Superteleskopi dolaze, ogromni zemaljski i svemirski opservatoriji koji će nam omogućiti izravno promatranje atmosfere udaljenih svjetova. Znamo da na Zemlji postoji život, a naša atmosfera govori o priči, možemo li to učiniti i sa ekstrasolarnim planetima? Ispada da, osmisliti jednu biosignaturu, kemikaliju u atmosferi koja vam govori da je, apsolutno, život na tom svijetu je zaista težak.
Moram priznati, bio sam prilično loš zbog ovoga u prošlosti. U starim epizodama Astronomy Cast i Tjednog svemirskog hangouta, čak sam i ovdje u Vodiču za svemir, rekao sam da ako samo možemo uzorkovati atmosferu dalekog svijeta, možemo s uvjerenjem reći da tamo živi.
Otkrijte ozon u atmosferi, metan, ili čak zagađenje i mogli biste reći, "tamo je život." Pa, budući Fraser je tu da popravi prošlost Frasera. Dok se divim njegovom naivnom entuzijazmu u potrazi za vanzemaljcima, ispada da će, kao i uvijek, stvari biti teže nego što smo prije mislili.
Astrobiolozi se zapravo trude otkriti jednu biosignatu pištolja za pušenje koja bi se koristila za reći da tamo živi. I to je zato što izgleda da prirodni procesi imaju pametne načine da nas zavaraju.
Koje su neke potencijalne biosignare, zašto su problematične i što će trebati da se dobije potvrda?
Krenimo od svijeta bliskog domu: Mars.
Gotovo dva desetljeća astronomi su otkrivali velike oblake metana u atmosferi Marsa. Ovdje na Zemlji, metan dolazi od živih bića, poput bakterija i krava. Nadalje, metan se lako razgrađuje sunčevom svjetlošću, što znači da ovo nije prastari ostatak metana prije nekoliko milijardi godina. Neki se procesi na Marsu stalno nadopunjuju.
Ali što?
Pa, osim života, metan se prirodno može stvoriti vulkanima, kada stijene djeluju uzajamno s grijanom vodom.
NASA je pokušala doći do dna ovog pitanja pomoću rovera Spirit and Opportunity i očekivalo se da bi Curiosity trebao imati alate na brodu da pronađe izvor metana.
Tijekom nekoliko mjeseci, znatiželja je otkrila pojačanje metana dolje na površini, ali čak je i to dovelo do kontroverze. Ispada da je i sam rover nosio metan, i mogao je kontaminirati područje oko sebe. Možda je metan koji je otkrio potekao sam od sebe. Također je moguće da je kamenit meteorit pao u blizini i pustio nešto plina koji je kontaminirao rezultate.
Misija ExoMars Europske svemirske agencije stigla je na Mars u listopadu 2016. Iako je Lander Schiaparelli uništen, Orbiter Trace Gas preživio je putovanje i počeo detaljno mapirati Marsovu atmosferu, tražeći mjesta koja bi mogla isprazniti metan, i tako daleko, nemamo uvjerljive rezultate.
Drugim riječima, na Marsu imamo flotu orbitara i zemljaca koji su opremljeni instrumentima dizajniranim za isjecanje najsitnijeg udara metana na Marsu.
Postoje stvarno intrigantni savjeti o tome kako se čini da nivo metana na Marsu raste i opada s godišnjim dobima, što ukazuje na život, ali astrobiolozi se i dalje ne slažu.
Izvanredne tvrdnje zahtijevaju izvanredne dokaze i sve to.
Neki teleskopi već mogu mjeriti atmosferu planeta u orbiti oko drugih zvijezda. U posljednjem desetljeću, NASA-in Spitrov svemirski teleskop preslikava atmosferu raznih svjetova. Na primjer, evo mape vrućeg jupitera HD 189733b
, Mjesto je sranje, ali wow, za mjerenje atmosfere drugog planeta, to je prilično spektakularno.
Taj podvig izvode tako što mjere kemikalije zvijezde dok planet prolazi ispred nje, a zatim je mjere kada nema planete. To vam govori koje kemikalije planet donose na zabavu.
Oni su također mogli izmjeriti atmosferu HAT-P-26b, koji je relativno mali svijet veličine Neptuna koji orbitira oko obližnje zvijezde, i bili su iznenađeni kad su pronašli vodenu paru u atmosferi planeta.
Znači li to da postoji život? Gdje god na Zemlji nađemo vodu nalazimo život. Ne, potpuno možeš dobiti vodu bez života.
Kad se predstavi u 2019., NASA-in svemirski teleskop James Webb podići će ovo atmosfersko osjećanje na novu razinu, omogućujući astronomima da proučavaju atmosferu mnogih više svjetova s mnogo većom razlučivošću.
Jedna od prvih meta za Webb bit će sustav TRAPPIST-1 sa svojim pola tuceta planeta koji orbitiraju u naseljenoj zoni crvene patuljaste zvijezde. Webb bi trebao biti u stanju otkriti ozon, metan i druge potencijalne biosignature za život.
Pa što će trebati da biste mogli vidjeti daleki svijet i sigurno znali da tamo živi.
Astrobiolog John Lee Grenfell iz njemačkog zrakoplovnog centra nedavno je stvorio izvještaj koji je prošao kroz sve egzoplanetarne biosignature koje bi mogle biti vani i pregledao ih kako je vjerovatno da će im biti pokazatelj života na drugom svijetu.
Prva meta bit će molekulski kisik, ili O2. Sada to dišete Pa, 21% svakog daha, svejedno. Kisik će trajati u atmosferi drugog svijeta tisućama godina bez izvora.
Ovdje se proizvodi na Zemlji fotosintezom, ali ako svijet pretuče njegova zvijezda i izgubi atmosferu, tada se vodik otpuha u svemir i molekulski kisik može ostati. Drugim riječima, ni u jednom slučaju ne možete biti sigurni.
Što je s ozonom, zvanom O3? O2 se pretvara u O3 kemijskim postupkom u atmosferi. Zvuči kao dobar kandidat, ali problem je što postoje prirodni procesi koji mogu proizvesti i ozon. Na Veneri postoji ozonski omotač, jedan na Marsu, a čak su otkriveni i oko ledenih mjeseci Sunčevog sustava.
Postoji dušikov oksid, također poznat kao plin koji se smije. Proizvodi se kao izlaz bakterija u tlu i pomaže doprinijeti Zemljinom ciklusu dušika. I tu su dobre vijesti, čini se da je Zemlja jedini svijet Sunčevog sustava koji ima dušikov oksid u svojoj atmosferi.
No, znanstvenici su također razvili modele kako je ta kemikalija mogla nastati u ranoj povijesti Zemlje kada je njen ocean bogat sumporom na planeti djelovao s dušikom. Zapravo su i Venera i Mars mogli proći kroz sličan ciklus.
Drugim riječima, možda vidite život ili možda vidite mladi planet.
Tu je metan, kemikalija o kojoj smo toliko vremena razgovarali. I kao što sam spomenuo, na Zemlji se ovdje proizvodi metan, ali to je i na Marsu, a na Titanu postoje tekući oceani metana.
Astrobiolozi sugeriraju druge ugljikovodike, poput etana, izoprena, ali i oni imaju svojih problema.
Što je sa zagađivačima koje ispuštaju napredne civilizacije? Astrobiolozi nazivaju ove „tehnoznake“, a mogle bi uključiti i stvari poput klorofluoro ugljikovodika ili ispadanja iz nuklearne vode. Ali opet, ove su kemikalije teško otkriti svjetlosne godine.
Astronomi su predložili da bismo trebali tražiti mrtve zemlje, samo da postavimo osnovnu vrijednost. To bi bili svjetovi smješteni u naseljenoj zoni, ali život očito nikad nije krenuo. Samo stijena, voda i ne-biološki stvorena atmosfera.
Problem je u tome što vjerojatno niti ne možemo smisliti način da potvrdimo da je svijet također mrtav. Vrste kemikalija koje biste očekivali da će vidjeti u atmosferi, poput ugljičnog dioksida, oceani bi mogli apsorbirati, tako da čak ni negativnu potvrdu ne možete.
Jedna metoda možda uopće ne uključuje skeniranje atmosfere. Vegetacija ovdje na Zemlji odražava vrlo specifičnu valnu duljinu svjetlosti u regiji 700-750 nanometara. Astrobiolozi ovo nazivaju "crvenim rubom", jer ćete vidjeti 5-kratno povećanje reflektivnosti u odnosu na druge površine.
Iako danas nemamo teleskope za to, postoje neke stvarno pametne ideje, poput gledanja kako se svjetlost s planeta odražava na obližnji mjesec, i analizirati to. U potrazi za zemaljskim sjajem egzoplaneta.
Zapravo, još u ranoj povijesti Zemlje izgledala bi više ljubičasto zbog arhejskih bakterija.
Postoji cijela flota svemirskih letjelica i zemaljskih opservatorija koje će nam pomoći što dalje u ovom pitanju.
ESA-ova misija Gaia preslikava i karakterizira 1% zvijezda u Mliječnom putu, govoreći nam kakve su zvijezde tamo, kao i detektirati tisuće planeta za daljnje promatranje.
Svemirska anketa egzoplaneta u tranzitu, ili TESS, pokreće se 2018. godine i pronaći će sve egzoplanete veličine Zemlje i veće egzoplanete u našem susjedstvu.
Misija PLATO 2 pronaći će stjenovite svjetove u naseljenoj zoni, a James Webb moći će proučavati njihovu atmosferu. Razgovarali smo i o masivnom teleskopu LUVOIR koji bi se mogao pojaviti na mreži 2030-ih, i prenijeti ta promatranja na novu razinu.
A u radovima je i mnogo više svemirskih i zemaljskih opservatorija.
Kad se sljedeći krug teleskopa pojavi na mreži, oni sposobni izravno izmjeriti atmosferu svijeta veličine Zemlje koji orbitira oko druge zvijezde, astrobiolozi će se boriti da pronađu biosignat koji daje jasan znak da tamo živi.
Umjesto sigurnosti, čini se da ćemo se boriti za isti smisao onoga što vidimo. Astronomi se ne slažu jedan s drugim, razvijaju nove tehnike i nove instrumente za odgovor na neriješena pitanja.
Proći će neko vrijeme i nesigurnost će se teško riješiti. Ali zapamtite, ovo je vjerojatno najvažnije znanstveno pitanje koje svatko može postaviti: jesmo li sami u svemiru?
Odgovor je vrijedan čekanja.
Izvor: John Lee Grenfell: Pregled egzoplanetarnih biosignata.
Savjet šešira dr. Kimberly Cartieru da me usmjeri prema ovom radu. Pratite njezin rad na EOS Magazinu.
