Superteleskoobid on tulekul, tohutud maapealsed ja kosmosepõhised vaatluskeskused, mis lasevad meil vahetult jälgida kaugete maailmade atmosfääri. Me teame, et Maal on elu ja meie atmosfäär räägib seda lugu, nii et kas me saame sama teha ka ekstrasolaarsete planeetidega? Selgub, et kui tullakse välja ühe biosignatuuriga - atmosfääris oleva kemikaaliga, mis ütleb teile, et jah, selles maailmas on elu, siis on tõesti raske.
Pean tunnistama, et mul on selle jaoks minevikus olnud päris halb. Vanades astronoomialavastuste ja nädalase kosmosehangoosi osades, isegi siin kosmosejuhendis, olen öelnud, et kui saaksime lihtsalt proovida kauge maailma atmosfääri, võiksime veendunult öelda, kas seal on elu.
Avastage lihtsalt atmosfääris osoon või metaan või isegi reostus ja võite öelda: "seal on elu". Noh, tulevane Fraser on siin, et mineviku Fraserit parandada. Kuigi ma imetlen tema naiivset entusiasmi välismaalaste otsimisel, selgub, nagu alati, et asjad lähevad keerukamaks, kui me varem arvasime.
Astrobioloogid näevad tegelikult vaeva, et välja mõelda üks suitsetamispüstoli biosignatuur, mille abil saaks öelda, et seal on elu. Ja seda seetõttu, et looduslikel protsessidel näib olevat nutikaid viise, kuidas meid lollitada.
Millised on mõned potentsiaalsed biosignatuurid, miks need on probleemsed ja mida selle kinnituse saamiseks kulub?
Alustame kodulähedase maailmaga: Marsiga.
Ligi kaks aastakümmet on astronoomid tuvastanud Marsi atmosfääris suuri metaanipilvi. Siin Maal pärineb metaan elusolenditest, nagu bakterid ja lehm. Lisaks sellele laguneb metaan päikesevalguse toimel kergesti, mis tähendab, et see pole miljonite aastate tagune metaanijääk. Mingi protsess Marsil täiendab seda pidevalt.
Aga mis?
Noh, lisaks elule võib metaan tekkida vulkaanilisuse kaudu ka looduslikult, kui kivimid mõjutavad kuumutatud vett.
NASA üritas Spirit and Opportunity roveritega selle küsimuse põhja jõuda ja loodeti, et Curiosityl peaks olema metaani allika leidmiseks pardal olevad tööriistad.
Mitme kuu jooksul tuvastas Curiosity metaanitõusu seal pinnal, kuid isegi see on põhjustanud poleemikat. Selgub, et rover ise kandis metaani ja oleks võinud selle ümbritseva ala saastada. Võib-olla tuli metaan, mille ta avastas, iseenesest. Samuti on võimalik, et lähedal kukkus kivine meteoriit ja eraldas tulemust saastanud gaasi.
Euroopa Kosmoseagentuuri ExoMarsi missioon jõudis Marsile 2016. aasta oktoobris. Ehkki Schiaparelli Lander hävitati, jäi Trace Gas Orbiter teekonnast ellu ja asus Marsi atmosfääri väga detailselt kaardistama, otsides kohti, mis võiksid metaani õhutada, ja nii seni pole meil veenvaid tulemusi.
Teisisõnu - meil on Marsil orbiidide ja maandurite laevastik, mis on varustatud instrumentidega, mis on loodud Marsil kõige madalama metaanilõhna nuusutamiseks.
On mõned tõeliselt intrigeerivad näpunäited selle kohta, kuidas metaanitase Marsil näib tõusvat ja langevat koos aastaaegadega, mis näitab elu, kuid astrobioloogid pole endiselt nõus.
Erakorralised nõuded nõuavad erakorralisi tõendeid ja kõike seda.
Mõni teleskoop võib juba mõõta teiste tähtedega tiirlevate planeetide atmosfääri. Viimase kümne aasta jooksul on NASA Spitzeri kosmoseteleskoop kaardistanud erinevate maailmade atmosfääri. Siin on näiteks kuuma jupiteri HD 189733b kaart
. Koht imeb, aga vau, et mõõta mõne teise planeedi atmosfääri, mis on üsna suurejooneline.
Nad täidavad selle ülesande, mõõtes tähe kemikaale, kui planeet tema ees möödub, ja mõõdavad seda siis, kui planeeti pole. See ütleb teile, milliseid kemikaale planeet peole toob.
Samuti suutsid nad mõõta HAT-P-26b atmosfääri, mis on suhteliselt väike Neptuuni suurune maailm, mis tiirleb lähedalasuvas tähes, ja olid üllatunud, et leidsid planeedi atmosfäärist veeauru.
Kas see tähendab, et on olemas elu? Ükskõik kus maakeral leiame vett, leiame ka elu. Nojah, vett saab täiesti ilma eluta.
Kui see käivitatakse 2019. aastal, kavatseb NASA James Webbi kosmoseteleskoop viia selle atmosfääri sensori järgmisele tasemele, võimaldades astronoomidel uurida paljude teiste maailmade atmosfääre palju suurema eraldusvõimega.
Üks Webbi esimesi sihtmärke on süsteem TRAPPIST-1, mille poole tosina planeedi vahel tiirleb punase kääbustähe asustatavas tsoonis. Webb peaks suutma osooni, metaani ja muid potentsiaalseid biosignatuure kogu eluks tuvastada.
Mida on vaja selleks, et saaksime vaadata kaugemat maailma ja kindlalt teada, et seal on elu.
Saksamaa kosmose- ja kosmosekeskuse astrobioloog John Lee Grenfell koostas hiljuti raporti, kus käsitleti kõiki eksoplanetaarseid biosignatuure, mis seal väljas võiksid olla, ja vaatas need üle, kui tõenäoline, et need tähendavad elu teises maailmas.
Esimene sihtmärk on molekulaarne hapnik või O2. Hingate seda praegu. Noh, niikuinii 21% igast hingetõmbest. Hapnik püsib ilma allikana tuhandete aastate jooksul teise maailma atmosfääris.
Seda toodetakse siin Maa peal fotosünteesi teel, kuid kui täht lööb maailma ja kaotab atmosfääri, puhutakse vesinik kosmosesse ja molekulaarne hapnik võib jääda. Teisisõnu, te ei saa kummaski kindel olla.
Kuidas on osooniga ehk O3? O2 muundatakse atmosfääris toimuva keemilise protsessi abil O3-ks. See kõlab nagu hea kandidaat, kuid probleem on selles, et on olemas looduslikke protsesse, mis võivad ka osooni tekitada. Veenusel on osoonikiht, ühel Marsil ja neid on Päikesesüsteemis tuvastatud isegi jäiste kuude ümbruses.
Seal on dilämmastikoksiid, tuntud ka kui naerugaas. Seda toodavad bakterid pinnases ja see aitab kaasa Maa lämmastikutsüklile. Ja seal on häid uudiseid: Maa näib olevat ainus maailm Päikesesüsteemis, mille atmosfääris on dilämmastikoksiidi.
Kuid teadlased on välja töötanud ka mudeleid selle kohta, kuidas see kemikaal oleks võinud tekkida Maa varases ajaloos, kui selle väävlirikas ookean toimis koos planeedi lämmastikuga. Tegelikult oleks nii Veenus kui ka Mars võinud sarnase tsükli läbida.
Teisisõnu, võib-olla näete elu või näete mõnda noort planeeti.
Siis on metaan, kemikaal, millest me nii palju aega rääkisime. Ja nagu ma mainisin, on siin Maal elust toodetud metaan, kuid see on ka Marsi peal ja Titanil on vedelad metaani ookeanid.
Astrobioloogid on soovitanud teisi süsivesinikke, näiteks etaani, isopreeni, kuid ka nendel on oma probleemid.
Kuidas on lood arenenud tsivilisatsioonide saasteainetega? Astrobioloogid nimetavad neid tehnosignatuurideks ja need võivad hõlmata selliseid asju nagu klorofluorosüsivesinikud või tuumajäägid. Kuid jällegi on neid kemikaale raske avastada valgusaastate kaugusel.
Astronoomid on soovitanud, et me peaksime otsima surnud muldmeid, lihtsalt selleks, et paika panna lähtejoon. Need oleksid maailmad, mis asuvad asustatavas tsoonis, kuid selgelt ei läinud elu korda. Lihtsalt kivi, vesi ja mittebioloogiliselt loodud õhkkond.
Probleem on selles, et tõenäoliselt ei suuda me isegi välja mõelda viisi, kuidas kinnitada, et maailm on surnud. Kemikaalid, mida võiksite atmosfääris näha, näiteks süsinikdioksiid, mida ookeanid võivad absorbeerida, nii et te ei saa isegi negatiivset kinnitust anda.
Üks meetod ei pruugi üldse hõlmata atmosfääri skaneerimist. Siin Maal asuv taimestik peegeldab väga konkreetset valguse lainepikkust 700–750 nanomeetri piirkonnas. Astrobioloogid nimetavad seda „punaseks servaks”, kuna näete peegelduse 5X-kordset suurenemist võrreldes teiste pindadega.
Ehkki meil täna pole teleskoope selle tegemiseks, on olemas mõned tõeliselt targad ideed, näiteks uurida, kuidas valgus planeedilt peegeldub lähedalasuvale kuule, ja seda analüüsida. Otsitakse eksoplaneedi maakera.
Tegelikult oleks Maa varase ajaloo taustal see Arheani bakterite tõttu lillakam välja näinud.
Veebi saabub terve kosmoselaevade ja maapealsete vaatluskeskuste laevastik, mis aitavad meil selle küsimuse juurde veelgi süveneda.
ESA Gaia missioon kavatseb kaardistada ja iseloomustada 1% Linnutee tähtedest, öelda meile, millised tähed seal väljas on, ning tuvastada edasiseks vaatluseks tuhandeid planeete.
Transiteriva Exoplaneti kosmoseuuring ehk TESS käivitub 2018. aastal ja leiab kõik meie lähiümbruses asuvad Maa-suurused ja suuremad transiitplaneedid.
PLATO 2 missioon leiab asustatavast tsoonist kivised maailmad ja James Webb saab nende atmosfääri uurida. Rääkisime ka massilisest LUVOIR-teleskoobist, mis võiks 2030-ndatel aastatel Internetti tulla, ja viia need tähelepanekud järgmisele tasemele.
Ja teostes on veel palju kosmose- ja maapealseid vaatluskeskusi.
Kuna see järgmine teleskoopide voor tuleb võrku - need, mis suudavad otseselt mõõta teise tähe tiirleva Maa suuruse maailma atmosfääri, siis astrobioloogid näevad vaeva, et leida biosignatuur, mis annaks selge märgi seal elust.
Kindluse asemel näib, et meil on sama vaeva näha, et näha, mida me näeme. Astronoomid hakkavad omavahel lahkarvamusi tegema, töötades lahendamata küsimustele vastamiseks välja uusi tehnikaid ja uusi vahendeid.
See võtab natuke aega ja ebakindlusega on raske hakkama saada. Kuid pidage meeles, et see on tõenäoliselt kõige olulisem teaduslik küsimus, mida keegi võib küsida: kas me oleme universumis üksi?
Vastus on ootamist väärt.
Allikas: John Lee Grenfell: ülevaade eksoplaneetilistest biosignatuuridest.
Müts näpunäidet dr Kimberly Cartier'ile, et ta mind sellele paberile suunaks. Jälgige tema tööd ajakirjas EOS.
