Tehnologia telescopului avansează rapid, pe măsură ce instrumentele din ce în ce mai mari se construiesc. Dacă există viață acolo, o vom recunoaște? Cercetătorii de la Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics și NASA au elaborat o listă cu epocile din istoria atmosferei Pământului care ar putea fi vizibile prin acest instrument; din cele mai vechi timpuri când viața a apărut în atmosfera noastră actuală, cu oxigen / azot abundent.
Este doar o chestiune de timp înainte ca astronomii să găsească o planetă de dimensiuni terestre orbitând pe o stea îndepărtată. Când o vor face, primele întrebări pe care oamenii le vor pune sunt: Este locuibil? Și chiar mai important, există deja viață pe ea? Pentru indicii despre răspunsuri, oamenii de știință se uită pe planeta lor natală, Pământul.
Astronomii Lisa Kaltenegger de la Centrul de Astrofizică Harvard-Smithsonian (CfA) și Wesley Traub din Laboratorul de Propulsie Jet și CfA al NASA, propun să folosească istoria atmosferică a Pământului pentru a înțelege alte planete.
„Planetele bune sunt greu de găsit”, a spus Kaltenegger. „Munca noastră oferă indicatoarele pe care astronomii le vor căuta atunci când examinează lumi cu adevărat similare Pământului.”
Înregistrările geologice arată că atmosfera Pământului s-a schimbat dramatic în ultimii 4,5 miliarde de ani, în parte din cauza formelor de viață care se dezvoltă pe planeta noastră. Cartografiind gazele care au cuprins atmosfera Pământului în timpul istoriei sale, Kaltenegger și Traub propun ca, în căutarea compoziției atmosferei similare pe alte lumi, oamenii de știință să poată determina dacă acea planetă are viață pe ea și, dacă da, în etapa evolutivă a vieții. Lucrarea de cercetare care descrie munca lor este disponibilă online la http://arxiv.org/abs/astro-ph/0609398.
Până în prezent, toate planetele extrasolare au fost studiate indirect, de exemplu prin monitorizarea modului în care o stea gazdă se plimbă pe măsură ce gravitația planetei o atrage. Doar patru planete extrasolare au fost detectate direct și sunt lumi masive de dimensiuni ale Jupiterului. Atmosfera uneia dintre aceste lumi a fost detectată de un alt om de știință CfA, David Charbonneau, folosind Telescopul spațial Spitzer al NASA. Următoarea generație de misiuni spațiale, precum Terrestrial Planet Finder (TPF) de la NASA și Darwin a ESA vor putea studia direct lumile din apropierea Pământului.
Astronomii doresc în special să observe spectrele vizibile și infraroșii ale planetelor terestre îndepărtate pentru a afla despre atmosfera lor. Gazele particulare lasă semnături în spectrul unei planete, cum ar fi amprentele sau markerii ADN. Prin identificarea acestor amprente, cercetătorii pot afla despre compoziția unei atmosfere și chiar pot deduce prezența norilor.
Astăzi, atmosfera Pământului este formată din aproximativ trei sferturi de azot și o pătrime de oxigen, cu un procent mic de alte gaze precum dioxidul de carbon și metanul. Dar acum patru miliarde de ani, nu era prezent oxigen. Atmosfera Pământului a evoluat de-a lungul a șase epoci distincte, fiecare caracterizată printr-un anumit amestec de gaze. Folosind un cod computer dezvoltat de colegul Traub și CfA, Ken Jucks, Kaltenegger și Traub, au modelat fiecare din cele șase epoci ale Pământului pentru a determina ce amprente spectrale ar fi văzute de un observator îndepărtat.
"Studiind trecutul Pământului, putem afla despre starea actuală a altor lumi", a explicat Traub. „Dacă o planetă extrasolară se găsește cu un spectru similar cu unul dintre modelele noastre, am putea caracteriza starea geologică a acelei planete, capacitatea ei de locuire și gradul în care a evoluat viața asupra acesteia.”
Pentru a înțelege mai bine aceste perioade de timp, sau „epoci”, și pentru a le pune în perspectivă, se poate scala istoria Pământului de 4,5 miliarde de ani până la un an, atașând date începând cu 1 ianuarie - data formării Pământului.
EPOCH 0 - 12 februarie
La Epoch 0 (acum 3,9 miliarde de ani), tânărul Pământ avea o atmosferă turbulentă, aburită, compusă în mare parte din azot, dioxid de carbon și sulfură de hidrogen. Zilele erau mai scurte și Soarele era mai slab, strălucind ca o orbă roșie prin cerul nostru portocaliu de cărămidă. Singurul ocean care a acoperit întreaga noastră planetă a fost un maro noroaios care a absorbit bombardarea de la meteorii și cometele primite. Dioxidul de carbon a ajutat la încălzirea lumii noastre, deoarece Soarele mic a fost al treilea mai puțin luminos decât astăzi. Deși nu au supraviețuit fosile din această perioadă, este posibil ca semnăturile izotopice ale vieții să fi fost lăsate în urmă în rocile Groenlandei.
EPOCH 1 - 17 martie
Cu aproximativ 3,5 miliarde de ani în urmă (Epoca 1), peisajul planetei a prezentat lanțuri insulare vulcanice care se îndepărtează din vastul ocean global. Prima viață pe Pământ a fost bacteriile anaerobe - bacterii care ar putea trăi fără oxigen. Aceste bacterii au pompat cantități mari de metan în atmosfera planetei, schimbându-l în moduri detectabile. Dacă există alte bacterii similare pe o altă planetă, viitoarele misiuni precum TPF și Darwin ar putea detecta amprenta lor în atmosferă.
EPOCH 2 - 5 iunie
În urmă cu aproximativ 2,4 miliarde de ani (Epoch 2), atmosfera a atins concentrația maximă de metan. Gazele dominante au fost azotul, dioxidul de carbon și metanul. Au început să se formeze terenuri continentale. Algele verzi albastre au început să pompeze în atmosferă cantități mari de oxigen. Schimbările mari erau pe cale să se întâmple.
„Îmi pare rău să spun primele semne ale E.T. probabil nu va fi o emisiune radio sau TV; în schimb, ar putea fi oxigen din alge ", a lamentat Kaltenegger.
EPOCH 3 - 16 iulie
Cu două miliarde de ani în urmă (Epoch 3), aceste prime organisme fotosintetice au schimbat permanent echilibrul atmosferei - au produs oxigen, un gaz extrem de reactiv care a eliminat o mare parte din metan și dioxid de carbon, în timp ce sufocă bacteriile anaerobe, producătoare de metan. În acest sens, atmosfera planetei a obținut primul oxigen gratuit. Peisajul era acum plat și umed. În timp ce vulcanii fumau în depărtare, bazinele colorate în culori strălucitoare de scumă maro-verzuie au creat o lucire pe apa plină de duhoare. Revoluția oxigenului a fost pe deplin în curs.
„Introducerea oxigenului a fost catastrofală pentru viața dominantă pe Pământ la acea vreme; l-a otrăvit ”, a spus Traub. „În același timp, a făcut posibilă viața multicelulară, inclusiv viața umană.”
4 EPOCH - 13 octombrie
Cu 800 de milioane de ani în urmă, Pământul a intrat în Epoch 4, cu creșteri continue ale nivelului de oxigen. Această perioadă de timp coincide cu ceea ce este cunoscută acum sub numele de „Explozie cambriană”. În urmă cu 550 până la 500 de milioane de ani, Perioada Cambriană este un post marcant semnificativ în istoria vieții pe Pământ: este momentul în care majoritatea grupurilor de animale majore apar prima dată în registrele fosile. Pământul era acum acoperit de mlaștini, mări și câțiva vulcani activi. Oceanele au făcut echipă cu viața.
EPOCH 5 - 8 noiembrie
În sfârșit, acum 300 de milioane de ani în Epoch 5, viața s-a mutat din oceane pe pământ. Atmosfera Pământului a atins compoziția actuală de azot și oxigen. Acesta a fost începutul perioadei mezozoice care a inclus dinozaurii. Peisajul părea parcul Jurassic într-o duminică după-amiază.
6 EPOCH - 31 decembrie (11:59:59)
Întrebarea intrigantă care rămâne este: cum ar arăta Epoch 6, perioada de timp pe care oamenii o ocupă astăzi? Am putea detecta semnele de poveste ale tehnologiilor extraterestre în lumile îndepărtate?
Deoarece consensul general se dezvoltă în rândul oamenilor de știință că activitatea umană a modificat atmosfera Pământului prin introducerea de dioxid de carbon, precum și gaze precum Freon, am putea identifica amprentele spectrale ale acestor produse secundare din alte lumi? Deși sateliții orbitanți pe Pământ și experimentele cu balon pot măsura aceste schimbări acasă aici, detectarea efectelor similare asupra unei lumi îndepărtate depășesc chiar și capacitățile viitoarelor programe precum Terrestrial Planet Finder și Darwin. Va fi nevoie de flotile gigantice ale viitoarelor telescoape în infraroșu bazate pe spațiu pentru a putea realiza aceste măsurători.
„Oricât de dezamăgitoare pare această provocare”, a spus Kaltenegger, „cred că în următoarele câteva decenii vom ști dacă mica noastră lume albastră este sau nu singură în Univers sau dacă există vecini acolo care așteaptă să ne întâlnească.”
Această cercetare a fost finanțată de NASA.
Cu sediul în Cambridge, Mass., Centrul Harvard-Smithsonian pentru Astrofizică (CfA) este o colaborare comună între Smithsonian Astrophysical Observatory și Harvard College Observatory. Oamenii de știință CfA, organizați în șase divizii de cercetare, studiază originea, evoluția și soarta finală a universului.
Sursa originală: Comunicat de presă CfA
