Dimitar Sasselov: Ako sme našli stovky planét podobných Zemi

Nuž, skutočne som veľmi, veľmi šťastný. Moju prednášku napísali tri historické udalosti, ktoré sa udiali počas niekoľkých dní počas minulých dvoch mesiacov a ktoré spolu zdanlivo nesúvisia, ale uvidíte, že v skutočnosti sa všetky týkajú príbehu, ktorý vám chcem dnes povedať. Prvou udalosťou bol vlastne pohreb, aby som bol presný, opakovaný pohreb. 22. mája bol vo Fromborku v Poľsku opakovaný pohreb hrdinu, astronóma zo 16. storočia, ktorý naozaj zmenil svet. Spravil to doslova tak, že v strede slnečnej sústavy nahradil Zem Slnkom a potom týmto jednoducho vyzerajúcim činom vlastne odštartoval vedeckú a technologickú revolúciu, ktorú mnohí nazývajú kopernikovskou revolúciou. Takto sme, ironicky a veľmi náležite, našli jeho hrob. Kopernik, tak ako to bolo v tom čase zvykom, bol vlastne jednoducho pochovaný v neoznačenom hrobe spolu so 14 ďalšími ľuďmi v tejto katedrále. Analýza DNA jednej z charakteristických osobností vedeckej revolúcie posledných 400 rokov, ktorú sám spustil, bola tým spôsobom, pomocou ktorého sme zistili, ktorá skupina kostí naozaj patrila osobe, ktorá čítala všetky tie astronomické knihy, v ktorých boli zvyšky vlasov a ktoré boli Kopernikovými vlasmi. Očividne sa veľa ľudí neobťažovalo tieto knihy neskôr čítať. Táto zhoda bola jednoznačná. DNA sa zhodovala a vieme, že to bol určite Mikuláš Kopernik.

Prepojenie medzi biológiou, DNA a životom je napínavé, keď hovoríte o Kopernikovi, pretože dokonca aj vtedy spravili jeho nasledovníci veľmi rýchlo logický krok k tomu, aby sa pýtali: „Ak je Zem len planéta, čo planéty okolo iných hviezd? Čo myšlienka plurality svetov a života na iných planétach?“ V skutočnosti si tu požičiavam myšlienky z jednej z veľmi populárnych kníh tých čias. V tom čase ľudia naozaj odpovedali na túto otázku pozitívne: „Áno.“ Neexistoval však nijaký dôkaz a tu začína 400 rokov frustrácie a nesplnených snov, snov Galilea, Giordana Bruna a mnohých ďalších, ktoré nikdy neviedli k odpovedi na tieto najzákladnejšie otázky, ktoré si ľudstvo celý čas kládlo: „Čo je to život?“ „Aký je pôvod života?“ „Sme sami?“ Stalo sa to najmä v posledných 10 rokoch, na konci 20 storočia, keď došlo k obdivuhodnému rozvoju následkom molekulárnej biológie, pochopenia kódu života, DNA a zdalo sa, že to všetko nás posúva nie bližšie, ale ďalej od zodpovedania týchto základných otázok.

Teraz mám však dobré správy. V posledných rokoch sa toho udialo veľa. Začnime planétami. Začnime kopernikovskou otázkou: „Krúžia planéty ako Zem okolo iných hviezd?“ Ako sme už počuli, existuje spôsob, akým sa pokúšame a akým sme dnes schopní odpovedať na túto otázku. Je to nový teleskop. Náš tím ho podľa môjho názoru vhodne nazval po jednom z fantastov kopernikovskej doby, Johannesovi Keplerovi. Jediným cieľom tohto teleskopu je ísť von, nájsť planéty, ktoré obiehajú okolo ostatných hviezd v našej galaxii a povedať nám, ako často sa tam hore vyskytujú planéty podobné Zemi. Tento teleskop je skutočne postavený podobne ako vám známy Hubblov vesmírny teleskop, okrem toho, že má ďalšiu šošovku, širokouhlú šošovku, ako by ste ju nazvali ako fotografi. Ak v nasledujúcich pár mesiacoch vyjdete skoro ráno von a pozriete sa priamo hore a svoju dlaň vystriete nejako takto, budete sa vlastne pozerať na oblasť oblohy, kde tento teleskop hľadá planéty bez prerušenia dňom i nocou a nasledujúce štyri roky.

Spôsob, akým to vlastne robíme, je metódou, ktorú nazývame metóda prechodu. Sú to vlastne malé zatmenia, ku ktorým dochádza, keď planéta prechádza popred svoju hviezdu. Nanešťastie, nie všetky planéty budú v pozícií, v ktorej ich budeme môcť zachytiť, ale ak máte milión hviezd, tak dostatok planét nájdete. Ako vidíte v tejto animácii, to, čo sa Keplerov teleskop pokúša postrehnúť, je len stlmenie svetla hviezdy. Obrázok hviezdy a planéty, ako je tento, neuvidíme. Všetky hviezdy sú pre Keplerov teleskop len bodmi svetla. Z nich sa však dozvedáme veľa, nielen to, že tam je planéta, ale zistíme aj jej veľkosť. To, koľko svetla sa stlmí, závisí od toho, aká je tá planéta veľká. Zistíme jej obežnú dráhu, čas obehu okolo svojej hviezdy, a tak ďalej. Čo ďalšie sme sa dozvedeli? Dovoľte mi previesť vás tým, čo vlastne vidíte a tak pochopíte novinky, ktoré vám mám dnes povedať.

To, čo Keplerov teleskop robí, je objavovanie mnohých kandidátov, ktorých potom sledujeme, vyhlásime za planéty a ako také ich potvrdíme. V podstate nám to hovorí, aké je rozloženie rôzne veľkých planét. Existujú malé planéty, väčšie planéty a veľké planéty. Takto napočítame veľmi veľa podobných planét a tie majú rozdielnu veľkosť. Robíme to tak v našej slnečnej sústave. V skutočnosti by ešte aj v časoch našich predkov vyzerala slnečná sústava v tomto zmysle podobne ako na tomto grafe. Na ňom sa nachádzajú menšie aj väčšie planéty, a to dokonca aj dávno v časoch Epikura a potom samozrejme aj v časoch Kopernika a jeho nasledovníkov. Až donedávna vyzerala naša slnečná sústava takto, 4 planéty podobné Zemi s malým polomerom, menším ako je približne dvojnásobná veľkosť Zeme. Bol to samozrejme Merkúr, Venuša, Mars a pravdaže aj Zem. Ďalej to boli dve veľké, gigantické planéty. Kopernikovská revolúcia priniesla so sebou teleskopy. Samozrejme, potom boli objavené ďalšie tri planéty. Celkový počet planét v našej slnečnej sústave bol deväť. Prevládali malé planéty a existovala určitá harmónia, ktorú Kopernik s potešením poznamenal a ktorej bol Kepler jedným z veľkých zástancov. Pluto sa teraz pripojil k malým planétkam, ale pred 15 rokmi to bolo doslova všetko, čo sme o planétach vedeli. Presne to spôsobovalo našu frustráciu. Kopernikovský sen bol nesplnený.

Nakoniec pred 15 rokmi dospela technológia do bodu, keď sme mohli objaviť planétu okolo inej hviezdy a darilo sa nám to vlastne celkom dobre. Počas nasledujúcich 15 rokov sme rozličnými metódami objavili takmer 500 planét obiehajúcich okolo iných hviezd. Nanešťastie, ako vidíte, sa nám naskytol iný obrázok. Samozrejme, existovalo preň vysvetlenie. Vidíme len veľké planéty. Práve preto sa väčšina týchto planét zaraďuje do kategórie planét podobných Jupiteru. Vidíte však, že sme nezašli veľmi ďaleko. Stále sme boli tam, kde aj Kopernik. Nemali sme žiadne dôkazy, či tam niekde hore existujú planéty ako Zem. My sa však zaujímame o planéty podobné Zemi, pretože doteraz sme predpokladali, že život ako chemický systém naozaj potrebuje menšiu planétu s vodou, kameňmi a s množstvom komplexných chemických reakcií, aby mohol vzniknúť, vyvinúť sa a prežiť. Nemali sme na to dôkazy.

Dnes som tu vlastne preto, aby som vám poskytol prvé náznaky toho, čo nám nový Keplerov teleskop bol počas posledných pár týždňov schopný povedať. Hľa, pozrite, opäť sa nachádzame v harmónii a napĺňame sny Kopernika. Môžete tu vidieť, že celkovej situácii dominujú malé planéty. Sú to práve planéty označené ako podobné Zemi, ktorých je skutočne viac, ako ostatných planét, ktoré vidíme. Teraz to môžeme prvýkrát povedať. Potrebujeme tu spraviť ešte mnoho práce. Väčšina z nich sú kandidáti. V najbližších rokoch ich potvrdíme, ale štatistický výsledok je jasný a zreteľný. Znie tak, že tam hore existujú planéty ako naša Zem. Naša Galaxia Mliečna cesta je bohatá na tento typ planét.

Otázka teda znie nasledovne: „Čo budeme robiť ďalej?“ Nuž, najprv ich budeme pozorovať, keď už teda vieme, kde sa nachádzajú a môžeme nájsť tie, ktoré by sme mohli nazvať obývateľnými vo význame, že majú podobné podmienky, ako sú tie, ktoré máme tu na Zemi a kde sa môže diať množstvo komplexných chemických reakcií. Teraz dokonca môžeme vyčísliť počet týchto planét, o ktorých predpokladáme, že ich ukrýva naša Galaxia Mliečna cesta. Toto číslo, ako by ste mohli predpokladať, je pomerne závratné. Je to približne 100 miliónov takých planét. Je to skvelá správa. Prečo? Pretože našim malým teleskopom budeme schopní počas nasledujúcich dvoch rokov identifikovať prinajmenšom 60 z nich. Je to skvelé, lebo potom ich budeme môcť skúmať, samozrejme, že len vzdialene, pomocou všetkých dostupných metód, ktoré sme testovali posledných päť rokov. Môžeme zistiť, z čoho pozostávajú, či ich atmosféra obsahuje vodu, oxid uhličitý a metán. Vieme a aj očakávame, že to zistíme.

Je to skvelé, ale nie sú to všetky správy. Nie som tu však len preto. Som tu preto, aby som vám povedal, že ďalší krok je naozaj vzrušujúcou časťou. Časť, ktorú nám tento krok umožňuje uskutočňovať, prichádza ako ďalšia. Tu prichádza biológia, biológia so svojou základnou otázkou, ktorá stále zostáva nezodpovedanou a ktorá v podstate znie: „Ak na iných planétach existuje život, očakávame, že bude ako život na Zemi?“ Hneď tu mi dovoľte povedať vám, že keď poviem slovo „život“, nemyslím tým „dolce vita“, sladký život, ľudský život. Naozaj tým myslím život na Zemi, dávny aj súčasný, od mikróbov až k nám, ľuďom v jeho bohatej molekulárnej rôznorodosti a tak, ako teraz chápeme život na Zemi, teda ako množinu molekúl a chemických reakcií, čo dohromady nazývame pojmom biochémia, život chemický proces, ako chemický fenomén.

Sú tu teda otázky: „Je tento chemický fenomén univerzálny alebo je to niečo, čo závisí od konkrétnych planét? Je to ako gravitácia, ktorá je všade vo vesmíre rovnaká alebo existujú všetky možné druhy rozličných biochémií, kdekoľvek ich nájdeme?“ Musíme vedieť, čo hľadáme, keď sa o to pokúšame. Je to najzákladnejšia otázka, na ktorú nepoznáme odpoveď, ale ktorú sa môžeme pokúsiť, a aj sa pokúšame, zodpovedať v laboratóriu. Nepotrebujeme ísť do vesmíru, aby sme na túto otázku dali odpoveď. Snažíme sa o to a teraz sa o to usiluje mnoho ľudí. Z druhej strany mosta, ktorý sa snažíme postaviť, prichádza tiež veľa dobrých správ.

Toto je jeden z príkladov, ktoré vám tu chcem prezentovať. Keď myslíme na to, čo je nevyhnutné pre fenomén, ktorý voláme život, myslíme na rozdeľovanie na oddiely, pričom molekuly, ktoré sú dôležité pre život, ostávajú v membráne izolované od zvyšku vonkajšieho prostredia, a predsa v prostredí, v ktorom vlastne mohli vzniknúť. V jednom z našich laboratórií, v laboratóriách Jacka Szostaka, prebiehala počas posledných štyroch rokoch séria experimentov, kde sa ukázalo, že prostredia, ktoré sú veľmi bežné na planétach, na určitých typoch planét ako Zem, kde máte nejakú vodu v kvapalnom skupenstve a pôdu, skutočne skončíte s molekulami, ktoré sú prirodzene k dispozícii a ktoré spontánne vytvárajú bubliny. Tieto bubliny však majú membrány, ktoré sa veľmi podobajú na membránu každej bunky všetkého živého na Zemi, ako napríklad tu. Naozaj pomáhajú molekulám, ako sú nukleové kyseliny ako RNA a DNA, ostať vnútri, rozvíjať sa, meniť, deliť a vykonávať procesy, ktoré voláme život.

Je to len príklad, ako vám povedať o ceste, ktorou sa snažíme zodpovedať tú väčšiu otázku o univerzálnosti tohto fenoménu. V tomto zmysle môžete o tejto práci, ktorú teraz ľudia na celom svete začínajú robiť, uvažovať ako o budovaní mostu budovaní mostu z oboch strán rieky. Na jednej strane, na ľavom brehu rieky, sú ľudia ako ja, ktorí tieto planéty skúmajú a snažia sa určiť jednotlivé prostredia. Nechceme chodiť slepí, pretože existuje priveľa možností nie je dostatok laboratórií a nemáme dostatok ľudského času, aby sme naozaj spravili všetky experimenty. Toto teda budujeme na ľavej strane rieky. Na jej pravej strane sa nachádzajú experimenty v laboratóriách, ktoré som vám prezentoval, kde sme sa o to naozaj pokúsili. Celé sa to posúva dozadu a dopredu a dúfame, že jedného dňa dôjde v strede k stretnutiu.

Prečo by sme sa o to mali zaujímať? Prečo sa pokúšam predať vám spolovice postavený most? Som taký sympatický? Nuž, existuje mnoho dôvodov a niektoré z nich ste počuli v dnešnej krátkej prednáške. Pochopenie chémie nám naozaj môže pomôcť v našom každodennom živote, ale je tu aj niečo prenikavejšie, niečo hlbšie. Tento hlbší, fundamentálny bod je ten, že veda je v procese predefinovania života, ako ho poznáme. Nesmierne to zmení náš pohľad na svet, podobne, ako to spravil pred 400 rokmi Kopernikov čin tým, že zmenil spôsob, akým sa pozeráme na priestor a čas. Teraz je to o niečom inom, ale je to rovnako hlboké. To, čo sa medzitým stalo, prinieslo tento pocit bezvýznamnosti ľudstvu a Zemi vo väčšom vesmíre. Čím viac sa dozvedáme, tým viac sa posilnil. Všetci ste sa v škole učili, aká je Zem malá v porovnaní s obrovským vesmírom. Čím väčší je teleskop, tým väčší sa tento vesmír stáva. Pozrite sa na tento obrázok malej modrej bodky. Tento pixel je Zem. Je to Zem, ako ju poznáme. V tomto prípade sa na ňu pozeráme z obežnej dráhy Saturnu. Je však veľmi maličká. Vieme to. Uvažujme o živote ako o celej tejto planéte, pretože, v určitom zmysle to tak je. Biosféra má veľkosť Zeme. Život na Zemi je veľký ako Zem. Porovnajme to so zvyškom sveta v rámci priestoru. Čo ak vlastne bola Kopernikovská bezvýznamnosť úplne nesprávna? Boli sme preto zodpovednejší za to, čo sa dnes deje? Naozaj to skúsme.

Vo vesmíre je Zem veľmi malá. Viete si predstaviť aká je malá? Dovoľte mi vyskúšať to. Dobre, povedzme, že toto je veľkosť pozorovateľného vesmíru so všetkými galaxiami a všetkými hviezdami, odtiaľto sem. Viete, aká bude veľkosť života na tejto kravate? Bude mať veľkosť jediného malého atómu. Je nepredstaviteľné malý. Nedokážeme si to predstaviť. Mám na mysli toto, pozrite, vidíte kravatu, ale neviete si ani predstaviť ako vidíte niečo s veľkosťou malého drobného atómu. Viete, nie je to však celý príbeh. Vesmír a život sa nachádzajú aj v priestore, aj v čase. ak by to bol vek vesmíru, toto je potom trvanie života na Zemi. Pomyslite si na všetky tie najstaršie živé bytosti na Zemi, ale v kozmických proporciách. Nie je to bezvýznamné. Je veľmi dôležité. Život môže byť síce svojou veľkosťou nepodstatný, ale nie je taký bezvýznamný z časového hľadiska. Život a vesmír sú medzi sebou ako dieťa a rodič, rodič a potomok.

Čo nám to hovorí? Hovorí nám to o tom, že vzor bezvýznamnosti, že sa nejako musíme učiť z kopernikovského princípu, je úplne nesprávny. V živote v tomto vesmíre je obrovský významný potenciál, najmä teraz, keď vieme, že miesta, ako je Zem, sa bežne vyskytujú. Tento potenciál, tento významný potenciál, je tiež našim potenciálom, vašim a mojim. Ak by sme mali byť správcami našej planéty Zem a jej biosféry, lepšie by sme pochopili kozmický význam a niečo s ním robili. Dobrá správa je, že to vlastne skutočne môžeme robiť. Spravme to. Začnime túto novú revolúciu na konci tej starej, kde syntetická biológia bude spôsobom na premenu nášho prostredia a našej budúcnosti. Dúfajme, že tento most dokážeme budovať spolu a že sa uprostred stretneme.

Ďakujem vám veľmi pekne.

(Potlesk)