Τα υπερσκόπια έρχονται, τεράστια επίγεια και διαστημικά παρατηρητήρια που θα μας επιτρέψουν να παρατηρήσουμε άμεσα τις ατμόσφαιρες των μακρινών κόσμων. Γνωρίζουμε ότι υπάρχει ζωή στη Γη και η ατμόσφαιρα μας λέει την ιστορία, έτσι μπορούμε να κάνουμε το ίδιο πράγμα με εξωηλιακούς πλανήτες; Αποδεικνύεται, έρχεται με μια μοναδική βιογραφία, μια χημική ουσία στην ατμόσφαιρα που σας λέει ότι ναι, απολύτως, υπάρχει ζωή σε αυτόν τον κόσμο, είναι πραγματικά δύσκολη.
Πρέπει να παραδεχτώ, είμαι πολύ κακός για αυτό στο παρελθόν. Σε παλιά επεισόδια του Astronomy Cast και του Weekly Space Hangout, ακόμη και εδώ στον Οδηγό για το Διάστημα, έχω πει ότι αν μπορούσαμε απλώς να δοκιμάσουμε την ατμόσφαιρα ενός απομακρυσμένου κόσμου, θα μπορούσαμε να πούμε με πεποίθηση εάν υπάρχει ζωή εκεί.
Απλά εντοπίστε το όζον στην ατμόσφαιρα, ή το μεθάνιο, ή ακόμα και τη ρύπανση και θα μπορούσατε να πείτε, «υπάρχει ζωή εκεί». Λοιπόν, ο μελλοντικός Fraser είναι εδώ για να διορθώσει το παρελθόν του Fraser. Ενώ θαυμάζω τον αφελές ενθουσιασμό του για την αναζήτηση αλλοδαπών, αποδεικνύεται, όπως πάντα, τα πράγματα θα είναι πιο δύσκολα από ό, τι πιστεύαμε προηγουμένως.
Οι αστροβιολόγοι δυσκολεύονται πραγματικά να βρουν μια μοναδική βιογραφία του καπνού που θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για να πει ότι υπάρχει ζωή εκεί έξω. Και αυτό γιατί οι φυσικές διαδικασίες φαίνεται να έχουν έξυπνους τρόπους να μας ξεγελάσουν.
Ποιες είναι μερικές πιθανές βιογραφίες, γιατί είναι προβληματικές και τι θα χρειαστεί για να λάβουμε αυτήν την επιβεβαίωση;
Ας ξεκινήσουμε με έναν κόσμο κοντά στο σπίτι: τον Άρη.
Για σχεδόν δύο δεκαετίες, οι αστρονόμοι έχουν εντοπίσει μεγάλα σύννεφα μεθανίου στην ατμόσφαιρα του Άρη. Εδώ στη Γη, το μεθάνιο προέρχεται από ζωντανά πλάσματα, όπως βακτήρια και αγελάδες. Επιπλέον, το μεθάνιο διασπάται εύκολα από το φως του ήλιου, πράγμα που σημαίνει ότι αυτό δεν είναι αρχαίο υπόλοιπο μεθανίου από δισεκατομμύρια χρόνια πριν. Κάποια διαδικασία στον Άρη την αναπληρώνει συνεχώς.
Αλλά τί?
Λοιπόν, εκτός από τη ζωή, το μεθάνιο μπορεί να σχηματιστεί φυσικά μέσω του ηφαιστείου, όταν οι βράχοι αλληλεπιδρούν με θερμαινόμενο νερό.
Η NASA προσπάθησε να φτάσει στο κάτω μέρος αυτής της ερώτησης με τους πνεύμονες Spirit and Opportunity, και αναμενόταν ότι η περιέργεια θα έπρεπε να έχει τα εργαλεία επί του σκάφους για να βρει την πηγή του μεθανίου.
Κατά τη διάρκεια αρκετών μηνών, το Curiosity εντόπισε μια αύξηση του μεθανίου στην επιφάνεια, αλλά ακόμη και αυτό οδήγησε σε μια διαμάχη. Αποδεικνύεται ότι ο ίδιος ο ρόβερ μετέφερε μεθάνιο και θα μπορούσε να έχει μολύνει την περιοχή γύρω του. Ίσως το μεθάνιο που εντόπισε προήλθε από τον εαυτό του. Είναι επίσης πιθανό ένας βραχώδης μετεωρίτης να πέσει κοντά και να απελευθερώσει κάποιο αέριο που μολύνει τα αποτελέσματα.
Η αποστολή ExoMars της Ευρωπαϊκής Υπηρεσίας Διαστήματος έφτασε στον Άρη τον Οκτώβριο του 2016. Παρόλο που το Schiaparelli Lander καταστράφηκε, το Trace Gas Orbiter επέζησε από το ταξίδι και άρχισε να χαρτογραφεί την ατμόσφαιρα του Άρη με μεγάλη λεπτομέρεια, αναζητώντας μέρη που θα μπορούσαν να εξαερίσουν μεθάνιο και ούτω καθεξής. Μέχρι στιγμής, δεν έχουμε πειστικά αποτελέσματα.
Με άλλα λόγια, έχουμε έναν στόλο τροχιακών και προσγειωμένων στον Άρη, εξοπλισμένο με όργανα που έχουν σχεδιαστεί για να ρουθούνουν τον αμυδρότερο μεθάνιο του Άρη.
Υπάρχουν μερικές πολύ ενδιαφέρουσες συμβουλές για το πώς τα επίπεδα του μεθανίου στον Άρη φαίνεται να αυξάνονται και να πέφτουν με τις εποχές, υποδεικνύοντας τη ζωή, αλλά οι αστροβιολόγοι εξακολουθούν να μην συμφωνούν.
Οι έκτακτες απαιτήσεις απαιτούν εξαιρετικά αποδεικτικά στοιχεία και όλα αυτά.
Ορισμένα τηλεσκόπια μπορούν ήδη να μετρήσουν την ατμόσφαιρα των πλανητών σε τροχιά γύρω από άλλα αστέρια. Για την τελευταία δεκαετία, το διαστημικό τηλεσκόπιο Spitzer της NASA χαρτογραφεί τις ατμόσφαιρες διαφόρων κόσμων. Για παράδειγμα, εδώ είναι ένας χάρτης του καυτού Δία HD 189733b
. Το μέρος είναι χάλια, αλλά ουά, για να μετρήσει μια ατμόσφαιρα, ενός άλλου πλανήτη, που είναι πολύ θεαματικό.
Εκτελούν αυτό το κατόρθωμα μετρώντας τις χημικές ουσίες του αστεριού ενώ ο πλανήτης περνά μπροστά του και στη συνέχεια το μετρά όταν δεν υπάρχει πλανήτης. Αυτό σας λέει τι χημικές ουσίες φέρνει ο πλανήτης στο πάρτι.
Ήταν επίσης σε θέση να μετρήσουν την ατμόσφαιρα του HAT-P-26b, που είναι ένας σχετικά μικρός κόσμος μεγέθους Ποσειδώνα σε τροχιά γύρω από ένα αστέρι, και εξέπληξαν ότι βρήκαν υδρατμούς στην ατμόσφαιρα του πλανήτη.
Αυτό σημαίνει ότι υπάρχει ζωή; Όπου βρίσκουμε νερό στη Γη, βρίσκουμε ζωή. Όχι, μπορείτε να πάρετε εντελώς νερό χωρίς να έχετε ζωή.
Όταν ξεκινήσει το 2019, το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb της NASA πρόκειται να ανεβάσει αυτήν την ατμοσφαιρική αίσθηση στο επόμενο επίπεδο, επιτρέποντας στους αστρονόμους να μελετήσουν τις ατμόσφαιρες πολλών περισσότερων κόσμων με πολύ υψηλότερη ανάλυση.
Ένας από τους πρώτους στόχους για το Webb θα είναι το σύστημα TRAPPIST-1 με τους μισούς δωδεκάδες πλανήτες του να βρίσκονται σε τροχιά στην κατοικήσιμη ζώνη ενός κόκκινου νάνου. Το Webb θα πρέπει να μπορεί να ανιχνεύει όζον, μεθάνιο και άλλες πιθανές βιογραφίες για τη ζωή.
Τι θα χρειαστεί λοιπόν για να μπορέσετε να δείτε έναν μακρινό κόσμο και να ξέρετε σίγουρα ότι υπάρχει ζωή εκεί.
Ο αστροβιολόγος John Lee Grenfell από το Γερμανικό Αεροδιαστημικό Κέντρο δημιούργησε πρόσφατα μια έκθεση, εξετάζοντας όλες τις εξωπλανητικές βιογραφίες που θα μπορούσαν να είναι εκεί έξω, και τις εξέτασε για το πόσο πιθανό είναι να αποτελούν ένδειξη της ζωής σε έναν άλλο κόσμο.
Ο πρώτος στόχος θα είναι το μοριακό οξυγόνο ή Ο2. Το αναπνέετε τώρα. Λοιπόν, το 21% κάθε αναπνοής, ούτως ή άλλως. Το οξυγόνο θα διαρκέσει στην ατμόσφαιρα ενός άλλου κόσμου για χιλιάδες χρόνια χωρίς πηγή.
Παράγεται εδώ στη Γη με φωτοσύνθεση, αλλά αν ένας κόσμος χτυπηθεί από το αστέρι του και χάσει ατμόσφαιρα, τότε το υδρογόνο διοχετεύεται στο διάστημα και το μοριακό οξυγόνο μπορεί να παραμείνει. Με άλλα λόγια, δεν μπορείτε να είστε σίγουροι.
Τι γίνεται με το όζον, γνωστό και ως O3; Το Ο2 μετατρέπεται σε Ο3 μέσω μιας χημικής διαδικασίας στην ατμόσφαιρα. Ακούγεται σαν καλός υποψήφιος, αλλά το πρόβλημα είναι ότι υπάρχουν φυσικές διεργασίες που μπορούν επίσης να παράγουν όζον. Υπάρχει ένα στρώμα όζοντος στην Αφροδίτη, ένα στον Άρη, και έχουν εντοπιστεί ακόμη και γύρω από παγωμένα φεγγάρια στο Ηλιακό Σύστημα.
Υπάρχει οξείδιο του αζώτου, επίσης γνωστό ως αέριο γέλιο. Παράγεται ως έξοδος από βακτήρια στο έδαφος και συμβάλλει στον κύκλο αζώτου της Γης. Και υπάρχουν καλά νέα, η Γη φαίνεται να είναι ο μόνος κόσμος στο Ηλιακό Σύστημα που έχει οξείδιο του αζώτου στην ατμόσφαιρά του.
Αλλά οι επιστήμονες έχουν επίσης αναπτύξει μοντέλα για το πώς αυτή η χημική ουσία θα μπορούσε να έχει δημιουργηθεί στην πρώιμη ιστορία της Γης όταν ο πλούσιος σε θείο ωκεανός του αλληλεπιδρά με άζωτο στον πλανήτη. Στην πραγματικότητα, τόσο η Αφροδίτη όσο και ο Άρης θα μπορούσαν να έχουν περάσει από έναν παρόμοιο κύκλο.
Με άλλα λόγια, μπορεί να βλέπετε τη ζωή ή να βλέπετε έναν νέο πλανήτη.
Στη συνέχεια υπάρχει μεθάνιο, η χημική ουσία που ξοδεύαμε τόσο πολύ χρόνο για να μιλήσουμε. Και όπως ανέφερα, υπάρχει μεθάνιο που παράγεται από τη ζωή εδώ στη Γη, αλλά είναι επίσης στον Άρη, και υπάρχουν υγροί ωκεανοί μεθανίου στον Τιτάνα.
Οι αστροβιολόγοι έχουν προτείνει άλλους υδρογονάνθρακες, όπως το αιθάνιο, το ισοπρένιο, αλλά αυτοί έχουν και τα δικά τους προβλήματα.
Τι γίνεται με τους ρύπους που εκπέμπουν οι προηγμένοι πολιτισμοί; Οι αστροβιολόγοι αποκαλούν αυτές τις «τεχνικές υπογραφές» και θα μπορούσαν να περιλαμβάνουν πράγματα όπως χλωροφθοράνθρακες ή πυρηνικές επιπτώσεις. Αλλά και πάλι, αυτές οι χημικές ουσίες θα ήταν δύσκολο να εντοπιστούν έτη φωτός μακριά.
Οι αστρονόμοι πρότειναν να αναζητήσουμε νεκρές γαίες, απλώς για να θέσουμε μια βάση. Αυτοί θα ήταν κόσμοι που βρίσκονταν στην κατοικήσιμη ζώνη, αλλά σαφώς η ζωή δεν πήγε ποτέ. Απλά βράχος, νερό και μια μη βιολογικά δημιουργημένη ατμόσφαιρα.
Το πρόβλημα είναι ότι μάλλον δεν μπορούμε καν να βρούμε έναν τρόπο να επιβεβαιώσουμε ότι ένας κόσμος είναι επίσης νεκρός. Τα είδη χημικών που θα περίμενε κανείς να δει στην ατμόσφαιρα, όπως το διοξείδιο του άνθρακα θα μπορούσε να απορροφηθεί από τους ωκεανούς, οπότε δεν μπορείτε καν να κάνετε αρνητική επιβεβαίωση.
Μία μέθοδος μπορεί να μην περιλαμβάνει καθόλου σάρωση ατμόσφαιρων. Η βλάστηση εδώ στη Γη αντανακλά πίσω ένα πολύ συγκεκριμένο μήκος κύματος φωτός στην περιοχή των 700-750 νανομέτρων. Οι αστροβιολόγοι το αποκαλούν «κόκκινο άκρο», επειδή θα δείτε αύξηση της ανακλαστικότητας κατά 5 φορές σε σύγκριση με άλλες επιφάνειες.
Παρόλο που δεν έχουμε τα τηλεσκόπια για να το κάνουμε σήμερα, υπάρχουν μερικές πολύ έξυπνες ιδέες, όπως να δούμε πώς το φως από έναν πλανήτη αντανακλά σε ένα κοντινό φεγγάρι και να το αναλύσει. Αναζήτηση για εξωπλανήτη.
Στην πραγματικότητα, πίσω στην πρώιμη ιστορία της Γης, θα φαινόταν πιο μωβ λόγω των αρχαϊκών βακτηρίων.
Υπάρχει ένας ολόκληρος στόλος διαστημικών σκαφών και επίγειων παρατηρητηρίων που έρχονται στο διαδίκτυο που θα μας βοηθήσουν να προχωρήσουμε περαιτέρω σε αυτό το ζήτημα.
Η αποστολή Gaia της ESA πρόκειται να χαρτογραφήσει και να χαρακτηρίσει το 1% των αστεριών στον Γαλαξία μας, να μας πει τι είδους αστέρια βρίσκονται εκεί έξω, καθώς και να εντοπίσει χιλιάδες πλανήτες για περαιτέρω παρατήρηση.
Το Transiting Exoplanet Space Survey, ή το TESS, ξεκινά το 2018 και θα βρει όλους τους εξερχόμενους πλανήτες μεγέθους Γης και μεγαλύτερους στη γειτονιά μας.
Η αποστολή PLATO 2 θα βρει βραχώδεις κόσμους στην κατοικήσιμη ζώνη και ο James Webb θα είναι σε θέση να μελετήσει τις ατμόσφαιρές τους. Μιλήσαμε επίσης για το τεράστιο τηλεσκόπιο LUVOIR που θα μπορούσε να συνδεθεί στο διαδίκτυο τη δεκαετία του 2030 και να μεταφέρουμε αυτές τις παρατηρήσεις στο επόμενο επίπεδο.
Και υπάρχουν πολλά περισσότερα διαστημικά και επίγεια παρατηρητήρια στα έργα.
Καθώς αυτός ο επόμενος γύρος τηλεσκοπίων έρχεται στο Διαδίκτυο, αυτοί που μπορούν να μετρήσουν άμεσα την ατμόσφαιρα ενός κόσμου μεγέθους της Γης σε τροχιά γύρω από ένα άλλο αστέρι, οι αστροβιολόγοι προσπαθούν να βρουν μια βιογραφία που να δίνει ένα σαφές σημάδι ότι υπάρχει ζωή εκεί.
Αντί για βεβαιότητα, φαίνεται ότι θα έχουμε τον ίδιο αγώνα για να κατανοήσουμε αυτό που βλέπουμε. Οι αστρονόμοι θα διαφωνούν μεταξύ τους, αναπτύσσοντας νέες τεχνικές και νέα μέσα για να απαντήσουν σε άλυτες ερωτήσεις.
Θα χρειαστεί λίγος χρόνος και η αβεβαιότητα θα είναι δύσκολο να αντιμετωπιστεί. Αλλά θυμηθείτε, αυτό είναι ίσως το πιο σημαντικό επιστημονικό ερώτημα που μπορεί να κάνει κανείς: είμαστε μόνοι στο Σύμπαν;
Αξίζει να περιμένουμε την απάντηση.
Πηγή: John Lee Grenfell: Μια ανασκόπηση των Εξωπλανητικών Βιογραφιών.
Συμβουλή για τον Δρ Kimberly Cartier που με κατευθύνει σε αυτό το άρθρο. Ακολουθήστε τη δουλειά της στο περιοδικό EOS.
