W ciągu ostatnich kilku dekad nastąpiła eksplozja liczby odkrytych planet pozasłonecznych. Na dzień 1 kwietnia 2018 r. W sumie 3,758 egzoplanety zostały potwierdzone w 2808 systemach, z 627 systemami posiadającymi więcej niż jedną planetę. Oprócz poszerzania naszej wiedzy o Wszechświecie, celem tych poszukiwań było znalezienie dowodów na istnienie życia poza naszym Układem Słonecznym.
W trakcie poszukiwania planet nadających się do zamieszkania astronomowie wykorzystali Ziemię jako przykład przewodni. Ale czy rozpoznalibyśmy planetę prawdziwie „ziemską”, gdybyśmy ją widzieli? Pytanie to zostało poruszone w ostatnim artykule przez dwóch profesorów, z których jeden jest łowcą egzoplanet, a drugi ekspertem w dziedzinie nauk o Ziemi i astrobiologii. Wspólnie zastanawiają się, jakie postępy (przeszłość i przyszłość) będą kluczowe dla poszukiwań Ziemi 2.0.
Artykuł zatytułowany „Ziemia jako egzoplaneta” pojawił się niedawno w Internecie. Badanie zostało przeprowadzone przez Tylera D. Robinsona, byłego doktora habilitowanego NASA i adiunkta z Uniwersytetu Północnej Arizony, oraz Christophera T. Reinharda - adiunkta z School of Earth and Atmospheric Studies z Georgia Institute of Technology.
Ze względu na swoje badania Robinson i Reinhard koncentrują się na tym, w jaki sposób polowanie na planety mieszkalne i zamieszkane poza naszym Układem Słonecznym zwykle koncentruje się na analogach Ziemi. Tego należy się spodziewać, ponieważ Ziemia jest jedyną znaną planetą, która może wspierać życie. Jak profesor Robinson powiedział Space Magazine za pośrednictwem poczty elektronicznej:
„Ziemia jest - obecnie! - nasz jedyny przykład świata zamieszkałego i zamieszkałego. Kiedy więc ktoś zapyta: „Jak będzie wyglądać egzoplaneta mieszkalna?” lub „Jak będzie wyglądać żywa egzoplaneta?”, naszą najlepszą opcją jest wskazanie na Ziemię i powiedzenie: „Może tak będzie wyglądać tak”. Podczas gdy w wielu badaniach postawiono hipotezę, że inne planety nadające się do zamieszkania (np. Super-Ziemie pokryte wodą), naszym wiodącym przykładem w pełni funkcjonalnej planety nadającej się do zamieszkania zawsze będzie Ziemia.
Autorzy zastanawiają się zatem, w jaki sposób obserwacje wykonane przez statek kosmiczny Układu Słonecznego doprowadziły do opracowania metod wykrywania śladów zamieszkiwania i życia na innych światach. Należą do nich Pionier 10 i11 misje i Voyager 1 i2 statek kosmiczny, który w latach 70. przeprowadził loty wielu ciał Układu Słonecznego.
Misje te, które przeprowadziły badania planet i księżyców Układu Słonecznego za pomocą fotometrii i spektroskopii, pozwoliły naukowcom dowiedzieć się wiele na temat chemii i składu atmosferycznego tych ciał, a także wzorców meteorologicznych i chemii. Kolejne misje zostały dodane do tego, ujawniając kluczowe szczegóły dotyczące szczegółów powierzchni i ewolucji geologicznej planet i księżyców Słońca.
Ponadto Galileo sonda przeprowadziła flybys Ziemi w grudniu 1990 i 1992 roku, co dało planetologom pierwszą okazję do analizy naszej planety przy użyciu tych samych narzędzi i technik, które były wcześniej stosowane w całym Układzie Słonecznym. To było również Voyager 1 sonda, która wykonała odległe zdjęcie Ziemi, którą Carl Sagan nazwał „bladoniebieską kropką”.
Jednak zauważają również, że atmosfera ziemska i środowisko powierzchniowe znacznie się zmieniły w ciągu ostatnich 4,5 miliarda lat temu. W rzeczywistości, zgodnie z różnymi modelami atmosferycznymi i geologicznymi, w przeszłości Ziemia przypominała wiele środowisk, które według dzisiejszych standardów byłyby uważane za „obce”. Należą do nich wiele epok lodowcowych na Ziemi i najwcześniejsze epoki, kiedy pierwotna atmosfera Ziemi była produktem odgazowania wulkanu.
Jak wyjaśnił profesor Robinson, wiąże się to z pewnymi komplikacjami, jeśli chodzi o znalezienie innych przykładów „jasnoniebieskich kropek”:
„Kluczową komplikacją jest uważanie, aby nie wpaść w pułapkę myślenia, że Ziemia zawsze wyglądała tak, jak dzisiaj. Tak więc nasza planeta faktycznie oferuje szeroki wachlarz opcji na to, jak mogłaby wyglądać planeta mieszkalna i / lub zamieszkana ”.
Innymi słowy, nasze polowanie na ziemskie analogi może ujawnić mnóstwo światów, które są „podobne do Ziemi”, w tym sensie, że przypominają one poprzedni (lub przyszły) geologiczny okres Ziemi. Należą do nich „Śnieżna Ziemia”, które byłyby pokryte polodowcowymi prześcieradłami (ale wciąż mogłyby mieć życie), a nawet to, jak wyglądała Ziemia w erze Hadeana lub Archeana, kiedy fotosynteza tlenowa jeszcze się nie odbyła.
Miałoby to również wpływ na to, jakie rodzaje życia mogłyby tam istnieć. Na przykład, jeśli planeta jest jeszcze młoda, a jej atmosfera wciąż jest w pierwotnym stanie, życie może mieć ściśle mikrobiologiczną formę. Jeśli jednak planeta miała miliardy lat i znajdowała się w okresie interglacjału, bardziej złożone formy życia mogły ewoluować i wędrować po Ziemi.
Robinson i Reinhard zastanawiają się, jakie przyszłe wydarzenia pomogą w wykrywaniu „jasnoniebieskich kropek”. Należą do nich teleskopy nowej generacji, takie jak Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba (JWST) - planowane wdrożenie w 2020 r. - oraz Szerokopasmowy teleskop pomiarowy w podczerwieni (WFIRST), który jest obecnie w fazie rozwoju. Inne technologie obejmują koncepcje takie jak Starshade, który ma na celu wyeliminowanie blasku gwiazd, tak aby egzoplanety mogły być bezpośrednio obrazowane.
„Wykrywanie prawdziwych jasnoniebieskich kropek - pokrytych wodą ziemskich światów w strefie zamieszkiwalnej gwiazd podobnych do Słońca - będzie wymagało ulepszeń w naszej zdolności do„ bezpośredniego obrazowania ”egzoplanet” - powiedział Robinson. „Tutaj używasz optyki wewnątrz teleskopu lub futurystycznie brzmiącego„ gwiezdnego ”lecącego za teleskopem, aby zgasić światło jasnej gwiazdy, umożliwiając w ten sposób ujrzenie słabej planety krążącej wokół tej gwiazdy. Wiele różnych grup badawczych, w tym niektóre z centrów NASA, pracuje nad udoskonaleniem tych technologii. ”
Gdy astronomowie będą w stanie bezpośrednio zobrazować skaliste egzoplanety, będą w końcu mogli szczegółowo zbadać swoją atmosferę i nałożyć bardziej dokładne ograniczenia na ich potencjalną zdolność do zamieszkania. Poza tym może nadejść dzień, w którym będziemy mogli sfotografować powierzchnie tych planet, albo za pomocą niezwykle wrażliwych teleskopów, albo misji kosmicznych (takich jak Project Starshot).
Nie wiadomo, czy znajdziemy kolejną „jasnoniebieską kropkę”. Ale w nadchodzących latach możemy w końcu zrozumieć, jak powszechny (lub rzadki) jest nasz świat.
