Η τεχνολογία τηλεσκοπίου προχωρά γρήγορα, καθώς δημιουργούνται όλο και μεγαλύτερα όργανα. Εάν υπάρχει ζωή εκεί, θα το αναγνωρίσουμε; Ερευνητές από το Κέντρο Αστροφυσικής του Χάρβαρντ-Σμιθσόνια και τη NASA έχουν αναπτύξει έναν κατάλογο εποχών στην ιστορία της γήινης ατμόσφαιρας που θα μπορούσε να είναι ορατός μέσω αυτού του οργάνου. από τους πρώτους χρόνους που η ζωή εμφανίστηκε στην τρέχουσα ατμόσφαιρα με άφθονο οξυγόνο / άζωτο.
Είναι μόνο θέμα χρόνου πριν οι αστρονόμοι βρουν έναν πλανήτη μεγέθους Γης σε τροχιά γύρω από ένα μακρινό άστρο. Όταν το κάνουν, οι πρώτες ερωτήσεις που θα κάνουν οι άνθρωποι είναι: Είναι κατοικήσιμος; Και ακόμη πιο σημαντικό, υπάρχει ήδη ζωή σε αυτήν; Για ενδείξεις για τις απαντήσεις, οι επιστήμονες κοιτάζουν τον πλανήτη τους, τη Γη.
Οι αστρονόμοι Lisa Kaltenegger του Κέντρου Αστροφυσικής Harvard-Smithsonian (CfA) και ο Wesley Traub του εργαστηρίου Jet Propulsion της NASA και CfA, προτείνουν τη χρήση της ατμοσφαιρικής ιστορίας της Γης για την κατανόηση άλλων πλανητών.
«Οι καλοί πλανήτες είναι δύσκολο να βρεθούν», είπε ο Kaltenegger. "Η δουλειά μας παρέχει στους αστρονόμους τις πινακίδες που θα αναζητήσουν όταν εξετάζουν πραγματικά κόσμους σαν τη Γη."
Τα γεωλογικά αρχεία δείχνουν ότι η ατμόσφαιρα της Γης έχει αλλάξει δραματικά τα τελευταία 4,5 δισεκατομμύρια χρόνια, εν μέρει λόγω των μορφών ζωής που αναπτύσσονται στον πλανήτη μας. Χαρτογραφώντας ποια αέρια αποτελούσαν την ατμόσφαιρα της Γης κατά την ιστορία της, οι Kaltenegger και Traub προτείνουν ότι αναζητώντας παρόμοια σύνθεση ατμόσφαιρας σε άλλους κόσμους, οι επιστήμονες θα είναι σε θέση να προσδιορίσουν εάν αυτός ο πλανήτης έχει ζωή πάνω του και αν ναι, αυτό το εξελικτικό στάδιο της ζωής. Το ερευνητικό έγγραφο που περιγράφει το έργο τους είναι διαθέσιμο στο Διαδίκτυο στη διεύθυνση http://arxiv.org/abs/astro-ph/0609398.
Μέχρι σήμερα, όλοι οι εξωηλιακοί πλανήτες έχουν μελετηθεί έμμεσα, για παράδειγμα παρακολουθώντας τον τρόπο με τον οποίο ένα αστέρι ξενιστή ταλαντεύεται καθώς το βαρύνει το πλανήτη. Μόνο τέσσερις εξωηλιακοί πλανήτες έχουν ανιχνευθεί άμεσα και είναι τεράστιοι κόσμοι μεγέθους Δία. Η ατμόσφαιρα ενός από αυτούς τους κόσμους εντοπίστηκε από έναν άλλο επιστήμονα της CfA, David Charbonneau, χρησιμοποιώντας το διαστημικό τηλεσκόπιο Spitzer της NASA. Η επόμενη γενιά διαστημικών αποστολών όπως το Terrestrial Planet Finder (TPF) της NASA και ο Darwin του ESA θα μπορούν να μελετήσουν άμεσα κοντινούς κόσμους σε μέγεθος Γης.
Οι αστρονόμοι θέλουν ιδιαίτερα να παρατηρήσουν τα ορατά και υπέρυθρα φάσματα των μακρινών επίγειων πλανητών για να μάθουν για την ατμόσφαιρα τους. Συγκεκριμένα αέρια αφήνουν υπογραφές στο φάσμα ενός πλανήτη, όπως δακτυλικά αποτυπώματα ή δείκτες DNA. Εντοπίζοντας αυτά τα δακτυλικά αποτυπώματα, οι ερευνητές μπορούν να μάθουν για τη σύνθεση μιας ατμόσφαιρας και ακόμη να συμπεράνουν την παρουσία των νεφών.
Σήμερα, η ατμόσφαιρα της Γης αποτελείται από περίπου τρία τέταρτα άζωτο και ένα τέταρτο οξυγόνο, με ένα μικρό ποσοστό άλλων αερίων όπως το διοξείδιο του άνθρακα και το μεθάνιο. Αλλά πριν από τέσσερα δισεκατομμύρια χρόνια, δεν υπήρχε οξυγόνο. Η ατμόσφαιρα της Γης έχει εξελιχθεί σε έξι διαφορετικές εποχές, καθεμία από τις οποίες χαρακτηρίζεται από ένα συγκεκριμένο μείγμα αερίων. Χρησιμοποιώντας έναν κωδικό υπολογιστή που αναπτύχθηκε από τον Traub και τον συνάδελφό του CfA Ken Jucks, ο Kaltenegger και ο Traub μοντελοποίησαν κάθε μία από τις έξι εποχές της Γης για να καθορίσουν ποια φασματικά δακτυλικά αποτυπώματα θα φαινόταν από έναν μακρινό παρατηρητή.
«Μελετώντας το παρελθόν της Γης, μπορούμε να μάθουμε για τη σημερινή κατάσταση άλλων κόσμων», εξήγησε ο Traub. "Εάν βρεθεί ένας εξωηλιακός πλανήτης με ένα φάσμα παρόμοιο με ένα από τα μοντέλα μας, θα μπορούσαμε ενδεχομένως να χαρακτηρίσουμε τη γεωλογική κατάσταση αυτού του πλανήτη, τη βιωσιμότητά του και τον βαθμό στον οποίο η ζωή έχει εξελιχθεί σε αυτό."
Για να κατανοήσουμε καλύτερα αυτές τις χρονικές περιόδους ή «εποχές» και για να τις θέσουμε σε προοπτική, μπορεί κανείς να κλιμακώσει την ιστορία της Γης 4,5 δισεκατομμυρίων ετών σε ένα έτος, επισυνάπτοντας ημερομηνίες που ξεκινούν από την 1η Ιανουαρίου - την ημερομηνία που σχηματίστηκε η Γη.
EPOCH 0 - 12 Φεβρουαρίου
Στο Epoch 0 (πριν από 3,9 δισεκατομμύρια χρόνια), η νέα Γη διέθετε μια ταραχώδη ατμόσφαιρα που αποτελείται κυρίως από άζωτο, διοξείδιο του άνθρακα και υδρόθειο. Οι μέρες ήταν συντομότερες και ο Ήλιος ήταν πιο σκοτεινός, λάμποντας ως κόκκινη σφαίρα μέσα από τον πορτοκαλί τούβλο ουρανό. Ο ωκεανός που κάλυψε ολόκληρο τον πλανήτη μας ήταν ένα λασπωμένο καφέ που απορρόφησε βομβαρδισμούς από εισερχόμενους μετεωρίτες και κομήτες. Το διοξείδιο του άνθρακα βοήθησε να ζεσταθεί ο κόσμος μας, καθώς ο βρεφικός ήλιος ήταν ένα τρίτο λιγότερο φωτεινό από σήμερα. Παρόλο που δεν σώθηκαν απολιθώματα από αυτή τη χρονική περίοδο, οι ισοτοπικές υπογραφές της ζωής μπορεί να έχουν μείνει πίσω στους βράχους της Γροιλανδίας.
EPOCH 1 - 17 Μαρτίου
Πριν από 3,5 δισεκατομμύρια χρόνια πριν (Εποχή 1), το πλανητικό τοπίο παρουσίαζε ηφαιστειακές αλυσίδες νησιών να σπρώχνουν τον απέραντο παγκόσμιο ωκεανό. Η πρώτη ζωή στη Γη ήταν αναερόβια βακτήρια - βακτήρια που μπορούσαν να ζήσουν χωρίς οξυγόνο. Αυτά τα βακτήρια αντλούσαν μεγάλες ποσότητες μεθανίου στην ατμόσφαιρα του πλανήτη, αλλάζοντας το με ανιχνεύσιμο τρόπο. Εάν υπάρχουν παρόμοια βακτήρια σε έναν άλλο πλανήτη, μελλοντικές αποστολές όπως το TPF και ο Δαρβίνος θα μπορούσαν να ανιχνεύσουν το δακτυλικό τους αποτύπωμα στην ατμόσφαιρα.
EPOCH 2 - 5 Ιουνίου
Πριν από 2,4 δισεκατομμύρια χρόνια πριν (Εποχή 2), η ατμόσφαιρα έφτασε τη μέγιστη συγκέντρωση μεθανίου. Τα κυρίαρχα αέρια ήταν άζωτο, διοξείδιο του άνθρακα και μεθάνιο. Οι ηπειρωτικές χερσαίες μάζες άρχισαν να σχηματίζονται. Τα γαλαζοπράσινα φύκια άρχισαν να αντλούν μεγάλες ποσότητες οξυγόνου στην ατμόσφαιρα. Μεγάλες αλλαγές επρόκειτο να συμβούν.
«Λυπάμαι που λέω τα πρώτα σημάδια του E.T. πιθανότατα δεν θα είναι ραδιοφωνικές ή τηλεοπτικές εκπομπές. Αντ 'αυτού, θα μπορούσε να είναι οξυγόνο από φύκια », θρήνησε ο Kaltenegger.
EPOCH 3 - 16 Ιουλίου
Πριν από δύο δισεκατομμύρια χρόνια (Epoch 3), αυτοί οι πρώτοι φωτοσυνθετικοί οργανισμοί μετατόπισαν μόνιμα την ισορροπία της ατμόσφαιρας - παρήγαγαν οξυγόνο, ένα πολύ αντιδραστικό αέριο που καθαρίζει μεγάλο μέρος του μεθανίου και του διοξειδίου του άνθρακα, ενώ ασφυκτίζει επίσης τα αναερόβια βακτήρια που παράγουν μεθάνιο. Με αυτόν τον τρόπο, η ατμόσφαιρα του πλανήτη απέκτησε το πρώτο δωρεάν οξυγόνο. Το τοπίο ήταν τώρα επίπεδο και υγρό. Με τα ηφαίστεια να καπνίζουν στο βάθος, λαμπρά χρωματισμένες πισίνες από πρασινωπό-καφέ αφρό δημιούργησαν μια λάμψη στο γεμάτο δυσωδία νερό. Η επανάσταση του οξυγόνου ήταν εν εξελίξει.
«Η εισαγωγή οξυγόνου ήταν καταστροφική για την κυρίαρχη ζωή στη Γη εκείνη την εποχή. το δηλητηριάζει », είπε ο Traub. «Αλλά ταυτόχρονα, κατέστησε δυνατή την πολυκυτταρική ζωή, συμπεριλαμβανομένης της ανθρώπινης ζωής».
EPOCH 4 - 13 Οκτωβρίου
Στα 800 εκατομμύρια χρόνια πριν, η Γη εισήλθε στο Epoch 4, με συνεχείς αυξήσεις στα επίπεδα οξυγόνου. Αυτή η χρονική περίοδος συμπίπτει με αυτό που είναι τώρα γνωστό ως «Cambrian Explosion». Ξεκινώντας από 550 έως 500 εκατομμύρια χρόνια πριν, η περίοδος της Καμπρίας είναι μια σημαντική θέση στην ιστορία της ζωής στη Γη: Είναι η ώρα που οι περισσότερες μεγάλες ομάδες ζώων εμφανίζονται για πρώτη φορά στα απολιθωμένα αρχεία. Η Γη ήταν πλέον καλυμμένη με βάλτους, θάλασσες και μερικά ενεργά ηφαίστεια. Οι ωκεανοί συνεργάστηκαν με τη ζωή.
EPOCH 5 - 8 Νοεμβρίου
Τέλος, πριν από 300 εκατομμύρια χρόνια στην Εποχή 5, η ζωή είχε μετακινηθεί από τους ωκεανούς στην ξηρά. Η ατμόσφαιρα της Γης είχε φτάσει στη σημερινή της σύνθεση κυρίως αζώτου και οξυγόνου Αυτή ήταν η αρχή της Μεσοζωικής περιόδου που περιελάμβανε τους δεινόσαυρους. Το τοπίο έμοιαζε με Jurassic Park την Κυριακή το απόγευμα.
EPOCH 6 - 31 Δεκεμβρίου (11:59:59)
Το ενδιαφέρον ερώτημα που παραμένει είναι: Πώς θα μοιάζει το Epoch 6, το χρονικό διάστημα που καταλαμβάνουν οι άνθρωποι σήμερα; Θα μπορούσαμε να εντοπίσουμε τα ενδεικτικά σημάδια ξένων τεχνολογιών σε απομακρυσμένους κόσμους;
Καθώς η γενική συναίνεση δημιουργείται μεταξύ των επιστημόνων ότι η ανθρώπινη δραστηριότητα έχει αλλάξει την ατμόσφαιρα της Γης εισάγοντας διοξείδιο του άνθρακα καθώς και αέρια όπως το Freon, θα μπορούσαμε να εντοπίσουμε τα φασματικά αποτυπώματα αυτών των υποπροϊόντων σε άλλους κόσμους; Παρόλο που οι δορυφόροι σε τροχιά γύρω από τη Γη και τα πειράματα με μπαλόνια μπορούν να μετρήσουν αυτές τις αλλαγές εδώ στο σπίτι, η ανίχνευση παρόμοιων επιδράσεων σε έναν μακρινό κόσμο είναι πέραν των δυνατοτήτων των επερχόμενων προγραμμάτων όπως το Terrestrial Planet Finder και το Darwin. Θα χρειαστούν γιγαντιαίοι στολίσκοι μελλοντικών διαστημικών τηλεσκοπίων με βάση το διάστημα για να μπορέσουν να πραγματοποιήσουν αυτές τις μετρήσεις.
«Όσο τρομακτικό όσο ακούγεται αυτή η πρόκληση», είπε ο Kaltenegger, «Πιστεύω ότι τις επόμενες δεκαετίες θα ξέρουμε αν ο μικρός γαλάζιος κόσμος μας είναι μόνος του στο Σύμπαν ή αν υπάρχουν γείτονες εκεί έξω που περιμένουν να μας συναντήσουν».
Αυτή η έρευνα χρηματοδοτήθηκε από τη NASA.
Με έδρα το Cambridge, Mass., Το Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) είναι μια κοινή συνεργασία μεταξύ του Smithsonian Astrophysical Observatory και του Harvard College Observatory. Οι επιστήμονες της CfA, οργανωμένοι σε έξι ερευνητικά τμήματα, μελετούν την προέλευση, την εξέλιξη και την τελική μοίρα του σύμπαντος.
Αρχική πηγή: Δελτίο ειδήσεων CfA
