Per pastaruosius kelis dešimtmečius astronomai patvirtino, kad tūkstančiai planetų yra už mūsų Saulės sistemos ribų. Laikui bėgant, procesas pasikeitė nuo atradimo prie apibūdinimo, tikintis sužinoti, kurios iš šių planetų gali palaikyti gyvybę. Kol kas šie metodai yra netiesioginio pobūdžio, o tai reiškia, kad astronomai gali daryti išvadą tik tuo atveju, jei planeta yra gyvenama pagal tai, kaip ji panaši į Žemę.
Siekdama padėti medžioti „potencialiai tinkamas gyventi“ egzoplanetas, Kornelio tyrinėtojų komanda neseniai sukūrė penkis modelius, kurie atspindi pagrindinius Žemės evoliucijos taškus. Šie „vaizdai“ iš to, kaip Žemė atrodė įvairių geologinių epochų metu, galėtų smarkiai sustiprinti nežemiškos gyvybės paieškas, pateikdami išsamesnį vaizdą, kaip galėtų atrodyti gyvybę nešanti planeta.
Tyrimas, neseniai pasirodęs Astrofizinių žurnalų laiškai, vedė Lisa Kaltenegger - Kornelio universiteto astronomijos docentė ir Carlo Sagano instituto (CSI) direktorė. Naudodamas ankstesnes geologines epochas kaip gaires, Kaltenegger ir jos komanda sukūrė spektrinius šablonus, kurie padės naujos kartos teleskopams medžioti „į žemę panašias“ planetas.
Tai apima Džeimso Webbo kosminis teleskopas (JWST) ir Plataus lauko infraraudonųjų spindulių teleskopas (WFIRST), kuris bus dislokuotas kosmose atitinkamai 2021 ir 2024 m. Kaip Kalteneggeris paaiškino naujausiame CSI pranešime spaudai:
„Šie naujos kartos kosminiai ir antžeminiai teleskopai kartu su mūsų modeliais leis mums atpažinti tokias planetas kaip mūsų Žemė, esančias maždaug 50–100 šviesmečių atstumu.“
„Naudodamiesi savo žeme kaip raktu, mes modeliuodavome penkias skirtingas Žemės epochas, kad pateiktume šabloną, kaip apibūdinti galimą egzotiškąją Žemę - nuo jaunos prebiotinės Žemės iki šiuolaikinio pasaulio. Modeliai taip pat leidžia mums ištirti, kuriame Žemės evoliucijos taške tolimas stebėtojas galėtų atpažinti gyvybę visatos „šviesiai mėlynuose taškuose“ ir kituose panašiuose pasauliuose. “
Norėdami visa tai suskaidyti, astronomai šiuo metu apsiriboja planetų, primenančių Žemę, paieškomis, daugiausia todėl, kad Žemė yra vienintelė žinoma planeta, palaikanti gyvybę. Tačiau sąlygos, kurias šiandien matome Žemėje, yra tik vienas vaizdas, kaip laikui bėgant atrodė mūsų planeta. Anksčiau Žemės geologija ir atmosfera buvo labai skirtingos, jos vaidino gyvybiškai svarbų vaidmenį sausumos gyvybės evoliucijoje.
Kalteneggeris ir jos komanda sukūrė atmosferos modelius, kurie atitiko Žemės išvaizdą prieš 3,9 milijardo metų. Šioje „prebiotinėje Žemėje“ buvo atmosfera, kurią daugiausia sudarė anglies dioksidas. Antrasis modelis, „anoksinė žemė“, vaizduoja, kaip mūsų planeta atrodė prieš 3,5 milijardo metų, kai atmosferoje nebuvo deguonies.
Kiti trys modeliai atskleidžia Žemės perėjimą į dabartį, apimančią fotosintetinių organizmų atsiradimą (maždaug prieš 3,5 milijardo metų) ir „Didįjį deguonies įvykį“ (maždaug prieš 2,4–2 milijardus metų). Šių epochų metu deguonis mūsų atmosferoje palaipsniui pakilo nuo 0,2% koncentracijos iki 21%. Kaip sakė Kalteneggeris:
„Mūsų žemė ir oras, kuriuo kvėpuojame, drastiškai pasikeitė nuo tada, kai Žemė susiformavo prieš 4,5 milijardo metų, ir pirmą kartą šiame dokumente kalbama apie tai, kaip astronomai, bandantys atrasti tokius pasaulius kaip mūsų, galėtų pastebėti jaunas, šiuolaikiškas į Žemę panašias planetas, vykstančias tranzitu, naudodamos mūsų pačių Žemės istoriją kaip šabloną. “
Nors tiksliai nežinoma, kada Žemė pasiekė atmosferą, kurioje gausu deguonies, šie modeliai sudaro pagrindą atmosferos ypatybėms, esančioms Žemėje prieš milijardus metų. Remiantis šiais šablonais, egzoplanetose, kurių atmosferoje yra mažiau kaip 1% deguonies, greičiausiai bus kylančios biologijos, ozono ir metano požymių.
Be kosminių teleskopų, tokių kaip JWST ir WFIRST, antžeminių teleskopų, tokių kaip ESO ypač didelis teleskopas (ELT), trisdešimties metrų teleskopas (TMT) ir Milžiniškojo Magelano teleskopas (GMT). Dėl savo didelio jautrumo ir adaptyviosios optikos, šie teleskopai galės atlikti tiesioginius tolimų egzoplanetų vaizdavimo tyrimus ir apibūdinti jų atmosferą.
Naudodamiesi šiais instrumentais astronomai galės stebėti kuo mažesnes, uolėtas egzoplanetas su griežtesnėmis orbitomis (dar žinomas kaip „į žemę panašios“ planetos), kai jos keliauja priešais žvaigždes-šeimininkus (vadinamąją tranzito metodą). Kai tai atsitiks, saulės šviesa praeis pro jų atmosferą ir sudarys spektrus, kuriuos astronomai panaudos, kad nustatytų, kokių cheminių medžiagų yra.
„Kai egzoplanetas perduos ir pašalins dalį savo pagrindinės žvaigždės, mes galėsime iššifruoti jos atmosferos spektrinius parašus“, - sakė Kalteneggeris. „Naudodamiesi žemės geologine istorija kaip raktu, mes galime lengviau pastebėti cheminius gyvybės požymius tolimose egzoplanetose“.
Jei Žemės geologinė istorija yra koks nors požymis, planetos, kurios gali palaikyti visą gyvenimą, patiria rimtų pokyčių, iš dalies todėl, kad gyvybės atsiradimas turi įtakos planetos evoliucijai. Šiuo atžvilgiu apibūdintojai, tokie kaip „į žemę panašūs“ ir „galimai tinkami gyventi“, yra laikini, apimantys įvairias sąlygas per tam tikrą laiką.
