety podobné Zemi s malým poloměrem, menší než asi dvojnásobek velikosti Země. Byl to samozřejmě Merkur, Venuše, Mars a pochopitelně Země, a pak dvě velké, obrovské planety. Pak koperníkovská revoluce přinesla dalekohledy. Samozřejmě pak byly objeveny tři další planety. Celkový počet planet v naší sluneční soustavě byl nakonec devět. Převládaly malé planety, v čemž byla patrná určitá harmonie, kterou Koperník velice rád zmiňoval a k jejímž rezolutním zastáncům patřil Kepler. Nyní se nám k malým planetám přidal ještě Pluto. Ale do doby před patnácti lety bylo tohle skutečně všechno, co jsme o planetách věděli. Takový byl důvod onoho zklamání. Koperníkovský sen zůstával nenaplněn.

Konečně, před patnácti lety, dospěla technologie do stádia, kdy jsme začali být schopni objevovat planety obíhající jiné hvězdy, a docela se nám to dařilo. Během těchto patnácti let bylo objeveno téměř pět set planet obíhajících jiné hvězdy, za využití různých metod. Naneštěstí, jak vidíte, se nám celkový obrázek výrazně změnil. Samozřejmě se pro to našlo vysvětlení. Vidíme pouze velké planety. Proto je tedy většina z těchto planet zařazena v kategorii "podobné Jupiteru". Jak tedy vidíte, moc daleko jsme se nedostali. Byli jsme pořád tam, kde Koperník. Neměli jsme žádné důkazy o tom, zda existují planety podobné Zemi. A nám záleží právě na planetách podobných Zemi, protože jsme již pochopili, že život jakožto chemický systém skutečně vyžaduje menší planetu s vodou a s horninami s mnoha složitými chemickými procesy, aby mohl vzniknout, objevit se, přežít. A pro tohle jsme neměli žádné důkazy.

Dnes jsem tu tedy proto, abych vám nabídl první ukázku toho, co nám nový dalekohled, Kepler, byl schopen v několika posledních týdnech říci. A hle, vracíme se zpět k té harmonii a k naplnění Koperníkových snů. Jak zde můžete vidět, scénu ovládly malé planety. Planet označených "podobné Zemi" je rozhodně více, než jakýchkoli jiných planet, které vidíme. Je to poprvé, co něco podobného můžeme říci. Musíme na tom ještě pořádně zapracovat. Většina z těchto planet jsou uchazeči. V příštích několika letech jejich statut potvrdíme. Ale statisticky je ten výsledek zřetelný a jasný. A tento statistický výsledek dokazuje, že planety podobné naší Zemi existují. Naše Galaxie, Mléčná dráha, je těmito planetami hojně obdařena.

Otázkou nyní je, co udělat dále. Nejdříve ze všeho je můžeme zkoumat, když nyní víme, že existují. A můžeme najít ty, které bychom nazvali obyvatelnými, což znamená, že na nich panují podobné podmínky jako jsou podmínky, se kterými se setkáváme zde na Zemi, a kde může docházet k mnoha složitým chemickým procesům. Můžeme dokonce číselně vyjádřit, kolik takových planet je podle nás v naší Galaxii, v Mléčné dráze. A to číslo, jak možná očekáváte, docela bere dech. Jedná se o sto miliónů podobných planet. To je skvělá zpráva. Proč? Protože i naším malým dalekohledem jen v příštích dvou letech budeme schopni najít minimálně šedesát z nich. Je to skvěle, protože pak je budeme moci vyrazit zkoumat - na dálku, samozřejmě - s pomocí všech technologií, které jsme již v uplynulých pěti letech vyzkoušeli. Budeme moci zjistit, z čeho se skládají, zda jejich atmosféry obsahují vodu, kysličník uhličitý, metan. Víme a očekáváme, že tyto věci zjistíme.

Je to skvělé, ale není to ještě všechno. Kvůli tomu tady nejsem. Jsem tu proto, abych vám řekl o dalším kroku, který je tím opravdu vzrušujícím. Věc, kterou nám tento krok umožní, přijde na řadu jako další. Vstupuje zde do hry biologie - biologie se svou základní otázkou, která dosud zůstává nezodpovězena a která se dá shrnout následovně: "Pokud existuje život na dalších planetách, očekáváme, že bude podobný životu na Zemi?" A hned na úvod vám řeknu, že když říkám život, nemyslím tím "dolce vita", dobrý život, lidský život. Skutečně tím myslím život na Zemi, v minulosti a v přítomnosti, od mikrobů po nás, lidské bytosti, se svou bohatou molekulární různorodostí, tedy život na Zemi, jak mu rozumíme dnes, jakožto soustavě molekul a chemických reakcí - čemuž souhrnně říkáme biochemie, život jako chemický proces, jako chemický úkaz.

Otázkou tedy je: "Je tento chemický úkaz něčím univerzálním nebo je to něco, co je závislé na té které planetě?" Je jako gravitace, která všude ve vesmíru funguje stejně, nebo najdeme na každém místě různé biochemické systémy? Musíme vědět, co hledáme, až se budeme snažit to hledat. Jedná se o velice základní otázku, na kterou neznáme odpověď, ale kterou se můžeme snažit - a už se o to snažíme - zodpovědět v laboratoři. Nemusíme cestovat do vesmíru, abychom na tuto otázku mohli odpovědět. O tohle se tedy snažíme. Momentálně se to snaží dělat mnoho lidí. A z této části mostu, kterou se snažíme vybudovat, přichází také mnoho dobrých zpráv.

Mám tady jeden příklad, který vám chci ukázat. Když přemýšlíme o tom, co je nezbytné pro úkaz, který nazýváme životem, napadá nás členění, uchovávání molekul důležitých k životu v jakési membráně, izolované od okolního prostředí, ale zároveň v prostředí, ve kterém by molekuly mohly reálně společně vzniknout. V jedné z našich laboratoří, v laboratoři Jacka Szostaka, proběhla série experimentů provedených během posledních čtyř let, která ukázala, že v prostředí velice obvyklém na planetách, na určitých typech planet podobných Zemi, kde se vyskytuje tekutá voda a hlína, můžete najít přirozeně existující molekuly, které samovolně vytvářejí bubliny. Tyto bubliny mají membrány, velice podobné membránám všech buněk všech živých bytostí na Zemi. Vypadají takhle. A tyto membrány skutečně pomáhají molekulám, například nukleovým kyselinám, jak jsou RNA a DNA, aby zůstaly schované uvnitř, vyvíjely se, proměňovaly se, dělily a procházely některými z procesů, které nazýváme životem.

Tohle byl jen jeden příklad toho, jakou cestou se ubíráme, když snažíme odpovědět na tu širší otázku ohledně univerzálnosti zmiňovaného úkazu. V určitém ohledu můžete vnímat tuto práci, které se nyní začínají věnovat lidé po celém světě, jako budování mostu, budování mostu ze dvou břehů řeky. Na jedné straně, na levém břehu řeky, jsou lidé jako já, kteří zkoumají planety a snažit se definovat tamější prostředí. Nechceme zkoušet věci naslepo, protože existuje příliš mnoho různých variant, a kapacita laboratoří a časová kapacita lidí nejsou dostatečné k provedení všech experimentů. Toto tedy budujeme z levé strany řeky. Na pravém břehu řeky jsou experimenty v laboratoři, které jsem vám právě ukázal, kde jsme si tyto věci reálně vyzkoušeli, a ono se to vzájemně doplňuje, a doufáme, že se jednoho dne sejdeme na půli cesty.

Proč by vás to ale mělo zajímat? Proč se vám snažím prodat napůl postavený most? Mám snad takové charisma? Existuje mnoho důvodů a některé z nich jste slyšeli v dnešním krátkém vystoupení. Porozumění chemii nám může pomoci i v našem každodenním životě. Je zde však cosi zásadnějšího, cosi hlubšího. Tou hlubší, podstatnou skutečností je to, že věda se nachází v procesu předefinování života, jak jsme jej dosud znali. Následně se zásadním způsobem změní náš pohled na svět - nebude to nepodobné situaci před čtyřmi sty lety, kdy Koperníkův počin změnil způsob vnímání prostoru a času. V současnosti jde o něco jiného, ale má to stejně zásadní význam. Polovina všeho, co se děje, je spojena s určitým pocitem nevýznamnosti lidstva, Země, ve větším vesmírném prostoru. A čím víc toho poznáváme, tím více tento pocit sílí. Všichni jste se to učili ve škole - jak malá je Země ve srovnání s ohromným vesmírem. A čím větší dalekohled máte, tím víc se ten vesmír zvětšuje. A teď se podívejte na tenhle obrázek titěrné, modré tečky. Tenhle pixel je Země. Je to Země tak, jak ji známe. V tomto případě se na díváme z postavení vně oběžné dráhy Saturnu. Je skutečná titěrná. To víme. Vezměme život jako celou tuto planetu, protože tomu tak v určitém slova smyslu je. Biosféra odpovídá rozměrům Země. Život na Zemi se shoduje s velikostí Země. A nyní to srovnejme se zbytkem světa z vesmírného úhlu pohledu. Co kdyby ta koperníkovská nevýznamnost byla ve skutečnosti naprosto chybná? Stali bychom se odpovědnějšími za věci, které se dnes dějí? Vyzkoušejme si to.

Ve vesmíru je tedy Země velice malá. Dokážete si představit, jak malá je? Zkusím to. Řekněme, že tohle je velikost pozorovatelného vesmíru, se všemi galaxiemi, se všemi hvězdami, dobře, odsud až sem. Víte, jak velkou část této kravaty by tvořil život? Byl by veliký jako jeden malý atom. Je to něco nepředstavitelně malého. Nedokážeme si to představit. Myslím tím, podívejte, tu kravatu vidíte, ale nedokážete si ani představit, že byste viděli rozměry titěrného, malého atomu. To ale není všechno. Vesmír a život se nacházejí jak v prostoru, tak v čase. Pokud by tohle bylo stáří vesmíru, pak tohle je stáří života na Zemi. Představte si nejstarší živé bytosti na Zemi, avšak z vesmírného úhlu pohledu. Tohle není nevýznamné. Je to naopak velice významné. Život je tedy možná nevýznamný vzhledem ke své velikosti, ale z hlediska času nevýznamný není. Život a vesmír mají mezi sebou podobný vztah jako dítě a rodič, jako rodič a jeho potomek.

Co z toho vyplývá? Vyplývá z toho, že ono paradigma nevýznamnosti, které jsme určitým způsobem přejali z koperníkovského principu, je naprosto chybné. Život v tomto vesmíru má ohromný, mocný, potenciál - zvláště nyní, když víme, že místa podobná Zemi jsou častým jevem. A tento potenciál, tento mocný potenciál, je rovněž naším potenciálem, vaším a mým. Máme-li být správci naší planety Země a její biosféry, měli bychom porozumět jejímu významu pro vesmír a něco s tím udělat. A dobrou zprávou je, že to skutečně udělat můžeme. Tak to udělejme. Zahajme novou revoluci, která bude navazovat na tu starou, a kde bude syntetická biologie představovat cestu k proměně jak našeho životního prostředí, tak naší budoucnosti. A doufejme, že společně dokážeme vybudovat ten most a že se sejdeme na polovině cesty.

Mnohokrát vám děkuji.

(Potlesk)