Nepaisant tūkstančių egzoplanetų, kurias pastaraisiais metais atrado astronomai, svarbiausias iššūkis yra nustatyti, ar kuri nors iš jų yra tinkama gyventi. Kadangi mes negalime tiesiogiai tirti šių planetų, mokslininkai yra priversti ieškoti netiesioginių indikacijų. Tai yra vadinami biosartais, kuriuos sudaro cheminiai šalutiniai produktai, kuriuos mes siejame su organiniu gyvenimu, rodomu planetos atmosferoje.
Naujas NASA mokslininkų komandos tyrimas siūlo naują metodą, kaip ieškoti galimų gyvybės ženklų už mūsų Saulės sistemos ribų. Svarbiausia, jie pataria, - pasinaudoti dažnomis žvaigždžių audromis, kurias sukelia šaunios, jaunos nykštukinės žvaigždės. Šios audros išstumia didžiulius žvaigždžių medžiagų ir radiacijos debesis į kosmosą, sąveikaudamos su egzoplanetos atmosfera ir sukurdamos biosignautus, kuriuos būtų galima aptikti.
Tyrimas, pavadintas „Atmosferiniai gyvenimo švyturiai iš egzoplanetų aplink G ir K žvaigždes“, neseniai pasirodė Gamtos mokslinės ataskaitos. NASA Goddardo kosminių skrydžių centro vyresniojo astrofiziko, dirbančio NASA Goddardo kosminių skrydžių centre, vadovaujamas Vladimiras S. Airapetianas, komandoje buvo nariai iš NASA Langley tyrimų centro, „Science Systems and Applications Incorporated“ (SSAI) ir Amerikos universiteto. .
Tradiciškai tyrinėtojai egzoplanetų atmosferose ieškojo deguonies ir metano požymių, nes tai yra gerai žinomi organinių procesų šalutiniai produktai. Laikui bėgant šios dujos kaupiasi ir pasiekia kiekį, kurį būtų galima aptikti naudojant spektroskopiją. Tačiau šis požiūris reikalauja daug laiko ir reikalauja, kad astronomai praleistų dienas bandydami stebėti tolimos planetos spektrus.
Tačiau, pasak Airapetiano ir jo kolegų, galima ieškoti žiauresnių parašų potencialiai gyvenamuose pasauliuose. Šis požiūris būtų pagrįstas esamomis technologijomis ir ištekliais ir užtruktų žymiai mažiau laiko. Kaip Airapetianas paaiškino NASA pranešime spaudai:
„Mes ieškome molekulių, suformuotų iš pagrindinių gyvenimo sąlygų - būtent molekulinio azoto, kuris sudaro 78 procentus mūsų atmosferos. Tai yra pagrindinės molekulės, kurios yra biologiškai draugiškos ir pasižymi stipria infraraudonųjų spindulių spinduliuote, todėl padidėja galimybė jas aptikti. “
Naudodamas gyvybę Žemėje kaip šabloną, Airapetianas ir jo komanda sukūrė naują metodą, kaip aptikti vandens garų, azoto ir deguonies dujų šalutinius produktus egzoplanetų atmosferose ar požymius. Tačiau tikrasis triukas yra pasinaudoti tokiais ekstremalių kosminių orų įvykiais, kurie atsiranda su aktyviomis nykštukinėmis žvaigždėmis. Šie įvykiai, dėl kurių planetos atmosferą veikia radiacijos pliūpsniai, sukelia chemines reakcijas, kurias gali pasirinkti astronomai.
Kalbant apie tokias žvaigždes kaip mūsų Saulė, G tipo geltonoji nykštukė, tokie oro reiškiniai būdingi, kai jie dar jauni. Tačiau žinoma, kad kitos geltonos ir oranžinės spalvos žvaigždės išlieka aktyvios milijardus metų ir sukelia energetinių, įkrautų dalelių audras. O M tipo (raudonosios nykštukės) žvaigždės, labiausiai paplitusios Visatoje, išlieka aktyvios per visą ilgą gyvenimą, periodiškai veikdamos savo planetas su mini pliūpsniais.
Kai jie pasiekia egzoplanetą, jie reaguoja su atmosfera ir sukelia cheminį azoto (N2) ir deguonies (O2) dujų atskyrimą į pavienius atomus, o vandens garai - į vandenilį ir deguonį. Suskaidyti azoto ir deguonies atomai sukelia kaskadą cheminių reakcijų, iš kurių gaunamas hidroksilis (OH), molekulinis deguonis (O) ir azoto oksidas (NO) - tai mokslininkai vadina „atmosferos švyturiais“.
Kai žvaigždžių šviesa pasiekia planetos atmosferą, šios švyturio molekulės sugeria energiją ir skleidžia infraraudonąją spinduliuotę. Ištyrę tam tikrus šios radiacijos bangos ilgius, mokslininkai sugeba nustatyti, kokie cheminiai elementai yra. Šių elementų signalo stiprumas taip pat rodo atmosferos slėgį. Visi šie rodmenys leidžia mokslininkams nustatyti atmosferos tankį ir sudėtį.
Dešimtmečius astronomai taip pat naudojo modelį, skirtą apskaičiuoti, kaip Žemės atmosferoje ozonas (O³) susidaro iš saulės spinduliuotės veikiamos deguonies. Naudodamas tą patį modelį ir susiedamas jį su kosminių orų įvykiais, kurių tikimasi iš vėsių, aktyvių žvaigždžių, Airapetianas ir jo kolegos siekė apskaičiuoti, kiek azoto oksido ir hidroksilo susidarytų į Žemę panaši atmosfera ir kiek ozono sunaikintų. .
Norėdami tai pasiekti, jie pasinaudojo NASA misijos „Termosferos jonosferos mezosferos energetikos dinamikos (TIMED) misija, kuri daugelį metų tyrinėjo švyturių susidarymą Žemės atmosferoje, duomenimis. Tiksliau, jie panaudojo duomenis apie atmosferos garsą, naudodamiesi plačiajuosčio spinduliuotės spinduliuotės (SABRE) instrumentu, kuris leido jiems imituoti, kaip šių švyturių infraraudonieji stebėjimai gali atsirasti egzoplanetos atmosferoje.
Kaip Martinas Mlynczakas, SABRE bendradarbiaujantis vyriausiasis NASA Langley tyrimų centro tyrėjas ir šio straipsnio bendraautorius, nurodė:
„Atsižvelgiant į tai, ką žinome apie Žemės atmosferos skleidžiamą infraraudonąją spinduliuotę, idėja yra pažvelgti į egzoplanetas ir pamatyti, kokius signalus galime aptikti. Jei rastume egzoplanetų signalus beveik tokia pačia proporcija kaip Žemės, galėtume pasakyti, kad planeta yra tinkamas kandidatas gyventi.
Jie nustatė, kad intensyvių žvaigždžių audrų dažnis buvo tiesiogiai susijęs su šilumos signalų, sklindančių iš atmosferos švyturių, stiprumu. Kuo daugiau audrų, tuo daugiau sukuriama švyturio molekulių, sukuriančių pakankamai stiprų signalą, kurį galima stebėti iš Žemės su kosminiu teleskopu ir pagrįstą vos dviejų valandų stebėjimo laiku.
Jie taip pat nustatė, kad toks metodas gali išnaikinti egzoplanetas, neturinčias į Žemę panašaus magnetinio lauko, kuris natūraliai sąveikauja su įkrautomis Saulės dalelėmis. Tokio lauko buvimas garantuoja, kad planetos atmosfera nebus panaikinta, todėl yra būtina norint gyventi. Kaip paaiškino Airapetianas:
„Planetai reikia magnetinio lauko, kuris apsaugo atmosferą ir apsaugo planetą nuo žvaigždžių audrų ir radiacijos. Jei žvaigždžių vėjai nėra tokie kraštutiniai, kad suspaustų egzoplanetos magnetinį lauką arti jo paviršiaus, magnetinis laukas apsaugo nuo atmosferos pabėgimo, todėl atmosferoje yra daugiau dalelių ir stipresnis gaunamas infraraudonųjų spindulių signalas. “
Šis naujas modelis yra reikšmingas dėl kelių priežasčių. Viena vertus, tai rodo, kad tyrimai, kurie leido atlikti išsamius Žemės atmosferos ir jos sąveikos su kosminiu oru tyrimus, dabar yra naudojami egzoplanetų tyrimams. Tai taip pat įdomu, nes tai galėtų leisti atlikti naujus egzoplanetų pritaikymo tam tikroms žvaigždžių klasėms tyrimus - pradedant nuo daugelio geltonų ir oranžinių žvaigždžių rūšių ir baigiant vėsiomis, raudonomis nykštukinėmis žvaigždėmis.
Raudonosios nykštukės yra labiausiai paplitęs žvaigždžių tipas Visatoje, jos sudaro 70% žvaigždžių spiralinėse galaktikose ir 90% - elipsinėse galaktikose. Dar daugiau, remiantis naujausiais atradimais, astronomai apskaičiavo, kad labai tikėtina, kad raudonosios nykštukinės žvaigždės turi uolėtų planetų sistemas. Tyrėjų komanda taip pat tikisi, kad naujos kartos kosminiai prietaisai, tokie kaip Džeimso Webbo kosminis teleskopas, padidins tikimybę, kad šis modelis suras gyvenamąsias planetas.
Kaip sakė Williadas Danchi, Goddardo vyresnysis astrofizikas ir tyrimo bendraautorius:
„Naujos įžvalgos apie egzoplanetų gyvybės potencialą kritiškai priklauso nuo tarpdisciplininių tyrimų, kuriuose naudojami duomenys, modeliai ir metodai iš keturių NASA Goddard mokslo padalinių: heliofizikos, astrofizikos, planetų ir Žemės mokslų. Šis mišinys sukuria unikalius ir galingus naujus egzoplanetų tyrimų kelius. “
Iki tol, kol galėsime tiesiogiai studijuoti egzoplanetas, bet koks vystymasis, dėl kurio bios parašai tampa geriau pastebimi ir lengviau aptinkami, yra nepaprastai vertingas. Ateinančiais metais „Project Blue“ ir „Breakthrough Starshot“ tikisi atlikti pirmuosius tiesioginius „Alpha Centauri“ sistemos tyrimus. Bet tuo tarpu patobulinti modeliai, leidžiantys apžiūrėti daugybę kitų žvaigždžių, kad būtų galima gyventi egzoplanetose, yra aukso spalvos!
Jie ne tik žymiai pagerins mūsų supratimą apie tokių planetų paplitimą, bet ir gali nukreipti mus vienos ar kelių „Žemės 2.0“ kryptimi!
