Czytaj dalej

Dużo było ostatnio na blogu o kosmologii i ekspansji całego wszechświata. Dzisiaj dla odmiany wykonam mały krok w tył i zarekomenduję publikację poświęconą wyłącznie genezie najbliższego nam skrawka kosmosu.

O dziwo tematyka genezy naszego kosmicz­nego sąsiedz­twa, nie należy do naj­sze­rzej eks­plo­ato­wa­nych w lite­ra­tu­rze. Wszyscy popu­la­ry­za­to­rzy skupiają się na czarnych dziurach, ciemnej materii i wielkim wybuchu, a jeśli już tykają Układu Solar­nego, to naj­czę­ściej w kon­tek­ście eks­plo­ra­cji Marsa. I właśnie w tym miejscu wkracza para bry­tyj­skich uczonych: pla­ne­to­log John Chambers z Oxfordu oraz astro­nomka Jacqu­eline Mitton z Cam­bridge. Jak stwier­dzili we wstępie do swojej pracy, geneza Układu Sło­necz­nego jest nie tylko istotna, ale wręcz nie­odzowna dla poznania począt­ków Ziemi, zaś bez tego możemy co najwyżej pomarzyć o sfor­mu­ło­wa­niu wia­ry­god­niej kon­cep­cji powsta­nia życia.

Wydana przez PWN książka Od pyłu do życia. Pocho­dze­nie i ewolucja Układu Sło­necz­nego wypełnia tę lukę, bardzo skru­pu­lat­nie podej­mu­jąc wątki, często wypy­chane poza margines wielkiej nauki. Tym samym czy­tel­nik dostaje szansę poznania naj­now­szych, jak i nieco star­szych hipotez z zakresu astro­no­mii, pla­ne­to­lo­gii oraz geologii. Łącznie 15 roz­bu­do­wa­nych roz­dzia­łów, trak­tu­ją­cych m.in. o pomia­rach ciał nie­bie­skich, metodach dato­wa­nia, mete­ory­tach, gwiezd­nej chemii, naro­dzi­nach gwiazd, pla­ne­to­zy­ma­lach, Księżycu, kometach, a także przy­szło­ści Układu Sło­necz­nego.

Na zachętę, trzy inte­re­su­jące fakty zaczerp­nięte z publi­ka­cji Cham­bersa i Mitton.

1. Oszacowanie wieku Słońca

Kre­acjo­ni­ści i różnej maści pseu­do­nau­kowcy, bardzo lubią kwe­stio­no­wać szacunki wieku Ziemi, wska­zu­jące na grube miliardy lat. Szcze­gól­nie docze­pili się do dato­wa­nia radio­wę­glo­wego, twier­dząc, że jest ono nie­wia­ry­godne i w żaden sposób nie dowodzi, że świat powstał wcze­śniej niż kilka tysięcy lat temu. Rzecz zabawna o tyle, że wiedzę o wieku naszej planety, Układu Sło­necz­nego, gwiazd i w końcu całego wszech­świata – uczeni uzy­ski­wali też na inne sposoby, a ich wyniki (cóż za zasko­cze­nie) są uspo­ka­ja­jąco spójne.

Jednym z waż­niej­szych, ale i trud­niej­szych zadań, było okre­śle­nie wieku Słońca. Nie możemy go zbadać z bliska, nie zajrzymy do jego wnętrza, a wygląd zewnętrzny gwiazd nie zmienia się za bardzo przez więk­szość ich życia. Kiedy gwiazda pęcz­nieje przy­bie­ra­jąc formę czer­wo­nego olbrzyma, wiemy, że jest na wykoń­cze­niu; jednak dopóki przebywa w ciągu głównym – jak nasze Słońce – trudno o jakieś znaki szcze­gólne. Sposób pomiaru zna­le­ziono dopiero w latach 60., gdy po astro­no­mo­wie po raz pierwszy dostrze­gli cha­rak­te­ry­styczny cykl oscy­la­cji aktyw­no­ści sło­necz­nej. Robert Leighton zaob­ser­wo­wał, iż plazma faluje w okre­ślo­nym rytmie, co można wyko­rzy­stać na wiele sposobów. Przede wszyst­kim, oscy­la­cje gwiazdy ujaw­niają co dzieje się w jej wnętrzu. Astro­no­mo­wie są w stanie ocenić ile wodoru uległo syntezie w hel, a od zna­jo­mo­ści tych pro­por­cji już prosta droga do osza­co­wa­nia wieku gwiazdy. Tym sposobem, opie­ra­jąc się jedynie na pod­sta­wie helio­sej­smo­lo­gii i niczym więcej, w 2011 roku orze­czono, że Słońce (a więc i sam Układ Sło­neczny) liczy sobie 4,6 miliarda lat. To niemal dokład­nie tyle, na ile geo­lo­go­wie oceniają wiek naszej planety.

2. Nie jest jasne jak powstały planetozymale

Więk­szość z pasjo­na­tów astro­no­mii przy­naj­mniej domyśla się jak mógł wyglądać proces for­mo­wa­nia się planet. Wokół młodego Słońca wirował dysk materii, która kie­ro­wana siłą gra­wi­ta­cji przez miliony lat zlepiała się w nie­wiel­kie począt­kowo skały, te łączyły się w większe obiekty, jeszcze większe, a w końcu w całe planety. Taki obraz wydaje się jak naj­bar­dziej logiczny, ale aby nazwać go naukowym, należy go jeszcze pode­przeć kon­kret­nymi prze­wi­dy­wa­niami oraz wyli­cze­niami. Gdy pla­ne­to­lo­dzy przy­sie­dli do kre­śle­nia szcze­gó­ło­wych modeli, już na początku pojawiły się pewne kom­pli­ka­cje. Sposób scalania się dorod­nych głazów nie budził więk­szych wąt­pli­wo­ści, ale nie radzono sobie z opisem powsta­wa­nia zwartych obiektów z drobnego pyłu i kil­ku­cen­ty­me­tro­wych okruchów śmi­ga­ją­cych w pro­to­pla­ne­tar­nym dysku. 

Problem zauważył jako pierwszy Wiktor Safronow. Według niego, odpo­wied­nie natę­że­nie drobin w pół­płasz­czyź­nie mgławicy oka­la­ją­cej gwiazdy, może wywołać taki efekt gra­wi­ta­cyjny, który zde­sta­bi­li­zuje warstwę tejże mgławicy. To moment prze­ło­mowy, bo dopiero nie­rów­no­waga gra­wi­ta­cyjna inicjuje powsta­wa­nie wie­lo­me­tro­wych okruchów, a te wpadając na siebie tworzą mierzące po ponad kilometr średnicy pla­ne­to­zy­male. Dalej jednak pozo­sta­wała zagadka, dlaczego materia pro­to­pla­ne­tar­nego dysku uległa desta­bi­li­za­cji. Jedną z hipotez na ten temat opra­co­wano na pod­sta­wie doświad­czeń z dro­bi­nami zawie­szo­nymi w cieczy, sku­pia­ją­cymi się w rewirach pomiędzy wirami. Oczy­wi­ście trudno ją trak­to­wać jako pewnik z uwagi na różnice między mecha­niką płynów a zacho­wa­niem cząstek zawie­szo­nych w prze­strzeni kosmicz­nej.

3. Ziemia po wielkim zderzeniu

Jedna z naj­po­waż­niej­szych hipotez tłu­ma­czą­cych naro­dziny Księżyca, przy­pi­suje jego powsta­nie wiel­kiemu zde­rze­niu naszej planety z innym dużym ciałem nie­bie­skim. Zda­rze­nie bez pre­ce­densu, zasłu­gu­jące na miano praw­dzi­wej kosmicz­nej kata­strofy. Dopiero podczas lektury Od pyłu do życia uświa­do­mi­łem sobie, że choć dzie­siątki razy sły­sza­łem o praw­do­po­dob­nym obrazie Ziemi zbom­bar­do­wa­nej przez mete­oryty (np. Chi­cxu­lub), to chyba nigdy nie spo­tka­łem się z opisem ery hadej­skiej.

To co spotkało Ziemię 3,9 miliarda lat temu wymyka się ludz­kiemu poj­mo­wa­niu znisz­cze­nia. Stopione warstwy skalne zamie­niły się w globalny ocean magmy o głę­bo­ko­ści co najmniej tysiąca kilo­me­trów. Przez pewien czas planeta w zasadzie pozba­wiona była skorupy w naszym rozu­mie­niu, dys­po­nu­jąc jednie jądrem i płasz­czem. Procesy kon­wek­cji, powo­du­jące ciągłe mie­sza­nie płynnych skał i metali pozwa­lały na rela­tyw­nie szybkie odda­wa­nie ciepła i sty­gnię­cie. Wszyst­kie zbior­niki wodne natych­miast wypa­ro­wały. Przez całe tysiące lat glob spo­wi­jała ciężka mie­sza­nina pary wodnej i oparów wydo­by­tych ze skał, zaś przez następny milion lat atmos­fera przy­po­mi­nała tę znaną z Wenus. Spora część molekuł wody ulegała roz­bi­ja­niu przez inten­sywne pro­mie­nio­wa­nie ultra­fio­le­towe młodego Słońca, a lekkie osa­mot­nione atomy wodoru uciekały w prze­strzeń.

Nasz świat zaczął się tworzyć wraz z osty­gnię­ciem wierzch­nich warstw i powsta­niem skorupy z bazaltu. W jednych sek­to­rach cienki bazalt dał podstawę pod płyty oce­aniczne, w innych gruby ale i mniej gęsty dał zaczątek dla płyt kon­ty­nen­tal­nych. Nie były to jednak jeszcze te płyty, z którymi mamy do czy­nie­nia współ­cze­śnie. Skorupę ziemską ery hadej­skiej cecho­wała ogromna nie­sta­bil­ność. Docho­dziło do pęknięć, a w wielu miej­scach gęstsze płyty zaczęły pchać się pod lżejsze, opadając w stronę płaszcza. Dało to początek procesom sub­duk­cji oraz strefom spre­adingu, nie­ustan­nie wymie­nia­ją­cym stary podkład skalny na nowy. Zjawiska te trwają do chwili obecnej.

Godny pochwały jest styl obrany przez autorów. Naj­czę­ściej roz­po­czy­nają rozdział od opisu danego zjawiska bądź obiektu, następ­nie prze­cho­dzą przez zarys historii jego badań, finalnie docho­dząc do naj­now­szych kon­cep­cji. Jeśli stan wiedzy nie jest pewny, Bry­tyj­czycy wyraźnie to zazna­czają i stresz­czają wszyst­kie z roz­pa­try­wa­nych obecnie hipotez. Nikt tu nie udaje, że wszystko bądź prawie wszystko wiemy. Czy­tel­nik może poczuć, że ma do czy­nie­nia z nauką w pełnym tego słowa zna­cze­niu – eks­cy­tu­jącą, bo wciąż nie­jed­no­znaczną i pełną białych plam.
Od pyłu do życiaSam posiadam na półce przy­naj­mniej kilka pozycji poświę­co­nych Układowi Sło­necz­nemu, jednak ich treści kręcą się zwykle nie wokół przed­miotu obser­wa­cji, a metod ich prze­pro­wa­dza­nia. Zamiast historii danej planety czy mecha­niki danego zjawiska, opisuje się w nich przebieg poszcze­gól­nych misji oraz funk­cjo­no­wa­nie zaawan­so­wa­nych sond lub prób­ni­ków. Chambers i Mitton oferują nam spoj­rze­nie na astro­no­mię od strony teo­re­tycz­nej. Czyni to Od pyłu do życia, książką potrzebną i w dużym stopniu uni­ka­tową.
Info:
Autorzy: John Chambers, Jacqueline Mitton;
Przekład: Beata Kenig;
Tytuł: Od pyłu do życia. Pochodzenie i ewolucja Układu Słonecznego;
Tytuł oryginalny: From Dust to Life: The Origin and Evolution of Our Solar System;
Wydawnictwo: PWN;
Wydanie: Warszawa 2018;
Liczba stron: 415.
Autor
Adam Adamczyk

Adam Adamczyk

Naukowy totalitarysta. Jeśli nie chcesz aby wpadli do Ciebie naukowi bojówkarze, zostaw komentarz.