az élet összetevői elterjedt az egész univerzumban. Míg a Föld az egyetlen ismert hely a világegyetemben, ahol élet létezik, a földönkívüli élet felfedezése A fő cél Tól től modern csillagászat És a bolygótudomány.
Két tudós vagyunk, akik tanulnak külső bolygók És a asztrobiológia. A James Webbhez hasonló következő generációs teleszkópoknak köszönhetően a hozzánk hasonló kutatók hamarosan meg tudják mérni a többi csillag körüli bolygók légkörének kémiai összetételét. Remélhetőleg egy vagy több ilyen bolygónak lesz kémiai ujjlenyomata az élethez.
Számos ismert exobolygó található lakható zónákban – amelyek nem túl közel keringenek egy forrásban lévő vízcsillaghoz, de nem messze egy fagyott bolygótól –, amelyek zöld színnel vannak feltüntetve mind a Naprendszer, mind a Kepler-186 csillagrendszer esetében, a b, c, d jelzésű bolygókkal. , e, És a. A kép jóváírása: NASA Ames/SETI Institute/JPL-Caltech/Wikimedia Commons
Lakható külső bolygók
élet Lehet, hogy a Naprendszerben létezik Ahol folyékony víz van – például víztartó rétegek a Marson vagy a Jupiter Európa-holdjának óceánjaiban. Az élet keresése azonban ezeken a helyeken nagyon nehéz, mivel az élet nehéz eléréséhez és kimutatásához szondát kell küldeni a fizikai minták visszajuttatására.
Sok csillagász úgy véli, hogy létezik egy akta Jó esély van arra, hogy más csillagok körül keringő bolygókon élet alakuljon kiÉs ez lehet a hely Az életet először megtalálják.
Az elméleti számítások azt mutatják, hogy van valami közel 300 millió potenciálisan lakható bolygó A Tejútban egyedül és Sok lakható bolygó akkora, mint a Föld Mindössze 30 fényévnyire a Földtől – lényegében az emberiség szomszédai a galaxisban. Eddig a csillagászok tették ezt Fedezzen fel több mint 5000 exobolygótköztük több száz potenciálisan lakható, segítségével indirekt módszerek amely azt méri, hogyan hat egy bolygó a közeli csillagára. Ezek a mérések információt szolgáltathatnak a csillagászoknak egy exobolygó tömegéről és méretéről, de ennél többet nem.
Bio aláírásokat keresek
Ahhoz, hogy felfedezzék az életet egy távoli bolygón, az asztrobiológusok a meglévő csillagfényt vizsgálják Lépjen kapcsolatba a bolygó felszínével vagy légkörével. Ha a légkört vagy a felszínt az élet átalakítja, a fény egy „biosignature”-nek nevezett nyomot hordozhat.
Fennállásának első felében a Föld légköre oxigénmentes volt, bár egyszerű, egysejtű életnek adott otthont. A Föld létfontosságú lábnyoma nagyon halvány volt ebben a korai korszakban. Ez hirtelen megváltozott 2,4 milliárd évvel ezelőtt Amikor egy új algacsalád fejlődött ki. Az algák fotoszintézist alkalmaztak, amely szabad oxigént termel – olyan oxigént, amely kémiailag nem kötődik semmilyen más elemhez. Ettől kezdve a Föld oxigénnel teli légköre erős és könnyen kimutatható létfontosságú nyomot hagyott a rajta áthaladó fényben.
Amikor a fény visszaverődik egy anyag felületéről vagy áthalad egy gázon, bizonyos hullámhosszak nagyobb valószínűséggel maradnak csapdában a gázban vagy az anyag felületén, mint mások. A fény hullámhosszainak ez a szelektív illeszkedése az oka a tárgyak eltérő színének. A levelek zöldek, mert a klorofill különösen jól nyeli el a vörös és kék hullámhosszú fényt. Amikor fény éri a papírt, a vörös és kék hullámhosszak elnyelődnek, így többnyire zöld fény verődik vissza a szemébe.
Az elveszett fény mintázatát annak az anyagnak a sajátos összetétele határozza meg, amellyel a fény kölcsönhatásba lép. Emiatt a csillagászok megtudhatnak valamit egy exobolygó légkörének vagy felszínének összetételéről, ha megmérik a bolygóról érkező fény specifikus színét.
Ezzel a módszerrel azonosítható az élettel kapcsolatos bizonyos légköri gázok – például oxigén vagy metán – jelenléte, mivel ezek a gázok nagyon specifikus ujjlenyomatokat hagynak a fényben. Használható furcsa színek észlelésére is a bolygó felszínén. A Földön például a növények klorofill és más pigmentek és algák a fotoszintézisben meghatározott hullámhosszú fényt használnak. Ezek a festékek Megkülönböztető színek előállítása Érzékeny infravörös kamerával észlelhető. Ha ezt a színt egy távoli bolygó felszínéről látja visszaverődni, az valószínűleg klorofill jelenlétére utal.
Teleszkópok az űrben és a Földön
A James Webb Űrteleszkóp az első távcső, amely képes érzékelni az exobolygók kémiai jeleit, de képességei korlátozottak. A kép jóváírása: NASA/Wikimedia Commons
Egy hihetetlenül erős távcsőre van szükség ahhoz, hogy észleljük ezeket a finom változásokat egy potenciálisan lakható exobolygó fényében. Jelenleg az egyetlen teleszkóp, amely képes ilyen bravúrra, az új távcső James Webb űrteleszkóp. ahogy van Megkezdődtek a tudományos műveletek 2022 júliusában James Webb aranyos felolvasást tartott Gázóriás exobolygó WASP-96b. A spektrum víz és felhők jelenlétét mutatta, de egy nagy, forró bolygón, mint a WASP-96b, valószínűleg nem lesz élet.
Ezek a korai adatok azonban azt mutatják, hogy James Webb képes észlelni a halvány kémiai jeleket az exobolygók fényében. Az elkövetkező hónapokban Webb arra készült, hogy felé fordítsa a tükröt TRAPPIST-1eegy potenciálisan lakható Föld méretű bolygó, mindössze 39 fényévre a Földtől.
Webb biometrikus adatokat kereshet, ha tanulmányozza és rögzíti a bolygókat, amint azok elhaladnak a gazdacsillagok előtt Csillagfény, amely átáramlik a bolygó légkörén. De Webb-t nem az élet keresésére tervezték, így a teleszkóp csak néhány legközelebbi, potenciálisan lakható világot képes megvizsgálni. Ezenkívül képes észlelni a módosításokat Szén-dioxid, metán és vízgőz szintje a légkörben. Míg ezeknek a gázoknak bizonyos kombinációi Életet sugallhatWebb nem képes észlelni a meg nem kötött oxigén jelenlétét, ami az élet legerősebb jele.
A jövőbeli és még erősebb űrteleszkópok úttörő koncepciói között szerepel a Föld gazdacsillagjának fényének blokkolása a bolygóról visszaverődő csillagfény észlelése érdekében. Ez az ötlet hasonló ahhoz, mintha a kezével blokkolná a napfényt, hogy jobban lásson valamit távolról. A jövő űrteleszkópjai kis beltéri maszkokat vagy egy nagy, ejtőernyőszerű külső űrhajót használhatnak ehhez. Ha a csillagfényt elzárjuk, sokkal könnyebben tanulmányozhatjuk a bolygóról visszaverődő fényt.
Jelenleg három hatalmas földi teleszkóp is épül, amelyek biometrikus ujjlenyomatokat fognak keresni: Óriás Magellán távcsőAz Harminc méteres távcső és a európai nagyon nagy távcső. Mindegyik sokkal erősebb, mint a földi teleszkópok, és bár akadályozza őket a Föld légköre, amely torzítja a csillagfényt, ezek a teleszkópok képesek lehetnek a legközelebbi világok légkörének felfedezésére oxigén után kutatva.
Biológia vagy geológia?
Az asztrobiológusok még a következő évtizedekben a legerősebb teleszkópok felhasználásával is csak az élet által teljesen megváltoztatott világok által keltett erőteljes biosignature-eket lesznek képesek észlelni.
Sajnos a szárazföldi élet által felszabaduló gázok többsége nem biológiai folyamatok révén is előállítható – a tehenek és a vulkánok metánt bocsátanak ki. A fotoszintézis oxigént termel, de a napfény is ezt teszi, amikor a vízmolekulákat oxigénre és hidrogénre hasítja. ott Jó esély a csillagászok számára, hogy téves pozitív eredményeket fedezzenek fel Amikor egy távoli életet keresünk. A hamis pozitívumok kizárása érdekében a csillagászoknak elég jól meg kell érteniük egy érdekes bolygót ahhoz, hogy megértsék, az-e. A geológiai vagy légköri folyamatok utánozhatnak egy biosignature-t.
Az exobolygó-tanulmányok következő generációja képes meghaladni a szintet Szokatlan bizonyíték Be kell bizonyítani az élet létezését. A James Webb Űrteleszkóp adatainak első közzététele érzékelteti a hamarosan várható izgalmas fejlődést.
Chris EmbiTisztelt csillagász egyetemi professzor, Arizonai Egyetem És a Daniel Abaya csillagászat és a bolygótudományok professzora, Arizonai Egyetem
Ezt a cikket újra kiadták Beszélgetés Creative Commons licenc alatt. Olvassa el a eredeti cikk.
Lili Farkas az Androbit szerzője, aki hírekkel, politikával, üzleti témákkal, technológiával, sporttal, szórakozással és életmóddal foglalkozik. Célja, hogy közérthető, hasznos és megbízható információkkal segítse az olvasókat az aktuális események és fontos témák követésében.
More Stories
Apple okosgyűrű fejlesztésén dolgozhat – érkezhet az iRing
Rejtélyes marsi jelenséget azonosítottak egy elveszett NASA-űrszonda korábbi adatai alapján
Óriási aszteroida közelíti meg a Földet: a NASA szerint továbbra sincs teljes védelem