Următoarele supertelescopuri sunt observatoare enorme și solare și bazate pe spațiu, care ne vor permite să observăm direct atmosfera lumilor îndepărtate. Știm că există viață pe Pământ, iar atmosfera noastră spune povestea, deci putem face același lucru cu planetele extrasolare? Se dovedește că vine cu o singură biosemnatură, o substanță chimică din atmosferă care vă spune că da, absolut, există viață pe lumea aceea, este într-adevăr dificilă.
Trebuie să recunosc, am fost destul de rău pentru asta în trecut. În episoadele vechi din distribuția astronomică și din Hangoutul spațial săptămânal, chiar aici, în Ghidul spațiului, am spus că, dacă am putea proba doar atmosfera unei lumi îndepărtate, am putea spune cu convingere dacă există viață acolo.
Trebuie doar să detectați ozonul în atmosferă, metan sau chiar poluare și ați putea spune „există viață acolo”. Ei bine, viitorul Fraser este aici pentru a corecta trecutul Fraser. În timp ce îi admir entuziasmul naiv pentru căutarea extratereștrilor, se dovedește, ca întotdeauna, lucrurile vor fi mai dificile decât am crezut anterior.
Astrobiologii se luptă de fapt să-și dea seama de o biosemnatură cu o singură armă de fumat, care ar putea fi folosită pentru a spune că există viață acolo. Și asta pentru că procesele naturale par să aibă moduri inteligente de a ne păcăli.
Care sunt unele biosignaturi potențiale, de ce sunt problematice și ce va fi nevoie pentru a obține această confirmare?
Să începem cu o lume aproape de casă: Marte.
Timp de aproape două decenii, astronomii au detectat nori mari de metan în atmosfera lui Marte. Aici, pe Pământ, metanul provine de la făpturi vii, precum bacteriile și vacile care se află la pământ. În plus, metanul este ușor descompus de lumina soarelui, ceea ce înseamnă că acesta nu este restul de metan antic de la miliarde de ani în urmă. Unele procese de pe Marte îl reamplifică constant.
Dar ce?
Ei bine, pe lângă viață, metanul se poate forma în mod natural prin vulcanism, când rocile interacționează cu apa încălzită.
NASA a încercat să ajungă la baza acestei întrebări cu rovers-urile Spirit și Oportunitate și era de așteptat ca Curiosity să aibă instrumentele la bord pentru a găsi sursa de metan.
De-a lungul mai multor luni, Curiosity a detectat un impuls de metan acolo la suprafață, dar chiar și asta a dus la o controversă. Se dovedește că roverul în sine transporta metan și ar fi putut contamina zona din jurul său. Poate că metanul detectat a venit de la sine. Este, de asemenea, posibil ca un meteorit stâncos să cadă în apropiere și să elibereze ceva gaz care a contaminat rezultatele.
Misiunea ExoMars a Agenției Spațiale Europene a sosit la Marte în octombrie 2016. Deși Schiaparelli Lander a fost distrusă, Trace Gas Orbiter a supraviețuit călătoriei și a început cartografierea atmosferei de pe Marte în mare detaliu, căutând locuri care ar putea fi evacuate cu metan, etc. departe, nu avem rezultate concludente.
Cu alte cuvinte, avem o flotă de orbiteri și debarcatori de pe Marte, echipată cu instrumente concepute pentru a înnebuni cel mai slab vârf de metan de pe Marte.
Există câteva indicii cu adevărat interesante despre modul în care nivelurile de metan de pe Marte par să crească și să scadă odată cu anotimpurile, ceea ce indică viața, dar astrobiologii încă nu sunt de acord.
Cererile extraordinare necesită dovezi extraordinare și toate acestea.
Unele telescoape pot măsura deja atmosfera planetelor care orbitează alte stele. În ultimul deceniu, Telescopul spațial Spitzer al NASA a trasat atmosfera diverselor lumi. De exemplu, iată o hartă a jupiterului fierbinte HD 189733b
. Locul este val, dar uau, pentru a măsura o atmosferă, de o altă planetă, care este destul de spectaculos.
Ei îndeplinesc acest obiectiv măsurând substanțele chimice ale stelei în timp ce planeta trece prin fața ei, apoi o măsoară atunci când nu există nicio planetă. Asta îți spune ce substanțe chimice aduce planeta la petrecere.
De asemenea, au reușit să măsoare atmosfera HAT-P-26b, care este o lume relativ mică de dimensiuni a Neptunului care orbitează pe o stea din apropiere și au fost surprinși să găsească vapori de apă în atmosfera planetei.
Asta înseamnă că există viață? Oriunde găsim apă pe Pământ, găsim viață. Nu, poți obține apă complet fără să ai viață.
Când se lansează în 2019, Telescopul spațial James Webb al NASA va duce acest senzor atmosferic la nivelul următor, permițând astronomilor să studieze atmosfera din multe alte lumi cu o rezoluție mult mai mare.
Una dintre primele ținte pentru Webb va fi sistemul TRAPPIST-1, cu jumătate de duzină de planete care orbitează în zona locuibilă a unei stele pitice roșii. Webb ar trebui să poată detecta ozonul, metanul și alte biosemnaturi potențiale pe viață.
Deci, ce va fi nevoie pentru a putea vedea o lume îndepărtată și a ști sigur că există viață acolo.
Astrobiologul John Lee Grenfell de la Centrul aerospațial german a creat recent un raport, parcurgând toate biosignaturile exoplanetare care ar putea fi acolo și le-a revizuit pentru cât de probabile ar fi un indiciu de viață în altă lume.
Prima țintă va fi oxigenul molecular, sau O2. O respiri chiar acum. Ei bine, 21% din fiecare respirație, oricum. Oxigenul va rezista în atmosfera altei lumi timp de mii de ani fără sursă.
Este produs aici pe Pământ prin fotosinteză, dar dacă o lume este bătută de steaua ei și pierde atmosfera, hidrogenul este aruncat în spațiu și oxigenul molecular poate rămâne. Cu alte cuvinte, nu poți fi sigur în niciun fel.
Ce zici de ozon, numit O3? O2 este transformat în O3 printr-un proces chimic din atmosferă. Pare un candidat bun, dar problema este că există procese naturale care pot produce și ozon. Există un strat de ozon pe Venus, unul pe Marte și chiar au fost detectate în jurul lunilor glaciare din Sistemul solar.
Există oxid nitru, cunoscut și sub denumirea de gaz de râs. Este produs ca o producție de bacterii din sol și contribuie la ciclul de azot al Pământului. Și există vești bune, Pământul pare a fi singura lume din Sistemul Solar care are oxid de azot în atmosferă.
Însă oamenii de știință au dezvoltat modele pentru modul în care această substanță chimică ar fi putut fi generată în istoria timpurie a Pământului, când oceanul său bogat în sulf a interacționat cu azotul de pe planetă. De fapt, atât Venus, cât și Marte ar fi putut trece printr-un ciclu similar.
Cu alte cuvinte, s-ar putea să vezi viață sau s-ar putea să vezi o planetă tânără.
Apoi există metan, produsul chimic despre care am petrecut atât de mult timp vorbind. Și după cum am menționat, există metan produs de viață aici pe Pământ, dar este și pe Marte, iar pe Titan există oceane lichide de metan.
Astrobiologii au sugerat alte hidrocarburi, precum etanul, izoprenul, dar și acestea au propriile probleme.
Cum rămâne cu poluanții emisiți de civilizațiile avansate? Astrobiologii numesc aceste „tehnosignature” și ar putea include lucruri precum clorofluorocarburi sau căderea nucleară. Dar, din nou, aceste substanțe chimice ar fi greu de detectat la ani lumina distanță.
Astronomii au sugerat că ar trebui să căutăm pământuri moarte, doar pentru a stabili o bază. Acestea ar fi lumi situate în zona locuibilă, dar în mod clar viața nu a mers niciodată. Doar rock, apă și o atmosferă creată non-biologic.
Problema este că, probabil, nici nu putem găsi o modalitate de a confirma că o lume este moartă. Tipurile de substanțe chimice pe care așteptați să le vedeți în atmosferă, cum ar fi dioxidul de carbon ar putea fi absorbit de oceane, așa că nu puteți face nici măcar o confirmare negativă.
O metodă poate să nu implice nici măcar scanarea atmosferelor. Vegetația de aici de pe Pământ reflectă o lungime de undă foarte specifică a luminii în regiunea 700-750 nanometri. Astrobiologii numesc aceasta „marginea roșie”, deoarece veți vedea o creștere de 5 ori a reflectivității în comparație cu alte suprafețe.
Deși nu avem telescoape pentru a face acest lucru astăzi, există câteva idei cu adevărat inteligente, cum ar fi să privim cum se reflectă lumina de pe o planetă pe o lună din apropiere și să o analizăm. În căutarea de roșu exoplanet.
De fapt, în istoria timpurie a Pământului, ar fi arătat mai purpuriu din cauza bacteriilor arhaiene.
Există o întreagă flotă de nave spațiale și observatorii la sol care ne vor ajuta să continuăm cu această întrebare.
Misiunea Gaia a ESA va face o hartă și caracterizează 1% din stelele de pe Calea Lactee, spunându-ne ce tipuri de stele există, precum și detectarea a mii de planete pentru observații ulterioare.
Transiting Exoplanet Space Survey, sau TESS, se lansează în 2018 și va găsi toate exoplanetele tranzitorii de dimensiuni mari și mai mari din cartierul nostru.
Misiunea PLATO 2 va găsi lumi stâncoase în zona locuibilă, iar James Webb va putea studia atmosfera lor. Am vorbit și despre masivul telescop LUVOIR care ar putea veni online în anii 2030 și să ducem aceste observații la nivelul următor.
Și în lucrări există mult mai multe observatorii în spațiu și la sol.
Pe măsură ce această rundă de telescoape vine online, cele capabile să măsoare direct atmosfera unei lumi de pe Pământ care orbitează pe o altă stea, astrobiologii vor lupta să găsească o biosemnatură care să ofere un semn clar că există viață acolo.
În loc de certitudine, se pare că vom avea aceeași luptă pentru a înțelege ceea ce vedem. Astronomii vor fi în dezacord unul cu celălalt, vor dezvolta noi tehnici și instrumente noi pentru a răspunde la întrebări nesoluționate.
Va dura un timp și incertitudinea va fi greu de gestionat. Dar amintiți-vă, aceasta este probabil cea mai importantă întrebare științifică pe care o poate pune cineva: suntem singuri în Univers?
Răspunsul merită așteptat.
Sursa: John Lee Grenfell: O revizuire a biosignaturilor exoplanetare.
Sfătuiește-l pe dr. Kimberly Cartier pentru că m-a direcționat către această lucrare. Urmăriți lucrările ei în revista EOS.
