Co jeśli inna cywilizacja miałaby teleskopy i statki kosmiczne lepsze od naszej? Czy Ziemia byłaby wykrywalna z innej planety odległej o kilka lat świetlnych? Podobnie, co zajmie nam wykrycie życia na planecie podobnej do Ziemi w podobnej odległości? Warto zastanowić się nad tymi pytaniami, a teraz są dane, które pomogą na nie odpowiedzieć. W grudniu 1990 roku, kiedy statek kosmiczny Galileo poleciał na Ziemię w swojej okrężnej podróży do Jowisza, naukowcy wskazali niektóre instrumenty na Ziemi, aby zobaczyć, jak stara planeta macierzysta z kosmosu. Ponieważ wiedzieliśmy, że życie na pewno można znaleźć na Ziemi, ćwiczenie to pomogło stworzyć pewne kryteria, które, gdyby zostały znalezione gdzie indziej, wskazywałyby również na istnienie tam życia. Ale co, jeśli klimat Ziemi różni się od obecnego? Czy ten podpis nadal będzie wykrywalny? I czy potencjalne biomarkery z dodatkowych planet słonecznych utrzymujących klimat znacznie zimniejszy lub cieplejszy niż nasz mogą być oczywiste? Grupa naukowców z Francji wprowadza różne kryteria z różnych epok w historii Ziemi, aby przetestować tę hipotezę. Co znaleźli?
Jednym z najbardziej wymownych kryteriów przelotu Galileusza ukazującego życie na Ziemi było tak zwane czerwone obrzeże roślinności - gwałtowny wzrost odbicia światła przy długości fali około 700 nanometrów. Jest to wynikiem pochłaniania chlorofilu światła widzialnego, ale silnie odbijającego w pobliżu podczerwieni. Sonda Galileo okazała się silna dla tych dowodów na Ziemi w 1990 roku.
Luc Arnold i jego zespół z Saint-Michel-l'Observatoire we Francji chcieli ustalić różne parametry, w których życie roślin podobne do ziemskiego byłoby nadal możliwe do wykrycia przez wegetatywną czerwoną krawędź na planecie podobnej do Ziemi krążącej wokół gwiazdy kilka lat świetlnych stąd .
W tej odległości planeta byłaby nierozdzielalną (w świetle widzialnym) kropką podobną do punktu, więc pierwszym pytaniem do rozważenia jest to, czy czerwona krawędź byłaby widoczna pod różnymi kątami. Planeta prawdopodobnie będzie się obracać, a na przykład kontynenty o największej roślinności znajdują się głównie na półkuli północnej. Gdyby ta półkula nie kierowała poglądem, czy podpis biologiczny byłby nadal wykrywalny? Chcieli także uwzględnić różne pory roku, w których półkula zimą miałaby mniejsze szanse na biomarkery wegetatywne niż latem i potencjalnie duże zachmurzenie.
Wprowadzają także inne kryteria klimatyczne od ostatnich ekstremów czwartorzędu klimatu, przy użyciu symulacji klimatycznych wykonanych przez ogólne modele obiegu. Wykorzystali dane z obecnego czasu i porównali je z epoką lodowcową, The Last Glacial Maximum (LGM), która miała miejsce około 21 000 lat temu. Globalnie temperatury były o 4 stopnie C niższe niż obecnie, a pokrywy lodowe pokrywały większość półkuli północnej. Następnie wykorzystali cieplejszy czas, w epoce holocenu 6000 lat temu, kiedy północna półkula Ziemi była o około 0,5 stopnia C wyższa niż obecnie. Poziom morza podnosił się, a Sahara zawierała więcej roślinności.
Co zaskakujące, naukowcy odkryli, że nawet zimą w epoce lodowcowej czerwony sygnał roślinności nie zostałby znacznie zmniejszony w porównaniu z dzisiejszym klimatem, a nawet z cieplejszym klimatem.
Więc jeśli jest tam inna Ziemia, czerwona krawędź wegetacji powinna pozwolić nam znaleźć tę planetę podobną do Ziemi. Ale potrzebujemy lepszych teleskopów i statków kosmicznych, aby go znaleźć.
Najlepszą nadzieją na horyzoncie jest Terrestrial Planet Finder. ESA ma podobny instrument w pracach o nazwie Darwin.
Zespoły stojące za tymi instrumentami twierdzą, że mogłyby wykryć planety podobne do Ziemi krążące wokół gwiazd w odległości do 30 lat świetlnych z ekspozycją mierzoną w ciągu kilku godzin.
Zespół Arnolda twierdzi, że wykrycie oznak życia na takiej planecie byłoby znacznie trudniejsze. Czerwoną krawędź roślinności można zobaczyć tylko przy ekspozycji przez 18 tygodni za pomocą teleskopu takiego jak Terrestrial Planet Finder. 18 tygodniowa ekspozycja planety krążącej wokół innej gwiazdy byłaby prawie niemożliwym zadaniem.
Kiedy więc możemy zobaczyć roślinność na innej planecie? Terrestrial Planet Finder (TPF) prawdopodobnie nie zostanie uruchomiony przed 2025 r., A nawet wtedy może nie mieć wystarczającej mocy, aby wykonać to zadanie.
Bardziej ambitne teleskopy w tym stuleciu, takie jak formacja 150 3-metrowych zwierciadeł, zgromadziłyby wystarczającą liczbę fotonów w 30 minut, aby zamrozić obrót planety i wytworzyć obraz o rozdzielczości co najmniej 300 pikseli, a nawet tysięcy w zależności od geometria tablic. „Na tym poziomie rozdzielczości przestrzennej możliwe będzie zidentyfikowanie chmur, oceanów i kontynentów, jałowych lub być może (miejmy nadzieję) podbitych przez roślinność” - piszą naukowcy.
Źródła: arXiv, blog arXiv
