Υπάρχει κάποια άλλη Γη κάπου στον γαλαξία μας; Με την πρόσφατη έκπληξη του διαστημικού σκάφους Kepler, οι αστρονόμοι πλησιάζουν και βρίσκουν έναν πλανήτη μεγέθους Γης σε τροχιά σαν τη Γη. Αλλά μόλις πετύχει αυτή η αναζήτηση, τα επόμενα ερωτήματα που θα οδηγήσουν στην έρευνα θα είναι: Είναι αυτός ο πλανήτης κατοικήσιμος; Έχει ατμόσφαιρα σαν τη Γη; Η απάντηση σε αυτές τις ερωτήσεις δεν θα είναι εύκολη. Αλλά το τηλεσκόπιο για το έργο είναι το James Webb Space Telescope (JWST), που έχει προγραμματιστεί για μια προγραμματισμένη εκτόξευση το 2013. Δύο ερευνητές εξέτασαν πρόσφατα την ικανότητα του JWST να χαρακτηρίζει τις ατμόσφαιρες υποθετικών πλανητών που μοιάζουν με τη Γη και διαπίστωσαν ότι αυτό είναι το τηλεσκόπιο που θα μπορούσε να ανιχνεύσει ορισμένα αέρια που ονομάζονται βιοδείκτες, όπως το όζον και το μεθάνιο, για στενούς κόσμους μεγέθους της Γης. (Δείτε το σχετικό άρθρο μας: Q&A με τον Δρ. John Mather στο JWST.)
Λόγω του μεγάλου καθρέφτη και της θέσης του στο σημείο L2 στο διάστημα, το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb θα προσφέρει στους αστρονόμους την πρώτη πραγματική δυνατότητα εύρεσης απαντήσεων σχετικά με τη βιωσιμότητα των κοντινών κόσμων που μοιάζουν με τη Γη, λέει η Lisa Kaltenegger από το Harvard-Smithsonian Center για την Αστροφυσική και τον Wesley Traub από το Jet Propulsion Laboratory. «Θα πρέπει να είμαστε πραγματικά τυχεροί που αποκρυπτογραφούμε την ατμόσφαιρα ενός πλανήτη που μοιάζει με τη Γη κατά τη διάρκεια μιας εκδήλωσης διέλευσης, ώστε να μπορούμε να πούμε ότι είναι σαν τη Γη», δήλωσε ο Kaltenegger. «Θα χρειαστεί να προσθέσουμε πολλές διελεύσεις για να το κάνουμε - εκατοντάδες από αυτές, ακόμη και για αστέρια που βρίσκονται μόλις 20 έτη φωτός μακριά.»
«Ακόμα κι αν είναι δύσκολο, θα είναι μια απίστευτα συναρπαστική προσπάθεια να χαρακτηριστεί η ατμόσφαιρα ενός απομακρυσμένου πλανήτη», πρόσθεσε.
Σε ένα συμβάν διέλευσης, ένας μακρινός, εξωηλιακός πλανήτης διασχίζει μπροστά από το αστέρι του όπως φαίνεται από τη Γη. Καθώς ο πλανήτης διέρχεται, τα αέρια στην ατμόσφαιρά του απορροφούν ένα μικρό κλάσμα του φωτός του αστεριού, αφήνοντας δακτυλικά αποτυπώματα ειδικά για κάθε αέριο. Χωρίζοντας το φως του αστεριού σε ένα ουράνιο τόξο χρωμάτων ή φάσματος, οι αστρονόμοι μπορούν να αναζητήσουν αυτά τα δακτυλικά αποτυπώματα. Ο Kaltenegger και ο Traub μελέτησαν εάν αυτά τα δακτυλικά αποτυπώματα θα ήταν ανιχνεύσιμα από την JWST.
Η τεχνική διέλευσης είναι πολύ δύσκολη. Εάν η Γη είχε μέγεθος μπάσκετ, η ατμόσφαιρα θα ήταν τόσο λεπτή όσο ένα φύλλο χαρτιού, οπότε το σήμα που προκύπτει είναι απίστευτα μικρό. Επιπλέον, αυτή η μέθοδος λειτουργεί μόνο όταν ο πλανήτης βρίσκεται μπροστά από το αστέρι του και κάθε διέλευση διαρκεί το πολύ για μερικές ώρες.
Ο Kaltenegger και ο Traub θεώρησαν για πρώτη φορά έναν κόσμο που μοιάζει με τη Γη σε τροχιά γύρω από ένα αστέρι σαν τον Ήλιο. Για να λάβετε ένα ανιχνεύσιμο σήμα από μία διέλευση, το αστέρι και ο πλανήτης θα πρέπει να βρίσκονται πολύ κοντά στη Γη. Το μόνο αστέρι που μοιάζει με τον Ήλιο είναι αρκετά κοντά στο Alpha Centauri A. Κανένας τέτοιος κόσμος δεν έχει βρεθεί ακόμη, αλλά η τεχνολογία γίνεται τώρα ικανή να ανιχνεύει κόσμους σε μέγεθος Γης.
Η μελέτη εξέτασε επίσης πλανήτες σε τροχιά γύρω από κόκκινα αστέρια νάνων. Τέτοια αστέρια, που ονομάζονται τύπου M, είναι τα πιο άφθονα στον Γαλαξία - πολύ πιο κοινά από τα κίτρινα, αστέρια τύπου G όπως ο Ήλιος. Είναι επίσης πιο δροσερά και πιο αμυδρό από τον Ήλιο, καθώς και μικρότερα, γεγονός που καθιστά ευκολότερη την εύρεση ενός πλανήτη σαν τη Γη που διέρχεται ένα αστέρι Μ.
Ένας κόσμος που μοιάζει με τη Γη θα πρέπει να περιστρέφεται κοντά σε έναν κόκκινο νάνο για να είναι αρκετά ζεστός για υγρό νερό. Ως αποτέλεσμα, ο πλανήτης περιστρέφεται πιο γρήγορα και κάθε διέλευση θα διαρκέσει μερικές ώρες έως και λίγα λεπτά. Όμως θα υποστούν περισσότερες διελεύσεις σε δεδομένο χρονικό διάστημα. Οι αστρονόμοι θα μπορούσαν να βελτιώσουν τις πιθανότητές τους να ανιχνεύσουν την ατμόσφαιρα προσθέτοντας το σήμα από πολλές διαμετακομίσεις, κάνοντας κόκκινα αστέρια νάνων ελκυστικούς στόχους λόγω των πιο συχνών διαμετακόμισης.
Ένας κόσμος που μοιάζει με τη Γη που περιστρέφεται γύρω από ένα αστέρι όπως ο Ήλιος θα υποβληθεί σε διέλευση 10 ωρών μία φορά κάθε χρόνο. Η συγκέντρωση 100 ωρών παρατηρήσεων διέλευσης θα διαρκέσει 10 χρόνια. Αντίθετα, μια Γη που περιστρέφεται γύρω από ένα κόκκινο αστέρι νάνου μεσαίου μεγέθους θα υποβληθεί σε διαμετακόμιση μίας ώρας μία φορά κάθε 10 ημέρες. Η συγκέντρωση 100 ωρών παρατηρήσεων διέλευσης θα διαρκέσει λιγότερο από τρία χρόνια.
"Τα κοντινά κόκκινα αστέρια νάνων προσφέρουν την καλύτερη δυνατότητα εντοπισμού βιοδεικτών σε μια ατμόσφαιρα της Γης που διέρχεται", δήλωσε ο Kaltenegger.
"Τελικά, η άμεση απεικόνιση - μελετώντας φωτόνια φωτός από τον ίδιο τον πλανήτη - μπορεί να αποδειχθεί μια πιο ισχυρή μέθοδος χαρακτηρισμού της ατμόσφαιρας των κόσμων που μοιάζουν με τη Γη από την τεχνική διέλευσης", δήλωσε ο Traub.
Έχουν ήδη χρησιμοποιηθεί άμεσες μελέτες για τη δημιουργία ακατέργαστων χαρτών θερμοκρασίας εξαιρετικά καυτών, γιγαντιαίων εξωηλιακών πλανητών. Με τα όργανα επόμενης γενιάς, οι αστρονόμοι μπορεί να μελετήσουν τις ατμοσφαιρικές συνθέσεις και όχι μόνο τις θερμοκρασίες. Ο χαρακτηρισμός μιας «απαλής μπλε κουκκίδας» είναι το επόμενο βήμα από εκεί, είτε προσθέτοντας εκατοντάδες διαμετακόμιση ενός πλανήτη είτε αποκλείοντας το φως του αστεριού και αναλύοντας άμεσα το φως του πλανήτη.
Σε ένα σενάριο με τις καλύτερες περιπτώσεις, το Alpha Centauri A μπορεί να αποδειχθεί ότι έχει έναν πλανήτη που μοιάζει με Γη που δεν έχει εντοπίσει κανείς ακόμη. Τότε, οι αστρονόμοι θα χρειαζόταν μόνο μια χούφτα διέλευσης για να αποκρυπτογραφήσουν την ατμόσφαιρα αυτού του πλανήτη και πιθανώς να επιβεβαιώσουν την ύπαρξη της πρώτης δίδυμης Γης.
Πηγή: Κέντρο Αστροφυσικής του Χάρβαρντ
