Mars. W poszukiwaniu życia. David A. Weintraub

Чтение книги онлайн.

СКАЧАТЬ dowodów wody lub innych składników. Dowód na to, że woda istnieje na Marsie, uwiarygadniał podobieństwo Marsa do Ziemi. Jeżeli Mars dostarczał spektroskopowych dowodów na istnienie wody, to tak zwane zatoki, morza i oceany mogły w rzeczywistości być tym, na co wyglądały.

      Badania spektroskopowe Hugginsa były pionierskie i dobrze wykonane. Działała i nadal działa jego technika rozróżniania cech spektroskopowych Marsa od tych pochodzących z atmosfery Słońca i Ziemi. Jednakże Huggins właściwie nie wiedział, jaka substancja była odpowiedzialna za dużą ilość niebieskich i fioletowych linii absorpcyjnych w marsjańskim widmie, a przez to nie posiadał żadnego rzeczywistego dowodu na istnienie wody w marsjańskiej atmosferze. To stwierdzenie szeroko zaakceptowane przez profesjonalną wspólnotę astronomów było niczym więcej niż hipotezą i, jak wiemy obecnie, nadinterpretacją tych danych. Huggins poszedł o jeden krok za daleko, ale inni poszli za jego wpływowym przewodnictwem.

      Francuski astronom Jules Janssen, który użył techniki spektroskopii do zaobserwowania po raz pierwszy helu w atmosferze Słońca, podczas całkowitego zaćmienia w 1868 r.60, oraz był założycielem obserwatorium Meudon w 1875 r., kontynuował badania Hugginsa za pomocą swojego pomysłowego spektroskopowego eksperymentu. W 1867 r. przetransportował swój sprzęt na szczyt wulkanu Etna na Sycylii na wysokość 3389 metrów. Z tego miejsca uzyskał widma zarówno Księżyca, Marsa, jak i Saturna. Na tej dużej wysokości, gdzie jak wierzył, znajduje się ponad większością wody w atmosferze Ziemi (mylił się61), miał nadzieję zminimalizować wpływ ziemskiej pary wodnej na widmo badanych obiektów. Myślał, że dzięki zminimalizowaniu zanieczyszczeń widma spowodowanych przez ziemską parę wodną i następnie porównaniu widma Marsa obserwowanego na dużej wysokości z wynikami otrzymanymi na poziomie morza z Palermo oraz danymi dotyczącymi ziemskiej pary wodnej zebranymi w La Villette w Paryżu, dokonał precyzyjnie jakościowego porównania zawartości wody w atmosferach Marsa i Ziemi. Janssen wywnioskował na podstawie swoich badań, tak jak Huggins, że mógł wykryć „obecność pary wodnej w atmosferach Marsa i Saturna”62.

      William Wallace Campbell podobnie jak Huggins był kolejnym pionierem spektroskopii astronomicznej. Krótko po założeniu w 1888 r. przez Uniwersytet Kalifornijski obserwatorium Licka pierwszy jego dyrektor zatrudnił Campbella jako młodego pomocnika, by pomagał w spektroskopowych obserwacjach starszemu astronomowi Jamesowi Keelerowi. Kiedy Keeler przeniósł się do obserwatorium Allegheny, Campbell przejął jego stanowisko starszego astronoma. Campbell szybko zaczął używać potężnych narzędzi, które miał do dyspozycji. Jednym z tych narzędzi był Wielki Refraktor, teleskop o średnicy 91 cm. Ufundował go ekscentryczny kalifornijski milioner James Lick, który chciał, by zbudować „teleskop doskonalszy i potężniejszy niż wszystkie dotąd wykonane”63.

      W 1894 r., odnotowując dokładnie błędy popełnione przez Hugginsa i Janssena w ich naukowych sprawozdaniach, zwłaszcza w obserwacji z wilgotnego środowiska, Campbell stwierdził, że połączone czynniki: suche środowisko Kalifornii, największy teleskop na świecie, który miał do dyspozycji, duża wysokość nad poziomem morza – 1300 metrów oraz udoskonalony sprzęt, którego będzie używał, umożliwią mu przeprowadzenie definitywnego testu rozstrzygającego, czy istnieją w atmosferze Marsa wykrywalne poziomy pary wodnej. Następnie przedstawił kryteria, według których miał porównać widmo Marsa z księżycowym, oraz wyjaśnił, jak te spektra zostaną uzyskane w identycznych warunkach obserwacyjnych. Udzielił odpowiedzi po obserwacji Marsa i Księżyca w ciągu dziesięciu nocy w lipcu i sierpniu 1894 r. „Widma Marsa i Księżyca, obserwowane w korzystnych i identycznych warunkach, wydają się takie same w każdym aspekcie”. Ponieważ wiadomo było, że Księżyc nie posiada atmosfery, odpowiedź dla Campbella była jasna. Jakiekolwiek linie absorpcyjne w widmie Księżyca musiały pochodzić jedynie z ziemskiej atmosfery. Co więcej, ponieważ księżycowe i marsjańskie widmo wyglądało tak samo, analogiczna konkluzja mogła być zastosowana do Marsa. Według jego słów „Pasma atmosferyczne pary wodnej, które były zaobserwowane w obu widmach, wydają się w całości wyprodukowane przez elementy atmosfery ziemskiej. W związku z tym obserwacje nie dostarczają żadnych dowodów na obecność pary wodnej w atmosferze marsjańskiej”64. Campbell wykazał, całkiem przekonująco, że Huggins i Janssen wykryli parę wodną w ziemskiej atmosferze, a nie w atmosferze Marsa.

      W listopadzie 1894 r., po tym, jak Campbell zakwestionował twierdzenia Hugginsa o odkryciu pary wodnej w atmosferze Marsa, Huggins powrócił do swojej pracy sprzed trzech dekad i ponownie podjął wyzwanie. Najpierw otrzymał fotografie widma zarówno Księżyca, jak i Marsa, ale nie był w stanie dostrzec na nich żadnych różnic między spektralnymi cechami tych dwóch obiektów. Jednakże przez trzy noce w grudniu oboje Huggins ze swoją żoną porównali na oko, uzyskane w czasie kilku minut po sobie, słabe pasma widmowe Księżyca i Marsa. Huggins napisał później w artykule, który zdecydował się opublikować w pierwszym numerze nowego czasopisma „Astrophysical Journal”, zapowiadanego jako „międzynarodowy przegląd spektroskopii i astronomii fizycznej” – „W czasie tych trzech nocy linie atmosferyczne […], na które nasza uwaga niemal wyłącznie była ukierunkowana, różniły się zauważalnie w intensywności w widmie Księżyca, ale były zawsze oceniane przez nas na zasadniczo silniejsze w widmie Marsa”. W powtórzonych wersjach tego doświadczenia „niezależne obserwacje pani Huggins zgadzały się z moimi”. Wnioskiem z ich pracy było „porzucenie silnego przekonania w naszych umysłach, mówiącego, że spektroskop pokazuje absorpcję, która rzeczywiście pochodzi z atmosfery Marsa”. Niewypowiedziane, ale zrozumiałe dla wszystkich było to, że to pasma absorpcyjne65 były oznaką istnienia pary wodnej w marsjańskiej atmosferze66. Również niewyrażony był fakt, że Huggins wprawdzie opublikował swoje wnioski w „Astrophysical Journal”, ale oparł je na starych technikach oceniania marsjańskich kolorów przy użyciu ludzkiego oka, podczas gdy Campbell na współczesnej astrofizyce.

      W 1908 r. Vesto Melvin Slipher, pracujący wśród personelu Percivala Lowella oraz w imieniu Lowella w jego obserwatorium we Flagstaff w Arizonie, obserwował Marsa z dużej wysokości – 2210 metrów. Przez kolejne kilka dekad Slipher stał się jednym z najlepszych astronomów obserwatorów w XX w., jeżeli nie najlepszych kiedykolwiek. Przede wszystkim przez dekadę od 1913 r. zmierzył prędkości radialne (w stronę lub od Ziemi) kilkudziesięciu galaktyk i odkrył, że prawie wszystkie były przesunięte ku czerwieni. Oznacza to, że galaktyki te oddalały się od Drogi Mlecznej z prędkościami od setek do tysięcy kilometrów na sekundę. Edwin Hubble stwierdził w 1929 r., że prędkości oddalania się galaktyk zmierzone przez Sliphera oraz jego własne nowsze pomiary były proporcjonalnie powiązane z odległościami do tych galaktyk. Oznaczało to, że galaktyki bardziej odległe od Drogi Mlecznej, czyli od nas, oddalały się z większą prędkością niż galaktyki bliższe. Zatem pomiary prędkości galaktyk przesuniętych ku czerwieni wykonane przez Sliphera doprowadziły bezpośrednio do odkrycia Hubble’a, że wszechświat się rozszerza, i do zrozumienia przez nas, że wszechświat rozpoczął się od Wielkiego Wybuchu.

      Slipher spędził całą swoją karierę w obserwatorium Lowella we Flagstaff w Arizonie. Rozpoczął tam pracę jako asystent w 1901 r. i po śmierci Percivala Lowella pełnił funkcję dyrektora obserwatorium od 1916 do 1954 r. W czasie jego przewodnictwa obserwatorium Lowella zatrudniło w 1929 r. Clyde’a Tombaugha. Wkrótce po tym Tombaugh odkrył Plutona. Slipher ugruntował swoją reputację dzięki temu, że ogłaszał swoje odkrycia jedynie po bardzo dokładnym i ostrożnym ich potwierdzeniu. Ostatecznie według jego biografa Williama Gravesa Hoyta „Slipher prawdopodobnie dokonał więcej fundamentalnych odkryć niż jakikolwiek inny astronom obserwacyjny w XX w.”67 Slipher СКАЧАТЬ