Ateina superpertleskopai, milžiniški antžeminiai ir kosminiai observatorijos, kurie leis mums tiesiogiai stebėti tolimų pasaulių atmosferą. Mes žinome, kad Žemėje yra gyvybė, o mūsų atmosfera pasakoja pasaką, tad ar galime tą patį daryti ir su ekstrasoliarinėmis planetomis? Pasirodo, atėjus vienkartiniam bioparamai, cheminei medžiagai atmosferoje, kuri jums sako, kad taip, be abejo, tame pasaulyje yra gyvybė, tikrai sunki.
Turiu pripažinti, kad man praeityje buvo gana blogai. Senuose astronomijos vaidmenų ir „Savaitės kosminio Hangout“ epizoduose, net čia, „Erdvės vadove“, aš sakiau, kad jei galėtume tiesiog išmėginti tolimojo pasaulio atmosferą, galėtume užtikrintai pasakyti, ar ten yra gyvybė.
Tiesiog nustatykite atmosferoje esantį ozoną, metaną ar net taršą ir galėtumėte pasakyti: „ten yra gyvybė“. Na, būsimasis „Fraser“ yra čia, kad ištaisytų praeitį „Fraser“. Nors žaviuosi jo naiviu entuziazmu ieškoti užsieniečių, pasirodo, kaip visada, viskas bus sunkiau, nei mes galvojome anksčiau.
Astrobiologai iš tikrųjų stengiasi išsiaiškinti vieną rūkymo pistoleto bios parašą, kuris galėtų būti naudojamas pasakyti, koks ten gyvenimas. Taip yra todėl, kad natūralūs procesai, atrodo, turi protingų būdų mus apgauti.
Kas yra kai kurie galimi bios parašai, kodėl jie yra problemiški ir ko reikės norint gauti tą patvirtinimą?
Pradėkime nuo artimo namų pasaulio: Marso.
Beveik du dešimtmečius astronomai aptiko didelius metano debesis Marso atmosferoje. Čia, Žemėje, metanas gaunamas iš gyvų būtybių, tokių kaip bakterijos ir besiganančios karvės. Be to, metanas lengvai suskaidomas saulės spindulių, o tai reiškia, kad tai nėra senas metano likutis iš milijardų metų. Kai kuris procesas Marse jį nuolat papildo.
Bet kas?
Na, be gyvybės, metanas natūraliai gali susidaryti per vulkanizmą, kai uolienos sąveikauja su šildomu vandeniu.
NASA bandė išsiaiškinti šio klausimo esmę naudodamasi „Spirit and Opportunity“ roveriais ir buvo tikimasi, kad „Curiosity“ laive turėtų įrankių, kad galėtų rasti metano šaltinį.
Per kelis mėnesius „Curiosity“ aptiko metano padidėjimą paviršiaus paviršiuje, tačiau net tai sukėlė ginčą. Pasirodo, pats roveris nešė metaną ir galėjo užteršti aplink save esantį plotą. Galbūt aptiktas metanas atsirado pats. Taip pat įmanoma, kad netoliese nukrito uolėtas meteoritas ir išleido dujas, kurios užteršė rezultatus.
Europos kosmoso agentūros „ExoMars“ misija į Marsą atvyko 2016 m. Spalio mėn. Nors „Schiaparelli Lander“ buvo sunaikintas, „Trace Gas Orbiter“ išgyveno kelionę ir labai detaliai žemėlapiavo Marso atmosferą, ieškodamas vietų, kuriose galėtų būti išmetamas metanas, taigi kol kas neturime įtikinamų rezultatų.
Kitaip tariant, mes turime Marso orbitų ir orlaivių parką, aprūpintą instrumentais, skirtais nušveisti mažiausią Marso bangą.
Yra keletas tikrai intriguojančių užuominų apie tai, kaip atrodo, kad metano lygis Marse didėja ir krinta kartu su metų laikais, nurodant gyvenimą, tačiau astrobiologai vis dar nesutinka.
Nepaprastiems reikalavimams reikia nepaprastų įrodymų ir visa tai.
Kai kurie teleskopai jau gali išmatuoti planetų, besisukančių aplink kitas žvaigždes, atmosferą. Pastarąjį dešimtmetį NASA „Spitzer“ kosminis teleskopas tyrinėjo įvairių pasaulių atmosferą. Pvz., Pateiktas karšto jupiterio HD 189733b žemėlapis
. Vieta čiulpia, bet va, norint įvertinti kitos planetos atmosferą, kuri yra gana įspūdinga.
Jie atlieka šį žygdarbį matuojant žvaigždės chemikalus, kol planeta eina priešais ją, ir tada matuoja, kai planetos nėra. Tai jums pasakys, kokias chemines medžiagas planeta atneša į vakarėlį.
Jie taip pat sugebėjo išmatuoti HAT-P-26b, kuris yra palyginti mažas Neptūno dydžio pasaulis, aplink orbitą skriejančią žvaigždę, atmosferą ir buvo nustebinti, kad planetos atmosferoje rado vandens garų.
Ar tai reiškia, kad yra gyvenimas? Visur, kur randame vandens Žemėje, randame gyvybę. Ne, jūs galite visiškai gauti vandens neturėdami gyvybės.
Kai jis bus paleistas 2019 m., NASA Džeimso Webbo kosminis teleskopas perkels šį atmosferos jutimą į kitą lygį, leisdamas astronomams ištirti daugelio kitų pasaulių atmosferą daug didesne skiriamąja geba.
Vienas iš pirmųjų „Webb“ taikinių bus „TRAPPIST-1“ sistema su pusšimčiu planetų, besisukančių raudonos nykštukės žvaigždės gyvenamojoje zonoje. Webb turėtų sugebėti aptikti ozoną, metaną ir kitus galimus biosignautus visą gyvenimą.
Taigi, ko prireiks norint pamatyti tolimą pasaulį ir tikrai žinoti, koks ten gyvenimas.
Neseniai asterobiologas Johnas Lee Grenfellis iš Vokietijos aviacijos ir kosmoso centro sukūrė pranešimą, kuriame apžvelgė visus egzoplanetinius bios parašus, kurie gali būti ten, ir apžvelgė juos, kaip tikėtina, kad jie bus gyvenimo kitame pasaulyje požymis.
Pirmasis taikinys bus molekulinis deguonis arba O2. Jūs dabar kvėpuojate. Na, bet kokiu atveju 21% kiekvieno kvėpavimo. Deguonis kito šaltinio atmosferoje tūkstančius metų truks be šaltinio.
Jis gaminamas čia, Žemėje, fotosintezės būdu, tačiau jei pasaulį užmuša jo žvaigždė ir prarandama atmosfera, vandenilis išpūstas į kosmosą ir gali likti molekulinis deguonis. Kitaip tariant, jūs abu negalite būti tikri.
O kaip ozonas, dar žinomas kaip O3? Cheminis procesas atmosferoje O2 paverčiamas O3. Tai skamba kaip geras kandidatas, tačiau problema ta, kad yra natūralių procesų, kurie taip pat gali gaminti ozoną. Veneroje yra ozono sluoksnis, viename - Marsas, ir jie net buvo aptikti aplink ledinius Saulės sistemos mėnulius.
Yra azoto oksidas, dar žinomas kaip juokingos dujos. Jį gamina bakterijos dirvožemyje ir jis prisideda prie Žemės azoto ciklo. Ir yra gerų naujienų, atrodo, kad Žemė yra vienintelis Saulės sistemos pasaulis, kurio atmosferoje yra azoto oksido.
Tačiau mokslininkai taip pat sukūrė modelius, kaip ši cheminė medžiaga galėjo būti pagaminta ankstyvojoje Žemės istorijoje, kai jos sieros turtingas vandenynas sąveikavo su azotu planetoje. Tiesą sakant, tiek Venera, tiek Marsas galėjo būti išgyvenę panašų ciklą.
Kitaip tariant, galbūt jūs matote gyvenimą arba galbūt matote jauną planetą.
Tada yra metanas, cheminė medžiaga, apie kurią praleidome tiek laiko. Ir, kaip minėjau, čia, Žemėje, yra gyvybės gaminamas metanas, bet taip pat ir Marsas. Titanuose yra skystų metano vandenynų.
Astrobiologai pasiūlė kitų angliavandenilių, tokių kaip etanas, izoprenas, tačiau ir šie turi savo problemų.
O kaip su pažengusių civilizacijų išmetamais teršalais? Astrobiologai tai vadina „techniniais parašais“, ir jie gali apimti tokius dalykus kaip chlorfluorangliavandeniliai ar branduolinės nuosėdos. Bet vėlgi, šias chemines medžiagas būtų sunku aptikti po šviesmečių.
Astronomai pasiūlė ieškoti negyvų žemių, kad tik nustatytume pradinį tašką. Tai būtų pasauliai, esantys gyvenamojoje zonoje, tačiau akivaizdu, kad gyvenimas niekada nepraėjo. Tiesiog uola, vanduo ir nebiologiškai sukurta atmosfera.
Problema ta, kad greičiausiai net negalime išsiaiškinti būdo, kaip patvirtinti, kad pasaulis miręs. Tokios cheminės medžiagos, kokias tikėjotės pamatyti atmosferoje, pavyzdžiui, vandenynai gali absorbuoti anglies dioksidą, todėl net negalite pateikti neigiamo patvirtinimo.
Vienas metodas gali net netaikyti atmosferos nuskaitymo. Čia, Žemėje esanti augalija atspindi labai specifinį šviesos bangos ilgį 700–750 nanometrų srityje. Astrobiologai tai vadina „raudonu kraštu“, nes matysite atspindžio atspindžio padidėjimą penkis kartus, palyginti su kitais paviršiais.
Nors šiandien neturime teleskopų, kad tai padarytume, yra keletas tikrai protingų idėjų, pavyzdžiui, pažvelgti į tai, kaip į planetos šviesą atsispindi netoliese esantis mėnulis, ir išanalizuoti tai. Ieškoma egzoplanetos žemės paviršiaus.
Tiesą sakant, ankstesnėje Žemės istorijoje ji būtų atrodė purpurinė dėl Archean bakterijų.
Internete yra visas kosminių laivų ir antžeminių observatorijų parkas, kuris mums padės gilintis į šį klausimą.
ESA „Gaia“ misija nutars ir apibūdins 1% žvaigždžių Paukščių Take, papasakos mums, kokios žvaigždės ten yra, taip pat aptinka tūkstančius planetų tolimesniam stebėjimui.
Tranzitinės egzoplanetų kosmoso tyrimas, arba TESS, pradedamas 2018 m. Ir ras visas tranzituojančias Žemės dydžio ir didesnes egzoplanetas mūsų kaimynystėje.
„PLATO 2“ misija suras uolų pasaulius gyvenamojoje zonoje, o Jamesas Webbas galės ištirti jų atmosferą. Mes taip pat kalbėjome apie didžiulį LUVOIR teleskopą, kuris galėtų pasirodyti internete 2030-aisiais, ir perkelti šiuos stebėjimus į kitą lygį.
Kūriniuose yra dar daugiau kosminių ir antžeminių observatorijų.
Kai šis kitas teleskopų turas pasirodys internete, galinčiame tiesiogiai išmatuoti Žemės dydžio orbitą, skriejančią aplink kitą žvaigždę, astrobiologai stengsis rasti bios parašą, kuris aiškiai parodytų, kad ten gyvena.
Vietoj tikrumo atrodo, kad mes patirsime tą pačią kovą, kad suprastume tai, ką matome. Astronomai nesutaria vienas su kitu, kurdami naujus metodus ir naujus instrumentus atsakydami į neišspręstus klausimus.
Tai užtruks, o nežinomybę bus sunku sutvarkyti. Bet atminkite, tai turbūt svarbiausias mokslinis klausimas, kurį gali užduoti bet kas: ar mes Visatoje vieni?
Atsakymo verta laukti.
Šaltinis: John Lee Grenfell: Exoplanetary biosignacijų apžvalga.
Kepurės patarimas daktarui Kimberly Cartier, kad jis nukreiptų mane į šį dokumentą. Sekite jos darbą „EOS“ žurnale.
