Tehnologija teleskopa hitro napreduje, saj nastajajo vse večji in večji inštrumenti. Če je tam življenje, ga bomo prepoznali? Raziskovalci iz centra za astrofiziko Harvard-Smithsonian in NASA so razvili seznam epoh zgodovine Zemljine atmosfere, ki bi jih bilo mogoče videti s tem instrumentom; od najzgodnejših časov, ko se je življenje pojavilo v našem trenutnem ozračju, ki je obilno s kisikom / dušikom.
Vprašanje je le, kdaj bodo astronomi našli planet v velikosti Zemlje, ki kroži okoli orbite oddaljene zvezde. Ko bodo to storili, si bodo prva vprašanja zastavila: Ali je to stanovanje? In kar je še pomembneje, ali je na njem že prisotno življenje? Za namige v odgovorih znanstveniki iščejo svoj domači planet Zemljo.
Astronomi Lisa Kaltenegger iz centra za astrofiziko Harvard-Smithsonian (CfA) in Wesley Traub iz Nasinega laboratorija za reaktivni pogon in CfA predlagata uporabo Zemljine atmosferske zgodovine za razumevanje drugih planetov.
"Dobre planete je težko najti," je dejal Kaltenegger. "Naše delo zagotavlja, da bodo astronomi iskali kažipote, ki bodo iskali resnično zemeljske svetove."
Geološki zapisi kažejo, da se je Zemljino ozračje v zadnjih 4,5 milijardah let močno spremenilo, deloma tudi zaradi življenjskih oblik, ki se razvijajo na našem planetu. Kaltenegger in Traub s preslikavo, kakšni plini so sestavljali Zemljino atmosfero v njeni zgodovini, predlagajo, da bodo znanstveniki z iskanjem podobne sestave atmosfere na drugih svetovih ugotovili, ali ima ta planet na njem življenje, in če je tako, to je razvojna faza življenja. Raziskovalni članek z opisom njihovega dela je na voljo na spletu na naslovu http://arxiv.org/abs/astro-ph/0609398.
Do danes so posredno preučevali vse ekstrasolarne planete, na primer s spremljanjem, kako se gostiteljska zvezda niha, ko jo gravitacija planeta gravitira. Neposredno so odkrili le štiri ekstrasolarne planete in gre za masivne svetove velikosti Jupiter. Vzdušje enega od teh svetov je zaznal drug znanstvenik CfA, David Charbonneau, z uporabo Nasinega vesoljskega teleskopa Spitzer. Naslednja generacija vesoljskih misij, kot je NASA-in zemeljski iskalnik planetov (TPF) in ESA-jev Darwin, bo lahko neposredno preučevala bližnje svetove velikosti Zemlje.
Astronomi si želijo zlasti opazovati vidne in infrardeče spektre oddaljenih kopenskih planetov, da bi spoznali njihovo atmosfero. Posebni plini puščajo podpise v planetovem spektru, kot so prstni odtisi ali DNK markerji. Z opažanjem teh prstnih odtisov lahko raziskovalci spoznajo sestavo ozračja in celo sklepajo o prisotnosti oblakov.
Danes Zemljino ozračje sestavlja približno tri četrtine dušika in ene četrtine kisika z majhnim odstotkom drugih plinov, kot sta ogljikov dioksid in metan. Toda pred štirimi milijardami let kisika ni bilo. Zemljino ozračje se je razvijalo v šestih različnih epohah, za katere je značilna posebna mešanica plinov. Z uporabo računalniške kode, ki sta jo razvila Traub in kolega CfA Ken Jucks, Kaltenegger in Traub, so modelirali vsako od šestih Zemljinih zemljevidov, da bi določili, katere spektralne prstne odtise bi videl daljni opazovalec.
"S preučevanjem preteklosti Zemlje lahko spoznamo sedanje stanje drugih svetov," je pojasnil Traub. "Če najdemo ekstrasolarni planet s spektrom, ki je podoben enemu od naših modelov, bi potencialno lahko označili njegovo geološko stanje, bivalnost in stopnjo, v kateri se je na njem razvilo življenje."
Za boljše razumevanje teh časovnih obdobij ali "epoh" in njihovo gledanje v perspektivo je mogoče Zemljino zgodovino 4,5 milijarde let spremeniti na eno leto in pripisati datume, ki se začnejo s 1. januarjem - datumom nastanka Zemlje.
EPOCH 0 - 12. februar
V Epohi 0 (pred 3,9 milijarde let) je mlada Zemlja imela burno, parno atmosfero, sestavljeno večinoma iz dušika, ogljikovega dioksida in vodikovega sulfida. Dnevi so bili krajši in sonce je bilo temnejše, ki je sijalo kot rdeča krogla skozi naše oranžno opečno nebo. Eden ocean, ki je zajel celoten naš planet, je bil blatno rjav, ki je absorbiral obstreljevanje iz prihajajočih meteorjev in kometov. Ogljikov dioksid je pomagal ogreti naš svet, saj je bilo dojenčkovo sonce za tretjino manj svetlobno kot danes. Čeprav v tem časovnem obdobju ni preživel nobenih fosilov, so v grenlandskih kamninah morda zaostali izotopski podpisi življenja.
1. EPOCH - 17. marec
Pred približno 3,5 milijarde let (Epoha 1) so na planetu pokrajine predstavljale vulkanske otoške verige, ki so izvirale iz velikega svetovnega oceana. Prvo življenje na Zemlji so bile anaerobne bakterije - bakterije, ki bi lahko živele brez kisika. Te bakterije so v ozračje planeta črpale velike količine metana in ga spreminjale na zaznavne načine. Če na drugem planetu obstajajo podobne bakterije, bi lahko prihodnje misije, kot sta TPF in Darwin, zaznale njihov prstni odtis v atmosferi.
EPOCH 2 - 5. junij
Pred približno 2,4 milijarde let (Epoha 2) je ozračje doseglo največjo koncentracijo metana. Prevladujoči plini so bili dušik, ogljikov dioksid in metan. Začele so se oblikovati celinske kopenske mase. Modrozelene alge so začele črpati velike količine kisika v ozračje. Velike spremembe naj bi se zgodile.
"Žal mi je, da moram povedati prve znake E.T. verjetno ne bo radijskih ali televizijskih oddaj; namesto tega bi lahko bil kisik iz alg, "je pripomnil Kaltenegger.
EPOCH 3 - 16. julij
Pred dvema milijardama let (Epoha 3) so ti prvi fotosintetski organizmi trajno premaknili ravnovesje v ozračju - proizvajali so kisik, visoko reaktiven plin, ki je izločil večino metana in ogljikovega dioksida, hkrati pa zadušil anaerobne bakterije, ki proizvajajo metan. Pri tem je ozračje planeta pridobilo svoj prvi prosti kisik. Pokrajina je bila zdaj ravna in vlažna. Z vulkani, ki kadijo v daljavi, so briljantno obarvani bazeni zelenkasto rjave smeti ustvarili sijaj na vodi, napolnjeni z smradom. Kisikova revolucija je v celoti potekala.
»Vnos kisika je bil katastrofalno za takratno življenje na Zemlji; zastrupil ga je, "je rekel Traub. "Hkrati pa je omogočilo večcelično življenje, vključno s človeškim življenjem."
EPOCH 4. - 13. oktober
Pred 800 milijoni let je Zemlja vstopila v epoho 4, z nenehnim povečevanjem ravni kisika. To časovno obdobje sovpada s tistim, kar je danes znano kot "Kambrijska eksplozija." Začetek pred 550 do 500 milijoni let je obdobje kambrij pomembno mesto v zgodovini življenja na Zemlji: to je čas, ko se večina glavnih živalskih skupin prvič pojavi v fosilnih zapisih. Zemlja je bila zdaj prekrita z močvirji, morji in nekaj aktivnimi vulkani. Oceani so se združevali z življenjem.
5. EPOCH - 8. november
Končno se je pred 300 milijoni let v Epohi 5 življenje preselilo iz oceanov na kopno. Zemljino ozračje je doseglo trenutno sestavo predvsem dušika in kisika. To je bil začetek mezozojskega obdobja, ki je vključevalo dinozavre. Pokrajina je bila v nedeljo popoldne videti kot park Jurja.
EPOCH 6. - 31. december (11:59:59)
Intrigantno vprašanje, ki ostaja, je: Kako bi izgledalo Epoha 6, časovno obdobje, ki ga ljudje danes zasedajo? Bi lahko zaznali znake tujih tehnologij na oddaljenih svetih?
Medtem ko med znanstveniki izhaja splošno soglasje, da je človeška aktivnost spremenila Zemljino atmosfero z vnosom ogljikovega dioksida in plinov, kot je Freon, ali bi lahko prepoznali spektralne prstne odtise teh stranskih proizvodov na drugih svetovih? Čeprav sateliti in eksperimenti z baloni lahko krožijo te spremembe pri nas doma, zaznavanje podobnih učinkov na oddaljenem svetu presega celo zmogljivosti prihajajočih programov, kot sta Zemljevarnik planetov Zemlje in Darwin. Za izvajanje teh meritev bodo potrebne velikanske flotile prihodnjih vesoljskih infrardečih teleskopov.
"Tako zastrašujoče, kot se sliši ta izziv," je dejal Kaltenegger, "verjamem, da bomo v naslednjih desetletjih vedeli, ali je naš modri svet povsem sam v vesolju ali ne, ali pa so zunanji sosedje, ki nas čakajo."
To raziskavo je financirala NASA.
S sedežem v Cambridgeu, Massachusetts, Harvard-Smithsonian Center za astrofiziko (CfA) je skupno sodelovanje med Smithsonian Astrophysical Observatory in Harvard College Observatory. Znanstveniki organizacije CfA, organizirani v šest raziskovalnih oddelkov, preučujejo nastanek, razvoj in končno usodo vesolja.
Izvirni vir: CfA News Release
