Читать книгу Mars. W poszukiwaniu życia - David A. Weintraub - Страница 9

Ponieważ odnaleźli tak wiele podobieństw pomiędzy Ziemią i Marsem, astronomowie byli zdeterminowani, by znaleźć ich więcej. Jeśli dni, pory roku, lata, czapy lodowe oraz chmury na Marsie są takie jak na Ziemi, to środowisko musi być podobne ziemskiemu, włączając w to skład oraz temperaturę marsjańskiej atmosfery i wszystko to, co czyni Ziemię przyjazną życiu.

Zatem uzbrojeni w swoje teleskopy i pragnienia astronomowie zaczęli wyobrażać sobie Marsa, który był pod każdym względem taki sam jak Ziemia: w 1830 r. w swojej wyobraźni zaczęli terraformować Czerwoną Planetę. Terraformacja Marsa zmieniłaby jego fizyczne środowisko w taki sposób, że stałby się światem podobnym Ziemi, z umiarkowanym klimatem, płynącą wodą i atmosferą, w której można oddychać. Po terraformacji ludzie mogliby żyć na Marsie. Spoglądający z Ziemi dziewiętnastowieczni astronomowie oczywiście nie byli w stanie naprawdę transformować Marsa, ale mogli szybko zmienić powszechne wyobrażenie o tej planecie – z nieprzyjaznego domu w taki, w którym mogliby żyć ludzie, motyle czy paprocie. Wyobraźnia połączona z instynktem stadnym to potężne narzędzia samooszukiwania. Pół wieku później stary Mars, mający zaledwie kilka jasnych i ciemnych plam i czapy lodowe na biegunach, został przekształcony całkowicie i cudownie w wysoko wyewoluowany świat z rzekami, zatokami, morzami, kontynentami i z systemem kanałów oplatających planetę, które zbudowała zaawansowana i skomplikowana cywilizacja dysponująca umiejętnościami inżynierskimi znacznie doskonalszymi niż ludzkie.

W swoich naukowych imaginacjach dwaj niemieccy astronomowie – Wilhelm Wolff Beer i Johann Heinrich von Mädler – prowadzili pionierskie prace dotyczące terraformowania Marsa. Beer był z zawodu bankierem, astronomem z zamiłowania, Mädler zaś profesjonalnym astronomem, który rozpoczął swoją karierę w prywatnym obserwatorium w Berlinie zbudowanym przez Beera. Dzięki temu, że Beer mógł finansować badania Mädlera, miał on do dyspozycji doskonały teleskop wykonany przez Josepha von Fraunhofera, jednego z najlepszych optyków na świecie. Fraunhofer udowodnił już przydatność doskonałych optycznych urządzeń dla astronomii, kiedy to w 1814 r. rozpoczął badanie serii 570 ciemnych linii w widmie Słońca. Te linie jednoznacznie identyfikują chemiczny skład słonecznej atmosfery. Po dwustu latach astronomowie nadal nazywają je liniami Fraunhofera. W latach trzydziestych XIX w. Beer i Mädler wykazali, że teleskop o bardzo niewielkich rozmiarach (soczewka zbierająca ich teleskopu miała średnicę zaledwie 9,5 cm, mimo to miał doskonałą moc powiększającą – 185 razy), kiedy jest użyty przez astronomów dysponujących cierpliwością, umiejętnościami i wytrwałością, ukazuje obrazy o znakomitej jakości optycznej i może być użyty do przekształcenia dotychczasowego obrazu świata.

Beer i Mädler zrealizowali program wielokrotnych obserwacji Marsa od 1831 do 1839 r. Następnie przedstawili wyniki swojej pracy w serii artykułów w „Astronomische Nachrichten”, prestiżowym czasopiśmie astronomicznym, w którym publikowali profesjonalni astronomowie. (Pismo to zostało założone w 1821 r. przez niemieckiego astronoma Heinricha Christiana Schumachera, a obecnie jest to najstarszy na świecie wciąż ukazujący się periodyk astronomiczny). Następnie wszystkie artykuły zebrali w książce, którą wydrukowali po francusku w 1840 r., a po niemiecku rok później. Opublikowali tam pierwszą kompletną mapę powierzchni Marsa, w tym oddzielne mapy półkuli północnej i południowej, obejmujące cały zakres 360˚ długości geograficznych, a także szerokości geograficzne od 90˚ na południe do 90˚ na północ. W ten sposób Beer i Mädler zidentyfikowali „małą plamę w kolorze bardzo wyraźnej czerni […] tak wyraźnie zaznaczoną i tak blisko przypuszczalnego równika, że jak wierzymy, powinniśmy wybrać ją jako punkt odniesienia w wyznaczaniu okresu rotacji”49. Wykorzystali tę małą ciemną plamę, oznaczoną na ich mapach literą „a”, aby wyznaczyć pojedynczy punkt na powierzchni Marsa definiujący południk zerowy, tak jak na Ziemi definiujemy zerowy (lub pierwszy) południk jako linię o długości geograficznej przechodzącej przez Greenwich w Anglii.

Rys. 4.1 | Mapa południowej półkuli Marsa, wyśrodkowana na biegunie południowym, narysowana przez Beera i Mädlera w 1840 r. Cecha określona jako „a”, później nazwana przez Flammariona Południkiem Zatoki, została użyta przez Beera i Mädlera do określenia początku (0 stopni) w równoleżnikowym systemie Marsa (odpowiednik południka Greenwich na Ziemi). Rycina z książki Flammariona, La Planète Mars, 1892.

Beer i Mädler zauważyli, że chociaż nie mogli dostrzec cieni rzucanych przez góry, biorąc pod uwagę dużą odległość Marsa od Ziemi, mogli zidentyfikować obszary na powierzchni, które inaczej odbijały światło słoneczne. Oznacza to, że widzieli zarówno jasne, jak i ciemne plamy. Wytłumaczyli, że „musi to być spowodowane różnicami w zdolności odbijania światła” podobnie jak byłoby to w przypadku „wahań albedo różnych miejsc na powierzchni Ziemi”.

W swoich badaniach nad „czerwonym zabarwieniem” Marsa zauważyli, że „kolor w tych regionach przypomina kolor pięknego zachodu Słońca na Ziemi”. Wniosek ten doprowadził ich „do pewności, że Mars ma znaczącą atmosferę, podobną do tej na Ziemi”. Logika jest prosta (ale dziwna): zidentyfikuj czerwony kolor Marsa, skojarz swobodnie ten czerwony kolor z czymś czerwonym na Ziemi, czyli zachodami Słońca, następnie wysnuj oczywistą konkluzję, że czerwony kolor na Marsie jest spowodowany światłem słonecznym przechodzącym przez grubą atmosferę. Logika jest błędna do tego stopnia, że jest śmieszna, ponieważ obecnie rozumiemy, że czerwone zachody następują za zachodzącym Słońcem i okrążają Ziemię. Wiemy również, że czerwony kolor Marsa bierze się z bogatego w żelazo pyłu na powierzchni planety. Jednak te błędy nie były widoczne ani dla Beera i Mädlera, ani dla tych, którzy poszli w ich ślady w następnych dziesięcioleciach. Beer i Mädler zamierzali udowodnić, iż Mars ma „bogatą atmosferę” i wierzyli, że znaleźli dowód, który potwierdza te przypuszczenia.

Kontynuowali dyskusję o polarnych obszarach i doszli do wniosku, bez żadnych wątpliwości czy faktycznych dowodów, że czapy lodowe są „tak naprawdę zbudowane z lodu i kurczą się z nadejściem wiosny”. W miarę jak lód topi się i paruje, „powierzchnia bliska wody parującej ze śniegu stanie się niezwykle wilgotna, tworząc mokrą, bagnistą ziemię”. Kontynuowali z nadmiernym optymizmem: „Nie jest przesadą twierdzenie, że Mars wykazuje silne podobieństwo do Ziemi, nawet jeśli chodzi o warunki fizyczne”. Beer i Mädler widzieli na Marsie, a przynajmniej wydawało im się, że widzą, wszystko to, co mogliby zobaczyć, gdyby przez wiele lat za pomocą teleskopu badali Ziemię z odległości 64 milionów kilometrów.

Dwie dekady później, w czasie opozycji Marsa w 1858 r., ksiądz Angelo Secchi, dyrektor obserwatorium Collegio Romano w Rzymie, postanowił stworzyć mapę Marsa. Zidentyfikował na niej wielką niebieską, trójkątną plamę, którą nazwał Kanałem Atlantyckim. W języku włoskim słowo, które użył Secchi, brzmiało canale. Zatem ojciec Secchi był pierwszym, który wprowadził je do naszego słownika w odniesieniu do szczególnego rodzaju cech powierzchni Marsa. Zidentyfikował również inny, mniejszy kanał, który łączył dwie obszerniejsze plamy na powierzchni. Pisał – „te dwa canali ogradzają czerwonawe obszary kontynentów”. Jeśli chodzi o to, co kryje się pod kolorami na powierzchni Marsa, Secchi z niezwykłą pewnością pisał: „Czerwonawe obszary podobnie jak niebieskawe wydają się zbyt trwałe w swej naturze, by w nie wątpić. Jest prawdopodobne, że pierwsze z wymienionych są stałym lądem, a drugie płynne”.

Dlaczego właściwie rejony niebieskie miałyby być płynne, a czerwone lądem? Ponieważ astronomowie tamtych czasów zakładali, że na Ziemi bardziej niebieskie obszary (gdyby można je było widzieć z kosmosu) byłyby oceanami, a czerwone obszary – lądem. I dlatego czuli się pewni, że to samo przyporządkowanie kolorów musi być prawdziwe dla Marsa, tak jak dla Ziemi.

Na skutek tego Secchi „udowodnił”, że Mars ma podobne Ziemi oceany i kontynenty. Opisał dużą, niebieską, trójkątną plamę jako „Kanał Atlantycki, nazwę nadaną zwięźle tej dużej niebieskiej plamie, która zapewne odgrywa podobną rolę co Atlantyk, który na Ziemi oddziela Stary Świat od Nowego Świata”. Następnie omówił przesmyk, duży czerwonawy kontynent, wielki niebieski kanał oraz jasne chmury, co wszystko sprawiło, że Mars wydawał się bardzo podobny do Ziemi.

Opierając się na dziele Secchiego, Emmanuel Liais, astronom z Obserwatorium Paryskiego, a później dyrektor obserwatorium w Rio de Janeiro, oświadczył w 1860 r., że Mars ma czerwony kolor z powodu wegetacji. Takie twierdzenie ma sens, jeśli wiesz na podstawie obserwacji, że czerwone regiony są dużymi obszarami lądowymi, a obszary lądowe są pokryte roślinnością o czerwonym zabarwieniu. Oczywiście Liais niczego takiego nie wiedział. Zapewne mógł mieć pewność tylko co do jedynej planety, która była mu bezpośrednio znana. Roślinność pokrywająca znaczne fragmenty lądu na Ziemi jest zielona, a nie czerwona. Jednak świadomość tego faktu chyba nie wpływała na stanowczość wypowiedzi Liaisa o Marsie. Najwyraźniej na Marsie rozległe obszary wegetacji o rozmiarach kontynentu były czerwone.

Młody francuski astronom Camille Flammarion w 1862 r., kiedy miał zaledwie dziewiętnaście lat, opublikował pierwsze wydanie swojej książki Wielość światów zamieszkiwanych (La Pluralité des Mondes habités), która początkowo ukazała się jako 56-stronicowa broszura, sprzedawana za dwa franki. Tekst ten wyrażał pewność Flammariona na temat istnienia pozaziemskiego życia. Pierwsze wydanie sprzedało się momentalnie. Kosztowało również Flammariona jego pracę na stanowisku w Obserwatorium Paryskim. Drugą edycję jednak rozszerzył do 468 stron i dzięki niej stał się w tamtym okresie popularnym astronomem. Tak jak wszystko, co napisano w XIX w., książka ta, która miała siedemnaście wydań od 1864 do 1872 r., wpłynęła na myślenie przyszłych pokoleń na temat Marsa i Marsjan.

Flammarion wskazał wiele podobieństw pomiędzy Ziemią a Marsem i następnie wywnioskował, że te podobieństwa naturalnie prowadzą do konkluzji, że Mars jest zamieszkały przez inteligentne istoty:

Atmosferyczne powłoki, które otaczają go oraz Ziemię; śnieg, który pojawia się okresowo nad biegunami obu planet; chmury, które rozciągają się od czasu do czasu w ich atmosferach; geograficzny układ ich powierzchni w kategorii kontynentów i mórz; zmiany pór roku i klimatu wspólne dla tych dwóch światów; prowadzą nas do przekonania, że obie planety są zamieszkałe przez istoty, których organizacja jest na podobnym poziomie50.

Angelo Secchi powrócił do badania Marsa w 1862 r. Napisał wówczas: „Mars jest najlepiej zbadanym ze wszystkich ciał niebieskich, z wyjątkiem Księżyca. Na nim Herschel i inni astronomowie zaobserwowali nie tylko morza i kontynenty, ale również efekty pory zimowej i letniej”. Secchi wyjaśnił, że zmiany w rozmiarach czap polarnych i w wyglądzie chmur „dowiodły, że na Marsie jest ciekła woda i morza […] istnienie mórz i kontynentów, a nawet przemiany pór roku i zmiany w atmosferze, obecnie zostały ostatecznie udowodnione”. Secchi nie powiedział, że „wierzy” w to, iż znalazł wodę na Marsie, ani że „myśli”, iż Mars ma morza i pory roku. Wypowiadając słowa „zostały ostatecznie udowodnione”, z większą pewnością i daleko mniejszą ostrożnością, niż mógłby to zrobić współczesny naukowiec, Secchi nie wahał się powiedzieć czytelnikom, że „udowodnił” wiele rzeczy na temat Marsa.

Secchi określonym regionom, które Beer i Mädler zidentyfikowali jedynie alfabetycznymi oznaczeniami takimi jak e, f czy h, nadał nazwy pochodzące on nazwisk słynnych podróżników i odkrywców. Jeden z obszarów nazwał Morzem Cooka, inny Morzem Marco Polo, inny Kanałem Franklina. Czerwonawa strefa została kontynentem Cabota – i tak rozwijała się wyimaginowana terraformacja Marsa.

William Rutter Dawes, lekarz i duchowny angielski, działający w połowie XIX w., zyskał sławę i był uznawany za wybitnego astronoma. Już w 1850 r. odkrył tzw. pierścień krepowy Saturna (obecnie nazywany pierścieniem C). Przypisuje się mu się również zaobserwowanie Wielkiej Czerwonej Plamy na Jowiszu już w 1857 r., kilka lat przed tym, jak większa grupa astronomów uznała istnienie tego zjawiska atmosferycznego. Royal Astronomical Society przyznało mu Złoty Medal w 1855 r., a dziesięć lat później przyjęło go w swoje szeregi. Społeczność astronomiczna żywo interesowała się dokonaniami Dawesa, kiedy postanowił użyć swoich umiejętności obserwacyjnych do Marsa.

W 1865 r. Dawes opublikował w „Monthly Notices of the Royal Astronomical Society” osiem rysunków Marsa naszkicowanych rok wcześniej podczas opozycji Marsa51. Inni astronomowie podziwiali Dawesa, przekonani, że był w stanie zobaczyć szczegóły niedostępne dla innych obserwatorów. W końcu stąd brała się jego sława. Tak więc, jak powiedział Camille Flammarion, „wspaniałe rysunki autorstwa Dawesa reprezentują znaczący postęp w naszej wiedzy o marsjańskiej topografii”52.

Co ważne, Dawes odkrył, że mała, okrągła plama pierwotnie zidentyfikowana przez Beera i Mädlera była „wyraźnie rozwidlona […], co daje wrażenie dwóch szerokich ujść rzeki”. Jednakże Dawes nie był w stanie znaleźć samych rzek. Doszedł do wniosku, że „Nic nie wydaje się bardziej pewne niż to, że czerwony odcień Marsa nie jest wytwarzany przez atmosferę planety. Czerwonawy kolor jest zawsze bardziej wyraźny w kierunku centrum dysku, czyli tam, gdzie, atmosfera jest przecież najcieńsza”. Wtedy po raz pierwszy pojawiła się koncepcja, że kiedy obserwatorzy widzą czerwony kolor, spoglądają przez całą atmosferę planety aż do powierzchni Marsa. Nieco mniej przejrzyście i skutecznie w wyjaśnił to francuski fizyk i astronom François Arago w swojej Astronomie populaire, którą opublikowano już po jego śmierci, w latach 1854–185753. Praca Dawesa miała jednak znacznie większy wpływ na osoby, które na poważnie zajmowały się badaniem Marsa. W rezultacie pod koniec lat sześćdziesiątych XIX w. powszechnie zaakceptowano przekonanie, że czerwony kolor Marsa reprezentuje warunki na powierzchni, a nie wynika ze zjawisk atmosferycznych. Kolejne pytanie, które się potem pojawiło, brzmiało: „Co jest źródłem czerwonego koloru na powierzchni – rośliny czy skały?” Emmanuel Liais zaproponował już wyjaśnienie, że czerwony kolor pochodził od roślinności. Inni badacze podążyli za nim.

Następny krok w przeobrażaniu Marsa pod każdym względem na podobieństwo Ziemi postawił Anglik Richard Anthony Proctor, jeden z wielkich popularyzatorów astronomii w latach sześćdziesiątych i siedemdziesiątych XIX w. Proctor utwierdził już swoją pozycję jako profesjonalny astronom. Podobnie jak Dawes został wybrany na członka Royal Astronomical Society w 1866 r. i był honorowym członkiem King’s College w Londynie.

Proctor niemal nieustannie pisał książki, które były powszechnie czytane, m.in.: Saturn and his System (Saturn i jego otoczenie, 1865), Planetary Orbits (Orbity planetarne, 1867), Other Worlds than Ours (Inne światy niż nasz, 1870), Atlas of Astronomy (Atlas astronomii, 1873) i Chart of 324,000 Stars (Tabela 324 000 gwiazd, 1873). W nekrologu opublikowanym w 1888 r. w czasopiśmie „The Observatory” opisano go jako „tego, którego imię jako przewodnika w świat nauki stało się powszechnie znane wszędzie tam, gdzie mówi się po angielsku”54.

W 1867 r. Proctor opublikował swoje Charts of Mars (Mapy Marsa), w których wykorzystał marsjańskie rysunki wykonane przez Dawesa, aby stworzyć mapę Marsa zawierającą „właściwie opracowany system nomenklatury”. Oznacza to, że Proctor nadał nazwę każdemu elementowi rzeźby terenu, który był w stanie odróżnić. Dzięki Proctorowi Mars miał cztery nazwane kontynenty – Herschel I, Dawes, Mädler i Secchi oraz dwa oceany – Ocean Dawesa i Ocean De La Rue. Niewielki marsjański glob miał kilka obszarów nazwanych „lądami” – Ląd Cassiniego, Ląd Hindu, Ląd Lockyera, Ląd Laplace’a, Ląd Fontana, Ląd Lagrange’a i Ląd Campari, jak również kilka mórz – Morze Maraldiego, Morze Kaisera, Morze Maina, Morze Dawesa, Morze Hooka, Morze Beera, Morze Tycho, Morze Airy, Morze Delambre’a i Morze Phillipsa. Bez wątpienia Dawes wygrał konkurs popularności, jako że Proctor nazwał jego imieniem kontynent, ocean i morze. Proctor zidentyfikował również inne formacje jako zatoki, rozwidlone zatoki, cieśniny, wyspy i czapy lodowe. Żadna z nazw wprowadzona przez Proctora nie pozostała w użyciu. Zebrał on również i porównał wszystkie zachowane pomiary okresy rotacji Marsa i doszedł do wniosku, że poprawny okres obrotu Marsa55 wynosi 24 h 37 min 22,7 s. Miał rację. Dla porównania współczesny pomiar tej wielkości wynosi 24 h 37 min 22,663 s ± 0,002 s56.

Era imaginacji na temat terraformowania Marsa osiągnęła swoje apogeum pod wpływem angielskiego artysty Nathaniela Greena. W 1877 r. Green udał się na portugalską wyspę Madera (na zachód od Maroka, na Oceanie Atlantyckim), gdzie, jak wierzył, na wysokościach dochodzących do 700 m i na bardziej południowych szerokościach geograficznych niż Anglia będzie widział Marsa wyżej na niebie i uzyska doskonały obraz planety. Następnie od połowy sierpnia do początku października za pomocą dość dużego jak na tamte czasy teleskopu (średnica 33 cm), zabrał się do pracy i stworzył litograficzne rysunki Marsa, jak również przeglądową mapę całej planety. Jego areograficzna57 mapa Marsa, opublikowana tego roku przez Royal Astronomical Society w Londynie, była uaktualnieniem mapy Marsa wykonanej przez Proctora. Mapa Greena również miała cztery kontynenty, chociaż ich nazwy się zmieniły. Pozostały Herschel, Mädler i Secchi. Zniknął kontynent Dawes i został zastąpiony nazwą Beer. Pozostały oceany Dawes i De La Rue. Widocznie z punktu widzenia Greena Dawes nie mógł mieć jednocześnie nazwanego na swoją czesć kontynentu i oceanu.

Teraz, kiedy Mars był już dokładnie opisany, astronomowie byli gotowi do ukończenia ich wyimaginowanego terraformowania Marsa. Kolejna grupa miała sfinalizować proces tworzenia wizji Marsa podobnego do Ziemi dzięki odnalezieniu ostatecznych dowodów istnienia na nim wody i roślin.