Science ponad fiction. Recenzja filmu „Projekt Hail Mary”

Praca z organizmem obcego pochodzenia oznacza poruszanie się po omacku – i właśnie to urzekło nas najbardziej. W wielu filmach science fiction naukowiec wpada na genialny pomysł i po jednym spojrzeniu w mikroskop zna odpowiedzi na wszystkie pytania. Nauka tak nie działa. W prawdziwych badaniach zwykle zadajemy tuziny pytań typu jak? gdzie? dlaczego? Następnie projektujemy eksperymenty w nadziei, że choć na część z nich uda się znaleźć odpowiedź. To jak układanie puzzli bez wiedzy o tym, jak wygląda cały obraz. Czasami po kilku eksperymentach badacze nie osiągają zamierzonego rezultatu i muszą całkowicie zmienić strategię. Nie oznacza to jednak, że wcześniejsze ich działania były porażką. Były potrzebne, aby ustalić, że wyznaczona nimi droga prowadzi donikąd. Także w filmie ktoś musiał zbadać astrofagi pod zwykłym mikroskopem, żeby przekonać się, że ta metoda nie dostarcza użytecznych informacji. To humorystyczne, a zarazem wyjątkowo realistyczne przedstawienie działania metody naukowej i pracy badawczej.

Jak to się stało, że naukowiec wskazany przez NASA do misji ratowania Ziemi nie wie, że próbówki w wirówce należy zrównoważyć? I że parafina topnieje w temperaturze ok. 50 st. C, więc model Ziemi, który wręcza Rocky’emu, na gorącym eridiańskim statku nie przetrwałby minuty? Cóż – drobne potknięcia zdarzają się każdemu. Przejdźmy do ciekawszych kwestii.

Jednokomórkowce żywiące się energią gwiazd? Z biologicznego punktu widzenia koncepcja mikroorganizmów pozaziemskich jest bardzo prawdopodobna. Dowodem ekstremofile, żyjące na naszej planecie w warunkach, w których większość bytów nie jest w stanie przetrwać: przy kominach hydrotermalnych, w środowiskach o ekstremalnym zasoleniu czy pod bardzo wysokim ciśnieniem. Są one dowodem na to, że życie może rozwinąć się także poza Ziemią. Pytanie jednak brzmi: jak mogłoby wyglądać?

W filmie szczególnie interesująca jest kwestia „żywienia się” energią gwiazd. Przecież nasza gwiazda emituje ilości energii niewyobrażalne do przetworzenia przez jakikolwiek znany organizm. Ilości promieniowania UV i jonizującego występujące w jej pobliżu zniszczyłyby w oka mgnieniu każde białko. A bez białek nie ma metabolizmu, bez metabolizmu nie ma życia. Nawet ziemskie ekstremofile mają swoje granice wytrzymałości.

Takie astrofagi musiałyby opierać się na całkowicie odmiennej koncepcji metabolizmu oraz dysponować nieznanymi nam mechanizmami naprawczymi, wielokrotnie wydajniejszymi od tych występujących u organizmów ziemskich. I tu pojawia się kluczowe pytanie: co pełni u nich funkcję odpowiednika DNA? A jeśli jest to DNA, to co chroni je przed tak intensywnym promieniowaniem?

Pozostaje jeszcze kwestia magazynowania energii gwiazdy. Film pokazuje ciekawą koncepcję biopaliwa, w którym astrofagi stają się źródłem energii. Wszystkie organizmy żywe potrafią magazynować energię, choćby w postaci glikogenu czy kwasów tłuszczowych. Skala przedstawiona w „Projekcie Hail Mary” wykracza jednak daleko poza biologiczne możliwości. Andy Weir zdawał sobie z tego sprawę, dlatego w książce wyjaśnia, że astrofagi są żywymi generatorami cząstek elementarnych. Chłonąc energię, tworzą neutrina. Kiedy chcą się przemieścić, anihilują neutrina, uwalniając energię zgodnie z równaniem E=mc².

Brzmi logicznie, ale warto przyjrzeć się temu bliżej. Neutrina to cząstki z grupy leptonów (czyli „krewniacy” elektronów) o neutralnym ładunku elektrycznym i niemal zerowej masie. Niewiele o nich wiadomo, ale jedno jest pewne – oddziałują z materią niezwykle słabo. Miliardy neutrin przenikają przez nasze ciała i otaczające nas przedmioty bez wywoływania zauważalnych skutków. To rodzi dwa problemy dla książki i filmu. Po pierwsze, w jaki sposób astrofagi utrzymują neutrina wewnątrz swoich komórek? Po drugie, jak dochodzi do ich anihilacji, skoro prawdopodobieństwo takiego procesu jest znikome? Należałoby raczej oczekiwać, że cząstki te natychmiast opuściłyby organizm jednokomórkowca, unosząc energię ze sobą.

Co ciekawe, obecnie prowadzone są co najmniej dwa ambitne projekty mające na celu uchwycenie tych nieuchwytnych leptonów. Naukowcy umieszczają detektory na dnie Morza Śródziemnego (projekt KM3NeT) oraz Pacyfiku (P-ONE), aby wykorzystać kilkukilometrową warstwę wody jako medium, w którym być może uda się zarejestrować oddziaływania neutrin z materią. Przed wojną w Ukrainie podobny eksperyment miał zostać zrealizowany na dnie Bajkału.

Przejdźmy do drugiego gatunku kosmitów, czyli Eridian. Jeśli chcielibyście podczas wiosennej nocy odnaleźć na niebie gwiazdę Rocky’ego, warto wiedzieć, że jest nią 40 Eridani A (Keid) – główny element potrójnego układu Omikron² Eridani. Znajduje się w pobliżu Rigela (gwiazdy wyznaczającej stopę Oriona), ale krótko po zachodzie Słońca znika pod horyzontem. Dłużej jest widoczny jesienią i zimą, choć nawet wtedy znajduje się dość nisko nad horyzontem. Układ leży 16,5 roku świetlnego od Słońca.

Kilka lat temu spekulowano, że wokół głównej gwiazdy może krążyć planeta. Wyliczenia wskazywały, że gdyby istniała, miałaby masę 8,5 razy większą od Ziemi i krążyła w odległości od gwiazdy 5 razy mniejszej niż Ziemia od Słońca. Zdecydowanie zbyt blisko, aby mogli tam żyć ludzie – promieniowanie byłoby zabójcze. Dla przedstawiciela cywilizacji Eridian jest to jednak dom.

Weir pisze, że planeta krąży po bardzo ciasnej orbicie, panują tam wysokie ciśnienie i temperatura. Anatomia Rocky’ego dobrze pokazuje przystosowanie do takich warunków. Na przykład niska sylwetka i liczne kończyny, a więc sposób poruszania przypominający pajęczaki wydają się optymalnym rozwiązaniem w środowisku o wysokim ciśnieniu.

Interesująco przedstawiono również kwestię promieniowania. Film jedynie ją sygnalizuje, natomiast w książce zostaje wyjaśnione, że Eridianie niewiele o nim wiedzą, ponieważ ich planeta ma potężną magnetosferę chroniącą przed naładowanymi cząstkami oraz gęstą atmosferę, która skutecznie ogranicza dopływ promieniowania elektromagnetycznego. Dlatego na planecie Rocky’ego panuje mrok, co znalazło odzwierciedlenie w ewolucji ich układu nerwowego. Zamiast wzroku Eridianie wykorzystują drgania i fale dźwiękowe, co wyraźnie nawiązuje do echolokacji znanej u delfinów, nietoperzy czy niektórych owadów.

Weir pisze o bardzo gęstej atmosferze i można przypuszczać, że – podobnie jak atmosfery planet Układu Słonecznego – nie składa się ona wyłącznie z amoniaku, lecz z mieszaniny różnych gazów. Gęste opary amoniaku połączone, na przykład, z tlenkami węgla lub siarki, parą wodną i pyłami mogłyby silnie ograniczać dostęp światła oraz wzmacniać efekt cieplarniany, co tłumaczyłoby wysoką temperaturę panującą na planecie.

Pozostaje jednak zagadką, skąd Eridianie dowiedzieli się o zjawisku zwanym Linią Petrowej i astrofagach (Weir tego nie wyjaśnia). Najbardziej prawdopodobny wydaje się scenariusz, w którym najpierw wykryli spadek temperatury swojej gwiazdy i wywnioskowali, że zaczyna ona obumierać, a Linię Petrowej odkryli dopiero po rozpoczęciu eksploracji kosmosu za pomocą kamery przekształcającej obraz w trójwymiarową teksturę odbieraną dzięki echolokacji.

Tyle, jeśli chodzi o ich środowisko. Pozostaje jeszcze pytanie o biologię Eridian. Życie na Ziemi opiera się na tlenie, wodzie i rozpuszczonych w niej związkach stanowiących podstawę naszego metabolizmu. Czy obecność amoniaku na planecie Eridian oznacza, że wykorzystują zupełnie inne związki chemiczne?

Weir pisze, że atmosfera jest dla nich obojętna – przepływa przez organizm i najprawdopodobniej pełni funkcję termoregulacyjną, ale nie bierze udziału w reakcjach metabolicznych. To tłumaczy między innymi, dlaczego Rocky swobodnie porusza się w swojej bańce wypełnionej amoniakiem, nie nosząc żadnego zapasu tego gazu.

Jednocześnie Weir wskazuje, że Eridianie, podobnie jak ziemskie organizmy, wykorzystują adenozynotrifosforan (ATP). Problem w tym, że ziemskie formy życia produkują ATP głównie w procesie tlenowego rozkładu glukozy. Skąd więc biorą go Eridianie? Czy pozyskują je z pożywienia? Wiadomo jedynie, że ich żywność zawiera białka podobne do tych spożywanych przez ludzi, choć trudno wyjaśnić, jak mogłyby one zachować stabilność w atmosferze o temperaturze kilkuset st. C. Wiadomo też, że zawiera metale ciężkie. Być może, jak sugeruje Grace, obecne są w niej również tlenki metali. Taki mechanizm tworzyłby stosunkowo spójny obraz. Eridianie funkcjonowaliby niczym żywy piec hutniczy – podczas trawienia pozyskiwaliby częściowo zredukowane tlenki i metale, z których budowaliby swoje masywne ciała, a uwolniony tlen wykorzystywaliby do produkcji ATP i pozyskiwania energii.

Na koniec warto wspomnieć o cudownym ksenonicie, który tak poruszył Grace’a, że rzucił spektrometrem o ścianę. Nie jest to zaskakujące. Materiał o twardości stali i żaroodporności ceramiki zbudowany z gazu szlachetnego brzmi jak poważne wyzwanie dla chemii. Wbrew pozorom ksenon może tworzyć pod wysokim ciśnieniem związki chemiczne, ale tylko z bardzo silnymi utleniaczami, a więc fluorem, a w szczególnych warunkach także tlenem. Można go również zestalić, choć wymaga to temperatur poniżej –100 st. C. Nawet wtedy byłby to jednak materiał kruchy i niestabilny. Ze względu na zamkniętą powłokę walencyjną (8 elektronów na zewnętrznej powłoce) ksenon nie ma predyspozycji do tworzenia trwałych wiązań, a w stanie stałym jego atomy utrzymują się razem jedynie dzięki siłom van der Waalsa.

Wątpliwości budzi również kwestia hibernacji. Trudno uwierzyć, że Grace zaledwie 10 min po wybudzeniu z 5-letniego uśpienia wspina się po drabinie i wykonuje skomplikowane obliczenia fizyczne. Podobnie jest z komunikacją z obcymi. Twórcy SF chętnie pokazują, z jaką łatwością ludzie rozmawiają z mieszkańcami innych planet, choć wciąż nie potrafimy w pełni porozumieć się np. z psami, które towarzyszą nam od tysięcy lat. Rocky zaskakująco szybko zaczyna rozumieć żarty Grace’a, a nawet posługuje się sarkazmem.

Podsumowując, twórcy „Projektu Hail Mary” zrobili coś, co w SF zdarza się rzadko – potraktowali naukę serio. Neutrina, ksenonit i błyskotliwy kosmita to niezbędne elementy fiction, dające autorowi swobodę twórczą. To jednak element science napędza fabułę. Dotyczy to zarówno grawitacji na statku, fizjologii Eridian, jak i sposobu rozwiązywania problemów poprzez kolejne doświadczenia: hipoteza, eksperyment, obserwacja, wnioski, a później ponownie cały proces. Rozumienie i poprawne stosowanie tej metody to podstawa pracy naukowej.

Dlatego jako naukowcy jesteśmy po obejrzeniu tego filmu zadowoleni. Owszem, są w nim luki, ale mogą one stać się zachętą do samodzielnego poszukiwania odpowiedzi. Jeśli opowieść inspiruje do zadawania pytań, kwestionowania oczywistych wyjaśnień i stawiania hipotez, to znaczy, że spełniła jedno z najważniejszych zadań dobrej fantastyki naukowej. Odpowiedzi można szukać zarówno w książce Andy’ego Weira, jak i w literaturze naukowej. Kto wie – być może właśnie takie poszukiwania doprowadzą kiedyś do odkrycia czegoś równie zaskakującego jak ksenonit.

„Projekt Hail Mary” można oglądać na platformach streamingowych.