Vai kaut kur mūsu galaktikā pastāv cita Zeme? Ar neseno kosmosa kuģa Kepler lakonu astronomi kļūst arvien tuvāk un tuvāk, lai atrastu Zemes lieluma planētu Zemei līdzīgā orbītā. Bet, kad šī meklēšana būs veiksmīga, nākamie pētījumus virzošie jautājumi būs: vai šī planēta ir apdzīvojama? Vai tai ir Zemei līdzīga atmosfēra? Atbildēt uz šiem jautājumiem nebūs viegli. Bet šī uzdevuma teleskops ir Džeimsa Veba kosmiskais teleskops (JWST), kas paredzēts plānotajai palaišanai 2013. gadā. Divi pētnieki nesen pārbaudīja JWST spēju raksturot hipotētisko Zemei līdzīgo planētu atmosfēru un secināja, ka tas ir teleskops kas spētu noteikt noteiktas gāzes, ko sauc par biomarķieriem, piemēram, ozonu un metānu, tuvām Zemes lieluma pasaulēm. (Skatiet mūsu saistīto rakstu: Jautājumi un atbildes ar Dr John Mather par JWST.)
Pateicoties lielajam spogulim un atrašanās vietai L2 punktā kosmosā, Džeimsa Veba kosmiskais teleskops astronomiem piedāvās pirmo reālo iespēju atrast atbildes par tuvējo Zemei līdzīgo pasauļu apdzīvojamību, saka Lisa Kaltenegger no Hārvarda-Smitsona centra. astrofizikai un Veslijam Traubam no reaktīvo dzinēju laboratorijas. "Mums būs jābūt ļoti laimīgiem tranzīta pasākuma laikā atšifrēt Zemei līdzīgas planētas atmosfēru, lai mēs varētu pateikt, ka tā ir Zemei līdzīga," sacīja Kaltenegers. "Lai to izdarītu, mums būs jāpieskaita daudz tranzītu - simtiem no tiem, pat zvaigznēm, kas atrodas 20 gaismas gadu attālumā."
"Lai arī tas ir grūti, tas būs neticami aizraujošs mēģinājums raksturot tālu planētas atmosfēru," viņa piebilda.
Tranzīta gadījumā tāla, ekstrasolāra planēta šķērso savas zvaigznes priekšā, skatoties no Zemes. Ceļojot planētai, gāzes atmosfērā absorbē nelielu daļu no zvaigznes gaismas, atstājot katras gāzes pirkstu nospiedumus. Sadalot zvaigznes gaismu krāsu vai spektra varavīksnē, astronomi var meklēt šos pirkstu nospiedumus. Kaltenegers un Traubs pētīja, vai šos pirkstu nospiedumus JWST varēs noteikt.
Tranzīta tehnika ir ļoti izaicinoša. Ja Zeme būtu basketbola izmērs, atmosfēra būtu tikpat plāna kā papīra lapa, tāpēc iegūtais signāls ir neticami niecīgs. Turklāt šī metode darbojas tikai tad, kad planēta atrodas tās zvaigznes priekšā, un katrs tranzīts ilgst tikai dažas stundas.
Kaltenegers un Traubs vispirms uzskatīja par Zemei līdzīgu pasauli, kas riņķo ap Saulei līdzīgu zvaigzni. Lai no viena tranzīta iegūtu uztveramu signālu, zvaigznei un planētai vajadzētu būt ārkārtīgi tuvu Zemei. Vienīgā Saulei līdzīgā zvaigzne, kas atrodas pietiekami tuvu, ir Alfa Centauri A. Šāda pasaule vēl nav atrasta, taču tehnoloģija tikai tagad kļūst spējīga atklāt Zemes lieluma pasaules.
Pētījumā tika apskatītas arī planētas, kas riņķo ap sarkanām punduru zvaigznēm. Šādas zvaigznes, ko sauc par M tipu, ir vispopulārākās Piena ceļā - daudz biežāk nekā dzeltenās, G tipa zvaigznes, piemēram, Saule. Tie ir arī vēsāki un blāvāki nekā Saule, kā arī mazāki, kas atvieglo Zemei līdzīgas planētas atrašanu, kas šķērso M zvaigzni.
Zemei līdzīgai pasaulei vajadzēs orbīties tuvu sarkanajam pundurim, lai tā būtu pietiekami silta šķidram ūdenim. Tā rezultātā planēta riņķotu ātrāk un katrs tranzīts ilgtu no pāris stundām līdz minūtēm. Bet noteiktā laika posmā tas tiks tranzītā lielāks. Astronomi varētu uzlabot savas atmosfēras noteikšanas iespējas, pievienojot signālu no vairākiem tranzītiem, padarot sarkanās punduru zvaigznes pievilcīgus mērķus to biežākās tranzīta dēļ.
Zemei līdzīga pasaule, kas riņķo ap tādu zvaigzni kā Saule, reizi gadā tiktu 10 stundu tranzītā. 100 stundu tranzīta novērojumu uzkrāšana prasītu 10 gadus. Turpretī Zeme, kas riņķo ap vidēja izmēra sarkanu punduru zvaigzni, reizi 10 dienās iziet vienas stundas tranzītu. 100 stundu tranzīta novērojumu uzkrāšana prasītu mazāk nekā trīs gadus.
"Tuvumā esošās sarkanās punduru zvaigznes piedāvā vislabāko iespēju atklāt biomarķierus Zemes atmosfērā, kas šķērso to," sacīja Kaltenegers.
"Galu galā tieša attēlveidošana - gaismas fotonu izpēte no pašas planētas - var izrādīties efektīvāka Zemei līdzīgu pasauļu atmosfēras raksturošanas metode nekā tranzīta tehnika," sacīja Traubs.
Tiešie pētījumi jau ir izmantoti, lai izveidotu neapstrādātas temperatūras kartes ārkārtīgi karstām, milzu ekstrasolāru planētām. Izmantojot nākamās paaudzes instrumentus, astronomi, iespējams, varēs izpētīt atmosfēras kompozīcijas, ne tikai temperatūru. Nākamais solis ir “gaiši zila punkta” raksturojums, vai nu saskaitot simtiem vienas planētas tranzīta, vai arī bloķējot zvaigznes starojumu un tieši analizējot planētas gaismu.
Labākajā gadījumā Alfa Centauri A var izrādīties tranzītā esoša Zemei līdzīga planēta, kuru vēl neviens nav pamanījis. Tad astronomiem būtu nepieciešama tikai nedaudz tranzīta, lai atšifrētu šīs planētas atmosfēru un, iespējams, apstiprinātu pirmā Zemes dvīņa esamību.
Avots: Hārvardas astrofizikas centrs
