Teleskoobi tehnoloogia areneb kiiresti, kuna ehitatakse üha suuremaid ja suuremaid instrumente. Kui seal on elu, kas me tunneme selle ära? Harvard-Smithsoniani astrofüüsika keskuse ja NASA teadlased on välja töötanud Maa atmosfääri ajaloo epohhide loendi, mis võiks selle vahendi kaudu nähtav olla; alates varasematest aegadest, mil elu tekkis meie praegusesse, hapniku / lämmastiku rikkusesse atmosfääri.
On ainult aja küsimus, enne kui astronoomid leiavad kauge tähe tiirleva Maa suuruse planeedi. Kui nad seda teevad, küsivad inimesed esimestena järgmisi küsimusi: kas see on elamiskõlblik? Ja mis veelgi olulisem, kas sellel on juba elu olemas? Vastuste vihjeid otsivad teadlased oma koduplaneedile Maale.
Astronoomid Lisa Kaltenegger Harvard-Smithsoniani astrofüüsika keskusest (CfA) ja Wesley Traub NASA reaktiivmootorite laboratooriumist ja CfA-st teevad ettepaneku kasutada Maa atmosfääri ajalugu teiste planeetide mõistmiseks.
“Häid planeete on raske leida,” ütles Kaltenegger. "Meie töö annab suunaviitadele, mida astronoomid tõeliselt Maa-sarnaste maailmade uurimisel otsivad."
Geoloogilised andmed näitavad, et Maa atmosfäär on viimase 4,5 miljardi aasta jooksul dramaatiliselt muutunud, osaliselt meie planeedil arenevate eluvormide tõttu. Kaardistades, millised gaasid Maa atmosfääris selle ajaloo jooksul koosnesid, teevad Kaltenegger ja Traub ettepaneku, et otsides samasugust atmosfääri koostist teistes maailmades, saaksid teadlased kindlaks teha, kas sellel planeedil on elu ja kui jah, siis selle elu evolutsiooniline staadium. Nende tööd kirjeldav uurimistöö on kättesaadav veebis aadressil http://arxiv.org/abs/astro-ph/0609398.
Tänaseks on kõiki väliseid planeete uuritud kaudselt, näiteks jälgides seda, kuidas võõrustaja tärkab, kui planeedi gravitatsioon seda röövib. Otseselt on tuvastatud ainult neli ekstrasolaarset planeeti ja need on massiivsed Jupiteri suurused maailmad. Ühe sellise maailma atmosfääri tuvastas teine CfA teadlane David Charbonneau NASA Spitzeri kosmoseteleskoobi abil. Järgmise põlvkonna kosmosepõhised missioonid, nagu NASA maapealse planeedi otsing (TPF) ja ESA Darwin, saavad otseselt uurida läheduses asuvaid Maa suuruseid maailmu.
Astronoomid tahavad eriti jälgida kaugete maapealsete planeetide nähtavaid ja infrapunaspekte, et õppida tundma nende atmosfääri. Konkreetsed gaasid, nagu sõrmejäljed või DNA-markerid, jätavad allkirjad planeedi spektrisse. Neid sõrmejälgi määrides saavad teadlased teada atmosfääri koostisest ja isegi järeldada pilvede olemasolu.
Praegu koosneb Maa atmosfäär umbes kolme neljandikust lämmastikust ja ühe neljandikust hapnikust, koos väikese protsendi muude gaasidega, näiteks süsinikdioksiidi ja metaaniga. Kuid neli miljardit aastat tagasi hapnikku polnud. Maa atmosfäär on kujunenud kuue erineva ajastu kaudu, mida igaüks iseloomustab kindla gaaside seguga. Traubi ja CfA kolleegi Ken Jucksi välja töötatud arvutikoodi abil modelleerisid Kaltenegger ja Traub Maa kuut ajastut, et määrata, milliseid spektraalseid sõrmejälgi kauge vaatleja näeks.
"Uurides Maa minevikku, saame teada teiste maailmade hetkeseisust," selgitas Traub. "Kui leitakse ekstrasolaarne planeet, mille spekter sarnaneb ühele meie mudelist, võiksime potentsiaalselt iseloomustada selle planeedi geoloogilist seisundit, selle asustatavust ja seda, mil määral on elu sellel arenenud."
Nende ajaperioodide ehk ajajärkude paremaks mõistmiseks ja nende vaatenurka panemiseks saab Maa 4,5-miljardilise aastase ajaloo ühe aasta pikkuseks liita, lisades kuupäevad, mis algavad 1. jaanuarist - kuupäevast, mil Maa moodustus.
EPOCH 0 - 12. veebruar
Epochil 0 (3,9 miljardit aastat tagasi) oli noorel Maal turbulentne, aurune atmosfäär, mis koosnes peamiselt lämmastikust, süsinikdioksiidist ja vesiniksulfiidist. Päevad olid lühemad ja Päike tuhmim, paistis punase orbina läbi meie oranži tellisevärvilise taeva. Ainus ookean, mis kattis kogu meie planeedi, oli porine pruun, mis imbus sissetulevate meteooride ja komeetide pommitamisest. Süsinikdioksiid aitas meie maailma soojendada, kuna imikupäike oli kolmandiku võrra vähem helendav kui praegu. Kuigi sellest ajaperioodist ei säilinud ühtegi fossiili, võisid Grotimaa kivimitesse jääda isotoopsed allkirjad elust.
EPOCH 1 - 17. märts
Umbes 3,5 miljardit aastat tagasi (1. periood) oli planeedimaastikul vulkaanilisi saarekette, mis paistsid välja ulatuslikust globaalsest ookeanist. Esimene elu Maal oli anaeroobsed bakterid - bakterid, mis võisid elada ilma hapnikuta. Need bakterid pumpasid planeedi atmosfääri suures koguses metaani, muutes seda tuvastatavatel viisidel. Kui sarnased bakterid eksisteerivad teisel planeedil, võivad tulevased missioonid, nagu TPF ja Darwin, atmosfääris tuvastada nende sõrmejälje.
EPOCH 2 - 5. juuni
Umbes 2,4 miljardit aastat tagasi (2. epohh) jõudis atmosfäär metaani maksimaalse kontsentratsioonini. Domineerivateks gaasideks olid lämmastik, süsinikdioksiid ja metaan. Mandrimaad hakkasid moodustuma. Sinivetikad hakkasid atmosfääri pumpama suures koguses hapnikku. Peagi toimusid suured muutused.
„Mul on kahju öelda, et esimesed märgid E.T. tõenäoliselt ei saa raadio- ega telesaateid; selle asemel võib see olla vetikatest saadav hapnik, ”laimas Kaltenegger.
EPOCH 3 - 16. juuli
Kaks miljardit aastat tagasi (Epohh 3) nihutasid need esimesed fotosünteesi tekitavad organismid atmosfääri tasakaalu püsivalt - nad tekitasid hapniku, väga reaktiivse gaasi, mis kustutas suure osa metaanist ja süsinikdioksiidist, kuid samas lämmatas ka anaeroobsed, metaani tootvad bakterid. Seejuures sai planeedi atmosfäär oma esimese vaba hapniku. Nüüd oli maastik tasane ja niiske. Kuna kauguses suitsetavad vulkaanid, tekitasid rohekaspruuni saani säravalt värvitud basseinid haisuga täidetud veele sära. Hapniku revolutsioon oli täielikult käimas.
„Hapniku sissetoomine oli toona Maa valitseva elu suhtes katastroofiline; see mürgitas selle, ”rääkis Traub. "Kuid samal ajal võimaldas see mitmerakulist elu, sealhulgas inimelu."
EPOCH 4 - 13. oktoober
800 miljonit aastat tagasi jõudis Maa 4. epoaega, hapniku taseme jätkuva tõusuga. See ajavahemik langeb kokku sellega, mida praegu nimetatakse “kambriumi plahvatuseks”. Kambriumi periood, mis algas 550–500 miljonit aastat tagasi, on Maa elu ajaloos oluline markerpost: on aeg, mil enamik suuremaid loomarühmi ilmub fossiilide registritesse. Maa oli nüüd kaetud soode, merede ja mõne aktiivse vulkaaniga. Ookeanid ühendasid elu.
EPOCH 5 - 8. november
Lõpuks, 300 miljonit aastat tagasi 5. perioodil, oli elu liikunud ookeanidest maale. Maa atmosfäär oli jõudnud praegusesse koostisse, mis koosneb peamiselt lämmastikust ja hapnikust. See oli mezosoikumi perioodi algus, mis hõlmas ka dinosauruseid. Maastik nägi välja nagu Jurassic Park pühapäeva pärastlõunal.
EPOCH 6 - 31. detsember (11:59:59)
Intrigeeriv küsimus, mis alles jääb, on järgmine: Kuidas näeks välja Epohh 6, ajavahemik, mille inimesed tänapäeval hõivavad? Kas saaksime võõraste tehnoloogiate märguandemärke kaugetes maailmades tuvastada?
Kuna teadlaste seas valitseb üldine konsensus, et inimtegevus on muutnud Maa atmosfääri nii süsihappegaasi kui ka selliste gaaside sisestamise kaudu nagu Freon, kas saaksime tuvastada nende kõrvalsaaduste spektraalsed sõrmejäljed teistes maailmades? Ehkki Maa tiirlevad satelliidid ja õhupallide katsetused saavad neid muutusi siin kodus mõõta, ületab sarnaste mõjude avastamine kaugele maailmale isegi selliste tulevaste programmide võimalused nagu Terrestrial Planet Finder ja Darwin. Nende mõõtmiste tegemiseks on vaja tulevaste kosmosepõhiste infrapuna-teleskoopide hiiglaslikke flotillasid.
"See on nii hirmuäratav, kui see väljakutse kõlab," sõnas Kaltenegger, "usun, et lähiaastakümnete jooksul saame teada, kas meie väike sinine maailm on kõik universumis üksi või on meie kohal naabreid ootamas naabreid või mitte."
Seda uuringut rahastas NASA.
Harvard-Smithsoniani astrofüüsika keskus (CfA), mille peakorter asub Cambridge'is, on Smithsoniani astrofüüsika vaatluskeskuse ja Harvardi kolledži vaatluskeskuse ühine koostöö. CfA teadlased, kes on jaotatud kuude uurimisosakonda, uurivad universumi päritolu, arengut ja lõplikku saatust.
Algne allikas: CfA pressiteade
