Glavni Vodnik po vesoljuKaj bo potrebno, da najdeš življenje? Iskanje vesolja za biosignature

Kaj bo potrebno, da najdeš življenje? Iskanje vesolja za biosignature

Vodnik po vesolju : Kaj bo potrebno, da najdeš življenje?  Iskanje vesolja za biosignature


Prihajajo superteleskopi, ogromne zemeljske in vesoljske opazovalnice, ki nam bodo omogočile neposredno opazovanje atmosfer oddaljenih svetov. Vemo, da je na Zemlji življenje, in naše ozračje govori zgodbo, ali lahko isto storimo tudi z ekstrasolarnimi planeti? Izkazalo se je, da je ena sama biosignatura, kemikalija v atmosferi, ki vam pove, da je res, da je življenje na tem svetu resnično težko.

Moram priznati, da sem bil v preteklosti za to precej slab. V starih epizodah Astronomy Cast in Tedenskega vesoljskega klepeta, tudi tukaj v Vodniku po vesolju, sem rekel, da če bi lahko samo vzorčili ozračje oddaljenega sveta, bi lahko prepričano rekli, če tam živi življenje.

Samo zaznajte ozon v ozračju, metan ali celo onesnaženje in lahko bi rekli, "tam je življenje." No, prihodnji Fraser je tu, da popravi preteklost Fraserja. Medtem ko občudujem njegovo naivno navdušenje nad iskanjem tujcev, se izkaže, kot vedno, bodo stvari težje, kot smo prej mislili.

Astrobiologi se pravzaprav trudijo, da bi ugotovili eno samo biosignaro pištole za kajenje, za katero bi lahko rekli, da tam živi življenje. In to zato, ker se zdi, da imajo naravni procesi pametne načine.

Kakšni so potencialni biosignati, zakaj so problematični in kaj bo potrebno, da se to potrdi?

Začnimo s svetom, ki je blizu doma: Mars.

Skoraj dve desetletji astronomi zaznavajo velike oblake metana v atmosferi Marsa. Tu na Zemlji metan prihaja iz živih bitij, kot so bakterije in prdeče krave. Poleg tega se metan zlahka razgradi zaradi sončne svetlobe, kar pomeni, da to ni starodavni metan pred milijardami let. Nekateri procesi na Marsu ga nenehno dopolnjujejo.

Ampak kaj?

No, poleg življenja se lahko metan naravno tvori s pomočjo vulkanizma, ko kamnine medsebojno delujejo z ogrevano vodo.

NASA je skušala priti do dna tega vprašanja z roverji Spirit in Opportunity in pričakovati je bilo treba, da bo Curiosity imel na krovu orodja, da bi našel vir metana.

Panoramska slika roverja Curiosity iz septembra 2016. V daljavi se vidi bled obris Aeolis Mons. Zasluge: NASA / JPL-Caltech / MSSS
V nekaj mesecih je podjetje Curiosity zaznalo povečanje metana tam na površini, vendar je celo to povzročilo polemiko. Izkazalo se je, da je sam rover nosil metan in bi lahko onesnažil območje okoli sebe. Morda je metan, ki ga je zaznala, prišel sam od sebe. Mogoče je tudi, da je v bližini padel skalnat meteorit in sprostil nekaj plina, ki je onesnažil rezultate.

Evropska misija vesoljske agencije s ExoMars je prispela na Mars oktobra 2016. Čeprav je bila Lander Schiaparelli uničena, je Orbiter iz sledove pot preživel pot in začel podrobno preslikati atmosfero Marsa in iskal mesta, ki bi jih lahko odzračila metana in zaenkrat ne dajemo zaključnih rezultatov.

Z drugimi besedami, we ve smo na Marsu dobile floto orbitov in kopencev, ki so bili opremljeni z instrumenti, namenjenimi izdihom najhitrejšega sunka metana na Marsu.

Umetnik je vtis, ki prikazuje ločitev vhodnega, spustnega in pristajalnega modula ExoMars demonstracijskega modula Schiaparelli od Orbiterja sledilnega plina (TGO). Zasluge: ESA

Nekaj ​​resnično intrigantnih namigov o tem, kako se zdi, da se ravni metana na Marsu z letnimi časi dvigajo in padajo, kar kaže na življenje, vendar se astrobiologi še vedno ne strinjajo.

Za izredne trditve so potrebni izredni dokazi in vse to.

Nekateri teleskopi že lahko merijo atmosfero planetov, ki krožijo okoli drugih zvezd. V zadnjem desetletju je vesoljski teleskop NASA s Spitzer preslikaval atmosfere različnih svetov. Na primer, tukaj sa karta vročega jupiterja HD 189733b

Spitzerjeva temperaturna karta HD 189733b (NASA)
. Kraj je zanič, a no, meriti atmosfero drugega planeta, ki je zelo spektakularen.

Ta podvig izvajajo z merjenjem kemikalij zvezde, ko planet mineva pred njo, in jo nato izmerijo, kadar ni več. To vam pove, katere kemikalije planet prinaša na zabavo.

Prav tako so lahko izmerili atmosfero HAT-P-26b, ki je sorazmerno majhen svet velikosti Neptuna, ki kroži okoli bližnje zvezde, in presenečeni so našli vodno paro v atmosferi planeta.

Ali to pomeni, da obstaja življenje? Kjer koli na Zemlji najdemo vodo, najdemo življenje. Ne, vodo lahko popolnoma dobiš, ne da bi imel življenje.

Ko se bo leta 2019 predstavil, bo NASA-in vesoljski teleskop James Webb to atmosfersko zaznavanje popeljal na naslednjo stopnjo, kar bo astronomom omogočalo preučevanje atmosfere mnogih več svetov s precej višjo ločljivostjo.

Ilustracija, ki prikazuje možno površino TRAPPIST-1f, enega od novo odkritih planetov v sistemu TRAPPIST-1. Zasluge: NASA / JPL-Caltech

Eden prvih ciljev za Webb bo sistem TRAPPIST-1 s svojimi pol ducami planetov, ki krožijo v območju bivanja rdeče pritlikave zvezde. Webb bi moral biti sposoben zaznati ozon, metan in druge potencialne biosignature vse življenje.

Torej, kaj bo potrebno, da si bomo lahko ogledali daljni svet in zagotovo vedeli, da tam živi življenje.

Astrobiolog John Lee Grenfell iz nemškega letališkega vesoljskega centra je pred kratkim ustvaril poročilo, v katerem so pregledali vse zunajplanetarne biosignature, ki bi jih lahko našli tam, in jih pregledal, kako verjetno bodo pokazali življenje na drugem svetu.

Prva tarča bo molekulski kisik ali O2. Takoj dihaš. No, vseeno 21% vsakega diha. Kisik bo brez vira trajal tisoče let v ozračju drugega sveta.

Tu se na Zemlji proizvaja s fotosintezo, če pa svet preganja njegova zvezda in izgublja atmosfero, se vodik odpihne v vesolje in molekulski kisik lahko ostane. Z drugimi besedami, tako ne morete biti prepričani.

Kaj pa ozon, aka O3? O2 se pretvori v O3 s kemičnim postopkom v atmosferi. Zveni kot dober kandidat, težava pa je v tem, da obstajajo naravni procesi, ki lahko proizvajajo tudi ozon. Na Veneri je ozonski plašč, na Marsu eden, zaznali so ga celo okoli ledenih lunov v Osončju.

Obstaja dušikov oksid, znan tudi kot smejalni plin. Pridobiva se kot bakterija v tleh in prispeva k zemeljskemu dušikovemu ciklu. In tu je dobra novica, zdi se, da je Zemlja edini svet v Osončju, ki ima v svoji atmosferi dušikov oksid.

Toda znanstveniki so razvili tudi modele, kako je ta kemikalija lahko nastala v zgodnji zgodovini Zemlje, ko je njen ocean, bogat z žvepla, na planetu sodeloval z dušikom. V resnici bi tako Venera kot Mars lahko šli skozi podoben cikel.

Z drugimi besedami, morda vidite življenje ali pa vidite mladi planet.

Ligeia Mare, ki je tu prikazana v podatkih, pridobljenih z NASA-ino vesoljsko postajo Cassini, je drugo največje znano telo tekočine na Saturnovi luni Titan. Napolnjen je s tekočimi ogljikovodiki, kot sta etan in metan, in je eno izmed številnih morij in jezer, ki predstavljajo severni polarni predel Titana. Zasluge: NASA / JPL-Caltech / ASI / Cornell

Potem je tu še metan, kemikalija, o kateri smo porabili toliko časa. Kot sem že omenil, na Zemlji živi metan, ki ga proizvaja življenje, je pa tudi na Marsu, na Titanu pa so tekoči oceani metana.

Astrobiologi predlagajo druge ogljikovodike, kot je etan, izopren, vendar imajo tudi oni svoje težave.

Kaj pa onesnaževala, ki jih oddajajo napredne civilizacije? Astrobiologi pravijo temu "tehnoznamenje" in lahko vključujejo stvari, kot so klorofluoroogljikovodiki ali jedrski izpadi. Toda spet bi te kemikalije težko zaznali svetlobna leta daleč.

Astronomi so predlagali, da bi morali iskati mrtve zemlje, samo da bi postavili izhodišče. To bi bili svetovi, ki se nahajajo v naseljeni coni, a očitno življenje nikoli ni šlo. Samo skala, voda in nebiološko ustvarjena atmosfera.

Težava je v tem, da verjetno sploh ne moremo najti načina, kako potrditi, da je svet tudi mrtev. Vrste kemikalij, ki bi jih pričakovali v atmosferi, na primer ogljikov dioksid, lahko absorbirajo oceani, zato ne morete niti negativno potrditi.

Ena metoda morda sploh ne vključuje skeniranja atmosfere. Vegetacija tu na Zemlji odraža nazaj zelo specifično valovno dolžino svetlobe v območju 700-750 nanometrov. Astrobiologi temu pravijo red roba, ker boste videli 5-kratno odbojnost v primerjavi z drugimi površinami.

Čeprav danes nimamo teleskopov, ki bi to lahko storili, obstaja nekaj res pametnih idej, na primer pogled na to, kako se svetloba planeta odbija na bližnjo luno, in to analizirati. Iskanje zemeljskega plašča eksoplaneta.

Pravzaprav bi bil že v zgodnji zgodovini Zemlje videti bolj vijoličen zaradi arhejskih bakterij.

Tam je celotna flota vesoljskih plovil in zemeljskih opazovalnic, ki prihajajo na spletu, ki nam pomagajo, da se poglobimo v to vprašanje.

ESA s misija Gaia je preslikala in označila 1% zvezd na Mlečni poti in nam povedala, katere vrste zvezd so tam zunaj, pa tudi zaznati na tisoče planetov za nadaljnje opazovanje.

Konceptualna slika satelitskega anketnega satelita za eksoplanete.
Kreditna slika: MIT

Vesoljska raziskava tranzitnih eksoplanetov ali TESS se začne leta 2018 in v naši soseščini bodo našli vse tranzitne eksoplanete velikosti Zemlje in večje.

Misija PLATO 2 bo v naseljeni coni našla skalnate svetove, James Webb pa bo lahko preučeval njihovo atmosfero. Govorili smo tudi o masivnem teleskopu LUVOIR, ki bi lahko prišel na splet v 2030-ih, in ta opažanja popeljemo na naslednjo raven.

In v delih je veliko več vesoljskih in zemeljskih opazovalnic.

Ko bo na spletu prišel naslednji krog teleskopov, ki so sposobni neposredno meriti atmosfero sveta velikosti Zemlje, ki kroži okoli druge zvezde, se bodo astrobiologi borili, da bi našli biosignaturo, ki zagotavlja jasen znak tam življenje življenje tam.

Namesto gotovosti se zdi, da bomo imeli isti boj, da bi imeli smisel za to, kar smo videli. Astronomi se med seboj ne strinjajo, razvijali bodo nove tehnike in nove instrumente za odgovor na nerešena vprašanja.

Trajalo bo nekaj časa in negotovost bo težko obvladati. Toda zapomnite si, to je verjetno najpomembnejše znanstveno vprašanje, ki si ga lahko kdo postavi: ali smo sami v vesolju?

Odgovor je vreden počakati.

Vir: John Lee Grenfell: Pregled eksoplanetarnih biosignatov.

Nasvet s klobukom dr. Kimberly Cartier, da me je usmeril v ta članek. Spremljajte njeno delo v reviji EOS.

Kategorija:
"Kozmični čudež": Indikacije zgodnjega oblikovanja črne luknje "Neposreden kolaps"
Morda ne bo planet 9, ki povzroča motnje v Kuiperjevem pasu, le kolektivna težnost vsega tam