Vedci pomocou 5 000 malých robotov vo vesmírnom ďalekohľade nazreli miliardy rokov do minulosti.

Článok pripravil technologický magazín Živé.sk.

Špeciálny spektroskop DESI, ktorého účelom je poodhaliť identitu a vlastnosti záhadnej temnej energie, priniesol prvé ovocie už po roku svojej činnosti. Poskytol dáta, z ktorých vzišla doposiaľ s odstupom najväčšia a najpresnejšia 3D mapa vesmíru zachytávajúca premeny kozmu do obdobia pred 11 miliardami rokov.

Ako informuje séria vedeckých článkov v časopisoch Journal of Cosmology and Astroparticle Physics, z nových dát vyplýva, že zrýchľovanie rozpínania vesmíru spomalilo. To má zásadný dopad na naše chápane temnej energie, ktorá tento proces poháňa, ako aj konečného osudu vesmíru.
Zdroj „odpudzovania“

Už viac ako sto rokov vieme, že vesmír sa od veľkého tresku pred asi 13,8 miliardy rokmi rozpína. Koncom 90. rokov minulého storočia však astronómov šokovalo zistenie, že tento proces v posledných miliardách rokov zrýchľuje.

Vedci očakávali presný opak. Gravitácia normálnej i temnej hmoty mala rozpínanie eventuálne zabrzdiť. Očividne však existuje nejaká súčasť vesmíru, ktorá pôsobí presne opačne ako tiaž.

Tento bližšie neznámy zdroj „kozmického odpudzovania“ dnes nazývame temná energia. Podarilo sa stanoviť, že na ňu pripadá približne 70 % hmoty-energie vesmíru a že približne 6 miliárd rokov po veľkom tresku spôsobila výrazné zrýchlenie rozpínania kozmu.

Ohľadom identity a vlastností temnej energie však dnes tápeme v zásade rovnako ako pred dvadsiatimi rokmi.
Lovec temnej energie

Aby sa to zmenilo, výskumníci skonštruovali špeciálny nástroj na výskum temnej energie DESI (Dark Energy Spectroscopic Instrument).

Tvorí ho súbor spektrografov čerpajúci dáta z optických vláken, ktoré polohuje 5 000 počítačmi ovládaných robotov. Astronómovia ho pripevnili na vrchol vesmírneho ďalekohľadu v Národnom observatóriu Kitt Peak v Arizone.

Hoci nástroj spustili iba pred rokom, už prvých dvanásť mesiacov z plánovaného päťročného prieskumu poskytlo dostatok dát na vytvorenie rekordne rozsiahlej a presnej 3D mapy nášho vesmíru.

Zachytáva 5,5 milióna galaxií a 450-tisíc kvazarov, čiže obrovských, extrémne ďalekých a extrémne jasných zárodkov budúcich kôp galaxií. Vďaka pozorovaniu mimoriadne ďalekých objektov zobrazuje vesmír do obdobia pred 11 miliardami rokov, čo vedcom dovoľuje presne zmerať tempo jeho rozpínania.
Zaujímavá odchýlka

„Merali sme polohu galaxií nielen v priestore, ale aj v čase, pretože čím sú vzdialenejšie, tým sa pri ich pozorovaní vraciame hlbšie do minulosti,“ uviedol jeden z vedúcich výskumníkov tímu Arnaud de Mattia.

Výskumníkov zaskočilo, že vesmír sa posledné miliardy rokov evidentne rozpína pomalšie, ako očakávali. Inak povedané: zrýchľovanie rozpínania vesmíru spomalilo.

V článku sa ďalej dočítate:

Čo nové pozorovania vypovedajú o povahe temnej energie.
Prečo spochybňujú dominantnú predstavu o zániku vesmíru.
Aké alternatívy môžu byť reálnejšie.
Ako môžu nové dáta spochybniť samotnú existenciu temnej energie.
Koľko práce odvedie nástroj DESI počas nasledovných štyroch rokov.

Keďže rozpínanie vesmíru poháňa temná energia, toto pozorovanie má zásadný dopad na naše chápanie temnej energie.

„Zatiaľ v zásade vidíme zhodu s naším základným modelom vesmíru, no všimli sme si aj niektoré potenciálne zaujímavé rozdiely, ktoré by mohli naznačovať, že temná energia sa vyvíja v čase,“ dodáva člen výskumného tímu Lawrence Berkeley. „Je možné, že správanie temnej energie je premenlivé,“ dodáva de Mattia.
Ako skončí vesmír?

Ak schopnosť temnej energie poháňať rozpínanie kozmu skutočne poľavuje, musíme prehodnotiť nielen náš pohľad na temnú energiu, ale aj konečný osud vesmíru.

Doposiaľ sa väčšina fyzikov nazdávala, že zrýchľovanie expanzie kozmu zhruba o 20 miliárd rokov nadobudne ničivé tempo. Najprv rozmetá kopy galaxií, neskôr samotné galaxie a planetárne systémy, a napokon akúkoľvek hmotu vrátane elementárnych častíc. Tento scenár sa označuje ako veľké roztrhanie (angl. Big Rip).

„Oslabenie“ temnej energie by mohlo znamenať, že vesmír zanikne úplne odlišne. Buď sa v priebehu triliónov a triliónov rokov úplne rozptýli a zamrzne (angl. Big Freeze), alebo sa rozpínanie nielen spomalí, ale úplne zvráti a kozmos sa zrúti do jediného bodu. Predstavte si veľký tresk, ale prebiehajúci spätne v čase.
Padne temná energia?

Spomalenie zrýchľovania vesmírnej expanzie má taktiež širšie dopady na naše elementárne chápanie vesmíru.

Podľa vedcov môže znamenať, že koncept temnej energie bude potrebné nahradiť napríklad nejakým fyzikálnym poľom spojeným s akousi zatiaľ neznámou časticou.

Dokonca by mohlo viesť k doplneniu či úprave rovníc teórie relativity, „aby na úrovni veľkých kozmických štruktúr fungovala trochu inak,“ konštatuje Arnaud de Mattia.
DESI sa len rozbieha

„História vedy je ale plná príkladov, keď sa pozorované odchýlky časom podarilo vyriešiť,“ pripomína De Mattia.

Vedec jedným dychom pripomína, že zistenú odchýlku v tempe rozpínania vesmíru budú musieť overiť a potvrdiť ďalšie pozorovania vrátane pokračujúcich pozorovaní nástrojom DESI. Ten by mal počas nasledovných štyroch rokov spracovať takmer sedemnásobne viac dát ako počas prvých dvanástich mesiacov, a celkovo zmapovať 37 miliónov galaxií a 3 milióny kvazarov.

Na Venuši, najhorúcejšej planéte slnečnej sústavy, ovzdušie drví povrch ťarchou, akú na Zemi nájdeme kilometer pod povrchom mora. Z týchto a ďalších dôvodov sa Venuša len málokedy spomína ako destinácia budúcich planetárnych kolonizátorov.

Práve osídlenie Venuše je však cieľom organizácie Humans2Venusl, ktorú založil americký podnikateľ Guillermo Söhnlein. Ľudské sídla podľa neho nemajú vyrásť na povrchu, ale v atmosfére, kde sú podmienky z ľudskej perspektívy prijateľnejšie – malo by ísť v podstate o lietajúce mestá.

Söhnlein v rozhovore pre Žive.sk bližšie opísal, ako by tieto mestá mali vyzerať, a tiež priblížil psychologické aspekty spojené so životom na inej planéte.

TIP: Rozhovor vám prinášame aj v podobe podcastu:
Život v oblakoch

Ste zakladateľom organizácie Humans2Venus, ktorej cieľom je kolonizácia Venuše. V súčasnosti sa ale rozpráva predovšetkým o Marse. Prečo ste si vybrali Venušu?

Stručná odpoveď znie gravitácia. Dlhšia odpoveď znie, že cieľom je dosiahnuť, aby sa ľudstvo stalo druhom žijúcim na viacerých planétach. Čiže dĺžka našich pobytov na inej planéte sa nebude merať v mesiacoch alebo rokoch, ale musí ísť o viacgeneračné osídlenie.

A toto je problém s Mesiacom alebo Marsom. Dnes totiž nevieme, či sa náš druh dokáže rozmnožovať v podmienkach slabej gravitácie. Nevylučujem, že sa to dá, ale čo ak nie? Keď sa hovorí o budúcich kolóniách na iných planétach, tak sa veľmi často zabúda na problémy spojené s dlhodobým pobytom vo výrazne nižšej gravitácii, ako je tá pozemská.

„Keď sa hovorí o budúcich kolóniách na iných planétach, tak sa veľmi často zabúda na problémy spojené s dlhodobým pobytom vo výrazne nižšej gravitácii ako je tá pozemská,“

Guillermo Söhnlein

V slnečnej sústave našťastie existuje aj iná alternatíva, kde sa tieto problémy nebudú vyskytovať – Venuša. Keďže má podobnú hmotnosť ako Zem, gravitácia na jej povrchu je len o 10 % slabšia.

To je pravda, avšak Venuša nepôsobí ako práve prívetivá planéta. Na jej povrchu panuje ohromná teplota a tlak. Ako by tam niekto mohol žiť?

V druhej polovici minulého storočia Sovietsky zväz uskutočnil niekoľko misií s označením Venera. Ich zameraním bol výskum Venuše.

Dáta nazbierané počas týchto misií ukázali, že v určitej výške sa v atmosfére nachádza oblasť, kde je tlak rovnaký ako na Zemi a teploty sú v rozmedzí od 30 °C do 50 °C. Ide o pomerne vysokú teplotu, ale nie je to nič neprekonateľné. Takže jediným vhodným prostredím je atmosféra.

Pekelné podmienky Venuše

Venuša má podobnú veľkosť ako Zem. Jej priemer je iba o 5 % menší ako priemer Zeme. Rovnako tak má podobnú hmotnosť, vďaka čomu tamojšia tiaž dosahuje 91 % pozemskej. Kvôli extrémne hustej atmosfére však panujú na povrchu teploty okolo 460 °C a zhruba 93-násobne vyšší tlak ako na Zemi. Ide o najhorúcejšiu planétu v slnečnej sústave napriek tomu, že sa nenachádza najbližšie k Slnku.

Ako by budúci kolonizátori mohli žiť v atmosfére?

Na základe toho, čo poznáme z našej planéty, nám možnosť bývania v atmosfére pripadá neuveriteľná. Netreba ale zabúdať, že atmosféra na Venuši je úplne iná ako tá naša.

Pozemská atmosféra obsahuje prevažne dusík, kyslík a ďalšie plyny. Keď chceme zabezpečiť, aby sa niečo vznášalo, musíme použiť plyn ľahší ako okolie. To platí všeobecne. Na Zemi máme dve možnosti, ako toto zabezpečiť. Buď zahrejeme vzduch, ako v teplovzdušných balónoch, alebo priamo použijeme ľahší plyn, napríklad hélium.

Ale atmosféra na Venuši je neporovnateľne hustejšia ako pozemská. Preto stačí, ak by sme použili dýchateľný vzduch a objekt sa bude vznášať bez ďalšieho pričinenia. Ide o win-win situáciu. Celé obydlie sa bude vznášať vďaka vzduchu, ktorý zároveň budú dýchať jeho obyvatelia.

Odkiaľ sa ale na Venuši zoberie dýchateľný vzduch, keď jej atmosféra neobsahuje takmer žiaden kyslík?

Pri dlhodobej kolónii nie je možné neustále odniekiaľ pumpovať vzduch. Oveľa lepším riešením bude využiť oxid uhličitý, ktorého je na Venuši hojne, a pomocou chemických reakcií z neho produkovať kyslík. Toto je teoreticky možné.

Navyše z hľadiska celej planéty nebude potrebné mimoriadne veľké množstvo kyslíka. Ak v jednej stanici bude žiť napríklad 1 000 ľudí, tak to je nič v porovnaní s tým, koľko kyslíka potrebuje takmer 8 miliárd ľudí na Zemi.

Ďalšou výhodou je, že na to vyvinutá technológia by sa mohla použiť ja na Zemi. Odčerpával by sa prebytočný oxid uhličitý a premieňal na užitočný kyslík.

Ako si máme predstaviť lietajúce obydlia kolonizátorov? Budú nejak ukotvené na povrchu alebo sa budú voľne vznášať ako vzducholode?

Je ťažké sa vyjadriť ku konkrétnej podobe obydlí, pretože existuje viacero konceptov. Avšak pravdepodobne nebudú nikde uchytené. Celá atmosféra rotuje extrémne rýchlo. Rýchlosť rotácie dosahuje okolo 700 km/hod.

Pri takýchto podmienkach by nebolo dobré obydlie ukotviť k povrchu, lepšie bude nechať ho unášať vetrom. Aby sa však obydlie udržalo v určitej výške, bude potrebné naň upevniť motory, ktoré to zabezpečia.

Riešili sme už otázku kyslíka, ako to ale bude s ostatnými materiálmi, ktoré budú potrebné na vybudovanie a udržiavanie kolónii? Budú sa získavať z Venuše alebo bude potrebné ich dovážať?

Niekoľkých chemikov som sa pýtal, či je možné využiť plyny z atmosféry Venuše na tvorbu užitočných materiálov. Odpoveď znie áno. Venuša vo svojej atmosfére okrem oxidu uhličitého obsahuje aj množstvo kyseliny sírovej, ktorá tvorí oblaky.

Z týchto plynov je možné vytvoriť minerály potrebné na syntézu teflónu. Takže obydlia budú vyrobené z teflónu alebo zo skla, no zatiaľ sme nevymysleli spôsob produkcie skla.

Ďalšou výhodou je, že z kyseliny sírovej možno chemickými reakciami získavať pitnú vodu. Takže aj vodu je možné produkovať priamo na Venuši.

V rozhovore sa ďalej dočítate:

Čí môže kolónia na Venuši fungovať nezávisle od dodávok zo Zeme.
Čo si Guillermo Söhnlein myslí o politickom zriadení budúcich kolónií.
Prečo ľudia uvažujú o kolonizácií iných planét.

Nová populácia Venušanov

Predstavili sme si už koncept obydlí a vyriešili sme otázku, odkiaľ sa vezmú základné materiály. Otázka teda znie, koľko ľudí napokon môže žiť v týchto kolóniách?

Odhadujem, že pôjde o tisíce. Na túto otázku ale nie je úplne jednoduché odpovedať. Vezmime si otázku, že koľko ľudí môže žiť na Zemi. Keď sa pozrieme na rozloženie populácie, tak 98 % ľudí žije na troch percentách celkovej rozlohy našej planéty. Dôležité ale je, či Zem poskytuje dostatočné množstvo zdrojov pre populáciu.

Túto otázku je potrebné riešiť aj v prípade kolónií na Venuši alebo Marse. Dokáže nejaká základňa na inej planéte poskytnúť zdroje pre svojich obyvateľov? A práve toto je faktor limitujúci počet jej obyvateľov.

Ak ale kolónia nie je závislá od externých zdrojov, ale všetko si dokáže produkovať sama, tak už prakticky neexistuje horný limit počtu obyvateľov.

Dosiahnu kolónie nezávislosť alebo budú musieť zostať spojené so Zemou?

Bude to rovnaké ako v prípade osídľovania Marsu. Potrvá storočia, kým sa kolónia stane nezávislá od zdrojov zo Zeme. Pôjde o postupný proces, do ktorého sa zapoja desiatky až stovky miliónov ľudí.

Ako príklad uvediem produkciu potlačeného papiera. Na jeho výrobu je potrebný kus papiera, atrament, tlačiareň a niekto, kto ho oreže.

Predstavme si, že sa spoliehame výlučne na vlastné zdroje. Potrebujeme teda producenta papiera, niekoho, kto vyrába farby, a taktiež výrobcu tlačiarne a prístroja na orezávanie papiera. Tým to ale nekončí. Tlačiareň potrebuje elektrinu. Kto a ako ju vyprodukuje? A všetci tí ľudia, ktorí sa podieľajú na výrobnom procese, kde žijú a čo jedia?

A tak sa od kúska papiera dostaneme napokon k farmárom. Pritom ide o veľmi jednoduchú vec. Ak by sme uvažovali o komplikovanejšom predmete, ako je napríklad tablet, tak v celom cykle budú zapojené tisíce ak nie milióny ľudí.

Takže ak chceme vybudovať nezávislú kolóniu na Venuši, potrvá to veľmi dlho, pretože bude dlho trvať, kým tam bude žiť dostatočné množstvo ľudí vykonávajúcich všetky procesy.

Na jednej strane sú potrební ľudia, ale na druhej strane je nutné zabezpečiť dostatočný zdroj energie. Ako?

Existuje viacero možnosti ako získavať energiu, napríklad jadrovým štiepením alebo jadrovou fúziou. Avšak ja osobne by som preferoval solárne panely. Venuša obieha bližšie k Slnku, preto aj energia slnečného žiarenia je tam silnejšia.

Je pravda, že Venuša je bližšie, no zároveň má extrémne hustú atmosféru, ktorá neprepúšťa slnečné svetlo.

Áno, to je pravda. Preto by solárne panely museli byť umiestnené nad atmosférou vo vesmíre. Takáto koncepcia existuje aj pre Zem, kde by bolo náročné uskutočniť ju kvôli rôznym reguláciám, normám a hraniciam vzdušného priestoru. Ibaže na Venuši, kde nie sú žiadne štáty, by sme sa s takýmito byrokratickými problémami nestýkali.

Každé obydlie by mohlo mať svoju sadu solárnych panelov, alebo by sa energia prerozdeľovala medzi jednotlivé obydlia. V konečnom dôsledku by v porovnaní s pozemskými mestami nebolo potrebné mimoriadne veľké množstvo energie, pretože tisíce obyvateľov Venuše nie je až tak veľký počet.

Ďalšou možnosťou je využitie veternej energie. Keďže celá atmosféra veľmi rýchlo rotuje, stačilo by niekde umiestniť veternú turbínu.

Dokonca by bolo možné využiť extrémne teploty panujúce na povrchu. Pri reakcii, keď sa z kyseliny sírovej vyrába voda, kyselina sa musí zahriať, čo si opäť vyžaduje energiu. Výhodnejšie by bolo vybudovať rafinérie nižšie v atmosfére, kde by sa jednoducho využívala teplota okolia.
Život v rizikovom prostredí

Doposiaľ sme rozprávali o technickej stránke kolónii. Ale čo politický aspekt? Ako si predstavujete, že bude fungovať ľudská spoločnosť na Venuši?

Biologička Kelly Weinersmithová spolu so svojim manželom napísala knihu o tom, ako sa ľudstvo môže stať medziplanetárnym druhom. Jedným zo záverov knihy je, že pri otázke kolónií na iných planétach sa ľudia väčšinou zamýšľajú nad spôsobmi, ako sa tam dostať a ako na danom mieste prežiť, ibaže zabúdajú na ďalšie aspekty, ako je práve riadenie takej spoločnosti.

Predstavme si, že do roku 2050 bude v atmosfére Venuše žiť tisíc ľudí. Alebo SpaceX vyšle na Mars milión ľudí. Ako budú organizovaní? Aká forma vlády ich bude riadiť? Aký druh ekonomiky budú mať? Zavedú si na platenie nejakú menu alebo nie? Uplatnia koncept súkromného vlastníctva? Aký budú mať systém trestného súdnictva?

„Keď spoločnosť žije v prostredí s vysokou mierou rizika, akým sú práve planetárne kolónie, nemôže si dovoliť luxus v podobe slobody jednotlivca,“

Guillermo Söhnlein.

Ak mám byť úprimný, väčšinu z týchto nariadení stanoví inštitúcia, ktorá bude predmetný projekt financovať. A to bez ohľadu na to, ktorá z možnosti sa javila ako lepšia alebo horšia.

Vezmime si napríklad západnú kultúru, ktorá sa opiera o demokraciu a slobodu jednotlivca. Na Zemi funguje, ale nemusí to platiť o Venuši.

Keď spoločnosť žije v prostredí s vysokou mierou rizika, akým sú práve planetárne kolónie, nemôže si dovoliť luxus v podobe slobody jednotlivca. Jeden človek z 1000, ktorý uplatňuje svoje právo na osobnú slobodu, by mohol potenciálne zabiť ostatných 999 ľudí tým, že si bude robiť, čo sa mu zachce.

Preto si myslím, že kolónie budú založené na princípoch diktatúry. Pravdepodobne na ich čele vznikne autokratická forma vlády podobná tomu, čo niekedy fungovalo na lodiach. Spravilo sa to, čo kapitán zavelil.

Ďalším dôležitým faktorom v prípade života v kolóniách je psychológia. Môžu ľudia žiť v takýchto uzavretých komunitách? Nebudú sa chcieť vrátiť späť, nezbláznia sa napokon?

Takýmto problémom budú ľudia čeliť na Venuši, ale rovnako tak na Marse. Nastane niečo, čo môžeme označovať za evolúciu, no z psychického hľadiska.

Na Venušu prídu žiť ľudia zo Zeme a niektorí to určite nezvládnu. Tí sa teda vrátia späť na Zem a ostanú iba jedinci zvládajúci tamojšie podmienky. A práve ľudia, ktorí ostanú budú mať potomkov a pre nich už život v kolónii nebude ničím zvláštny. Zem pre nich nebude viac ako rozprávka.

Rovnako to bude aj s Marsom, kde ale ľudia budú žiť pod povrchom, a to kvôli ochrane pred žiarením. Aby to obyvatelia psychicky zvládli, bude potrebné vybudovať obrovské podzemné priestory a na stenách budú obrazovky zobrazujúce oblohu. A opäť zostanú iba tí, ktorí znesú život v danom prostredí.

Podľa mňa po niekoľkých generáciách tieto obrazovky napokon prestanú používať. Oblohu totiž nebudú poznať, tak pre nich stratia význam. Jednoducho sa prispôsobia životu v podzemí.

Rovnako to bude aj v lietajúcich mestách Venuše. Tam, keď sa človek pozrie von, veľa neuvidí. Bude to rovnaké, ako keď sa v lietadle pozriete von oknom v okamihu, keď prelieta hustými oblakmi.

Život na Venuši bude mať ale jednu veľkú výhodu. Ako som hovoril, Venuša má podobnú gravitáciu ako Zem. Jej obyvatelia aj po niekoľkých generáciách budú môcť navštíviť Zem. To ale neplatí pre obyvateľov Marsu. Ich telá sa prispôsobia nízkej gravitácii, pobyt na Zemi by teda nezvládli.

Celý čas rozprávame o kolóniách na iných planétach, pričom sme sa nezamysleli nad základnou otázkou: prečo opustiť rodnú planétu a púšťať sa do takýchto megalomanských projektov?

Vystavovať sa riziku, bez ohľadu na to, či je to pod vodou alebo vo vesmíre… z hľadiska jednotlivca sa to priam prieči intuícii. Je to ako ísť proti inštinktu prežitia, pretože človek pri týchto činnostiach môže zahynúť. Namiesto toho je oveľa logickejšie zostať v relatívnom bezpečí domova, svojho štátu, svojej planéty. Z hľadiska prežitia skupiny je ale vždy lepšie, keď sa nájde niekto ochotný ísť proti tomuto prirodzenému inštinktu.

Vezmime si napríklad mravce. Všetky by mohli pokojne žiť v mravenisku. Avšak kráľovná vie, že je výhodnejšie, aby sa kolónia v určitom okamihu presunula inde, kde nájde viac potravy. Preto už v predstihu sú vyslaní prieskumníci skúmajúci okolie. Mnoho jedincov pri týchto výpravách zahynie, avšak niektorí sa vrátia a poskytnú informáciu o tom, kde je najlepší zdroj potravy.

Podľa mňa je to podobne s ľudským druhom. Z hľadiska prežitia skupiny bolo vždy lepšie, keď sa niekto vydal na neznáme miesta, hoci nie každý sa vrátil späť.

Ako som spomínal, väčšina ľudí žije iba na troch percentách povrchu našej planéty. Ako sa populácia zväčšuje, budeme musieť začať uvažovať nad osídlením zvyšných 97 %. Možno sa budeme musieť naučiť budovať obydlia pod vodou, alebo budeme musieť žiť v Antarktíde. Prípadne aj na Zemi vybudujeme obydlia vznášajúce sa vysoko v stratosfére. A ďalšou možnosťou sú kolónie na iných planétach.

Ale s tým niekto musí začať. Niekto musí byť prvý.