Pagrindinis Gidas į kosmosąKą reikės rasti gyvenimą? Biosignacijų paieška Visatoje

Ką reikės rasti gyvenimą? Biosignacijų paieška Visatoje

Gidas į kosmosą : Ką reikės rasti gyvenimą?  Biosignacijų paieška Visatoje


Ateina superpertleskopai, milžiniški antžeminiai ir kosminiai observatorijos, kurie leis mums tiesiogiai stebėti tolimų pasaulių atmosferą. Mes žinome, kad Žemėje yra gyvybė, o mūsų atmosfera pasakoja pasaką, tad ar galime tą patį daryti ir su ekstrasoliarinėmis planetomis? Pasirodo, sugalvojus vieną bioparašą, cheminę medžiagą atmosferoje, kuri jums sako, kad taip, be abejo, tame pasaulyje yra gyvenimas, iš tikrųjų sunku.

Turiu prisipažinti, man praeityje tai buvo gana blogai. Senuose astronomijos vaidmenų ir „Savaitės kosminio pokalbio“ epizoduose, net čia, „Kosmoso vadove“, esu sakęs, kad jei galėtume tiesiog išmėginti tolimojo pasaulio atmosferą, galėtume užtikrintai pasakyti, ar ten yra gyvenimas.

Tiesiog aptikkite atmosferoje esantį ozoną, metaną ar net taršą, ir jūs galite pasakyti: „Ten yra gyvybė“. Na, būsimasis „Fraser“ yra čia, kad ištaisytų praeities „Fraser“. Nors žaviuosi jo naiviu entuziazmu ieškoti užsieniečių, pasirodo, kaip visada, viskas bus sunkiau, nei mes galvojome anksčiau.

Astrobiologai iš tikrųjų stengiasi išsiaiškinti vieną rūkymo pistoleto bios parašą, kuriuo remiantis būtų galima pasakyti, kad ten yra gyvybė. O taip yra todėl, kad natūralūs procesai, atrodo, turi protingų būdų mus apgauti.

Kas yra kai kurie galimi bios parašai, kodėl jie yra problemiški ir ko reikės norint gauti tą patvirtinimą?

Pradėkime nuo artimo namų pasaulio: Marso.

Beveik du dešimtmečius astronomai aptiko didelius metano debesis Marso atmosferoje. Čia, Žemėje, metanas gaunamas iš gyvų būtybių, pavyzdžiui, bakterijų ir besiganančių karvių. Be to, metanas lengvai skaidomas saulės spindulių, o tai reiškia, kad tai nėra senas metano likutis iš milijardų metų. Kai kurie Marso procesai jį nuolat papildo.

Bet kas?

Na, be gyvybės, metanas gali susiformuoti natūraliai per vulkanizmą, kai uolienos sąveikauja su šildomu vandeniu.

NASA bandė išsiaiškinti šio klausimo esmę naudodamasi „Spirit and Opportunity“ roveriais ir buvo tikimasi, kad „Curiosity“ laive turėtų įrankių, kad galėtų rasti metano šaltinį.

Panoraminis „Curiosity“ roverio vaizdas, nuo 2016 m. Rugsėjo mėn. Tolumoje matyti blyškus Aeolis Mons kontūras. Kreditas: NASA / JPL-Caltech / MSSS
Per kelis mėnesius „Curiosity“ aptiko metano padidėjimą paviršiaus paviršiuje, tačiau net tai sukėlė ginčą. Pasirodo, pats roveris nešė metaną ir galėjo užteršti aplink save esantį plotą. Galbūt aptiktas metanas atsirado pats. Taip pat gali būti, kad netoliese nukrito uolėtas meteoritas ir išleido šiek tiek dujų, kurios užteršė rezultatus.

Europos kosmoso agentūros „ExoMars“ misija į Marsą atvyko 2016 m. Spalį. Nors „Schiaparelli Lander“ buvo sunaikintas, „Trace Gas Orbiter“ išgyveno kelionę ir labai detaliai pradėjo kartoti Marso atmosferą, ieškodamas vietų, kuriose galėtų būti oro. metano, ir kol kas neturime įtikinamų rezultatų.

Kitaip tariant, mes gavome orbitų ir orlaivių lėktuvų parką prie Marso, aprūpintą instrumentais, skirtais nušveisti mažiausią metano bangą iš Marso.

Menininko įspūdis vizualizuoja „ExoMars“ įėjimo, nusileidimo ir nusileidimo demonstravimo modulio „Schiaparelli“ atskyrimą nuo „Trace Gas Orbiter“ (TGO). Kreditas: ESA

Yra keletas tikrai intriguojančių užuominų apie tai, kaip atrodo, kad metano lygis Marse kyla ir krinta kartu su metų laikais, nurodant gyvenimą, tačiau astrobiologai vis tiek nesutinka.

Nepaprastiems reikalavimams reikia nepaprastų įrodymų ir visa tai.

Kai kurie teleskopai jau gali išmatuoti planetų, besisukančių aplink kitas žvaigždes, atmosferą. Pastarąjį dešimtmetį NASA „Spitzer“ kosminis teleskopas tyrinėjo įvairių pasaulių atmosferą. Pvz., Čia yra karšto jupiterio HD 189733b žemėlapis

Spitzerio HD 189733b temperatūros žemėlapis (NASA)
. Vieta čiulpia, bet va, norint išmatuoti kitos planetos atmosferą, tai yra gana įspūdinga.

Jie šį žygdarbį atlieka matuojant žvaigždės chemines medžiagas, kol planeta eina priešais ją, ir tada matuoja, kai planetos nėra. Tai jums pasakys, kokias chemines medžiagas planeta atneša į vakarėlį.

Jie taip pat sugebėjo išmatuoti HAT-P-26b, kuris yra palyginti mažas Neptūno dydžio pasaulis, aplink orbitą skriejančią žvaigždę, atmosferą ir buvo nustebinti, kad planetos atmosferoje rado vandens garų.

Ar tai reiškia, kad yra gyvenimas? Visur, kur randame vandens Žemėje, randame gyvybę. Ne, jūs galite visiškai gauti vandens neturėdami gyvybės.

Kai jis bus paleistas 2019 m., NASA Džeimso Webbo kosminis teleskopas ketina perkelti šį atmosferos jutimą į kitą lygį, leisdamas astronomams ištirti daugelio kitų pasaulių atmosferą daug didesne skiriamąja geba.

Iliustracija, rodanti galimą TRAPPIST-1f, vienos iš naujai atrastų planetų TRAPPIST-1 sistemoje, paviršių. Kreditai: NASA / JPL-Caltech

Vienas iš pirmųjų „Webb“ taikinių bus „TRAPPIST-1“ sistema su pusšimčiu planetų, besisukančių raudonos nykštukės žvaigždės gyvenamojoje zonoje. Webb turėtų sugebėti aptikti ozoną, metaną ir kitus galimus biosignautus visą gyvenimą.

Taigi, ko prireiks norint pamatyti tolimą pasaulį ir tikrai žinoti, koks ten gyvenimas.

Neseniai asterobiologas Johnas Lee Grenfellis iš Vokietijos aviacijos ir kosmoso centro sukūrė pranešimą, kuriame apžvelgė visus egzoplanetinius bios parašus, kurie gali būti ten, ir apžvelgė juos, kaip tikėtina, kad jie bus gyvenimo kitame pasaulyje požymis.

Pirmasis taikinys bus molekulinis deguonis arba O2. Jūs tuo metu kvėpuojate. Na, bet kokiu atveju, 21% kiekvieno kvėpavimo. Deguonis kito šaltinio atmosferoje tūkstančius metų truks be šaltinio.

Jis gaminamas čia, Žemėje, fotosintezės būdu, tačiau jei pasaulį užmuša jo žvaigždė ir prarandama atmosfera, tada vandenilis išpūstas į kosmosą ir gali likti molekulinis deguonis. Kitaip tariant, jūs abu negalite būti tikri.

O kaip ozonas, dar žinomas kaip O3? Cheminis procesas atmosferoje O2 paverčiamas O3. Tai skamba kaip geras kandidatas, tačiau problema ta, kad yra natūralių procesų, kurie taip pat gali gaminti ozoną. Veneroje yra ozono sluoksnis, viename - Marsas, ir jie netgi buvo aptikti aplink ledinius saulės spindulių mėnulius.

Yra azoto oksidas, dar žinomas kaip juokingos dujos. Jį gamina bakterijos dirvožemyje ir jis prisideda prie Žemės azoto ciklo. Yra gerų naujienų, atrodo, kad Žemė yra vienintelis Saulės sistemos pasaulis, kurio atmosferoje yra azoto oksido.

Tačiau mokslininkai taip pat sukūrė modelius, kaip ši cheminė medžiaga galėjo būti pagaminta ankstyvojoje Žemės istorijoje, kai jos sieros turtingas vandenynas sąveikavo su azotu planetoje. Tiesą sakant, tiek Venera, tiek Marsas galėjo būti išgyvenę panašų ciklą.

Kitaip tariant, galbūt jūs matote gyvenimą arba galbūt matote jauną planetą.

„Ligeia Mare“, parodyta NASA „Cassini“ erdvėlaivio gautais duomenimis, yra antras pagal dydį skysčio kūnas ant Saturno mėnulio „Titan“. Jis yra užpildytas skystais angliavandeniliais, tokiais kaip etanas ir metanas, ir yra vienas iš daugelio jūrų ir ežerų, besidriekiančių Titano šiauriniame poliniame regione. Kreditas: NASA / JPL-Caltech / ASI / Cornell

Tada yra metanas, cheminė medžiaga, apie kurią praleidome tiek laiko. Ir kaip minėjau, čia, Žemėje, yra gyvybės gaminamas metanas, bet taip pat ir Marsas, ir Titanuose yra skystų metano vandenynų.

Astrobiologai pasiūlė kitų angliavandenilių, tokių kaip etanas, izoprenas, tačiau ir šie turi savo problemų.

O teršalai, kuriuos skleidžia pažengusios civilizacijos? Astrobiologai tai vadina „techniniais parašais“, ir jie gali apimti tokius dalykus kaip chlorfluorangliavandeniliai ar branduolinės nuosėdos. Bet vėlgi, šias chemines medžiagas būtų sunku aptikti po šviesmečių.

Astronomai pasiūlė ieškoti negyvų žemių, kad tik nustatytume pradinį tašką. Tai būtų pasauliai, esantys gyvenamojoje zonoje, tačiau, aišku, gyvenimas niekada nepraėjo. Tiesiog uola, vanduo ir nebiologiškai sukurta atmosfera.

Problema ta, kad greičiausiai net negalime išsiaiškinti būdo, kaip patvirtinti, kad pasaulis miręs. Chemikalų rūšis, kurias galite tikėtis pamatyti atmosferoje, pavyzdžiui, vandenynai gali absorbuoti anglies dioksidą, todėl net negalite pateikti neigiamo patvirtinimo.

Vienas metodas gali net netaikyti atmosferos nuskaitymo. Čia, Žemėje esanti augalija atspindi labai specifinį šviesos bangos ilgį 700–750 nanometrų srityje. Astrobiologai tai vadina kraštiniu kraštu, nes jūs matysite atspindžio atspindžio padidėjimą 5 kartus, palyginti su kitais paviršiais.

Nors mes neturime teleskopų tai padaryti šiandien, yra keletas tikrai protingų idėjų, pavyzdžiui, pažvelgti į tai, kaip į planetos šviesą atsispindi netoliese esantis mėnulis, ir išanalizuoti tai. Ieškoma egzoplanetos žemės paviršiaus.

Tiesą sakant, ankstyvoje Žemės istorijoje ji būtų atrodė purpurinė dėl Archean bakterijų.

Internete prisijungia visas kosminių laivų ir antžeminių observatorijų parkas, kurie padės mums gilintis į šį klausimą.

ESA „Gaia“ misija ketina pavaizduoti ir apibūdinti 1% žvaigždžių Paukščių Take, papasakos mums, kokios žvaigždės ten yra, taip pat aptinka tūkstančius planetų tolimesniam stebėjimui.

Tranzitinio egzoplanetos tyrimo palydovo koncepcinis vaizdas.
Vaizdo kreditas: MIT

Tranzitinės egzoplanetų kosmoso tyrimas, arba TESS, pradedamas 2018 m. Ir ras visas tranzituojančias Žemės dydžio ir didesnes egzoplanetas mūsų kaimynystėje.

„PLATO 2“ misija suras uolų pasaulius gyvenamojoje zonoje, o Jamesas Webbas galės ištirti jų atmosferą. Mes taip pat kalbėjome apie didžiulį LUVOIR teleskopą, kuris galėtų pasirodyti internete 2030-aisiais, ir perkelti šiuos stebėjimus į kitą lygį.

Kūriniuose yra dar daugiau kosminių ir antžeminių observatorijų.

Kai šis kitas teleskopų turas pasirodo internete, galinčiame tiesiogiai išmatuoti Žemės dydžio orbitą, skriejančią aplink kitą žvaigždę, astrobiologai stengiasi rasti bios parašą, kuris aiškiai parodytų, koks ten gyvenimas.

Vietoj tikrumo atrodo, kad mes patirsime tą pačią kovą, kad įprasmintume tai, ką matome. Astronomai nesutaria vienas su kitu, kurdami naujus metodus ir naujus instrumentus atsakydami į neišspręstus klausimus.

Tai užtruks, o nežinomybę bus sunku sutvarkyti. Bet atminkite, tai turbūt svarbiausias mokslinis klausimas, kurį gali užduoti bet kas: ar mes Visatoje vieni?

Atsakymo verta laukti.

Šaltinis: John Lee Grenfell: Exoplanetary biosignacijų apžvalga.

Kepurės patarimas daktarui Kimberly Cartier, kad jis nukreiptų mane į šį dokumentą. Sekite jos darbą „EOS“ žurnale.

Kategorija:
NASA duoklė „Sally Ride“
Vos po milijardo metų, kai susiformavo žemė, gyvenimas jau buvo sugalvojęs daugybę triukų