Супертелескопи долазе, огромне земаљске и свемирске опсерваторије које ће нам омогућити директно посматрање атмосфере удаљених светова. Знамо да на Земљи постоји живот, а наша атмосфера говори о причи, можемо ли то учинити и са екстрасоларним планетима? Испада да, осмислити једну биосигнатуру, хемикалију у атмосфери која вам говори да да, апсолутно постоји живот на том свету, заиста је тешко.
Морам признати, био сам прилично лош због овога у прошлости. У старим епизодама Астрономи Цаст и Недељног свемирског Хангоут-а, чак сам и овде у Водичу за свемир, рекао сам да ако бисмо могли само угледати атмосферу далеког света, можемо са уверењем рећи да тамо живи.
Откријте озон у атмосфери, метан или чак загађење и могли бисте рећи, "тамо је живот." Па, будући Фрасер је ту да поправи прошлост Фрасера. Док се дивим његовом наивном ентузијазму у потрази за ванземаљцима, испада да ће, као и увек, ствари бити теже него што смо раније мислили.
Астробиолози се заправо труде да пронађу једну биосигнату пиштоља за пушење за коју би се могло рећи да тамо живи. И то је зато што изгледа да природни процеси имају паметне начине да нас заварају.
Које су неке потенцијалне биосигнаре, зашто су проблематичне и шта ће им требати да добију ту потврду?
Кренимо од света блиског дому: Марса.
Готово две деценије астрономи су детектовали велике облаке метана у атмосфери Марса. Овде на Земљи метан долази од живих бића, попут бактерија и крава које се прде. Штавише, метан се лако разлаже сунчевом светлошћу, што значи да ово није древни остатак метана од пре неколико милијарди година. Неки процес на Марсу стално га пуни.
Али шта?
Па, поред живота, метан се природно може формирати кроз вулканизам, када стене комуницирају са загрејаном водом.
НАСА је покушала да се домогне дна овог питања помоћу ровера Спирит анд Оппортунити, и очекивало се да би Цуриосити требао имати алате на броду да пронађе извор метана.
Током неколико месеци, радозналост је открила пораст метана доле на површини, али чак је и то довело до полемике. Испоставило се да је сам ровер носио метан, и могао је да контаминира подручје око себе. Можда је метан који је открио потекао сам од себе. Такође је могуће да је каменит метеорит пао у близини и пустио нешто гаса који је контаминирао резултате.
Мисија ЕкоМарс Европске свемирске агенције стигла је на Марс у октобру 2016. Иако је Ландер Сцхиапарелли уништен, Орбитер Траце Гас је преживео путовање и почео детаљно мапирати атмосферу Марса, тражећи места која могу да испуштају метан и тако даље. далеко, немамо коначне резултате.
Другим речима, на Марсу имамо флоту орбитара и слетача, опремљену инструментима који су осмишљени да исисавају и најмањи струј метана на Марсу.
Постоје заиста интригантни савјети о томе како се чини да ниво метана на Марсу расте и опада са сезонама, што указује на живот, али астробиолози се и даље не слажу.
Изванредне тврдње захтевају изванредне доказе и све то.
Неки телескопи већ могу да мере атмосферу планета у орбити око других звезда. Последња деценија, НАСА-ин Спитров свемирски телескоп мапира атмосферу разних светова. На пример, ево мапе врућег јупитера ХД 189733б
. Место је срање, али вов, за мерење атмосфере друге планете, то је прилично спектакуларно.
Они обављају овај подвиг мерењем хемијских материја звезде док планета пролази испред ње, а затим је мере када нема планете. То вам говори које хемикалије планета доноси на забаву.
Такође су могли да мере атмосферу ХАТ-П-26б, који је релативно мали свет величине Нептуна који орбитира око оближње звезде, и били су изненађени када су нашли атмосферу водене паре у атмосфери планете.
Да ли то значи да постоји живот? Где год да на Земљи пронађемо воду, налазимо живот. Не, потпуно можеш добити воду без живота.
Када се лансира у 2019., НАСА-ин Јамес Вебб свемирски телескоп ће ову атмосферску сензацију пребацити на нови ниво, омогућавајући астрономима да проучавају атмосферу многих више света са много већом резолуцијом.
Једна од првих мета за Вебб биће ТРАППИСТ-1 систем са својих пола туцета планета који орбитирају у насељеној зони црвене патуљасте звезде. Вебб би требао бити у стању да детектује озон, метан и друге потенцијалне биосигнатуре за живот.
Па шта ће бити потребно да бисте могли да видите далеки свет и сигурно знате да тамо има живота.
Астробиолог Јохн Лее Гренфелл из Немачког ваздухопловног центра недавно је створио извештај, пролазећи кроз све егзопланетарне биосигнатуре које би могле да буду вани, и прегледао их како је вероватно да ће они бити показатељ живота у другом свету.
Прва мета биће молекулски кисеоник, или О2. Сада дишете Па, 21% сваког даха, свеједно. Кисеоник ће трајати у атмосфери другог света хиљадама година без извора.
Овде се производи на Земљи фотосинтезом, али ако свет претуче његова звезда и изгуби атмосферу, водоник се издувава у свемир, а молекулски кисеоник може да остане. Другим речима, ни у једном случају не можете бити сигурни.
Шта је са озоном, званом О3? О2 се претвара у О3 хемијским процесом у атмосфери. Звучи као добар кандидат, али проблем је што постоје природни процеси који могу произвести и озон. Постоји озонски омотач на Венери, један на Марсу, и чак су откривени око ледених месеци у Сунчевом систему.
Постоји азотни оксид, такође познат као гас за смех. Производи се као излаз бактерија у тлу и помаже да допринесе земљином циклусу азота. И ту су добре вести, чини се да је Земља једини свет у Сунчевом систему који има азотни оксид у својој атмосфери.
Научници су такође развили моделе како је та хемикалија могла да се створи у раној историји Земље када је њен окенат богат сумпорима у интеракцији са азотом на планети. У ствари, и Венера и Марс су могли проћи кроз сличан циклус.
Другим речима, ви можда видите живот или можда видите младу планету.
Онда је ту метан, хемикалија о којој смо толико времена разговарали. И као што сам споменуо, постоји метан који производи живот овде на Земљи, али је такође и на Марсу, а на Титану постоје течни океани метана.
Астробиолози су предложили друге угљоводонике, попут етана, изопрена, али и они имају својих проблема.
Шта је са загађивачима које испуштају напредне цивилизације? Астробиолози називају ове „технознаке“, а у њих би могле да се укључе ствари попут хлорофлуоро-угљених угљеника или нуклеарних испада. Али опет, ове хемикалије би било тешко открити светлосним годинама.
Астрономи су сугерисали да бисмо требали тражити мртве земље, само да поставимо основну линију. То би били светови смештени у животној зони, али живот очигледно није настао. Само стена, вода и не-биолошки створена атмосфера.
Проблем је у томе што вероватно ни не можемо да пронађемо начин да потврдимо да је свет такође мртав. Врсте хемикалија које бисте очекивали да ћете видети у атмосфери, попут угљен-диоксида би могли да апсорбују океани, тако да не можете чак ни да направите негативну потврду.
Једна метода можда уопште не укључује скенирање атмосфере. Вегетација овде на Земљи одражава веома специфичну таласну дужину светлости у региону 700-750 нанометра. Астробиолози ово називају „црвеном ивицом“, јер ћете видети 5Кс повећање рефлективности у односу на друге површине.
Иако данас немамо телескопа који би то радили, постоје неке заиста паметне идеје, попут гледања како се светлост са планете рефлектује на оближњи месец, и анализирамо то. У потрази за земаљским ексопланетом.
У ствари, још у раној историји Земље изгледала би више љубичасто због архејских бактерија.
Постоји читава флота свемирских летелица и земаљских опсерваторија које долазе на мрежи што ће нам помоћи да даље у овом питању.
ЕСА-ова мисија Гаиа ће пресликати и окарактерисати 1% звезда у Млечном путу, говорећи нам какве су звезде тамо, као и детектовати хиљаде планета за даље посматрање.
Свемирска анкета о транзитној егзопланети или ТЕСС покреће се 2018. године и проналазиће све транзитне егзопланете величине Земље и веће у нашем кварту.
Мисија ПЛАТО 2 пронаћи ће стјеновите свјетове у насељеној зони, а Јамес Вебб ће моћи проучавати њихову атмосферу. Разговарали смо и о огромном телескопу ЛУВОИР који би могао да се појави на мрежи 2030-их, и подузме ова запажања на нови ниво.
И много је више свемирских и земаљских опсерваторија у радовима.
Како се следећа рунда телескопа појављује на мрежи, они способни да директно мере атмосферу света величине Земље, који орбитира око друге звезде, астробиолози ће се борити да пронађу биосигнат који пружа јасан знак да тамо живи.
Уместо сигурности, изгледа да ћемо имати исту борбу да бисмо имали смисла за оно што видимо. Астрономи се не слажу један са другим, развијајући нове технике и нове инструменте за одговор на нерешена питања.
Проћи ће неко време, а несигурност ће се тешко савладати. Али запамтите, ово је вероватно најважније научно питање које свако може да постави: да ли смо сами у Универзуму?
Одговор је вриједан сачекати.
Извор: Јохн Лее Гренфелл: Преглед егзопланетарних биосигната.
Савет шешира др Кимберли Цартиер да ме усмери у овај рад. Пратите њен рад на ЕОС Магазину.
