Jak dotrzeć do Ziemi z kosmosu? NASA wysłało mapę, aby kosmici mogli znaleźć do nas drogę

W tym artykule:

1. Dlaczego ta mapa w ogóle istnieje?
2. Jak zrobiono mapę?
3. To nie jest typowa mapa
4. Wszystko zostaje w rodzinie: historia miłosna
5. Nowsza, lepsza mapa na Ziemię
6. Ale najpierw, ktoś musi ją odczytać

Pół wieku temu astronomowie zaprojektowali mapę, wskazującą na miejsce, w którym znajduje się Ziemia z dowolnego zakątka galaktyki. Następnie wysłali ją w przestrzeń kosmiczną, twierdząc, że każdy obcy na tyle inteligentny, by przechwycić statek kosmiczny, mógłby rozszyfrować mapę i odkryć jej pochodzenie. Wiele filmów i programów telewizyjnych różnorodnie wykorzystywało ten temat jako punkt zwrotny akcji, ale my nie zapożyczyliśmy go z science fiction. To rzeczywistość.

Prawda jest taka, że ta opowieść jest częścią historii mojej rodziny od czasów jeszcze przed moimi narodzinami. Dorastając, słyszałam opowieści o mapie i widziałam jej zobrazowanie na wielu międzygwiezdnych statkach kosmicznych, a kilka lat temu znalazłam oryginalną, naszkicowaną ołówkiem drogę na Ziemię tam, gdzie schowali ją moi rodzice. (Więcej na ten temat później)

To było ekscytujące znalezisko! Ale radość szybko popsuła inna informacja. Ta oryginalna mapa już niedługo nie będzie spełniała swojej roli, kosmicznie rzecz biorąc. Drogowskazy, z których korzysta, znikną w ciągu kilkudziesięciu milionów lat, a nawet jeśli wciąż tam będą, to mapa będzie wskazywać na nasz dom tylko przez ułamek z 200 do 250 milionów lat, których potrzebuje Słońce i inne pobliskie gwiazdy, aby obrócić się wokół Drogi Mlecznej jeden raz.

Oczywiście, szanse na przechwycenie mapy przez kosmitów są nieprawdopodobne z punktu widzenia astronomicznego, ale gdyby tak się stało, przestarzała mapa byłaby raczej bezużyteczna niż pomocna. A nie taki był jej cel.

Dlaczego ta mapa w ogóle istnieje?

Był grudzień 1971 r., eksploracja kosmosu trwała w najlepsze i NASA przygotowywała się do wystrzelenia Pioneer 10, statku kosmicznego, który miał przelecieć obok Jowisza i dokonać pierwszego rekonesansu największej planety Układu Słonecznego. Co jednak bardziej zadziwiające, otarcie się statku Pioneera 10 o Jowisza miało wyrzucić go na międzygwiezdną trajektorię, czyniąc go pierwszym obiektem stworzonym przez człowieka, który miał opuścić układ słoneczny.

Astronom Carl Sagan, z niewielką pomocą przyjaciół, zdecydował, że statek ten powinien przekazać pozdrowienie od człowieka. Wiadomość określającą i upamiętniającą twórców Pionieera, którą będzie mógł zinterpretować każdy, kto ją znajdzie. NASA zgodziła się i dała Carlowi mniej niż miesiąc na zaprojektowanie tego przesłania.

Wtedy do historii dołącza przyjaciel Carla, astronom Frank Drake. Frank jest również moim ojcem, a wśród wielu innych wybitnych osiągnięć należy mu się uznanie za przeprowadzenie pierwszych naukowych poszukiwań hałaśliwych kosmitów i sformalizowanie schematu szacowania liczby wykrywalnych obcych cywilizacji na Drodze Mlecznej.

Carl poprosił tatę o pomoc w opracowaniu przesłania, kiedy oboje byli w San Juan w Portoryko, na spotkaniu Amerykańskiego Towarzystwa Astronomicznego. Tata wspomina, że w holu hotelu San Gerónimo Hilton, on i Carl szybko wpadli na pomysł, co należy w nim umieścić: rysunki kreskowe obrazujące ludzi, przedstawienie statku kosmicznego i "w następnej chwili, wpadliśmy na pomysł stworzenia galaktycznej mapy, która określałaby położenie Ziemi w przestrzeni kosmicznej".

Tata zaprojektował tę mapę i w 1972 roku poleciała ona w kosmos na pokładzie statku Pioneer 10. W kolejnym roku wystartował Pioneer 11, ostatecznie niosąc mapę za Saturna, a teraz dalej w kierunku gwiazd. Następnie w 1977 roku oba statki kosmiczne Voyager opuściły Ziemię zabierając ze sobą przewodnik taty służący do odnalezienia naszej planety, który jest wyryty na okładce "złotej płyty". Sposób w jaki Tata zaprojektował mapę oznacza, że wskazuje ona drogę do Ziemi zarówno w przestrzeni jak i w czasie, czyniąc z niej galaktyczny system pozycjonowania (inny rodzaj GPS-a) w czterech wymiarach.

W tamtym czasie tata i Carl nie martwili się, że kosmici, którzy znajdą ich wiadomość w butelce, mogą być z tego bardziej złowrogiego rodzaju.

Jak zrobiono mapę?

W naszej galaktycznej okolicy nie ma wyraźnych znaków drogowych, a stworzenie mapy wskazującej na jedną planetę spośród miliardów (i miliardów) światów znajdujących się w obrębie Drogi Mlecznej nie jest prostym wyczynem.

Jeśli przez obcych zostałaby znaleziona Ziemia z kosmosu, oznaczałoby to odnalezienie Układu Słonecznego, a Słońce raczej niczym się nie wyróżnia. Naprawdę nie da się go odróżnić od innych kilkuset miliardów gwiazd w galaktyce, z których każda podąża własną ścieżką wokół centrum galaktyki i powoli przesuwa się względem swoich sąsiadów. Te gwiezdne przepychanki oznaczają, że konstelacje rozciągające się po ziemskim niebie nie będą takie same w naszej bliskiej przyszłości. Gwiazdy nie będą też ustawiać się w tych samych rozpoznawalnych konfiguracjach z jakiegokolwiek innego miejsca niż sąsiedztwo Słońca. W rzeczywistości, za około 2000 lat Polaris nie będzie już Gwiazdą Północną, tak jak nie była Gwiazdą Polarną dla starożytnych Egipcjan, Babilończyków i chińskich obserwatorów nieba.

A zatem co należy zrobić? Chociaż normalne gwiazdy z palącymi się silnikami jądrowymi w swoich jądrach mogą nie mieć charakterystycznych znaków rozpoznawczych, tata zdał sobie sprawę, że pulsary (obiekty w kosmosie będące zwłokami gwiazd, które kiedyś były znacznie większe niż Słońce) są potencjalnie unikalne. Odkryte w 1967 roku, pulsary wirują bardzo szybko, często setki razy na sekundę. Używając potężnych radioteleskopów, astronomowie mogą z niezwykłą precyzją określić jak szybko obracają się pulsary, co oznacza, że każdy z tych wirujących gwiezdnych reliktów zostawia swój własny podpis w przestrzeni kosmicznej. Tata wybrał 14 pulsarów, które mogą wyznaczać metodą triangulacji to, gdzie znajduje się Ziemia widziana z kosmosu i zakodował na mapie informacje o natężeniu ich obrotów.

To nie jest typowa mapa

Mapa pulsarowa taty wygląda jak wyszukana gwiazdka, gwieździsta eksplozja kreskowanych linii, które przecinają się w miejscu, gdzie znajduje się nasz układ słoneczny. W skrócie, oto jak działa jego mapa:

Każda z tych linii łączy Ziemię z pulsarem. Kreskowane znaki to liczby binarne, które określają prędkość obrotową pulsara (w momencie projektowania mapy), a długość linii jest w przybliżeniu proporcjonalna do odległości. Niektóre z pulsarów umieszczonych na mapie taty, na przykład Krab i Vela, znajdują się w środku pięknych mgławic utworzonych podczas gwałtownych procesów formowania się pulsarów. Prawdopodobnie każda cywilizacja wystarczająco bystra, by wykryć i schwytać cichy statek międzygwiezdny wiedziałaby o pulsarach. A dzięki dopasowaniu okresów rotacji na mapie do znaków gwiezdnych na niebie, obcy mogliby stosunkowo łatwo znaleźć drogę na Ziemię.

Co więcej, ze względu na to, że energia z pulsarów pochodzi z ich wirowania i zwalniają one z upływem czasu, mapa taty wskazuje na Ziemię również w czwartym wymiarze. Obliczając różnicę między obserwowanymi i zakodowanymi okresami rotacji (różnica, która będzie widoczna po tysiącach lat), obcy będą mogli wywnioskować, jak dawno temu powstała ta mapa.

Nieco zaskakujące jest to, że mapa taty utkwiła w powszechnej wyobraźni i obecnie można ją znaleźć na wszystkim, od koszulek po tatuaże. Myślę, że jest coś urzekającego w tym, że zawsze można znaleźć drogę do domu, nawet w najbardziej kosmicznym sensie, jaki można sobie wyobrazić.

Wszystko zostaje w rodzinie: historia miłosna

Kilka lat temu wydarzyły się dwie ważne rzeczy. Znalazłam oryginalną, naszkicowaną ołówkiem mapę pulsarową, złożoną i po prostu schowaną do pudełka po pomidorach w szafie moich rodziców. Skontaktowałam się też ze wspinaczem Scottem Ransomem, jednym z najlepszych astronomów zajmujących się pulsarami na świecie.

Scott myślał o Voyagerach, "złotej płycie" i mapie pulsarów od 10 roku życia, kiedy mieszkał w Mansfield w Ohio i oglądał program telewizyjny 'Carl's Cosmos'. Kilka lat później, po uzyskaniu doktoratu z astronomii, zdał sobie sprawę, że mapa taty niedługo straci ważność. Jej pięta achillesowa to ta sama cecha, która pozwala dzięki niej namierzyć Ziemię w czasie. Pulsary zwalniają, a te, które wybrał tata (z niewielu znanych w tamtym czasie) zgasną i znikną w ciągu kilku milionów lat, mniej więcej za kilka tysiącleci.

Przypadkowo Scott zaczął tworzyć nową, bardziej precyzyjną i trwalszą mapę pulsarów, jeszcze zanim zamieszkaliśmy razem i tworząc zbitkę wyrazową z naszych nazwisk nazwaliśmy się 'Dranksomes'. Teraz ja piszę słowa, które opowiadają nasze historie, a Scott robi ważne rzeczy kartograficzne, takie jak wybór pulsarów i wyprowadzanie ich kodów binarnych. Od czasu do czasu Scott pisze fragmenty tekstu, ale mnie nigdy nie przyłapiecie na popełnianiu akademickich aktów astronomii.

Nowsza, lepsza mapa na Ziemię

Nowa mapa Scotta jest GPS-em na wieki. Nawiguje na Ziemię za pomocą pulsarów zarówno wewnątrz, jak i poza Drogą Mleczną, ze zwrotem akcji.

Zamiast bardziej zwyczajnych pulsarów, które wybrał tata, nowa mapa wykorzystuje milisekundowe pulsary, które obracają się szybciej, utrzymują się dłużej i mają również martwych towarzyszy orbitalnych. Te binarne pulsary zapewniają drugi zestaw identyfikatorów, okres orbitalny systemu, który nie zmienia się przez miliardy lat. I co najważniejsze, milisekundowe pulsary starzeją się znacznie wolniej niż te na mapie taty, co oznacza, że ich obroty stają się nierozpoznawalne po tysiące razy dłuższym czasie.

Ponadto, Scott dodał kolejną warstwę drogowskazów - pulsary w gromadach kulistych orbitujących wokół Drogi Mlecznej. Te starożytne kępy gwiazd, które poprzedzały Drogę Mleczną, gromady kuliste są wspaniałe i tajemnicze i są prawdziwymi fabrykami milisekundowych pulsarów.

Dzięki umieszczeniu drogowskazów w tych trudnych do przeoczenia gwiezdnych kulach poza galaktyką, mapa Scotta sprawia, że odkrycie Ziemi jest możliwe przez miliardy lat, nawet po tym, jak gwiazdy Drogi Mlecznej wielokrotnie przemieszczą się wokół rdzenia galaktyki, zmieniając swoje pozycje i rozmywając konstelacje.

A tak dla jasności, tata uważa, że jest to spektakularne.

Ale najpierw, ktoś musi ją odczytać

Mapa taty oczywiście nadal tam jest, ale szansa na to, że natrafi ona na życie w kosmosie i dojdzie do przechwycenia statków Pionieer lub Voyager, na których pokładzie się znajduje, są bliskie zeru. Chociaż wszystkie cztery statki kosmiczne znajdują się na trajektoriach międzygwiezdnych, przestrzeń kosmiczna jest duża, a kolejne systemy gwiezdne na horyzoncie są oddalone o wiele tysięcy lat. Ponadto, statki kosmiczne są malutkie i będą całkowicie ciche w ciągu najbliższych kilku dekad, co czyni je niezwykle trudnymi do wykrycia.

W najbliższym czasie nie planuje się wystrzelenia sondy podobnej do Voyagera w kosmos, najnowsze odkrycia i mapa Scotta muszą zatem poczekać. Ale jeśli ta mapa wyruszy w podróż poza nasz układ słoneczny i zostanie znaleziona przez inteligentnych kosmitów, powinna być dla nich łatwa do odczytania i podążania za nią.

To rodzi wszelkiego rodzaju pytania: Czy istoty pozaziemskie na takich odległościach miałyby możliwość dotarcia do Ziemi? Jeśli tak i zmierzają w naszą stronę, to co jeśli nie przybędą w pokojowych zamiarach? Co jeśli są głodne i złe? I co jeśli nie są wegetarianami?

Oto podstawowe pytanie, które nie powstrzymało Carla i taty: Czy to dobry pomysł, by losowo wysłać nasz adres w kosmos? Dziś niektórzy nie mieliby żadnych zastrzeżeń, biorąc pod uwagę fakt, że ziemskie transmisje wyciekają już w kosmos i podróżowanie z prędkością światła jest wykrywalne przez każdego, kto ma przyzwoity radioteleskop i mieszka w promieniu stu lat świetlnych od nas. Inni ludzie, być może ostrożniejsi, wstrzymaliby się z ogłoszeniem naszej obecności, dopóki nie dowiedzielibyśmy się, czy ET mają dobre intencje.

Jeśli chodzi o Dranksomów: Chętnie wysłalibyśmy nową mapę prowadzącą na Ziemię, aby mieć pewność, że nasza egzystencja jako gatunku będzie żyła w jakiejś formie. Gdyby ta wiadomość w butelce została w końcu odebrana, po kołysaniu się i dryfowaniu przez galaktyczny ocean przez miliony lub miliardy lat, ktoś wiedziałby, że Ziemianie istnieli albo przy odrobinie szczęścia, nadal istnieją.

Źródło: National Geographic.com: NASA sent a map to space to help aliens find Earth. Now it needs an update.

1 z 1

1972 rok: Carl Sagan (po lewej, z synem Nickiem), Linda Salzman Sagan i Frank Drake, którzy zaprojektowali tablicę z mapą (PHOTOGRAPH COURTESY FRANK DRAKE)

1972 rok: Carl Sagan (po lewej, z synem Nickiem), Linda Salzman Sagan i Frank Drake, którzy zaprojektowali tablicę z mapą (PHOTOGRAPH COURTESY FRANK DRAKE)