Jak zrozumieć, czy planeta nadaje się do życia? Teleskopy zdolne do zobaczenia żywego stworzenia na innej planecie, nawet jeśli jest bardzo duża, nie są spodziewane w najbliższej przyszłości.
Pierwszą rzeczą, która przychodzi na myśl, jest to, czy temperatura na planecie jest odpowiednia, aby woda na niej istniała w stanie ciekłym. W ten sposób pojawiło się pojęcie „strefy zamieszkałej”. Astronomowie szukają i znajdują planety w ekosferze różnych gwiazd.
I oczywiście bardzo ważne jest, aby zrozumieć, czy na planecie są substancje niezbędne do życia. Na przykład to bogata chemia księżyca Saturna, Tytana, sprawia, że naukowcy podejrzewają, że życie istnieje już teraz lub może powstać w przyszłości. Ze względu na potencjalny dobrobyt tego życia, nadal działający aparat Cassini został nawet zniszczony.
Ale nie możesz wysłać sondy z analizatorami chemicznymi na planetę obcej gwiazdy (przynajmniej jeszcze nie teraz). Skąd więc znasz chemię odległego świata? Oczywiście, badając widmo promieniowania pochodzącego z odległej planety. (Nawiasem mówiąc, tak niedawno Hubble odkrył wodę na planetach podobnych do Ziemi.) Ponadto nie należy szukać w zasięgu widzialnym. Astronomia w podczerwieni, o której ostatnio rozmawialiśmy, znacznie skuteczniej pomaga w tej sprawie.
Wiele związków chemicznych ma swoje własne „sygnatury” w zakresie podczerwieni - „szczyty” i „spadki” na wykresie widma (odpowiadające emisji i absorpcji promieniowania o określonej długości fali i podobne do cienkich linii). Na tych śladach można zidentyfikować niezbędne substancje.
Oczywiście naukowców interesują przede wszystkim tlen, metan, ozon, para wodna, dwutlenek węgla i podtlenek azotu (N2O). Nawiasem mówiąc, to żywe organizmy dokonały kiedyś „rewolucji tlenowej” na Ziemi. Jednak obserwacja linii tych gazów jest trudna, wymaga wielu dni obserwacji. A astronomów zawsze brakuje, ponieważ jest znacznie mniej narzędzi i funduszy niż interesujących zadań.
Zespół naukowców pod kierownictwem Vladimira Airapetiana z NASA zaproponował nowy sposób poszukiwania planet z chemią nadającą się do zamieszkania. Używa „sygnatur”, które są znacznie łatwiejsze do wykrycia. Ale, jak zwykle, jest niuans: pojawiają się tylko z powodu burz gwiazd.
Film promocyjny:
Pisaliśmy szczegółowo o koronalnych wyrzutach masy, którymi Słońce regularnie „pluje”. Ze względu na swoje pole magnetyczne mają niewielki wpływ na Ziemię (nawiasem mówiąc, Mars miał mniej szczęścia). Ale to dlatego, że nasz luminarz jest dojrzały i spokojny.
Młode gwiazdy aktywne, podobne do Słońca lub nieco chłodniejsze (klasy widmowe G i K), mają silniejsze i częstsze wyrzuty. Dlatego naładowane cząstki, włamując się do atmosfery planety, mogą w niej szeleścić. Na tym polega nowa metoda.
Pod wpływem wiatru gwiazdowego cząsteczki wody (H2O) przekształcają się w cząsteczki hydroksylowe (OH-). W tym samym czasie atmosferyczny azot jest utleniany do tlenku (NO). Te dwie substancje mają bardzo wyraźne sygnatury w podczerwieni.
Czy jest ich wystarczająco dużo, aby można je było „zobaczyć” z Ziemi? Aby odpowiedzieć na to pytanie, naukowcy zaadaptowali model, który był używany w fizyce atmosfery od dziesięcioleci. Model ten przewiduje reakcję warstwy ozonowej Ziemi na koronalne emisje masowe. Grupie Hayrapetyana udało się przystosować go do nowego zadania. Ponadto autorzy wykorzystali dane ze statku kosmicznego TIMED, który bada skład i temperaturę ziemskiej atmosfery.
Symulacje komputerowe z wykorzystaniem danych „kosmicznych” wykazały, że w atmosferze planety podobnej do Ziemi, ale krążącej wokół aktywnej gwiazdy powstaje wiele „substancji sygnałowych”. Tak wielu, że teleskop na podczerwień o średnicy zaledwie 15-25 centymetrów był w stanie rozróżnić je w atmosferze pobliskich egzoplanet w ciągu dwóch godzin obserwacji.
Taki sygnał oznaczałby, że na planecie jest tlen, azot (najważniejszy składnik białek) i para wodna, a nawet ciśnienie atmosferyczne jest zbliżone do ziemskiego. Oznacza to, że taki świat można zamieszkać.
Jeśli jednak sygnał jest zbyt silny, nie wróży to dobrze. W końcu oznacza to, że planeta nie ma pola magnetycznego, które powstrzymywałoby prawie cały gwiezdny wiatr (a jest to konieczne, aby żywe istoty na planecie nie umarły z powodu promieniowania). Dlatego „umiarkowany” sygnał wskazuje, że planeta nadaje się do życia.
Artykuł naukowy zawierający wyniki badań został opublikowany w czasopiśmie Scientific Reports.