Jak będziemy szukać życia na odległych экзопланетах?

Wyszukiwanie życie pozaziemskie — to, bez wątpienia, jedno z najgłębszych wydarzeń naukowych naszych czasów. Jeśli pozaziemskie życie biologiczne będzie znaleziono w pobliżu innego świata, w pobliżu innej gwiazdy, w końcu dowiadujemy się, że życie poza granicami naszego układu Słonecznego jest możliwa. Znaleźć śladów pozaziemskiej biologii w odległych światach bardzo trudne. Ale astronomowie rozwijają nową technikę, która będzie używana potężnymi teleskopami nowej generacji i pozwala im dokładnie zmierzyć substancji w atmosferze planet pozasłonecznych. Nadzieja, oczywiście, polega na tym, aby znaleźć dowody życie pozaziemskie.

W ostatnim czasie poszukiwania planet pozasłonecznych przyciąga wiele uwagi, dzięki częściowo odkrycie siedmiu małych obcych światów krążących wokół małej gwiazdy — czerwonego karła TRAPPIST-1. Trzy z tych egzoplanet obracają się w potencjalnie strefie zamieszkanej gwiazdy. Czyli w obszarze w pobliżu każdej gwiazdy, w której nie będzie zbyt gorąco i nie za zimno, aby woda mogła istnieć w stanie ciekłym.

Wszędzie na Ziemi, gdzie jest płynna woda, jest życie, więc jeśli choć jeden z potencjalnie zamieszkałych światów TRAPPIST-1 będzie posiadać wodą, może na nim być i życie.

Ale potencjał TRAPPIST-1 pozostaje czysty домыслом. Mimo, że ta niesamowita system gwiezdny znajduje się na podwórku naszej galaktyki, nie mamy pojęcia, czy istnieje woda w atmosferze choć jednego z tych światów. Nie wiemy nawet, czy istnieje u nich atmosfera. Wszystko, co wiemy, to to, jak długo egzoplanety odbywają się na orbicie i jakie są ich wymiary fizyczne.

"po Pierwsze wykrycie биосигнатур w innych światach może być jednym z najbardziej znaczących odkryć naukowych naszego życia", mówi Garrett Rouen, astronom z Kalifornijskiego instytutu technologicznego. "To będzie poważny krok do tego, aby odpowiedzieć na jedno z najważniejszych pytań ludzkości: sami?".

Rouen pracuje w Laboratorium экзопланетарных technologii Калтеха, ET Lab, która opracowuje nowe strategie wyszukiwania экзопланетарных биосигнатур, takich jak cząsteczki tlenu i metanu. Zwykle cząsteczki w rodzaju tych aktywnie reagują z innymi substancjami, szybko rozkładające się w planetarnej atmosfery. Dlatego jeśli astronomowie znajdą спектроскопический "odcisk" metanu w atmosferze egzoplanety, to może oznaczać, że za jego produkcję odpowiedzialni są obce procesy biologiczne.

Niestety, nie możemy po prostu wziąć najmocniejszy na świecie teleskop i skierować go na TRAPPIS-1, aby zobaczyć, czy zawierają atmosfery tych planet metan.

"Aby odkryć molekuły w atmosferach planet pozasłonecznych, astronomowie muszą mieć możliwość analizowania światło planety, nie będąc w pełni ослепленными światłem sąsiedniej gwiazdy", mówi Rouen.

Na szczęście, czerwone karłowate gwiazdy (lub M-karły) jak TRAPPIST-1 zimne i nudne, więc problem засвета będzie mniej ostra. I ponieważ te gwiazdy są najbardziej popularnym typem gwiazd w naszej galaktyce, naukowcy zwracają uwagę w pierwszej bardzo na czerwone karły w poszukiwaniu odkryć.

Astronomowie wykorzystują narzędzie, znany jako "коронограф", aby odizolować odbite światło gwiazd od egzoplanety. Jak tylko коронограф wykrywa słabe światło egzoplanety, spektrometr o niskiej rozdzielczości analizuje chemiczne "odciski" tego świata. Niestety, technologia ta jest ograniczona tylko nauką największych planet pozasłonecznych, obracających się z dala od swoich gwiazd.

Nowe metody ET Lab używają коронограф, włókna optyczne i mas o wysokiej rozdzielczości, które działają wspólnie, podkreśla blask gwiazd i łapie szczegółowy chemiczny odcisk palca każdego świata na jej orbicie. Metoda ta znana jest jako high-dispersion coronography (HDC) i może zmienić nasze wyobrażenie o różnorodności экзопланетарных atmosfer. Praca na ten temat została opublikowana w The Astronomy Journal.

"co sprawia, Że metoda HDC potężny, więc to jest to, co można wydobyć widmowej sygnaturę planety, nawet gdy jest ona pochowana w jasnym świetle gwiazd", mówi Rouen. "To pozwala wykrywać cząsteczki w atmosferze planet, które niezwykle trudno wyobrazić".

"Sztuczka polega na tym, aby podzielić światło na wiele sygnałów i stworzyć to, co astronomowie nazywają gamy wysokiej rozdzielczości, który pomaga odróżnić sygnaturę planety od reszty światła gwiazd".

Wszystko, co musisz teraz, to potężny teleskop do podłączenia systemu.

W końcu roku 2020 Тридцатиметровый teleskop będzie największym w świecie naziemnym optyczny teleskop, i gdy będzie on używany w połączeniu z HDC, astronomowie będą mogli zbadać atmosfery potencjalnie nadających się do życia światów krążących wokół czerwonych karłów.

"Wykrywanie tlenu i metanu w atmosferze planet typu ziemskiego, obracających się wokół M-karłów, podobnych do Проксиму Centauri b, siłami Тридцатиметрового teleskopu będzie bardzo волнительным", mówi Rouen. "Mamy jeszcze wiele do nauczenia się o potencjalnej zamieszkiwania tych planet, ale równie dobrze może być tak, że te planety są podobne do Ziemi".

Szacuje się, że w naszej galaktyce istnieją 58 miliardów czerwonych karłów, i wiadomo, że większość z nich będzie mieć planety, więc gdy Тридцатиметровый teleskop wejdzie w pracy, astronomowie będą mogli znaleźć wiele z tego, co wcześniej było niedostępne.

W 2016 roku astronomowie odkryli egzoplaneta wielkości Ziemię krążącą w pobliżu znajduje się najbliżej Ziemi, M-karła, Проксимы Centauri. Proxima b obraca się w granicach potencjalnie strefy zamieszkaniaswojej gwiazdy, co sprawia, że jej głównym celem dla wyszukiwania obcej życia. Znajdując się w odległości zaledwie cztery świetlnych roku, Proxima b dosłownie dokucza nam możliwość odwiedzenia jej kiedyś w przyszłości.