Poszukiwanie życia pozaziemskiego jest niewątpliwie jednym z najgłębszych naukowych przedsięwzięć naszych czasów. Jeśli pozaziemskie życie biologiczne zostanie znalezione w pobliżu innego świata w pobliżu innej gwiazdy, w końcu dowiemy się, że życie poza naszym Układem Słonecznym jest możliwe. Znalezienie śladów pozaziemskiej biologii w odległych światach jest niezwykle trudne. Jednak astronomowie opracowują nowe techniki, które będą wykorzystywane przez potężne teleskopy nowej generacji do dokładnego pomiaru materii w atmosferach egzoplanet. Oczywiście jest nadzieja na znalezienie dowodów na istnienie życia pozaziemskiego.
Poszukiwanie egzoplanet zyskało ostatnio wiele uwagi, częściowo dzięki odkryciu siedmiu małych obcych światów krążących wokół maleńkiej gwiazdy, czerwonego karła TRAPPIST-1. Trzy z tych egzoplanet krążą wokół potencjalnie zdatnej do zamieszkania strefy gwiazdy. To znaczy w obszarze w pobliżu jakiejkolwiek gwiazdy, w którym nie będzie ani za gorąco, ani za zimno, aby woda mogła istnieć w postaci ciekłej.
Wszędzie na Ziemi, gdzie jest woda w stanie ciekłym, istnieje życie, więc jeśli przynajmniej jeden z potencjalnie zamieszkałych światów TRAPPIST-1 posiada wodę, może istnieć na nim życie.
Ale potencjał życiowy TRAPPIST-1 pozostaje czystą spekulacją. Pomimo faktu, że ten niesamowity system gwiezdny znajduje się na tyłach naszej galaktyki, nie mamy pojęcia, czy w atmosferze któregokolwiek z tych światów znajduje się woda. Nie wiemy nawet, czy mają atmosferę. Wiemy tylko, jak długo egzoplanety znajdowały się na orbicie i jakie są ich fizyczne wymiary.
„Pierwsze odkrycie biosygnatur w innych światach może być jednym z najważniejszych odkryć naukowych w naszym życiu” - mówi Garrett Rouen, astronom z California Institute of Technology. „To będzie duży krok w kierunku odpowiedzi na jedno z największych pytań ludzkości: czy jesteśmy sami?”
Rouen pracuje w laboratorium technologii egzoplanetarnych Caltech, ET Lab, które opracowuje nowe strategie wyszukiwania egzoplanetarnych biosygnatur, takich jak cząsteczki tlenu i metanu. Zazwyczaj takie cząsteczki aktywnie reagują z innymi chemikaliami, szybko rozpadając się w atmosferze planety. Dlatego jeśli astronomowie znajdą spektroskopowy „odcisk palca” metanu w atmosferze egzoplanety, może to oznaczać, że za jego produkcję odpowiadają obce procesy biologiczne.
Niestety, nie możemy po prostu wziąć najpotężniejszego teleskopu na świecie i skierować go na TRAPPIS-1, aby sprawdzić, czy atmosfery tych planet zawierają metan.
Film promocyjny:
„Aby wykryć cząsteczki w atmosferach egzoplanet, astronomowie muszą być w stanie analizować światło planety bez całkowitego oślepienia światłem pobliskiej gwiazdy” - mówi Rouen.
Na szczęście czerwone karły (lub karły M), takie jak TRAPPIST-1, są chłodne i słabe, więc problem będzie mniej poważny. A ponieważ gwiazdy te są najpospolitszym rodzajem gwiazd w naszej galaktyce, naukowcy zwracają dużą uwagę na czerwone karły w swoich poszukiwaniach odkryć.
Astronomowie używają instrumentu znanego jako koronograf do izolowania odbitego światła gwiazd od egzoplanety. Gdy tylko koronograf wychwyci słabe światło egzoplanety, spektrometr o niskiej rozdzielczości analizuje chemiczne odciski palców tego świata. Niestety, ta technologia ogranicza się do badania tylko największych egzoplanet krążących poza ich gwiazdami.
Nowe techniki ET Lab wykorzystują koronograf, światłowody i spektrometr o wysokiej rozdzielczości, które współpracują ze sobą, aby podkreślić blask gwiazdy i uchwycić szczegółowy ślad chemiczny dowolnego świata na jej orbicie. Technika ta znana jest jako koronografia wysokodyspersyjna (HDC) i może zrewolucjonizować nasze rozumienie różnorodności atmosfer egzoplanetarnych. Praca na ten temat została opublikowana w The Astronomy Journal.
„To, co sprawia, że HDC jest tak potężne, to fakt, że może ujawnić widmowy podpis planety, nawet gdy jest ona pochowana w jasnym świetle gwiazdy” - mówi Rouen. „Pozwala to na wykrywanie cząsteczek w atmosferach planet, które są niezwykle trudne do wizualizacji”.
„Sztuczka polega na podzieleniu światła na wiele sygnałów i utworzeniu tego, co astronomowie nazywają widmem o wysokiej rozdzielczości, które pomaga odróżnić sygnaturę planety od reszty światła gwiazd”.
Teraz potrzebujesz tylko potężnego teleskopu do podłączenia systemu.
Pod koniec lat 20. XX wieku Teleskop Trzydziestometrowy stanie się największym naziemnym teleskopem optycznym na świecie, a w połączeniu z HDC astronomowie będą mogli badać atmosfery potencjalnie nadających się do zamieszkania światów krążących wokół czerwonych karłów.
„Znalezienie tlenu i metanu w atmosferach planet ziemskich krążących wokół karłów typu M, takich jak Proxima Centauri b, za pomocą 30-metrowego teleskopu będzie niezwykle ekscytujące” - mówi Rouen. „Wciąż musimy się wiele dowiedzieć o potencjalnym zamieszkiwaniu tych planet, ale może się okazać, że te planety są podobne do Ziemi”.
Szacuje się, że w naszej galaktyce jest 58 miliardów czerwonych karłów, a większość z nich ma planety, więc kiedy Teleskop Trzydziestometrowy zacznie działać, astronomowie będą w stanie znaleźć wiele wcześniej niedostępnych.
W 2016 roku astronomowie odkryli egzoplanetę wielkości Ziemi krążącą wokół najbliższego Ziemi karła typu M, Proxima Centauri. Proxima b orbituje również w potencjalnie zdatnej do zamieszkania strefie swojej gwiazdy, co czyni ją głównym celem poszukiwań obcego życia. Zaledwie cztery lata świetlne od nas Proxima b dosłownie drażni nas możliwością odwiedzenia jej kiedyś w przyszłości.
ILYA KHEL