Nieuporządkowane życie planet. Paul Murdin
potrafi jednak wyjaśnić wiele cech naszych planet i wywieść je od konkretnych zdarzeń. Pozostałe tajemnice trzeba będzie dopiero odkryć. W życiorysach postaci historycznych zdarzają się luki. Podobnie jest z planetami.
Zanim zaczniemy przyglądać się ich życiu, musimy wiedzieć, czym są planety. Kim/czym są bohaterowie tej książki?
Pojęcie planety ewoluowało wraz z rozwojem naszego rozumienia tematu, co wprowadzało pewne zamieszanie. Do jeszcze większego zagmatwania przyczynili się sami astronomowie, próbując to wszystko jak najlepiej wyjaśnić.
Początkowo, w czasach starożytnych, słowo „planeta” oznaczało błądzącą gwiazdę, w przeciwieństwie do gwiazdy stałej. Gwiazdy stałe były światełkami na niebie, które utrzymywały pozycje niezmienne względem siebie nawzajem (o ile możliwe było dostrzeżenie tego przy użyciu przyrządów dostępnych badaczom w tamtym okresie historii nauki); planety natomiast zmieniały pozycje względem gwiazd stałych. Zdefiniowanych w ten sposób zostało siedem planet: Merkury, Wenus, Mars, Jowisz, Saturn, Słońce i Księżyc.
Postrzeganie wszechświata uległo zmianie, kiedy w roku 1543 Kopernik zrozumiał, że Słońce jest gwiazdą, taką samą jak inne gwiazdy stałe, że Księżyc jest satelitą Ziemi krążącym po orbicie okołoziemskiej i że nasza Ziemia, obok Merkurego, Wenus, Marsa, Jowisza i Saturna, jest jedną z sześciu planet krążących wokół Słońca. Przyjęto, że orbity planet są prawie koliste i leżą w jednej płaszczyźnie. Niebawem odkryto kolejne satelity krążące wokół innych planet i wreszcie kolejne planety (Urana i Neptuna) krążące wokół Słońca po bardziej oddalonych od niego orbitach.
Definicja planety była w tym okresie historii jasno sprecyzowana i opierała się na pozycjach i ruchach ciał Układu Słonecznego. Zaczęło się to gmatwać, kiedy w kontekście tego słowa zabrano się do rozpatrywania kwestii dotyczących natury ciał niebieskich naszego układu. Wokół Słońca między innymi krążą komety, ale nie są one planetami. Przede wszystkim mają anormalne orbity. Ich orbity są ekscentryczne, a nie prawie koliste, i mogą być przechylone, a więc nie leżą w jednej płaszczyźnie, jak to się dzieje w przypadku planet. Co znamienne, komety mają inny wygląd, a to oznacza inną budowę. Planety i ich satelity są obiektami prawie kulistymi i albo mają stałą, twardą powierzchnię, albo są otoczone obłokami. Same utrzymują się w równowadze i w rezultacie uformowały się w kule o budowie warstwowej; wewnątrz występują warstwy stałe i płynne, na zewnątrz gazowe z atmosferą, przy czym każda kolejna warstwa podtrzymuje warstwę lżejszą leżącą powyżej. Komety są rozmyte (słowo kometa nawiązuje do kosmatego wyglądu) i mają warkocz; ich budowa w niczym nie przypomina budowy planet.
Kolejnych odkryć dokonano w wieku dziewiętnastym: zaobserwowano małe ciała niebieskie krążące wokół Słońca, z orbitami na ogół prawie kolistymi i współpłaszczyznowymi z głównymi planetami, stłoczone między Marsem a Jowiszem. W porównaniu ze znanymi wówczas planetami obiekty te wyglądały na zaskakująco małe. Niektóre, jak się okazało, były prawie kuliste, ale wiele miało kształty nieregularne. Początkowo uważano je za pomniejsze planety (planetki), później jednak zostały uznane za należące do samodzielnej klasy orbitujących obiektów, odrębnych w naturze od planet i nazwane oficjalnie planetoidami1.
Niedługo potem proces klasyfikowania ciał Układu Słonecznego zaczął stwarzać poważne problemy. W 1930 roku odkryto Plutona. Był to obiekt niemal kulisty, nieco podobny do Marsa, krążący wokół Słońca. Został odkryty w rezultacie poszukiwania planety, która, jak uważano, krąży poza orbitą Neptuna i którą uznano za planetę, zanim jeszcze dowiedziono jej istnienia. Orbita Plutona jest mocno nachylona względem orbit innych planet i ekscentryczna, na tyle, że przecina orbitę Neptuna. Pojawiły się wątpliwości co do statusu Plutona jako planety. Następnie, poczynając od roku 1992, zaczęto odkrywać kolejne, coraz liczniejsze ciała niebieskie krążące poza orbitą Neptuna. Przypominały planetoidy i miały różnorakie formy – po części były to obiekty prawie kuliste, a po części ciała o kształtach nieregularnych. Nadano im trafną, acz mało oryginalną nazwę: obiekty transneptunowe.
Wszystkie te własności nowo odkrytych ciał niebieskich zostały zestawione z coraz większą wiedzą o pochodzeniu planet, planetoid i obiektów transneptunowych. Planety są głównym rezultatem procesu, w którym duże ciała niebieskie pobierały materię z dysku otaczającego Słońce w początkowym stadium jego formowania się, z tak zwanej mgławicy słonecznej. Asteroidy, komety i obiekty transneptunowe to pozostałość tego procesu, kosmiczny detrytus, a także fragmenty materii powstałe w międzyczasie w wyniku zderzeń asteroid. Tego rodzaju podejście postawiło Plutona w nowym świetle: mógł być równie dobrze szczątkowym ciałem niebieskim, jak i planetą. Ściśle biorąc, był obiektem transneptunowym, zaś jego status planety budził wątpliwości. Taka ocena sytuacji doprowadziła do przedefiniowania Plutona, zdegradowania go, jeżeli w ogóle można mówić o istnieniu hierarchii statusu wśród ciał Układu Słonecznego.
Pluton jest rzeczywiście obiektem krążącym wokół Słońca, wystarczająco wielkim, aby wytworzyć kształt prawie kulisty, umożliwiający samodzielne utrzymywanie się w równowadze. Jednak do definicji planety wprowadzony został trzeci warunek, który wykluczył Plutona z tej klasy obiektów. Nowa definicja została przyjęta w 2006 roku przez Międzynarodową Unię Astronomiczną (IAU) reprezentującą środowisko astronomów z całego świata. Byłem jednym z setek zgromadzonych, którzy podnieśli rękę na sympozjum w Pradze, w Czechach, zwołanym w celu zatwierdzenia tej definicji. Była to decyzja kontrowersyjna, ponieważ odbierano ją jako pomniejszającą znaczenie Plutona. Sprawa zyskała spory rozgłos. Przeciwko decyzji zaprotestowały zastępy uczniów i różnych innych osób. To zadziwiające moim zdaniem, że miało to tak istotne znaczenie dla ogółu społeczeństwa, ale fakt, że tajemnicze zagadnienie astronomiczne zostało uznana za ważne, jest wielce satysfakcjonujący.
Trzeci warunek, którego Pluton nie spełnia, przez co nie można go zaliczyć w poczet planet, dotyczy nie jego orbity i nie jego struktury, lecz wcześniejszego stadium istnienia tegoż obiektu. Aby być planetą, oświadczyła IUA, ciało poza właściwą orbitą i właściwą strukturą musi mieć wystarczającą wielkość, aby oczyścić sąsiedztwo swojej orbity z innych obiektów albo wchłaniając je, albo umieszczając je na stałe na własnej orbicie w charakterze satelitów, albo wyrzucając je w przestrzeń. Planeta, stwierdziła IUA, musi dominować w zajmowanej przez siebie strefie orbitalnej. Pluton tego warunku nie spełnia: jego orbita przecina orbitę Neptuna i zapuszcza się też na obszar występowania innych obiektów transneptunowych. W rezultacie Pluton został uznany nie za planetę, lecz za planetę karłowatą2. Z podobnych powodów za planetę karłowatą uznawana jest również planetoida Ceres: ma podobną do Plutona budowę i jest mniej więcej takich samych rozmiarów, ale orbituje pośród innych planetoid, których nie udało się jej wchłonąć, a zatem nie jest planetą.
W Układzie Słonecznym słowo „planeta”, bez żadnych dodatkowych określeń, jest obecnie zarezerwowane przez naukowców dla Merkurego, Wenus, Ziemi, Marsa, Jowisza, Saturna, Urana i Neptuna. Do planet karłowatych zalicza się największą asteroidę Ceres, Plutona i kilka innych dużych obiektów transneptunowych. Wokół planet krążą satelity. Wszystko poza tym określa się jako małe ciała Układu Słonecznego, co jest mianem równie neutralnym i niewyszukanym jak nazwa obiekty transneptunowe.
Na końcu książki znajduje się podsumowanie informacji o różnych ciałach Układu Słonecznego i przegląd związanego z nimi słownictwa. Jestem naukowcem i jak sądzę, powinienem bezwzględnie przestrzegać zaleceń formalnych i ograniczyć się w tej książce, z jej tytułem Nieuporządkowane życie planet, do ośmiu planet Układu Słonecznego uznawanych przez współczesną naukę. Ale zastanawiając się nad tym, o czym warto
Autor posługuje się tu (i w dalszej części książki) słowem „asteroida”. W języku polskim używa się zarówno określenia „asteroida”, jak i „planetoida”. Terminy te funkcjonują jako synonimy, ale obszar między Marsem a Jowiszem, gdzie krąży mnóstwo tego rodzaju obiektów, nazywany jest oficjalnie pasem planetoid – przyp. tłum.
Planety karłowate, wbrew nazwie, nie zaliczają się do planet, lecz tworzą oddzielną grupę – przyp. tłum.