Галактическата рецепта за една обитаема планета

Знаехте ли, че една от най-прочутите отрови е ключова съставка на живота такъв, какъвто го познаваме? Присъединете се към космическия химик Карин Оберг и научете как изследва Вселената, в търсене на парадоксалното вещество и гнезда на молекулярна активност, предшестващи формацията на бъдещи обитаеми планети, с помощта на ALMA, най-големия радио телескоп на света.

Сигурна съм, че не съм
единствената в тази стая,

на която някога се е случвало
да погледне към звездите

и да се зачуди:
„Това ли е всичко?“

„Или има и други обитаеми планети
като нашата някъде там?“

Навярно обаче съм единствената,

заинтригувана толкова много
от този въпрос,

че да го превърне в своя кариера.

Но нека преминем нататък.

Как да стигнем до отговора на въпроса?

Смея да твърдя,
че преди всичко трябва

да свалим очи от небето и да
погледнем нашата планета, Земята.

Нека си помислим какъв
късмет трябва да е имала Земята,

за да бъде обитаема.

Трябвал ѝ е поне малко късмет.

Ако сме били по-близо до Слънцето

или пък малко по-далеч от него,

всичката ни вода е щяла
да се изпари или да замръзне.

Всъщност, не е казано даже,
че на една планета трябва да има вода.

Ако сме били суха планета,

нямаше да е особено
възможно да развием живот.

Дори и да сме имали водата,
която имаме днес,

ако тя не е била придружена

от правилните вещества,
които да дадат начало на живота,

планетата ни щеше да е водна,
ала все така мъртва.

Има толкова много неща,
които могат да се объркат.

Какъв е шансът да не се?

Какъв е шансът една планета
да бъде формирана

поне с най-основните съставки,
необходими,

за да може да се зароди живот?

Нека разгледаме това заедно.

Ако искаме да имаме
обитаема планета,

първото нещо, което ще ни трябва,

е една планета.

(Смях)

Но не всяка планета върши работа.

Вероятно ще ни трябва по-специфична,
по-земеподобна планета.

Планета, която е скалиста,

за да можем да имаме и океани, и суша.

Такава, която не е твърде близо
или твърде далече от звездата си,

а има тъкмо подходяща температура.

Тъкмо подходяща, за да имаме
поне вода в течно състояние.

Колко ли такива планети
има в нашата галактика?

Едно от най-големите открития
на последните няколко десетилетия е,

че планетите са невероятно
често срещани.

Почти всяка звезда има
планета около себе си.

Някои имат и много.

От всички тези планети

поне няколко процента
са достатъчно земеподобни,

за да предположим, че са
потенциално обитаеми.

Така че откриването на правилния вид
планета всъщност не е толкова трудно,

имайки предвид, че има над
100 милиарда звезди в галактиката ни.

Излиза, че имаме около милиард
потенциално обитаеми планети.

Но не са ни достатъчни само
точната температура

или подходяща цялостна композиция.

Трябват ни също и подходящите вещества.

Втората и най-важна съставка
за една обитаема планета...

Мисля, че е доста интуитивно.

Това е водата.

В края на краищата, определихме
планетата ни като потенциално обитаема,

тъй като температурата ѝ
позволява да имаме течна вода.

Искам да кажа, че тук, на Земята,
животът се базира на водата.

Но в общи линии,

водата просто е доста добра
пресечна точка за веществата.

Тя е една много специална течност.

Това беше втората ни основна съставка.

Третата, мисля,

е малко по-изненадваща.

Ще се нуждаем и от малко
органични вещества,

след като все пак говорим
за органичен живот.

Но органичната молекула,

която изглежда стои в центъра
на химичните съединения,

можещи да изграждат биомолекули,
е циановодородът.

Тези от вас, които имат идея какво
представлява тази молекула,

знаете, че е нещо, от което
е добра идея да стоим далеч.

Но се оказва,

че онова, което е много вредно
за напредналите форми на живот

като вас самите,

пък е особено полезно за
стартиране на химичните реакции.

Реакции, които могат да доведат
до зараждане на живот.

Вече имаме трите съставки,
от които се нуждаем:

умерена планета,

вода и циановодород.

Колко ли често трите
се откриват на едно място?

Колко ли са умерените планети,

които имат и вода, и циановодород?

В един идеален свят

сега бихме насочили един от телескопите си
към някоя от тези умерени планети

и щяхме да разберем сами.

Просто имат ли вода и цианиди.

За съжаление, все още нямаме достатъчно
големи телескопи, за да сторим това.

Можем да доловим присъствието на
молекули в атмосферите на някои планети.

Но те са огромни

и често са твърде близо до звездите си.

Нямат нищо общо с тези
тъкмо идеални планети,

за които си говорим

и които са много по-малки и
много по-далеч.

Ето защо ни трябва друг метод.

Този друг метод, до който
сме стигнали и който следваме,

е вместо да търсим такива молекули

във вече съществуващи планети,

ние ги търсим в материала, от който
се формират новите планети.

Планетите се образуват от дискове
от прах и газ около млади звезди.

Дисковете пък черпят този материал
от междузвездното пространство.

Оказва се, че празното място,
което виждате между звездите,

когато се вглеждате в тях,
задавайки си екзистенциални въпроси,

не е толкова празно колкото изглежда,

а всъщност е изпълнено с газове и прах,

които могат да сформират облаци

и да колабират, образувайки
дискове, звезди и планети.

Едничкото нещо, което винаги виждаме,
когато се вгледаме в тези облаци,

е вода.

Мисля, че сме склонни да гледаме на водата

като на нещо специално.

Водата е от най-изобилните
молекули във Вселената.

Включително в тези облаци,

от които се образуват
звездите и планетите.

И това не е всичко.

Водата е доста устойчива молекула.

Всъщност не се разпада така лесно.

Ето защо доста голяма част от
водата в междузвездното пространство

оцелява този крайно опасен
разрушителен преход от облаци,

през диск, та до планета.

Водата е подсигурена.

Ето че и втората съставка
няма да бъде проблем.

Повечето планети се формират
с известен воден резерв.

Тогава какво остава за циановодорода?

Цианидите и други подобни органични
молекули също се срещат

в тези междузвездни облаци.

Тук обаче не сме толкова сигурни
кои молекули оцеляват

прехода от облак към диск.

Просто са малко по-деликатни,
малко по-крехки.

Ако ни е известно, че има циановодород

в близост до новообразуващи се планети,

би трябвало да го видим и в самия диск.

В протопланетарния диск.

Преди около десетилетие

започнах проект, който трябваше
да търси циановодород

и други молекули в тези
протопланетарни дискове.

Ето какво открихме.

Добри новини.
На тези шест изображения

ярките пиксели представляват
емисии от циановодород

в протопланетарни дискове на
стотици светлинни години разстояние,

които са стигнали до телескопа и

до детектора ни,

позволявайки ни да ги наблюдаваме.

Добрата новина е,

че в протопланетарните дискове
действително има циановодород.

Тази последна, малко
по-недоловима съставка.

Лошите новини са, че обаче
не знаем къде в диска се намира.

Ако погледнем...

Никой не може да отрече,
че са хубави снимки,

даже и по времето,
когато ги заснехме.

Виждате, че пикселите са доста големи,

всъщност даже са по-големи
от самите дискове.

Всеки пиксел тук

представлява нещо много
по-голямо от Слънчевата система.

Това означава,

че не знаем от къде в диска
идва циановодородът.

И това е проблем,

защото тези умерени планети

не могат да достигнат до
циановодорода от всяка точка.

Той трябва да бъде в
относителна близост до тях,

за да могат да го стигнат.

Нека се върнем обратно вкъщи
и да помислим за една аналогия.

За един кипарис, растящ
в Съединените щати.

Нека хипотетично предположим,

че се връщате от Европа,

където сте видели красиви
италиански кипариси

и искате да разберете

има ли смисъл да си донесете
някой от тях в Щатите.

Можете ли да ги отглеждате тук?

Разговаряте с експерти по кипарисите,

които ви казват, че действително

в Съединените щати има ивица,
нито твърде топла, нито твърде студена,

където могат да виреят.

И ако имате подобна карта или
изображение с висока резолюция като това,

доста лесно ще видите, че
благоприятната за кипарисите ивица

се припокрива с доста от зелените,
плодородни пиксели.

Дори ако започна да влошавам
качеството на тази карта,

намалявайки резолюцията,

все още може да се види,

че част от плодородната земя
се припокрива с ивицата.

Обаче какво се случва,
ако целите Съединени щати

бяха побрани в един-единствен пиксел?

Ако резолюцията беше толкова ниска?

Какво можем да направим?

Как да кажем дали кипарисите
виреят в Съединените щати?

Отговорът е, че не можем.

Искам да кажа, определено
има плодородна земя там.

Иначе пикселите нямаше
да имат такъв зелен отенък.

Но просто не можем да кажем

дали тази зеленина е на подходящото място.

Точно пред този проблем ни изправят

еднопикселовите ни изображения
на тези дискове,

съдържащи циановодород.

Затова се нуждаем поне от нещо сходно

с онези нискокатечствени карти,
които ви показах,

за да можем да кажем дали
циановодородът се намира там,

където може да бъде достигнат от
новообразуващите се планети.

Преди няколко години на помощ се притече

един нов, невероятен и красив
телескоп, наречен ALMA

или още Atacama Large Millimeter
and submillimeter Array,

разположен в Северно Чили.

ALMA е невероятна
по множество начини,

но това, на което искам
да обърна внимание е,

както забелязвате,
говоря за един телескоп,

но на тази снимка виждате
множество сателитни чинии.

Телескопът се състои от 66 отделни чинии,

всички от които работят заедно.

Което е все едно да имаме телескоп

с размер най-голямото разстояние,
на което могат да бъдат отдалечени чиниите

една от друга.

В случая на ALMA това са няколко мили.

Така получаваме един
километричен телескоп.

С подобен голям телескоп

можем да увеличим доста дребни обекти,

включително и да съставим карти на
циановодорода в протопланетарните дискове.

Затова, когато преди няколко години
ALMA стана достъпна онлайн,

това беше от първите неща,
за които предложих да я използваме.

Но как изглежда една карта
на циановодород в диск?

Циановодородът на
правилното място ли е?

Отговорът е да.

Ето я картата.

Можете да видите емисиите от
циановодород, разпръснати в диска.

Първо, почти навсякъде е,

което е много добра новина.

Но имаме и доста ярки емисии

край звездата, към центъра на диска.

Именно там ги искаме.

Близо до мястото, където
се формират планетите.

Наблюдаваме това не при един диск.

Ето още три примера.

И трите показват
едно и също нещо -

доста ярки емисии на циановодород

край центъра на звездата.

За да съм честна, не винаги
виждаме това.

Има дискове, при които
наблюдаваме противоположното.

Където отсъстват емисии към центъра.

Напълно противно на онова,
което искаме да видим, нали?

Не можем да проучим тези места.

Няма наличие на циановодород,
където се формират планетите.

Но в повечето случаи,

просто не виждаме циановодород,

но пък го засичаме там,
където трябва.

Какво означава всичко това?

Както ви казах в началото,

има много такива умерени планети -

може би около милиард,

които могат да развият живот,

ако разполагат с правилните съставки.

Също така ви показах как

в повечето случаи правилните
съставки са налични.

Имаме ли вода и циановодород,

ще имаме и други органични молекули

като цианидите.

Това означава, че планетите
с най-основните съставки за живот

вероятно са изключително
често срещани в галактиката ни.

И ако всичко необходимо
за развитието на живот

е наличието на тези основни съставки,

то някъде там трябва да има
множество обитаеми планети.

Това, разбира се, е едно огромно „ако“.

Смятам, че предизвикателството
в следващите няколко десетилетия

и за астрономията, и за химията,

ще бъде да разберем колко често

се случва една потенциално
обитаема планета

да стане реално обитавана.

Благодаря ви.

(Аплодисменти)