Luna aceasta va marca un nou capitol în căutarea vieții extraterestre, când cel mai puternic telescop spațial construit până acum începe să spioneze planetele care orbitează alte stele. Astronomii speră că telescopul spațial James Webb va dezvălui dacă unele dintre aceste planete au atmosfere care ar putea susține viață.
Determinarea atmosferei într-un alt sistem solar ar fi destul de mișto. Dar există o șansă – deși mică – ca una dintre aceste atmosfere să ofere ceea ce se numește biosemnătură: o referire la viața însăși.
„Cred că vom putea găsi planete pe care le considerăm interesante – știți, perspective bune pentru viață”, a spus Megan Mansfield, astronom la Universitatea din Arizona. „Dar nu vom fi neapărat capabili să identificăm viața imediat.”
Până acum, Pământul rămâne singura planetă din univers unde se știe că există viață. Oamenii de știință au trimis sonde pe Marte de aproape 60 de ani și încă nu au găsit Marte. Dar este de imaginat că viața se ascunde sub suprafața planetei roșii sau așteaptă să fie descoperită pe luna lui Jupiter sau Saturn. Unii savanți și-au exprimat speranța în acest lucru VenusÎn ciuda atmosferei arzătoare de nori de dioxid de sulf, poate fi casa copiilor lui Venus.
Chiar dacă Pământul se dovedește a fi singura planetă din sistemul nostru solar care adăpostește viață, multe alte sisteme solare din univers dețin așa-numitele exoplanete.
În 1995, astronomii francezi au descoperit prima exoplanetă care orbitează o stea asemănătoare soarelui. Cunoscută sub numele de 51 Pegasi b, exoplaneta se dovedește a fi o casă nepromițătoare pentru viață – un gigant gazos umflat mai mare decât Jupiter și cald la 1800 de grade Fahrenheit.
În anii care au urmat, oamenii de știință au descoperit Peste 5.000 de alte exoplanete. Unele sunt foarte asemănătoare cu Pământul – aproximativ de aceeași dimensiune, făcute din rocă în loc de gaz și orbitează în „Zona Bucurilor de Aur” în jurul stelei lor, nu prea aproape de gătit, dar nu suficient de departe pentru a îngheța.
Din păcate, dimensiunea relativ mică a acestor exoplanete le-a făcut extrem de greu de studiat, până acum. Telescopul spațial James Webb, lansat de Crăciunul trecut, va schimba acest lucru, acționând ca o lupă pentru a permite astronomilor să privească mai atent aceste lumi.
De la lansarea sa din Kourou, Guyana Franceză, telescopul a avut am călătorit La un milion de mile de Pământ, intră pe orbita sa în jurul Soarelui. Acolo, un scut își protejează oglinda de 21 de picioare de orice căldură sau lumină de la soare sau de la pământ. În acest întuneric adânc, telescopul poate detecta razele de lumină slabe, îndepărtate, inclusiv cele care ar putea dezvălui noi detalii despre planete îndepărtate.
Dr. Mansfield a spus că telescopul spațial „este primul observator spațial mare care ia în considerare studiul atmosferelor exoplanetelor în designul său”.
Inginerii NASA au început să fotografieze o serie de obiecte cu telescopul Webb la mijlocul lunii iunie și vor lansa publicului primele imagini pe 12 iulie.
Exoplanetele vor fi în primul lot de imagini, a spus Eric Smith, om de știință al programului. Întrucât telescopul va petrece un timp relativ scurt observând exoplanetele, dr. Smith a considerat acele prime imagini o privire „rapidă și murdară” asupra puterii telescopului.
Aceste priviri rapide vor urma o serie de observații mult mai lungi, începând din iulie, oferind o imagine mai clară a exoplanetelor.
O serie de echipe de astronomi intenționează să arunce o privire la sapte planete orbitând o stea numită Trappist-1. Observațiile anterioare au indicat că trei dintre planete ocupă zona locuibilă.
„Este un loc ideal pentru a căuta urme de viață în afara sistemului solar”, a spus Olivia Lim, studentă la Universitatea din Montreal, care va observa planetele Trappist-1 începând cu 4 iulie.
Deoarece Trappist-1 este o stea mică și rece, zona sa locuibilă este mai apropiată decât este în sistemul nostru solar. Ca urmare, planetele sale potențial locuibile orbitează la distanță apropiată, fiind nevoie de doar câteva zile pentru a orbit stele. De fiecare dată când planetele trec prin fața lui Trappist-1, oamenii de știință vor putea răspunde la o întrebare de bază, dar crucială: are vreuna dintre ele atmosferă?
„Dacă nu ar avea aer, nu ar fi locuibil, chiar dacă ar fi într-o zonă locuibilă”, a spus Nicole Lewis, astronom la Universitatea Cornell.
Dr. Lewis și alți astronomi nu ar fi surprinși să nu găsească atmosfere în jurul planetelor Trappist-1. Chiar dacă planetele dezvoltaseră atmosfere când s-au format, este posibil ca steaua să le fi suflat cu mult timp în urmă folosind ultraviolete și raze X.
„Este posibil ca ei să poată îndepărta toată atmosfera unei planete înainte ca aceasta să aibă șansa de a începe să creeze viață”, a spus dr. Mansfield. „Aceasta este prima întrebare la care încercăm să răspundem aici: dacă aceste planete ar putea avea o atmosferă suficient de lungă pentru a putea dezvolta viața.”
O planetă care trece prin fața lui Trappist-1 va crea o umbră mică, dar umbra va fi prea mică pentru ca un telescop spațial să poată fi captată. În schimb, telescopul va detecta o ușoară diminuare a luminii de la stele.
„Este ca și cum ai privi o eclipsă de soare cu ochii închiși”, a spus Jacob Lustig-Jeiger, un astronom care a făcut o bursă postdoctorală la Laboratorul Johns Hopkins de Fizică Aplicată. — S-ar putea să simți că lumina s-a stins.
O planetă cu atmosferă ar întuneca steaua din spatele ei altfel decât o planetă goală. O parte din lumina stelei va trece direct prin atmosferă, dar gazele vor absorbi lumina la anumite lungimi de undă. Dacă astronomii ar privi doar lumina stelelor la acele lungimi de undă, planeta ar estompa și mai mult Trappist-1.
Telescopul va trimite aceste observații Trappist-1 înapoi pe Pământ. Și apoi primești un e-mail de genul „Hei, datele tale sunt disponibile”, a spus dr. Mansfield.
Dar lumina de la Trappist-1 va fi atât de slabă încât va dura timp să-i dea sens. „Ochiul tău este obișnuit să se ocupe de milioane de fotoni pe secundă”, a spus dr. Smith. „Dar aceste telescoape colectează doar câțiva fotoni pe secundă”.
Înainte ca Dr. Mansfield sau colegii săi astronomi să poată analiza exoplanetele care trec prin fața lui Trappist-1, ei vor trebui mai întâi să le distingă de micile fluctuații produse de mecanismul special al telescopului.
„O mare parte din munca pe care o fac este să mă asigur că corectăm cu atenție orice lucruri ciudate pe care le face telescopul, astfel încât să putem vedea acele semnale foarte mici”, a spus dr. Mansfield.
La sfârșitul acestor eforturi, Dr. Mansfield și colegii ei ar putea descoperi o atmosferă în jurul Trappist-1. Dar acest rezultat singur nu va dezvălui natura atmosferei. Ar putea fi bogat în azot și oxigen, așa cum este pe Pământ, sau asemănător cu supa toxică de dioxid de carbon și acid sulfuric de pe Venus. Sau ar putea fi o combinație pe care oamenii de știință nu au mai văzut-o până acum.
„Nu avem idee din ce sunt făcute aceste atmosfere”, a spus Alexander Rathke, astronom la Universitatea Tehnică din Danemarca. „Avem idei, simulări și toate chestiile astea, dar chiar nu avem nicio idee. Trebuie să mergem și să căutăm.”
Telescopul spațial James Webb, numit uneori JWST, se poate dovedi suficient de puternic pentru a determina componentele specifice ale atmosferei exoplanetelor, deoarece fiecare tip de particule absoarbe o gamă diferită de lungimi de undă de lumină.
Dar aceste descoperiri vor depinde de vremea de pe planetele exterioare. O pătură strălucitoare, reflectorizantă de nori ar putea bloca orice lumină a stelelor să intre în atmosfera unei exoplanete, distrugând orice încercare de a găsi aer spațial.
„Este foarte greu să faci distincția între o atmosferă cu nori și o atmosferă fără atmosferă”, a spus dr. Rathcke.
Dacă vremea este cooperantă, astronomii sunt deosebit de dornici să afle dacă exoplanetele au apă în atmosferă. Cel puțin pe Pământ, apa este o condiție prealabilă pentru biologie. „Credem că acesta ar fi probabil un bun punct de plecare pentru căutarea vieții”, a spus dr. Mansfield.
Dar o atmosferă apoasă nu înseamnă neapărat că o exoplanetă adăpostește viață. Pentru a fi siguri că o planetă este în viață, oamenii de știință vor trebui să descopere un biomarker, o moleculă sau un grup de mai multe molecule care sunt formate în mod caracteristic de organisme vii.
Oamenii de știință încă dezbat ce este o biosemnătură de încredere. Atmosfera Pământului este unică în sistemul nostru solar prin faptul că conține mult oxigen, în mare parte produs de plante și alge. Dar oxigenul poate fi produs și fără ajutorul vieții, atunci când moleculele de apă din aer se despart. La fel, metanul poate fi eliberat de microbii vii dar și de vulcani.
Este posibil să existe un anumit echilibru de gaze care să poată oferi o amprentă vitală clară, care nu poate fi menținută fără ajutorul vieții.
„Avem nevoie de scenarii foarte favorabile pentru a găsi aceste amprente vitale”, a spus dr. Rathcke. „Nu spun că nu este posibil. Cred doar că este exagerat. Trebuie să fim foarte norocoși.”
Găsirea unui astfel de echilibru ar necesita telescopul Webb să observe o planetă care trece frecvent prin fața lui Trappist-1, a spus Joshua Krissansen-Totton, un om de știință planetar la Universitatea din California, Santa Cruz.
„Dacă cineva s-ar prezenta în următorii cinci ani și ar spune: „Da, am găsit viața cu JWST”, aș fi foarte sceptic cu privire la această afirmație”, a spus dr. Krissansen-Totton.
Este posibil ca telescopul spațial James Webb pur și simplu să nu poată găsi date biometrice. Această misiune ar putea fi nevoită să aștepte următoarea generație de telescoape spațiale, mai mult de un deceniu mai târziu. Ar studia aceste exoplanete în același mod în care oamenii privesc Marte sau Venus pe cerul nopții: observând reflexia luminii stelelor asupra lor pe fundalul negru al spațiului, mai degrabă decât atunci când trec prin fața unei stele.
„În mare parte, vom face ca fundația foarte importantă să funcționeze pentru viitoarele telescoape”, a prezis dr. Rathcke. „Aș fi foarte surprins dacă JWST ar introduce detectarea biometrică a amprentelor digitale, dar sper să fiu corectat. Adică, practic, pentru asta fac această muncă.”
„Organizator. Scriitor general. Prieten al animalelor de pretutindeni. Specialist în cultură pop. Expert în internet amator. Explorator.”