Dimitar Sasselov: Kaip radome šimtus planetų, panašių į Žemę

Tikrai, aš esu labai, labai laimingas. Mano kalba buvo parašyta dėl trijų istorinių įvykių, kurie įvyko vos keleto dienų skirtumu per pastaruosius du mėnesius -- iš pirmo žvilgsnio nesusijusių, bet, kaip pamatysite, iš tikro turinčių daug bendro su istorija, kurią šiandien jums papasakosiu. Pirmasis buvo laidotuvės -- arba tiksliau, perlaidojimas. Gegužės 22-ąją Fromborke, Lenkijoje, vyko herojaus perlaidojimas: 16 amžiaus astronomo, kuris pakeitė pasaulį. Jis tai padarė, tikra to žodžio prasme, sukeisdamas Žemę su Saule Saulės sistemos centre. Ir šiuo paprastai atrodančiu veiksmu jis pradėjo mokslo ir technologijų revoliuciją, kurią daugelis vadina Koperniko revoliucija. Tai buvo, ironiškai, ir labai tinkamai, būdas, kaip atradome jo kapą. Kaip buvo tuomet įprasta, Kopernikas buvo paprasčiausiai palaidotas nepažymėtame kape kartu su 14 kitų toje katedroje. DNR analizė, vienas iš išskirtinių atradimų mokslo revoliucijoje, kurią jis pradėjo prieš 400 metų, buvo būdas, kuriuo atradome, kurie kaulai priklausė žmogui, kuris skaitė astronomines knygas, kuriose liko iškritusių plaukų, ir jie buvo Koperniko plaukai -- akivaizdu, nelabai daug kitų žmonių rūpėjo perskaityti šias knygas vėliau. Atitikimas nebuvo abejotinas. DNR atitiko. Ir mes žinome, kad tai tikrai buvo Mikalojus Kopernikas [Nicolaus Copernicus].

Ryšys tarp biologijos ir DNR ir gyvybės yra kankinamai patrauklus kalbant apie Koperniką, nes jau tada jo pasekėjai labai greitai sugalvojo paklausti: jei Žemė yra paprasta planeta, tai kaip dėl planetų aplink kitas žvaigždes? O idėja apie pasaulių daugybę, apie gyvybę kitose planetose? Iš tikrųjų, skolinuosi iš vienos iš labai populiarių to meto knygų. Ir tuo metu žmonės atsakė į šį klausimą teigiamai, "taip". Tačiau nebuvo įrodymų. Ir štai prasideda 400 metų susierzinimo, neišpildytų svajonių -- Galilėjaus, Giordano Bruno, daugelio kitų, kurie niekada neprivedė prie atsakymo į šiuos labai paprastus klausimus, kurių žmonija klausė visą laiką. Kas yra gyvybė? Kokia gyvybės kilmė? Ar mes vieni? Ir ypač tai vyko per paskutinius 10 metų, 20 amžiaus pabaigoje, kai nuostabus vystymasis dėl molekulinės biologijos, gyvybės kodo DNR supratimo, viskas, atrodė, mus ne artino, bet tolino nuo atsakymų į šiuos esminius klausimus.

Dabar, geros naujienos. Daug kas atsitiko per paskutinius keletą metų. Pradėkime nuo planetų. Pradėkime nuo senojo Koperniko klausimo: ar aplink kitas žvaigždes yra žemių? Ir kaip jau girdėjome, yra būdas, kuriuo mes bandome ir dabar jau galime atsakyti į šį klausimą. Tai naujas teleskopas. Mūsų komandas, labai tinkamai jį pavadino pagal vieną iš Koperniko laikų svajotojų, Johannes Kepler. Šio teleskopo vienintelis tikslas yra ieškoti planetų, kurios sukasi aplink kitas žvaigždes mūsų galaktikoje, ir mums pranešti, kiek panašių į mūsų Žemę planetų ten yra. Šis teleskopas sukurtas panašiai į gerai jums žinomą Hubble Space Telescope, tik jis turi papildomą lešį -- plataus lauko lešį, kaip pavadintumėte jį būdamas fotografu. Ir jei per ateinančius keletą mėnesiu eisite lauke ankstyvą vakarą, pažiūrėsite tiesiai aukštyn ir pakelsite delną štai taip, jūs žiūrėsite į dangaus plotą, kur šis teleskopas ieško planetų, dieną ir naktį, be jokio perstojo, ateinančius keturis metus.

Būdas, kuriuo mes tai darome, yra metodas, kurį vadiname tranzito metodu. Tai mini-užtemimai, kurie įvyksta kai planeta praskrieja prieš savo žvaigždę. Ne visos planetos bus tinkamai orientuotos, kad mums pavyktų, bet kai turi milijoną žvaigždžių, surasi pakankamai planetų. Ir kaip matote šioje animacijoje, ką Kepleris aptiks tėra šviesos iš žvaigždės susilpnėjimas. Mes nematysime žvaigždės ir planetos šitaip. Visos žvaigždės Kepleriui yra tik šviesos taškai. Bet mes daug iš to sužinome, ne tik, kad ten yra planeta, bet ir jos dydį. Kiek šviesa priblėsta prieklauso nuo planetos dydžio. Mes sužinome apie jos orbitą, orbitos periodą ir panašiai. Taigi, ką mes sužinojome? Leiskite man jums parodyti tai, ką mes iš tikro matome, kad suprastumėte naujienas, kurias jums čia šiandien pasakysiu.

Kepleris suranda daugybę kandidatų, kuriuos mes patikriname vėliau ir randame kaip planetas, patvirtiname kaip planetas. Tai mums parodo, kad planetos pagal dydį išsidėsčiusios šitaip. Yra mažos planetos, yra didesnės planetos, yra didelės planetos. Taigi, suskaičiuojame daug, daug tokių planetų, ir jos visos turi skirtingus dydžius. Padarome tai mūsų saulės sistemoje. Dar senais laikais, Saulės sistema brėžinyje atrodytų šitaip. Būtų mažos planetos, būtų didelės planetos, netgi Epikūro laikais ir, žinoma, Koperniko ir jo pasekėjų. Dar visai neseniai, tai buvo Saulės sistema -- keturios nedidelio skersmens panašios į Žemę planetos, mažesnės nei maždaug dvigubas Žemės dydis. Tai buvo Merkurijus, Venera, Marsas, ir, žinoma, Žemė, ir tada dvi didelės, gigantiškos planetos. Tada Koperniko revoliucija įtraukė teleskopus. Ir, žinoma, buvo atrastos dar trys planetos. Dabar iš viso buvo devynios planetos mūsų saulės sistemoje. Mažosios planetos dominavo, ir buvo tam tikra harmonija, kurią Kopernikas buvo laimingas galėdamas pabrėžti, ir kurios Kepleris buvo vienas iš didžiųjų gynėjų. Dabar Plutonas prisijungia prie mažųjų planetų. Bet vos 15 metų atgal, tai buvo viskas, ką žinojome apie planetas. Ir tai buvo susierzinimo priežastis. Koperniko svajonė buvo neišpildyta.

Pagaliau, prieš 15 metų, techologija pasiekė lygį, kai galėjome atrasti planetą aplink kitą žvaigždę, ir mums visai neblogai pavyko. Per kitus 15 metų, beveik 500 planetų buvo atrastos skriejančios aplink kitas žvaigždes, įvairiais metodais. Deja, kaip galite matyti, susidarė visiškai kitoks paveikslas. Žinoma, tam buvo paaiškinimas. Mes matome tik dideles planetas. Štai todėl dauguma tų planetų yra kategorijoje "kaip Jupiteris". Bet kaip matote, mes nepasistūmėjome labai toli. Vis dar buvome ten, kur buvo Kopernikas. Neturėjome įrodymų, kad planetos kaip Žemė ten egzistuoja. O mums svarbios planetos kaip Žemė, nes supratome, kad gyvybei, kaip cheminei sistemai, reikalinga mažesnė planeta su vandeniu ir akmenimis, ir su daugybe sudėtingų cheminių procesų, kad ji atsirastų, vystytųsi, išgyventų. Ir mes neturėjome įrodymų tam.

Šiandien aš esu čia kad parodyčiau jums ką naujasis teleskopas, Kepleris, parodė mums per pastarasias keletą savaičių. Ir štai, grįžome į harmoniją ir Koperniko svajonių išsipildymą. Čia galite matyti, kad mažosios planetos dominuoja. Planetų, kurios pažymėtos "kaip Žemė", yra tikrai daugiau nei visų kitų planetų, kurias matome. Ir dabar pirmą kartą, mes tai galime patvirtinti. Dar yra daugybė darbo, kurį turime atlikti. Dauguma jų yra kandidatai. Per keletą ateinančių metų juos patvirtinsime. Bet statistinis rezultatas yra visiškai aiškus. Statistinis rezultatas yra toks, kad planetų kaip mūsų Žemė ten yra. Mūsų pačių Paukščių tako galaktika pilna tokių planetų.

Taigi kyla klausimas: ką daryti toliau? Na, pirmiausia galima jas studijuoti, dabar kai jau žinome, kur jos yra. Ir galime rasti tokias, kurias pavadintume tinkamomis gyvybei, turinčiomis panašias sąlygas į sąlygas, kurias patiriame čia Žemėje, ir kur daugybė sudėtingų cheminių procesų gali vykti. Mes netgi galime nurodyti skaičių, kiek tokių planetų manome, kad mūsų Paukščių tako galaktikoje egzistuoja. Ir skaičius, kaip galite įsivaizduoti, yra gana įspūdingas. Yra apie 100 milijonų tokių planetų. Tai geros naujienos. Kodėl? Nes su mūsų mažu teleskopu vos per ateinančius du metus galėsime identifikuoti bent 60 iš jų. Tai puiku nes galime pradėti studijuoti jas -- žinoma, nuotoliniu būdu -- panaudodami visas technikas, kurias jau išbandėme per pastaruosius penkerius metus. Galime išsiaiškinti, iš ko jos padarytos, ar jų atmosferose yra vandens, anglies dioksido, metano. Mes žinome ir tikimės tai pamatyti.

Tai puiku, bet tai nėra visos naujienos. Tai nėra priežastis, kodėl aš čia. Aš čia esu tam, kad jums praneščiau, kad kitas žingsnis yra įdomioji dalis. Ta, kurią šis žingsnis mus įgalina atlikti ateina toliau. Čia ateina biologija -- biologija, su savo esminiu klausimu, kuris vis dar neatsakytas, ir kuris iš esmės yra: "jei kitose planetose yra gyvybė, ar galime tikėtis, kad ji bus panaši į gyvybę Žemėje?" Leiskite iškart pasakyti, kai sakau "gyvybę", neturiu omenyje "dolce vita", gera gyvybė, žmogiška gyvybė. Aš turiu omenyje gyvybę Žemėje, praeityje ir dabartyje, nuo mikrobų iki mūsų, žmonių, su turtingu molekuliniu išskirtinumu, taip, kaip dabar suprantame gyvybę Žemėje kaip molekulių rinkinį ir chemines reakcijas -- ir tai bendrai vadiname biochemija, gyvybė kaip cheminis procesas, kaip cheminis fenomenas.

Taigi, klausimas yra: ar tas cheminis fenomenas universalus, o gal tai yra kažkas, kas priklauso nuo planetos? Ar tai kaip gravitacija, kuri tokia pat bet kur visatoje, ar bus visokių rūšių biochemijos, kur tik ją rasime? Turime žinoti, ko ieškoti, kai bandome tai daryti. Tai esminis klausimas, į kurį neturime atsakymo, bet į kurį galime bandyti -- ir bandome -- rasti atsakymą laboratorijoje. Nereikia vykti į kosmosą, kad atsakytume į tą klausimą. Ir tai yra ką mes bandome daryti. Ir tai yra ką daugelis žmonių bando daryti. Ir daug gerų naujienų ateina iš tos tilto dalies, kurią bandome statyti.

Štai vienas pavyzdys, kurį noriu jums parodyti. Kai galvojame, kas yra būtina fenomenui, kurį vadiname gyvybe, galvojame apie suskirstymą, molekulių, kurios svarbios gyvybei, saugojimą membranoje, izoliuotai nuo aplinkos, bet tuo pačiu aplinkoje, kurioje jos galėtų atsirasti kartu. Vienoje mūsų laboratorijų, Jack Szostak laboratorijoje, per paskutinius ketverius metus atlikta serija eksperimentų parodė, kad aplinkos -- kurios labai dažnai aptinkamos planetose, tam tikro tipo planetose kaip Žemė, kur yra skysto vandens ir dumblo, natūraliai atsiranda molekulės, kurios spontaniškai formuoja burbulus. Bet šie burbulai turi membranas, labai panašias į kiekvienos ląstelės, kiekvieno gyvo daikto žemėje, membranas. Štai taip. Ir jos tikrai padeda molekulėms, kaip nukleorūgštys, RNR ir DNR, likti viduje, vystytis, keistis, dalintis ir atlikti dalį iš procesų, kuriuos vadiname gyvybe.

Tai tik pavyzdys, kad parodyčiau jums kelią, kuriuo bandome atsakyti į tą didesnį klausimą apie fenomeno universalumą. Tam tikra prasme, galite galvoti apie šį darbą, kurį žmonės pradeda daryti visame pasaulyje, kaip apie tilto statymą, tilto statymą iš abiejų upės pusių. Vienoje pusėje, kairiame upės krante, yra žmonės kaip aš, kurie studijuoja tas planetas ir bando apibrėžti aplinkas. Nenorime eiti aklai, nes yra per daug galimybių ir nėra per daug laboratorijos, ir nėra pakankamai žmonių laiko, kad atliktume visus eksperimentus. Tai mes statome iš kairiojo upės kranto. Iš dešiniojo upės kranto yra eksperimentai laboratorijoje, kuriuos kątik jums parodžiau, kur mes praktiškai pabandėme, ir jie juda pirmyn ir atgal, ir tikimės vieną dieną susitikti viduryje.

Taigi, kodėl tai turėtų jums rūpėti? Kodėl aš jums bandau parduoti pusiau pabaigtą tiltą? Ar aš toks nuostabus? Na, yra daug priežasčių, ir dalį jų išgirdote mano trumpoje šiandienos kalboje. Chemijos supratimas mums padeda mūsų kasdieniuose gyvenimuose. Bet yra kažkas sudėtingesnio, kažkas gilesnio. Tas gilus, apibrėžiantis taškas yra kad mokslas iš naujo apibrėžia gyvybės supratimą. Ir tai visiškai pakeis mūsų pasaulėžiūrą -- panašiai kaip prieš 400 metų Koperniko veiksmai pakeitė, pakeisdami erdvės ir laiko supratimą. Dabar tai yra apie kai ką kitą, bet lygiai taip pat įspūdinga. Ir pusė iš to, kas įvyko, yra susiję su nesvarbumo jausmu visai žmonijai, Žemei, plačiame kosmose. Ir kuo daugiau sužinome, tuo labiau tai įtvirtinama. Išmokote apie tai mokykloje -- kokia maža yra Žemė, palyginus su didžiule visata. Ir kuo didesnis teleskopas, tuo darosi didesnė ta visata. Pažiūrėkite į mažą mėlyną tašką šiame paveikslėlyje. Šis taškas yra Žemė. Tai Žemė, taip, kaip ją žinome. Šiuo atveju ji matoma iš Saturnos orbitos. Bet ji mažytė. Ir mes tai žinome. Pagalvokime apie gyvybę kaip apie visą planetą, nes, tam tikra prasme, taip ir yra. Biosfera yra Žemės dydžio. Gyvybė Žemėje yra Žemės dydžio. Palyginkime tai su likusiu pasauliu, erdvėje. Kaip, jeigu Koperniko nesvarbumas iš tikro buvo neteisingas? Ar tai padarytų mus labiau atsakingus dėl to, kas vyksta dabar? Pamėginkime tai.

Kosmose Žemė yra labai maža. Ar galite įsivaizduoti, kokia ji maža? Leiskite parodyti. Sakykime, kad tokio dydžio yra stebima visata, su visomis galaktikomis, visomis žvaigždėmis, nuo čia iki čia. Ar žinote, kokio dydžio būtų gyvybė šiame kaklaraištyje? Ji būtų vieno mažyčio atomo dydžio. Neįsivaizduojamai maža. Negalime to įsivaizduoti. Pažiūrėkite, matote kaklaraištį, bet net negalite įsivaizduoti, kad matytumėte vieno mažo atomo dydį. Bet tai nėra visa istorija. Visata ir gyvybė yra ir erdvėje, ir laike. Jei tai būtų visatos amžius, tai šitai būtų gyvybės Žemėje amžius. Pagalvokite apie seniausius gyvus daiktus Žemėje, bet kosminiais mastais. Tai nėra nesvarbu. Tai labai svarbu. Taigi, gyvybė gali būti nesvarbi dydžiu, bet ji nėra nesvarbi laiku. Gyvybę ir visatą galima lyginti kaip vaiką ir tėvą, tėvą ir atžalą.

Ką tai mums pasako? Tai mums pasako, kad nesvarbumo principas, kurį kažkaip išmokome iš Koperniko principo, yra neteisingas. Yra didžiulis, galingas, potencialas gyvybei šioje visatoje -- ypač dabar, kai žinome, kad vietos kaip Žemė yra paplitusios. Ir tas potencialas, tas galingas potencialas, taip pat yra mūsų potencialas, tavo ir mano. Ir jei mums skirta būti valdytojais savo planetos Žemės ir jos biosferos, mes geriau suprasime kosminį svarbumą ir galėsime ką nors dėl to padaryti. Geros naujienos yra tokios, kad iš tikro galime tai padaryti. Ir padarykime. Pradėkime naują revoliuciją senosios pabaigoje, su sintetine biologija kaip būdu pakeisti mūsų aplinką ir mūsų ateitį. Tikėkimės, kad galime statyti šį tiltą kartu ir susitikti pusiaukelėje.

Ačiū labai.

(Plojimai)