Το παρόν άρθρο πραγματεύεται διάφορα συμπεράσματα τα οποία έχει εξάγει η επιστημονική κοινότητα για το σύμπαν μας, τα οποία ο γενικός πληθυσμός πιθανώς να μην γνωρίζει ή να έχει λάθος αντίληψη για αυτά. Το άρθρο περιορίζεται κυρίως στον φωτεινό τομέα του διαστήματος (ορατή ύλη) τον οποίο οι επιστήμονες θεωρούν ότι έχουν επεξηγήσει σε ικανοποιητικό βαθμό, ενώ αφήνει έξω τον σκοτεινό τομέα (σκοτεινή ύλη και σκοτεινή ενέργεια) για τον οποίο υπάρχει μεγαλύτερη αβεβαιότητα και θα γίνει ξεχωριστή αναφορά.
Γενικές πληροφορίες για το Σύμπαν
Με τον όρο σύμπαν περιγράφονται ο χρόνος και ο χώρος (γνωστός και ως χωρόχρονος), τα περιεχόμενα σε αυτόν που είναι η ορατή ύλη (πλανήτες, αστέρια, μαύρες τρύπες και άλλα), η σκοτεινή ύλη και η σκοτεινή ενέργεια και οι αλληλεπιδράσεις που λαμβάνουν χώρα μεταξύ αυτών. Η ηλικία του σύμπαντος εκτιμάται στα 13.7 δις χρόνια. Ο υπολογισμός της ηλικίας αυτής γίνεται με την πειραματική παρατήρηση των μεγαλύτερων αστεριών στο σύμπαν μας ή με τον υπολογισμό του ρυθμού αύξησης του μεγέθους του σύμπαντος μας. Το σύμπαν το οποίο μπορούμε να παρατηρήσουμε από τον πλανήτη μας εκτιμάται ότι είναι μια σφαίρα με διάμετρο που υπολογίζεται να είναι γύρω στα 92 δις έτη φωτός (η απόσταση που ταξιδεύει το φως σε ένα χρόνο και ισούται με ~9,500,000,000,000 Χμ). Το σύμπαν στην ολότητα του υπολογίζεται ότι είναι κατά πολύ μεγαλύτερο από το παρατηρήσιμο σύμπαν, με την ελάχιστή του διάμετρο να εκτιμάται στον ασύλληπτο αριθμό των 23 τρις ετών φωτός.
Ορατή ύλη
Η ορατή ύλη είναι η ύλη από την οποία είναι φτιαγμένος ο άνθρωπος, τα ζώα, οι ωκεανοί, οι ήπειροι, ο αέρας που αναπνέουμε, ο ίδιος ο πλανήτης Γη στον οποίο ζούμε, οι άλλοι πλανήτες, τα αστέρια στο διάστημα, η αστρική σκόνη, το διαστρικό αέριο και ακόμη και οι μαύρες τρύπες. Είναι δηλαδή οτιδήποτε έχει κατασκευαστεί στο σύμπαν από πρωτόνια, νετρόνια και ηλεκτρόνια ή εναλλακτικά από τα στοιχεία του περιοδικού πίνακα που οι περισσότεροι από μας έχουμε διδαχθεί στο σχολείο. Για να αναλογιστεί ο αναγνώστης για το μέγεθος στο οποίο αναφέρεται το άρθρο, ενδεικτικά αναφέρεται ότι ο πλανήτης Γη μπορεί να χωρέσει στον Ήλιο ~1.3 εκατομμύρια φορές, ο Ήλιος μας είναι ένας από περίπου 250 δις ήλιους στον Γαλαξία μας, ενώ εκτιμάται ότι υπάρχουν περίπου 100 δις γαλαξίες στο παρατηρήσιμο σύμπαν. Όλο αυτό αναλογεί μόνο στο ~10% της ορατής ύλης στο παρατηρήσιμο σύμπαν.
Η ύλη αυτή υφίσταται την επίδραση των τεσσάρων θεμελιωδών δυνάμεων του σύμπαντος που είναι η Βαρύτητα, ο Ηλεκτρομαγνητισμός και οι λιγότερο γνωστές (Ασθενής και Ισχυρή δύναμη). Ο άνθρωπος μετά από τόσα χρόνια επιστημονικών μελετών είναι σε θέση να εξηγήσει σε πολύ μεγάλο βαθμό όλες τις διεργασίες που λαμβάνουν χώρα σε σώματα τα οποία είναι φτιαγμένα από ορατή ύλη, όπως η κίνηση τους, ο μετασχηματισμός τους σε κάτι άλλο, οι συγκρούσεις που υφίστανται, η ενέργεια η οποία περιέχουν και η καταστροφή τους, ακόμη και ο θάνατος τους αν είναι ζωντανοί οργανισμοί.
Κάποιος θα υποστήριζε ότι από την στιγμή που γνωρίζουμε τα πάντα για την ορατή ύλη η επιστήμη έχει επιτυχώς περιγράψει το τι λαμβάνει χώρα στο σύμπαν που ζούμε. Δυστυχώς όμως αυτό δεν θα μπορούσε να απέχει περισσότερο από την πραγματικότητα. Η ορατή ύλη αποτελεί μόνο το ~5% του σύμπαντος μας, με το υπόλοιπο 95% να είναι λιγότερο ή περισσότερο άγνωστο σε μας. Συνεπώς οι ζωές μας κυβερνώνται από αλληλεπιδράσεις και διεργασίες για τις οποίες δεν γνωρίζουμε σχεδόν τίποτα και ούτε είμαστε σε θέση να τις προβλέψουμε.
Ηλικία του πλανήτη μας και η εκτιμώμενη διάρκεια ζωής του
Παραμερίζοντας ψευδοεπιστημονικές αντιλήψεις και θρησκευτικές προκαταλήψεις, τα επιστημονικά δεδομένα αποκαλύπτουν ότι η Γη είναι περίπου 4.5 δις ετών, ενώ ο Ήλιος είναι λίγο μεγαλύτερος στα 5 δις έτη. Από την άλλη, το τέλος του πλανήτη μας εκτός συγκλονιστικού απροόπτου, θα είναι άρρηκτα συνδεδεμένο με την αλλαγή φάσης στην ζωή του αστεριού του, το οποίο εκτιμάται ότι θα γίνει στο πολύ μακρινό μέλλον. Ο Ήλιος μας αναμένεται να εξαντλήσει το υδρογόνο του που χρησιμοποιεί ως καύσιμο του σε περίπου 5 δις έτη. Στην φάση αυτή ο Ήλιος θα αρχίσει να χρησιμοποιεί το στοιχείο Ήλιο για καύσιμο, με αποτέλεσμα να μεγαλώσει σε μέγεθος (θα μετατραπεί σε Κόκκινο Γίγαντα) και θα «καταπιεί» τους πλανήτες Ερμή, Αφροδίτη και πιθανώς την Γη. Ακόμη και αν δεν απορροφήσει την Γη ο Ήλιος μας, η αυξημένη ένταση ακτινοβολίας από τον πλέον Κόκκινο Γίγαντα θα κάψει τον πλανήτη μετατρέποντας τον σε μία ζωντανή κόλαση, σημαίνοντας ουσιαστικά το τέλος του.
Ταχύτητα του φωτός και αποστάσεις στο διάστημα
Σύμφωνα με την θεωρία της σχετικότητας του Αϊνστάιν η πιο γρήγορη ταχύτητα με την οποία μπορεί να ταξιδέψει κάποιος στο σύμπαν είναι η ταχύτητα του φωτός που ισούται με ~1.1 δις Χμ/ώρα. Αυτό εκ πρώτης όψεως φαντάζει μια πάρα πολύ μεγάλη ταχύτητα όμως για τις αποστάσεις και μέγεθος του σύμπαντος στο οποίο ζούμε αυτό δεν ισχύει. Ενδεικτικά αναφέρεται ότι το φως για να ταξιδέψει από τον Ήλιο στην Γη χρειάζεται περίπου 8.5 λεπτά, από τον Ήλιο στον Άρη 12.5 λεπτά ενώ για να φτάσει τον τελευταίο (και αμφιλεγόμενο πλέον) πλανήτη του Ηλιακού μας συστήματος τον Πλούτωνα χρειάζεται 5.5 ώρες. Πέραν από την γειτονιά του Ηλιακού μας συστήματος, το πιο κοντινό μας άστρο είναι 4.2 έτη φωτός μακριά, δηλαδή κάποιος που ταξιδεύει με την ταχύτητα του φωτός χρειάζεται 4.2 έτη από την Γη για να φτάσει εκεί. Σε ακόμη μεγαλύτερη κλίμακα, αν κάποιος κινείται με την ταχύτητα του φωτός, για να ταξιδέψει από την μία άκρη του Γαλαξία μας στην άλλη χρειάζεται περίπου 100000 χρόνια ενώ για να φτάσει τον πιο κοντινό σε μας Γαλαξία που είναι η Ανδρομέδα θα χρειαστεί 2.5 εκατομμύρια χρόνια. Τέλος όπως έχει ήδη λεχθεί η διάμετρος του τμήματος του σύμπαντος που είναι ορατό από τον πλανήτη μας είναι 92 δις έτη φωτός.
Ενδεικτικά αναφέρεται ότι το θεωρητικά πιο γρήγορο διαστημόπλοιο που θα μπορούσε να κατασκευάσει ο άνθρωπος σήμερα (φυσικά δεν είναι κατορθωτό παρά μόνο σαν ιδέα) θα μπορέσει να φτάσει μόνο το ~10% της ταχύτητας του φωτός, συνεπώς οι πιο πάνω αναφερόμενοι χρόνοι χρειάζεται να πολλαπλασιαστούν επί ένα παράγοντα 10. Όπως γίνεται εύκολα αντιληπτό με την κατασκευή αυτού του προηγμένου διαστημοπλοίου η επίσκεψη ακόμη και του πιο κοντινού μας άστρου θα χρειαστεί περίπου 42 χρόνια, ενώ πέρα από αυτό είναι ουσιαστικά ανέφικτη στην διάρκεια ζωής ενός ανθρώπου.
Εξωπλανήτες και εξωγήινη ζωή
Τα τελευταία χρόνια μια επανάσταση που συντελέστηκε στον κλάδο της αστροφυσικής είναι η ανακάλυψη πλανητών πέραν από το ηλιακό μας σύστημα, γνωστοί και ως εξωπλανήτες. Μέχρι σήμερα έχουν ανακαλυφθεί περίπου 4000 εξωπλανήτες με τον μικρότερο επιβεβαιωμένο να έχει ακτίνα ίση με το 1/3 της ακτίνας της Γης και τον μεγαλύτερο να έχει ακτίνα 78 φορές μεγαλύτερη από αυτή του πλανήτη μας. Παρόλο που δεν υπάρχουν αρκετά στοιχεία για επιβεβαιωμένα συμπεράσματα, εκτιμάται ότι υπάρχει τουλάχιστον ένας πλανήτης κατά μέσο όρο για κάθε αστέρι στο σύμπαν μας. Όπως έχει ήδη αναφερθεί στο άρθρο αυτό, υπάρχουν περίπου 250 δις αστέρια στον Γαλαξία μας μόνο. Συνεπώς σύμφωνα με τις εκτιμήσεις πρέπει να υπάρχουν επίσης περίπου 250 δις εξωπλανήτες. Το γεγονός αυτό, σε συνδυασμό με το ότι ο Ήλιος μας είναι ένα τυπικό αστέρι και τα στοιχεία από τα οποία αποτελείται η Γη υπάρχουν σε αφθονία στον Γαλαξία μας, υποδηλώνει ότι είναι πολύ απίθανο να μην υπάρχουν παρόμοιες συνθήκες με αυτές της Γης κάπου αλλού στον Γαλαξία μας. Συνεπώς η πιθανότητα να υπάρχει εξωγήινη ζωή δεν μπορεί να αποκλειστεί. Περεταίρω, η ζωή όπως έχουμε παρατηρήσει στον πλανήτη μας τον ίδιο, βρίσκει τρόπους να προσαρμοστεί σε ακραίες συνθήκες (βάθη της θάλασσας, κοντά σε ηφαίστεια, σε πολύ όξινα περιβάλλοντα, σε συνθήκες έλλειψης οξυγόνου και άλλα). Αυτό υποδηλώνει ότι πιθανώς να υπάρχουν συνθήκες πολύ διαφορετικές από αυτές που έχει προσαρμοστεί ο άνθρωπος στις οποίες η ζωή μπορεί να ευδοκιμήσει. Συνεπώς η πιθανότητα ύπαρξης ζωής εκτός από του πλανήτη μας αυξάνεται ακόμη περισσότερο.
Από την άλλη, στους πλανήτες που ψάξαμε μέχρι στιγμής για ζωή, την Αφροδίτη και τον Άρη, δεν βρέθηκαν στοιχεία ύπαρξης ζωής σήμερα. Όμως τόσο για τον Άρη όσο και για την Αφροδίτη δεν μπορεί να αποκλειστεί η ύπαρξη ζωής στο παρελθόν. Καθώς οι μέθοδοι ανακάλυψης εξωπλανητών και τα επιστημονικά μας εργαλεία βελτιώνονται, οι πιθανότητες απάντησης του ερωτήματος «είμαστε μόνοι στο σύμπαν;» αυξάνονται με το χρόνο.
Κωνσταντίνος Δημητρούλλας
PhD, Αστροφυσική, University of Manchester
Λειτουργός Τεχνολογικού Πανεπιστημίου Κύπρου