Nie zamieszkamy na drugiej Ziemi. Lot na nią trwałby setki milionów dni
O bliskiej nam, odległej o sześć lat świetlnych, gwieździe Barnarda z gwiazdozbioru Wężownika (odkrytej w 1916 r. przez amerykańskiego astronoma Edwarda Barnarda) już w latach 30. XX w. mówił Peter van de Kamp. Ten wybitny holenderski badacz nieba twierdził, że na pewno okrąża ją planeta. A wtedy, prawie sto lat temu, nikt nawet nie śnił o tego typu pozasłonecznych ciałach niebieskich. Nie było nawet hipotez na ich temat. Mimo to w latach 60. XX w. van de Kamp wyliczył, że gwiazdę Barnarda okrąża planeta typu jowiszowego – czyli olbrzymia. Wciąż jednak nikt nie traktował poważnie hipotez Holendra, który okazał się prawdziwym astronomicznym geniuszem.
Jesienią 2024 r. międzynarodowy zespół astronomów pracujący przy Very Large Telescope (należącym do Europejskiego Obserwatorium Południowego, ESO) na pustyni Atakama w Chile doniósł o potwierdzonym odkryciu małej skalistej planety – o wielkości mniej więcej połowy Wenus – która okrąża gwiazdę Barnarda w nieco ponad trzy dni (dzieli go od niej 20 razy mniejsza odległość niż Merkurego od Słońca). Nazwano ją Barnard b.
Van der Kamp błędnie obliczył masę planety (jowiszowy olbrzym a planetka połowy Wenus to spora różnica, ok. 600-krotna), ale słusznie orzekł, że istnieje. Był też pierwszym badaczem nieba, który twierdził stanowczo, że wokół wielu, a prawdopodobnie wokół wszystkich bliskich nam gwiazd (raczej małych i należących do kategorii tzw. czerwonych karłów, znacznie mniejszych od Słońca) krąży mnóstwo planet. Dzisiaj już wiemy, że się nie mylił.
Zabójcza bliskość
Jednak to nie jest koniec odkryć związanych z gwiazdą Barnarda. Na początku marca 2025 r. w „Astrophysical Journal Letters” ukazał się głośny artykuł astronomów z Chicago University, w którym donieśli o odkryciu jej kolejnych trzech planet. To Barnard c, Barnard d oraz Barnard e, zaobserwowane dzięki teleskopom Gemini Observatory z Hawajów i Chile. Wszystkie odkryte ciała są małe – 20–30 proc. masy Ziemi – prawdopodobnie skaliste i krążące bardzo blisko wokół swojej gwiazdy. Ich okresy orbitalne wynoszą od dwóch i pół do siedmiu dni. Przy okazji badacze potwierdzili też istnienie wspomnianej planety Barnard b. Mamy więc małą gwiazdę typu czerwony karzeł – o masie ok. 17 proc. masy Słońca – i cztery planetki.
Wszystkie je odkryto tzw. metodą pomiaru prędkości radialnej gwiazdy, jedną z trzech stosowanych obecnie w detekcji obcych planet. Pierwsza, najbardziej powszechna, która pozwoliła znaleźć tysiące egzoplanet, to tzw. metoda tranzytu. Polega na wykrywaniu pociemnienia tarczy gwiazdy, gdy przechodzi przed nią planeta (to zjawisko było podstawą działania słynnego kosmicznego teleskopu Keplera). Długość i skala tego pociemnienia dużo nam mówią o planetarnym towarzyszu. Inna metoda – właśnie pomiaru ruchu radiacyjnego gwiazdy – polega na śledzeniu wahnięć i przesunięć w jej ruchu własnym, spowodowanych niedaleką obecnością masywnych obiektów. Wreszcie bardzo oddalone od swoich gwiazd lub wręcz samotne planety odkrywa się też metodą tzw. mikrosoczewkowania grawitacyjnego.
Fakt, że gwiazda Barnarda jest tak blisko nas (to najbliższa gwiazda pojedyncza) i że ma aż cztery skaliste planety, rodzi pytanie za milion dolarów: czy któraś z nich może nadawać się do zamieszkania? Niestety, żadna nie leży w tzw. strefie ekologicznej, a więc takiej, w której woda może występować w stanie płynnym. W przypadku gwiazdy Barnarda strefa ta obejmuje okresy orbitalne od 10 do 42 dni, tymczasem odkryte planety mają je zbyt krótkie – do siedmiu dni. Krążą zbyt blisko swojej gwiazdy, a więc jest na nich zbyt gorąco dla życia.
Jednocześnie jest dość prawdopodobne, że któraś z tych planet – lub nawet wszystkie – została pływowo zatrzymana, tak jak Księżyc jest zatrzymany przez Ziemię, i okres jej obiegu orbitalnego jest równy czasowi obrotu wokół własnej osi. Sytuacja taka polega na tym, że obiekt mniejszy jest zwrócony do ciała większego jedną stroną, nagrzewaną, a na drugiej stronie panuje zawsze cień, gdzie temperatura jest znacznie niższa. Jednocześnie na granicy obu stref (w tzw. strefie terminatora) środowisko może być całkiem umiarkowane i łagodne. Generalnie więc planety gwiazdy Barnarda, choć nie leżą w jej strefie ekologicznej, to w pewnych regionach mogłyby gościć życie.
Piekielne warunki
Gwiazda Barnarda to czerwony karzeł, typ najmniejszych gwiazd w ogóle, których w kosmosie jest zresztą zdecydowanie najwięcej (np. w naszej Galaktyce to 80 proc.). Kłopot w tym, że wszystkie należą do kategorii gwiazd zmiennych rozbłyskowych. A Barnard jest mocno rozbłyskowy, co oznacza ogromną aktywność magnetyczną, wiele tysięcy razy większą niż np. aktywność magnetyczna Słońca. Cała jego materia podlega konwekcji: transport energii odbywa się przez ruch plazmy, a nie przez promieniowanie. Ruch ten wywołuje naprężenia w plazmie oraz bardzo silne pola magnetyczne, które wędrują ze środka ku powierzchni gwiazdy. Gdy tam się zetkną, dochodzi do zjawisk tzw. rekoneksji magnetycznej, czyli do ich anihilacji, co prowadzi do potężnych rozbłysków, podobnych jak na Słońcu, tyle że znacznie silniejszych i częstszych. Temperatura towarzysząca tym zjawiskom jest tak duża, że generuje silne promieniowanie rentgenowskie. A jest to groźny wpływ.
Oczywiście może być jeszcze tak, że planety Barnarda mają także silne pola magnetyczne, które je przed zabójczymi rozbłyskami chronią. Podobnie jak czyni to ziemskie pole magnetyczne. Musiałyby jednak być o wiele silniejsze od naszego, co wydaje się mało prawdopodobne, gdyż pole magnetyczne planety zależy w dużej mierze od jej masy całkowitej i od masy oraz właściwości jej jądra. Tymczasem planety naszej sąsiadki są bardzo małe; największa z nich – Barnard b – ma masę zaledwie 30 proc. tej ziemskiej (Mars, niewiele mniejszy od Ziemi, pola magnetycznego praktycznie nie ma). Marne szanse, by na którejś z nowo odkrytych planet dało się żyć.
Kosmiczny wyjątek
W 2016 r. badacze nieba odkryli egzoplanetę, która okrąża najbliższą nam gwiazdę, czyli Proximę Centauri. Należy ona do potrójnego układu Alfa Centauri i znajduje się 4,24 lat świetlnych od nas. Okrąża ją co 11 dni planeta Proxima Centauri b, która ma masę 1,3 Ziemi. Przy czym, co ważne, znajduje się ona w strefie ekologicznej swojej gwiazdy – jest na niej tylko nieco chłodniej niż na naszej planecie. Po tym odkryciu też rozgorzała dyskusja, czy moglibyśmy kiedyś do Proximy Centauri b dotrzeć. Niestety wszystkie zagrożenia panujące na planetach gwiazdy Barnarda dotyczą też Proximy Centauri b, ponieważ jej macierzysta gwiazda również jest silnie rozbłyskowym czerwonym karłem.
Poza tym, nawet gdyby się okazało, że na którejś z planet świata Barnarda lub na Proximie Centauri b jest jednak coś, po co warto byłoby się wybrać, pozostaje kwestia odległości. Obiekty te znajdują się niezwykle blisko w skali kosmicznej, tuż-tuż, jednak w skali ludzkiej to odległości niebotyczne.
Ile trwałaby podróż do nowej Ziemi leżącej np. przy Proximie Centauri, gdyby człowiek uparł się tam dotrzeć? Najszybsze do niedawna dwie ziemskie sondy programu Voyager, które opuściły już Układ Słoneczny i przemierzają teraz przestrzeń Galaktyki, poruszają się z prędkością ok. 17 km/s. Z taką prędkością pokonanie roku świetlnego zajmuje 18 tys. lat. A przecież Proxima Centauri leży w odległości ponad czterech lat świetlnych. Nawet gdyby udało się podwoić lub potroić prędkości osiągane przez Voyagery, np. wykorzystując zaawansowane napędy jonowe czy plazmowe (to jest możliwe, gdyż już dzisiaj amerykańska sonda Psyche, wyposażona w zaawansowany silnik jonowy Halla, może się rozpędzić do 55 km/s), wyprawa do Proximy Centauri b i tak trwałaby dziesiątki tysięcy lat. Kto miałby w taką podróż wyruszyć?
Ale może w przyszłości uda się pokonać barierę szybkości? Nadzieję rozwiewa Michel Mayor, szwajcarski badacz nieba, uhonorowany w 2019 r. Nagrodą Nobla z fizyki – wspólnie z Didierem Quelozem – za odkrycie w 1995 r. pierwszej planety okrążającej typową gwiazdę, bardzo podobną do naszego Słońca. Chodzi o 51 Pegasi z gwiazdozbioru Pegaza, zwaną też Helvetios, wokół której krąży gorący Jowisz, nazwany Dimidium. W wywiadzie udzielonym wkrótce po otrzymaniu Nobla agencji AFP Mayor stwierdził: „Jeśli mówimy o egzoplanetach, powinniśmy dodać: nigdy się tam nie dostaniemy. Są dużo, dużo za daleko. Nawet w bardzo optymistycznym przypadku odkrycia planety przyjaznej dla życia w naszym bezpośrednim otoczeniu (…) mówimy bowiem o setkach milionów dni lotu przy wykorzystaniu obecnie dostępnych technologii”.
Ponadto, gdyby udało się dokonać rewolucji technologicznej i radykalnie skrócić czas podróży kosmicznych, to sens ma tylko wyprawa do planety bliźniaczo podobnej do Ziemi. Niestety niełatwo taką znaleźć. Zdecydowana większość odkrywanych egzoplanet w ogóle nie nadaje się do zamieszkania, ponieważ albo są to ciała olbrzymie, czyli gazowe – często większe od Jowisza i jeszcze bardzo rozpalone – albo okrążające swoje macierzyste gwiazdy tak blisko, że jest na nich ekstremalnie gorąco. Nadzieja tkwi nadal w księżycach. Wiemy już, że obce planety je posiadają i na niektórych być może w bardzo sprzyjających okolicznościach dałoby się jakoś przetrwać lub nawet żyć. To jednak dzisiaj tylko czyste spekulacje.
Wielu badaczy obcych światów uważa więc, że Układ Słoneczny jest w kosmosie jeśli nie zupełnym wyjątkiem, to w każdym razie czymś niezwykle rzadkim. Podobnie jest z naszą Ziemią. Raczej nie znajdziemy drugiej takiej, a jeśli nawet, to nigdy nie zdołamy do niej dotrzeć.