Tuvojas superteleskopi, milzīgi novērojumi uz zemes un kosmosā, kas ļaus mums tieši novērot tālu pasauļu atmosfēras. Mēs zinām, ka uz Zemes ir dzīvība, un mūsu atmosfēra stāsta, tāpēc vai mēs varam rīkoties tāpat ar ekstrasolārajām planētām? Izrādās, nācis klajā ar vienu biogrāfisku parakstu, kas ir atmosfērā esoša ķīmiska viela, kas jums saka, ka jā, protams, šai pasaulei ir dzīvība, tā patiešām ir grūta.
Man ir jāatzīst, ka man iepriekš par to ir bijis diezgan slikti. Vecajās astronomijas dalībnieku un iknedēļas kosmosa Hangout epizodēs, pat šeit, rokasgrāmatā par kosmosu, es esmu teicis, ka, ja mēs vienkārši varētu paraudzīties uz attālas pasaules atmosfēru, mēs varētu pārliecinoši apgalvot, vai tur dzīvo kāda dzīve.
Vienkārši atklājiet ozonu atmosfērā, metānu vai pat piesārņojumu, un jūs varētu teikt: “tur dzīvo dzīvība”. Nākotnes Freizers ir klāt, lai labotu iepriekšējo Freizeru. Kaut arī es apbrīnoju viņa naivo entuziasmu par citplanētiešu meklēšanu, izrādās, kā vienmēr, viss būs sarežģītāk, nekā mēs iepriekš domājām.
Astrobiologi patiesībā cenšas izdomāt vienu smēķēšanas pistoles biosarakstu, ko varētu izmantot, lai pateiktu, ka tur ir dzīvība. Un tas ir tāpēc, ka dabiskajiem procesiem, šķiet, ir gudri veidi, kā mūs apmānīt.
Kas ir daži potenciālie bioparaksti, kāpēc tie ir problemātiski, un kas prasīs šāda apstiprinājuma saņemšanu?
Sāksim ar pasauli, kas ir tuvu mājām: Marsu.
Gandrīz divu desmitgažu laikā astronomi ir atklājuši lielus metāna mākoņus Marsa atmosfērā. Šeit, uz Zemes, metāns nāk no dzīvām radībām, piemēram, baktērijām un atnākušām govīm. Turklāt metāns saules gaismu viegli sadala, kas nozīmē, ka tas nav senais metāna atlikums no miljardiem gadu atpakaļ. Kāds process uz Marsa to nepārtraukti papildina.
Bet kas?
Papildus dzīvībai metāns dabiskā veidā var veidoties vulkānisma ceļā, kad klintis mijiedarbojas ar karsētu ūdeni.
NASA mēģināja nokļūt šī jautājuma apakšā ar garu un iespēju virzītājiem, un tika gaidīts, ka Curiosity vajadzētu būt instrumentiem uz kuģa, lai atrastu metāna avotu.
Vairāku mēnešu laikā ziņkārība atklāja metāna palielināšanos turpat virspusē, bet pat tas ir izraisījis polemiku. Izrādās, pats roveris nesis metānu, un tas varēja būt piesārņojis apkārtni sev apkārt. Varbūt metāns, ko tas atklāja, nāca pats no sevis. Ir arī iespējams, ka tuvumā nokrita akmeņains meteorīts un izdalīja gāzi, kas piesārņoja rezultātus.
Eiropas Kosmosa aģentūras ExoMars misija ieradās Marsā 2016. gada oktobrī. Lai arī Schiaparelli Lander tika iznīcināts, Trace Gas Orbiter izdzīvoja ceļojumā un sāka ļoti detalizēti kartēt Marsa atmosfēru, meklējot vietas, kur varētu izvadīt metānu, un tā līdz šim mums nav pārliecinošu rezultātu.
Citiem vārdiem sakot, mums ir Marsa orbiteru un piezemētāju flote, kas ir aprīkota ar instrumentiem, kas paredzēti, lai uz Marsa izspiestu vistālāko metāna plakstiņu.
Ir daži patiešām intriģējoši padomi par to, kā šķiet, ka metāna līmenis uz Marsa paaugstinās un pazeminās līdz ar gadalaikiem, norādot uz dzīvību, taču astrobiologi joprojām tam nepiekrīt.
Ārkārtas prasībām nepieciešami ārkārtas pierādījumi un tas viss.
Daži teleskopi jau var izmērīt to planētu atmosfēru, kuras riņķo apkārt citām zvaigznēm. Pēdējo desmit gadu laikā NASA Spicera kosmiskais teleskops ir kartējis dažādu pasauļu atmosfēras. Piemēram, šeit ir karstā jupitera HD 189733b karte
. Vieta ir iespaidīga, bet wow, lai izmērītu citas planētas atmosfēru, kas ir diezgan iespaidīga.
Viņi veic šo varoņdarbu, izmērot zvaigznes ķīmiskās vielas, kamēr planēta iet tai priekšā, un pēc tam izmērot to, kad planētas nav. Tas jums pateiks, kādas ķimikālijas planēta ienes viesībās.
Viņi arī varēja izmērīt HAT-P-26b atmosfēru, kas ir salīdzinoši maza Neptūna lieluma pasaule, kas riņķo ap tuvējo zvaigzni, un bija pārsteigti, ka planētas atmosfērā atrada ūdens tvaikus.
Vai tas nozīmē, ka pastāv dzīve? Visur, kur mēs atrodam ūdeni uz Zemes, mēs atrodam dzīvību. Nē, jūs varat pilnīgi iegūt ūdeni, ja jums nav dzīvības.
Kad tas tiks palaists 2019. gadā, NASA Džeimsa Veba kosmiskais teleskops gatavojas pārņemt šo atmosfēras sensoru uz nākamo līmeni, ļaujot astronomiem izpētīt daudzu citu pasauļu atmosfēras ar daudz augstāku izšķirtspēju.
Viens no pirmajiem Webb mērķiem būs TRAPPIST-1 sistēma ar pusduciem planētu, kas riņķo sarkanās pundurzvaigznes apdzīvojamā zonā. Webbam vajadzētu būt spējīgam noteikt ozonu, metānu un citus potenciālos bioparakstus dzīvībai.
Tātad, kas nepieciešams, lai varētu apskatīt tālu pasauli un droši zināt, ka tur dzīvo.
Astrobiologs Džons Lī Grenfelds no Vācijas Aviācijas un kosmosa centra nesen izveidoja ziņojumu, apskatot visus eksoplanetāros biosarakstus, kas varētu būt tur, un pārskatījis tos, cik iespējams, ka tie varētu liecināt par dzīvi citā pasaulē.
Pirmais mērķis būs molekulārais skābeklis jeb O2. Jūs to tūlīt elpojat. Nu, 21% no katras elpas, vienalga. Skābeklis citas avota atmosfērā tūkstošiem gadu ilgs bez avota.
Tas tiek ražots šeit uz Zemes fotosintēzes ceļā, bet, ja pasaule tiek saspiesta ar zvaigzni un zaudē atmosfēru, tad ūdeņradis tiek izpūsts kosmosā, un molekulārais skābeklis var palikt. Citiem vārdiem sakot, jūs nevarat būt pārliecināts par abām pusēm.
Kā ar ozonu, aka O3? O2 ķīmiskajā procesā atmosfērā tiek pārveidots par O3. Tas izklausās kā labs kandidāts, bet problēma ir tā, ka ir dabiski procesi, kas var radīt arī ozonu. Uz Venēras ir ozona slānis, uz Marsa - viens, un tie pat ir atklāti ap apledojušajiem Saules sistēmas pavadoņiem.
Tur ir slāpekļa oksīds, pazīstams arī kā smieklu gāze. To rada baktērijas augsnē un tas veicina Zemes slāpekļa ciklu. Un ir labas ziņas, šķiet, ka Zeme ir vienīgā pasaule Saules sistēmā, kuras atmosfērā ir slāpekļa oksīds.
Bet zinātnieki ir arī izstrādājuši modeļus, kā šī ķīmiskā viela varēja tikt ģenerēta Zemes agrīnajā vēsturē, kad tās sēram bagātais okeāns mijiedarbojās ar planētas slāpekli. Faktiski gan Venēra, gan Marss varēja būt izgājuši līdzīgu ciklu.
Citiem vārdiem sakot, jūs, iespējams, redzat dzīvi vai redzat jaunu planētu.
Tad ir metāns, ķīmiska viela, par kuru mēs tik daudz laika tērējām. Un kā es minēju, šeit uz Zemes ir metāns, ko rada dzīvība, bet tas ir arī uz Marsa, un uz Titāna ir šķidri metāna okeāni.
Astrobiologi ir ierosinājuši citus ogļūdeņražus, piemēram, etānu, izoprēnu, taču arī tiem ir savas problēmas.
Kā ir ar piesārņotājiem, kurus izdala progresīvas civilizācijas? Astrobiologi tos sauc par “tehniskajiem parakstiem”, un tie varētu ietvert tādas lietas kā hlorfluorogļūdeņraži vai kodolizkritumi. Bet atkal šīs ķīmiskās vielas būtu grūti noteikt gaismas gadu attālumā.
Astronomi ir ierosinājuši, ka mums vajadzētu meklēt mirušās zemes, tikai lai iestatītu bāzes līniju. Tās būtu pasaules, kas atrodas apdzīvojamā zonā, bet skaidrs, ka dzīve nekad nenotika. Tikai klints, ūdens un nebioloģiski radīta atmosfēra.
Problēma ir tā, ka mēs droši vien pat nevaram izdomāt veidu, kā apstiprināt, ka pasaule ir mirusi. Ķīmiskās vielas, kuras jūs varētu sagaidīt atmosfērā, piemēram, oglekļa dioksīdu varētu absorbēt okeāni, tāpēc jūs pat nevarat sniegt negatīvu apstiprinājumu.
Viena metode, iespējams, nemaz neietver atmosfēras skenēšanu. Šeit uz Zemes esošā veģetācija atspoguļo ļoti specifisku gaismas viļņa garumu 700–750 nanometru reģionā. Astrobiologi to sauc par “sarkano malu”, jo, salīdzinot ar citām virsmām, jūs redzēsit 5 reizes lielāku atstarošanos.
Lai gan mums šodien nav teleskopu, lai to izdarītu, ir dažas patiešām gudras idejas, piemēram, aplūkot, kā planētas gaisma atspoguļojas uz tuvējā Mēness, un to analizēt. Tiek meklēta eksoplanetu zemes spīdēšana.
Patiesībā Zemes agrīnajā vēsturē tas būtu izskatījies purpursarkanāks Arhejas baktēriju dēļ.
Tiešsaistē ir pieejams vesels kosmosa kuģu un zemes novērošanas centru parks, kas mums palīdzēs iedziļināties šajā jautājumā.
ESA Gaia misija plāno kartēt un raksturot 1% Zvaigžņu Piena Ceļa, pastāstot mums, kādas zvaigznes ir ārā, kā arī atklāt tūkstošiem planētu tālākai novērošanai.
Transitējošās Exoplanet kosmosa pētījums jeb TESS tiek atklāts 2018. gadā, un tas atradīs visas mūsu apkārtnē esošās Zemes izmēra un lielākas eksoplanētas.
PLATO 2 misija atradīs akmeņainas pasaules apdzīvojamā zonā, un Džeimss Vebs varēs izpētīt to atmosfēru. Mēs arī runājām par masīvo LUVOIR teleskopu, kas varētu nonākt tiešsaistē 2030. gados, un šos novērojumus pārnest uz nākamo līmeni.
Un darbos ir daudz vairāk kosmosa un zemes novērošanas centru.
Tā kā šī nākamā teleskopu kārta nāk tiešsaistē, tie, kas spēj tieši izmērīt Zemes lieluma pasaules atmosfēru, kas riņķo ap citu zvaigzni, astrobiologi centīsies atrast biosarakstu, kas skaidri parāda, ka tur dzīvo.
Noteiktības vietā izskatās, ka mums būs tāda pati cīņa, lai saprastu redzēto. Astronomi savstarpēji strīdēsies, izstrādājot jaunas metodes un jaunus instrumentus, lai atbildētu uz neatrisinātiem jautājumiem.
Tas prasīs laiku, un ar nenoteiktību būs grūti rīkoties. Bet atcerieties, ka tas, iespējams, ir vissvarīgākais zinātniskais jautājums, ko ikviens var uzdot: vai mēs Visumā esam vieni?
Atbildi ir vērts gaidīt.
Avots: Džons Lī Grenfells: Pārskats par eksoplanetu biosarakstiem.
Cepures padoms dr. Kimberly Cartier, lai viņš mani virzītu uz šo rakstu. Sekojiet viņas darbam žurnālā EOS.
