Tehnologija teleskopa brzo napreduje kako se grade sve veći i veći instrumenti. Ako postoji život tamo, hoćemo li ga prepoznati? Istraživači iz Centra za astrofiziku Harvard-Smithsonian i NASA razvili su popis epoha u povijesti Zemljine atmosfere koje bi se mogle vidjeti ovim instrumentom; od najranijih vremena u kojima se život pojavio sadašnjom atmosferom obilnom kisikom / dušikom.
Samo je pitanje vremena kada će astronomi pronaći planet veličine Zemlje koji kruži oko udaljene zvijezde. Kad to učine, prva pitanja koja će postavljati ljudi glase: Je li to useljivo? I još važnije, je li na njemu već prisutan život? Ako traga za odgovorima, znanstvenici traže svoj matični planet, Zemlju.
Astronomi Lisa Kaltenegger iz Harvard-Smithsonian centra za astrofiziku (CfA) i Wesley Traub iz NASA-inog laboratorija za mlazni pogon i CfA, predlažu korištenje Zemljine atmosferske povijesti za razumijevanje drugih planeta.
"Teške je naći dobre planete", rekao je Kaltenegger. "Naš rad osigurava putokaze koje će astronomi tražiti prilikom ispitivanja zaista svjetova poput Zemlje."
Geološki zapisi pokazuju da se atmosfera Zemlje dramatično promijenila u posljednjih 4,5 milijardi godina, dijelom zbog životnih oblika koji se razvijaju na našem planetu. Mapirajući što plinovi čine Zemljinu atmosferu tijekom njegove povijesti, Kaltenegger i Traub predlažu da traženjem sličnog sastava atmosfere na drugim svjetovima, znanstvenici će moći utvrditi ima li taj planet na njemu život, i ako je tako, evolucijsku fazu života. Istraživački rad koji opisuje njihov rad dostupan je na mreži na http://arxiv.org/abs/astro-ph/0609398.
Do danas, sve ekstrasolarne planete proučavane su indirektno, na primjer praćenjem načina na koji se zvijezda domaćina njiše dok gravitacija planete to vuče. Samo su četiri ekstrasolarna planeta otkrivena izravno, i oni su masivni svjetovi veličine Jupitera. Atmosferu jednog od ovih svjetova otkrio je drugi CfA-in znanstvenik David Charbonneau, koristeći NASA-in svemirski teleskop. Sljedeća generacija svemirskih misija, poput NASA-inog zemaljskog planeta (TPF) i ESA-e Darwin moći će izravno proučavati obližnje svjetove veličine Zemlje.
Astronomi posebno žele promatrati vidljivi i infracrveni spektar udaljenih zemaljskih planeta i učiti o njihovim atmosferama. Posebni plinovi ostavljaju potpise u planetovom spektru, poput otisaka prstiju ili DNK markera. Primjećujući te otiske prstiju, istraživači mogu naučiti o sastavu atmosfere i čak zaključiti prisutnost oblaka.
Danas se Zemljina atmosfera sastoji od oko tri četvrtine dušika i jedne četvrtine kisika, s malim postotkom drugih plinova poput ugljičnog dioksida i metana. Ali prije četiri milijarde godina nije bilo kisika. Zemljina atmosfera razvijala se kroz šest različitih epoha, od kojih je svaka obilježena određenom mješavinom plinova. Pomoću računalnog koda kojeg su razvili Traub i kolega iz CfA-e Ken Jucks, Kaltenegger i Traub modelirali su svaku Zemljinu šest epoha kako bi odredili kakve će spektralne otiske vidjeti daleki promatrač.
"Proučavajući prošlost Zemlje, možemo naučiti o sadašnjem stanju drugih svjetova", objasnio je Traub. "Ako se nađe ekstrasolarni planet s spektrom sličnim jednom od naših modela, potencijalno bismo mogli okarakterizirati geološko stanje planeta, njegovu naseljenost i stupanj u kojem se život na njemu razvijao."
Da bismo bolje razumjeli ta vremenska razdoblja, ili "epohe", i stavili ih u perspektivu, može se skalirati povijest Zemlje od 4,5 milijardi godina do jedne godine, pridajući datume koje počinju od 1. siječnja - datuma kada se Zemlja formirala.
EPOCH 0 - 12. veljače
U vrijeme Epohe 0 (prije 3,9 milijardi godina), mlada je Zemlja posjedovala turbulentnu, parnu atmosferu sastavljenu uglavnom od dušika, ugljičnog dioksida i vodikovog sulfida. Dani su bili sve kraći i Sunce je bilo mračno, blistalo je poput crvene kugle kroz naše narančasto nebo u boji cigle. Jedan ocean koji je pokrivao cijeli naš planet bio je blatnjavo smeđe boje koje je apsorbiralo bombardiranje iz dolaznih meteora i kometa. Ugljični dioksid pomogao je zagrijati naš svijet jer je novorođenče Sunce bilo treće manje blistavo nego danas. Iako nijedan fosil nije preživio iz tog vremenskog razdoblja, u grenlandskim stijenama možda su zaostali izotopski potpisi života.
EPOCH 1. - 17. ožujka
Prije otprilike 3,5 milijardi godina (Epoha 1), krajolik planeta sadržavao je vulkanske otočne lance koji izviru iz ogromnog globalnog oceana. Prvi život na Zemlji bile su anaerobne bakterije - bakterije koje su mogle živjeti bez kisika. Te bakterije su pumpale velike količine metana u atmosferu planete, mijenjajući ga na prepoznatljiv način. Ako slične bakterije postoje na drugom planetu, buduće misije poput TPF-a i Darwina mogle bi otkriti njihov otisak prsta u atmosferi.
EPOCH 2 - 5. lipnja
Prije otprilike 2,4 milijarde godina (Epoha 2) atmosfera je dosegla svoju maksimalnu koncentraciju metana. Dominantni plinovi bili su dušik, ugljični dioksid i metan. Kontinentalne su se kopnene površine počele formirati. Plave zelene alge počele su crpiti velike količine kisika u atmosferu. Uskoro su se dogodile velike promjene.
"Žao mi je što moram reći da su prvi znakovi E.T. vjerojatno neće biti radio ili TV emisija; Umjesto toga, to bi mogao biti kisik iz algi ", uzvrati Kaltenegger.
EPOCH 3. - 16. srpnja
Prije dvije milijarde godina (Epoha 3), ovi prvi fotosintetski organizmi trajno su pomakli ravnotežu atmosfere - stvarali su kisik, visoko reaktivni plin koji je očistio velik dio metana i ugljičnog dioksida, dok je ugušio anaerobne bakterije koje proizvode metan. Pri tome je atmosfera planete dobila svoj prvi slobodni kisik. Pejzaž je sada bio ravan i vlažan. Vulkani koji puše u daljini, sjajno obojeni bazeni zelenkasto smeđe smeće stvorili su sjaj vode ispunjene smradom. Kisik revolucija je bila u potpunosti u tijeku.
"Unošenje kisika bilo je katastrofalno za dominantni život na Zemlji u to vrijeme; to ga je otrovalo, "rekao je Traub. "Ali istodobno je omogućio višećelijski život, uključujući i ljudski život."
EPOCH 4. - 13. listopada
Prije 800 milijuna godina, Zemlja je ušla u epohu 4, uz stalno povećanje razine kisika. Ovo se vremensko razdoblje podudara s onim što je danas poznato kao "Kambrijska eksplozija." Počevši prije 550 do 500 milijuna godina, kambrijsko razdoblje značajan je markerski post u povijesti života na Zemlji: to je vrijeme kada se najveće životinjske skupine prvi put pojavljuju u fosilnim zapisima. Zemlja je sada bila prekrivena močvarama, morima i nekoliko aktivnih vulkana. Oceani su se udružili sa životom.
EPOCH 5. - 8. studenog
Napokon, prije 300 milijuna godina u Epohi 5, život se preselio iz oceana na kopno. Zemljina atmosfera dosegla je svoj trenutni sastav, uglavnom od dušika i kisika. To je bio početak mezozojskog razdoblja koji je obuhvaćao dinosaure. Krajolik je u nedjelju popodne izgledao kao park Jurja.
EPOCH 6. - 31. prosinca (11:59:59)
Ostaje intrigantno pitanje: Kako bi izgledala epoha 6, vremensko razdoblje koje danas ljudi zauzimaju? Možemo li otkriti znakove izvanzemaljske tehnologije u dalekim svjetovima?
Kako opći konsenzus utvrđuje među znanstvenicima da je ljudska aktivnost izmijenila atmosferu Zemlje unoseći ugljični dioksid kao i plinove poput Freona, možemo li prepoznati spektralne otiske tih nusprodukata na drugim svjetovima? Iako sateliti u orbiti oko Zemlje i eksperimenti s balonima mogu mjeriti ove promjene ovdje kod kuće, otkrivanje sličnih učinaka na daleki svijet nadilazi čak i mogućnosti nadolazećih programa poput Zemaljskog pretraživača planeta i Darwina. Trebat će im gigantske flotile budućih svemirskih infracrvenih teleskopa kako bi se ta mjerenja mogla izvršiti.
"Koliko god zastrašujuće zvučao ovaj izazov," rekao je Kaltenegger, "vjerujem da ćemo u narednih nekoliko desetljeća znati hoćemo li naš mali plavi svijet biti sam u Svemiru ili postoje susjedi koji čekaju da nas upoznaju."
Ovo istraživanje financira NASA.
Sa sjedištem u Cambridgeu, Massachusetts, Harvard-Smithsonian Center za astrofiziku (CfA) zajednička je suradnja između Smithsonian Astrophysical Observatory i Harvard College Observatory. Znanstvenici iz CfA, organizirani u šest istraživačkih odjela, proučavaju podrijetlo, evoluciju i konačnu sudbinu svemira.
Izvorni izvor: CfA News Release
