Teleskopa tehnoloģija strauji progresē, jo tiek būvēti arvien lielāki un lielāki instrumenti. Ja tur dzīvos, vai mēs to atpazīsim? Pētnieki no Hārvarda-Smitsona astrofizikas centra un NASA ir izstrādājuši laikmetu sarakstu Zemes atmosfēras vēsturē, kas varētu būt redzams caur šo instrumentu; kopš senākajiem laikiem, kad dzīve parādījās, mūsu pašreizējā atmosfērā, kurā ir daudz skābekļa / slāpekļa.
Tas ir tikai laika jautājums, pirms astronomi atrod Zemes izmēra planētu, kas riņķo ap tālu zvaigzni. Kad viņi to izdarīs, pirmie cilvēki uzdos šādus jautājumus: vai tas ir apdzīvojams? Un vēl svarīgāk, vai tajā jau ir dzīve? Norādījumus uz atbildēm zinātnieki meklē uz savas mājas planētas Zemes.
Astronomi Lisa Kaltenegger no Hārvarda-Smitsona astrofizikas centra (CfA) un Wesley Traub no NASA Jet Propulsion Laboratory un CfA ierosina izmantot Zemes atmosfēras vēsturi, lai izprastu citas planētas.
“Labas planētas ir grūti atrast,” sacīja Kaltenegers. "Mūsu darbs nodrošina ceļazīmes, kuras astronomi meklēs, pārbaudot patiesi Zemei līdzīgās pasaules."
Ģeoloģiskie ieraksti liecina, ka Zemes atmosfēra ir dramatiski mainījusies pēdējo 4,5 miljardu gadu laikā, daļēji tāpēc, ka uz mūsu planētas attīstās dzīvības formas. Kartējot, kādas gāzes tās vēstures laikā veidoja Zemes atmosfēru, Kaltenegers un Traubs ierosina, ka, meklējot līdzīgu atmosfēras sastāvu citās pasaulēs, zinātnieki varēs noteikt, vai uz šīs planētas ir dzīvība, un ja tā, tad šī dzīvības evolūcijas pakāpe. Pētniecības darbs, kas apraksta viņu darbu, ir pieejams tiešsaistē vietnē http://arxiv.org/abs/astro-ph/0609398.
Līdz šim visas ekstrasolārās planētas ir pētītas netieši, piemēram, uzraugot, kā saimnieka zvaigzne viļņojas, kad planētas gravitācija to ietekmē. Tieši ir atklātas tikai četras ekstrasolāru planētas, un tās ir masīvas Jupitera lieluma pasaules. Vienu no šīm pasaulēm atmosfērā atklāja cits CfA zinātnieks Deivids Šarbonāns, izmantojot NASA Spicera kosmisko teleskopu. Nākamās paaudzes kosmosa misijas, piemēram, NASA Sauszemes planētas meklētājs (TPF) un ESA Darvins, varēs tieši pētīt tuvumā esošās Zemes lielās pasaules.
Astronomi īpaši vēlas novērot tālu esošo zemes planētu redzamos un infrasarkanos spektrus, lai uzzinātu par to atmosfēru. Īpašas gāzes atstāj parakstus planētas spektrā, piemēram, pirkstu nospiedumus vai DNS marķierus. Atzīmējot šos pirkstu nospiedumus, pētnieki var uzzināt par atmosfēras kompozīciju un pat secināt par mākoņu klātbūtni.
Mūsdienās Zemes atmosfērā ir aptuveni trīs ceturtdaļas slāpekļa un viena ceturtā daļa skābekļa, un tajā ir neliels daudzums citu gāzu, piemēram, oglekļa dioksīds un metāns. Bet pirms četriem miljardiem gadu skābekļa nebija. Zemes atmosfēra ir attīstījusies sešos atšķirīgos laikposmos, kurus katru raksturo īpašs gāzu sajaukums. Izmantojot Trauba un CfA kolēģu Kena Juksa izstrādāto datora kodu, Kaltenēgers un Traubs modelēja katru no sešiem Zemes laikmetiem, lai noteiktu, kādus spektrālos pirkstu nospiedumus redzētu tāls novērotājs.
“Pētot Zemes pagātni, mēs varam uzzināt par citu pasauļu pašreizējo stāvokli,” skaidroja Traubs. "Ja ekstrasolārā planēta tiek atrasta ar spektru, kas līdzīgs vienam no mūsu modeļiem, mēs potenciāli varētu raksturot šīs planētas ģeoloģisko stāvokli, tās apdzīvojamību un pakāpi, kādā uz tās ir attīstījusies dzīvība."
Lai labāk izprastu šos laika periodus jeb laikmetus un lai tos aplūkotu perspektīvā, Zemes 4,5 miljardu gadu vēsturi var samazināt līdz vienam gadam, pievienojot datumus, kas sākas ar 1. janvāri - dienu, kad Zeme izveidojās.
EPOCH 0 - 12. februāris
0 laikmetā (pirms 3,9 miljardiem gadu) jaunajai Zemei bija vētraina, tvaikojoša atmosfēra, kas galvenokārt sastāv no slāpekļa, oglekļa dioksīda un sērūdeņraža. Dienas bija īsākas, un saule bija tumšāka, caur mūsu oranžajām ķieģeļu krāsas debesīm spīdēja kā sarkana lode. Okeāns, kas pārklāja visu mūsu planētu, bija dubļains brūns, kas absorbēja bombardēšanu no ienākošajiem meteoriem un komētām. Oglekļa dioksīds palīdzēja sasildīt mūsu pasauli, jo zīdaiņa saule bija par trešdaļu mazāk spožāka nekā šodien. Lai arī no šī laika perioda fosilijas nav saglabājušās, Grenlandes klintīs, iespējams, ir palikuši izotopiski dzīvības paraksti.
EPOCH 1 - 17. marts
Apmēram pirms 3,5 miljardiem gadu (1. laikmets) uz planētas ainavas parādījās vulkānu salu ķēdes, kas izlēca no plašā globālā okeāna. Pirmā dzīvība uz Zemes bija anaerobās baktērijas - baktērijas, kuras varēja dzīvot bez skābekļa. Šīs baktērijas sūknēja planētas atmosfērā lielu daudzumu metāna, to maināmā veidā mainot. Ja līdzīgas baktērijas eksistē uz citas planētas, nākamās misijas, piemēram, TPF un Darvins, atmosfērā varētu noteikt viņu pirkstu nospiedumus.
EPOCH 2 - 5. jūnijs
Apmēram pirms 2,4 miljardiem gadu (2. laikmets) atmosfēra sasniedza maksimālo metāna koncentrāciju. Dominējošās gāzes bija slāpeklis, oglekļa dioksīds un metāns. Sāka veidoties kontinentālās zemes masas. Zilās zaļās aļģes atmosfērā sāka sūknēt lielu daudzumu skābekļa. Gaidāmas lielas izmaiņas.
“Man žēl teikt pirmās E.T. iespējams, nebūs radio vai TV pārraide; tā vietā tas varētu būt aļģu skābeklis, ”žēlojās Kaltenegers.
EPOCH 3 - 16. jūlijs
Pirms diviem miljardiem gadu (3. laikmets) šie pirmie fotosintētiskie organismi pastāvīgi mainīja atmosfēras līdzsvaru - tie ražoja skābekli - ļoti reaģējošu gāzi, kas iztīra lielu daļu metāna un oglekļa dioksīda, vienlaikus noslāpējot arī anaerobās, metānu ražojošās baktērijas. To darot, planētas atmosfēra ieguva savu pirmo brīvo skābekli. Ainava tagad bija līdzena un mitra. Tā kā vulkāni smēķēja tālumā, koši krāsaini zaļgani brūni putu baseini radīja spīdumu uz aromātu piepildītā ūdens. Skābekļa revolūcija bija pilnībā sākusies.
“Skābekļa ievadīšana bija katastrofāla tajā laikā dominējošajai dzīvībai uz Zemes; tas to saindēja, ”sacīja Traubs. "Bet tajā pašā laikā tas padarīja iespējamu daudzšūnu, arī cilvēku, dzīvību."
EPOCH 4 - 13. oktobris
Pirms 800 miljoniem gadu Zeme ienāca 4. laikmetā, turpinot paaugstināt skābekļa līmeni. Šis laika posms sakrīt ar to, kas mūsdienās tiek dēvēts par “Kambrijas eksploziju”. Kambrijas periods, kas sākās pirms 550–500 miljoniem gadu, ir nozīmīgs marķieris Zemes dzīves vēsturē: ir laiks, kad lielākās dzīvnieku grupas vispirms parādās fosilijas ierakstos. Tagad zemi klāja purvi, jūras un daži aktīvi vulkāni. Okeāni sadarbojās ar dzīvi.
EPOCH 5 - 8. novembris
Visbeidzot, pirms 300 miljoniem gadu 5. epopejā dzīve no okeāniem pārcēlās uz zemi. Zemes atmosfēra bija sasniegusi pašreizējo sastāvu, kurā galvenokārt ir slāpeklis un skābeklis. Tas bija mezozoja perioda sākums, kurā ietilpa dinozauri. Ainava izskatījās kā Jurassic Park svētdienas pēcpusdienā.
EPOCH 6 - 31. decembris (11:59:59)
Intriģējošais jautājums, kas paliek, ir šāds: Kā varētu izskatīties 6. epopeja, laika periods, ko cilvēki šodien aizņem? Vai mēs varētu atklāt svešu tehnoloģiju indikatora zīmes tālās pasaulēs?
Tā kā zinātnieku vidū valda vispārēja vienprātība, ka cilvēka darbība ir mainījusi Zemes atmosfēru, ievadot oglekļa dioksīdu, kā arī tādas gāzes kā Freons, vai mēs varētu noteikt šo blakusproduktu spektrālos pirkstu nospiedumus uz citām pasaulēm? Kaut arī Zemes riņķojošie pavadoņi un eksperimenti ar gaisa balonu var izmērīt šīs izmaiņas šeit, mājās, līdzīgas ietekmes atklāšana tālu pasaulē pārsniedz pat tādu gaidāmo programmu iespējas kā Terrestrial Planet Finder un Darwin. Lai veiktu šos mērījumus, būs nepieciešami nākamo kosmosa infrasarkano staru teleskopu gigantiskās flotiles.
"Cik drausmīgs izklausās šis izaicinājums," sacīja Kaltenegers, "Es ticu, ka nākamajās desmitgadēs mēs uzzināsim, vai mūsu mazā zilā pasaule ir viena pati Visumā, vai arī tur ir kaimiņi, kas gaida mūs satikt."
Šo pētījumu finansēja NASA.
Hārvarda-Smitsona astrofizikas centrs (CfA), kura galvenā mītne atrodas Kembridžā, Masačūsetsā, ir Smitsona astrofizikas observatorijas un Hārvarda koledžas observatorijas kopīga sadarbība. CfA zinātnieki, kas ir sadalīti sešās pētniecības nodaļās, pēta Visuma izcelsmi, attīstību un galveno likteni.
Oriģinālais avots: CfA ziņu izlaidums
