Mencari, mendengar dan menghidu

"Dalam tempoh sedekad, kami akan menemui bukti kehidupan di luar Bumi," kata Ellen Stofan, pengarah sains agensi itu pada Persidangan Dunia Boleh Dihuni NASA pada April 2015. Beliau menambah bahawa fakta yang tidak dapat dinafikan dan menentukan tentang kewujudan hidupan luar angkasa akan dikumpulkan dalam tempoh 20-30 tahun.

"Kami tahu di mana untuk melihat dan bagaimana untuk melihat," kata Stofan. "Dan memandangkan kami berada di landasan yang betul, tidak ada sebab untuk meragui bahawa kami akan menemui apa yang kami cari." Apakah sebenarnya yang dimaksudkan dengan badan angkasa, tidak dinyatakan oleh wakil agensi itu. Dakwaan mereka menunjukkan bahawa ia mungkin, sebagai contoh, Marikh, objek lain dalam sistem suria, atau sejenis eksoplanet, walaupun dalam kes kedua sukar untuk mengandaikan bahawa bukti konklusif akan diperoleh hanya dalam satu generasi. Pasti Penemuan tahun dan bulan kebelakangan ini menunjukkan satu perkara: air - dan dalam keadaan cair, yang dianggap sebagai syarat yang diperlukan untuk pembentukan dan penyelenggaraan organisma hidup - banyak terdapat dalam sistem suria.

"Menjelang 2040, kita akan menemui kehidupan luar angkasa," kata Seth Szostak NASA dari Institut SETI dalam banyak kenyataan medianya. Walau bagaimanapun, kita tidak bercakap tentang hubungan dengan tamadun asing - dalam beberapa tahun kebelakangan ini, kita telah terpesona dengan penemuan baru dengan tepat prasyarat untuk kewujudan kehidupan, seperti sumber air cecair dalam badan sistem suria, kesan takungan. dan aliran. di Marikh atau kehadiran planet seperti Bumi dalam zon kehidupan bintang. Jadi kita mendengar tentang keadaan yang kondusif untuk kehidupan, dan tentang kesan, selalunya kimia. Perbezaan antara masa kini dan apa yang berlaku beberapa dekad yang lalu adalah bahawa kini jejak kaki, tanda-tanda dan keadaan kehidupan tidak luar biasa hampir di mana-mana, walaupun di Zuhrah atau di dalam perut bulan Saturnus yang jauh.

Bilangan alat dan kaedah yang digunakan untuk menemui petunjuk khusus tersebut semakin meningkat. Kami sedang menambah baik kaedah pemerhatian, pendengaran dan pengesanan dalam pelbagai panjang gelombang. Kebelakangan ini terdapat banyak perbincangan tentang mencari kesan kimia, tanda tangan kehidupan walaupun di sekitar bintang yang sangat jauh. Ini adalah "hidu" kami.

Kanopi Cina yang sangat baik

Instrumen kami lebih besar dan lebih sensitif. Pada September 2016, gergasi itu mula beroperasi. Teleskop radio Cina CEPATyang tugasnya adalah untuk mencari tanda-tanda kehidupan di planet lain. Para saintis di seluruh dunia menaruh harapan besar pada kerjanya. "Ia akan dapat memerhati lebih pantas dan lebih jauh berbanding sebelum ini dalam sejarah penerokaan luar angkasa," kata Douglas Vakoch, pengerusi METI Antarabangsa, sebuah organisasi khusus untuk mencari bentuk perisikan asing. Medan pandangan FAST akan menjadi dua kali lebih besar daripada Teleskop Arecibo di Puerto Rico, yang telah berada di barisan hadapan sejak 53 tahun yang lalu.

Kanopi FAST (teleskop sfera dengan bukaan lima ratus meter) mempunyai diameter 500 m. Ia terdiri daripada 4450 panel aluminium segi tiga. Ia menduduki kawasan yang setanding dengan tiga puluh padang bola sepak. Untuk bekerja, dia memerlukan kesunyian sepenuhnya dalam radius 5 km, oleh itu hampir 10 orang dari kawasan sekitar telah dipindahkan. orang ramai. Teleskop radio itu terletak di kolam semula jadi di antara pemandangan indah pembentukan karst hijau di wilayah selatan Guizhou.

Walau bagaimanapun, sebelum FAST boleh memantau dengan betul untuk hidupan luar angkasa, ia mesti terlebih dahulu ditentukur dengan betul. Oleh itu, dua tahun pertama kerjanya akan ditumpukan terutamanya kepada penyelidikan dan peraturan awal.

Jutawan dan ahli fizik

Salah satu projek terbaharu yang paling terkenal untuk mencari kehidupan pintar di angkasa adalah projek saintis British dan Amerika, disokong oleh jutawan Rusia Yuri Milner. Ahli perniagaan dan ahli fizik itu telah membelanjakan $100 juta untuk penyelidikan yang dijangka berlangsung sekurang-kurangnya sepuluh tahun. "Dalam satu hari, kami akan mengumpul data sebanyak mana program serupa yang lain telah dikumpulkan dalam setahun," kata Milner. Ahli fizik Stephen Hawking, yang terlibat dalam projek itu, berkata pencarian itu masuk akal sekarang kerana begitu banyak planet luar suria telah ditemui. "Terdapat begitu banyak dunia dan molekul organik di angkasa yang nampaknya kehidupan boleh wujud di sana," ulasnya. Projek itu akan dipanggil kajian saintifik terbesar setakat ini mencari tanda-tanda kehidupan pintar di luar Bumi. Diketuai oleh pasukan saintis dari University of California, Berkeley, ia akan mempunyai akses luas kepada dua teleskop paling berkuasa di dunia: bank hijau di Virginia Barat dan Taman teleskop di New South Wales, Australia.

Kita boleh mengenali tamadun maju dari jauh dengan:

• kehadiran gas, terutamanya bahan pencemar udara, klorofluorokarbon, karbon dioksida, metana, ammonia;
• lampu dan pantulan cahaya daripada objek yang dibina oleh tamadun;
• pelesapan haba;
• pelepasan sinaran sengit;
• objek misteri - contohnya, stesen besar dan kapal bergerak;
• kewujudan struktur yang pembentukannya tidak dapat dijelaskan dengan merujuk kepada punca semula jadi.

Milner memperkenalkan satu lagi inisiatif yang dipanggil. Dia berjanji untuk membayar $1 juta. anugerah kepada sesiapa sahaja yang mencipta mesej digital khas untuk dihantar ke angkasa yang paling mewakili manusia dan Bumi. Dan idea duo Milner-Hawking tidak berakhir di situ. Baru-baru ini, media melaporkan projek yang melibatkan penghantaran nanoprobe berpandukan laser ke sistem bintang yang mencapai kelajuan ... satu perlima kelajuan cahaya!

kimia angkasa lepas

Tiada yang lebih menghiburkan bagi mereka yang mencari kehidupan di angkasa lepas daripada penemuan bahan kimia "biasa" yang terkenal di kawasan luar angkasa. Malah awan wap air "Tergantung" di angkasa lepas. Beberapa tahun yang lalu, awan seperti itu ditemui di sekitar quasar PG 0052+251. Menurut pengetahuan moden, ini adalah takungan air terbesar yang diketahui di angkasa. Pengiraan yang tepat menunjukkan bahawa jika semua wap air ini terpeluwap, terdapat 140 trilion kali lebih banyak air daripada air di semua lautan Bumi. Jisim "takungan air" yang terdapat di antara bintang ialah 100 XNUMX. kali jisim matahari. Hanya kerana di suatu tempat ada air tidak bermakna ada kehidupan di sana. Agar ia berkembang, banyak syarat yang berbeza mesti dipenuhi.

Baru-baru ini, kita sering mendengar tentang "penemuan" astronomi bahan organik di sudut terpencil angkasa. Pada tahun 2012, sebagai contoh, saintis menemui pada jarak kira-kira XNUMX tahun cahaya dari kami hidroksilaminyang terdiri daripada atom nitrogen, oksigen dan hidrogen dan, dalam kombinasi dengan molekul lain, secara teorinya mampu membentuk struktur kehidupan di planet lain.

Sebatian organik dalam cakera protoplanet yang mengorbit bintang MWC 480.

Metilsianida (CH₃CN) я sianoasetilena (HC₃N) yang berada dalam cakera protoplanet yang mengorbit bintang MWC 480, ditemui pada 2015 oleh penyelidik di Pusat Astrofizik (CfA) Harvard-Smithsonian Amerika, adalah satu lagi petunjuk bahawa mungkin terdapat kimia di angkasa dengan peluang untuk biokimia. Mengapakah hubungan ini merupakan penemuan penting? Mereka hadir dalam sistem suria kita pada masa kehidupan sedang terbentuk di Bumi, dan tanpa mereka, dunia kita mungkin tidak kelihatan seperti sekarang. Bintang MWC 480 itu sendiri adalah dua kali ganda jisim bintang kita dan kira-kira 455 tahun cahaya dari Matahari, yang tidak banyak berbanding dengan jarak yang terdapat di angkasa.

Baru-baru ini, pada bulan Jun 2016, penyelidik daripada pasukan yang termasuk, antara lain, Brett McGuire dari Balai Cerap NRAO dan Profesor Brandon Carroll dari Institut Teknologi California melihat kesan molekul organik kompleks kepunyaan apa yang dipanggil molekul kiral. Kiraliti ditunjukkan dalam fakta bahawa molekul asal dan pantulan cerminnya tidak sama dan, seperti semua objek kiral lain, tidak boleh digabungkan dengan terjemahan dan putaran dalam ruang. Kiraliti adalah ciri banyak sebatian semula jadi - gula, protein, dll. Setakat ini, kita tidak melihat mana-mana daripada mereka, kecuali Bumi.

Penemuan ini tidak bermakna bahawa kehidupan berasal dari angkasa lepas. Walau bagaimanapun, mereka mencadangkan bahawa sekurang-kurangnya beberapa zarah yang diperlukan untuk kelahirannya mungkin terbentuk di sana, dan kemudian pergi ke planet bersama-sama dengan meteorit dan objek lain.

Warna kehidupan

patut Teleskop angkasa Kepler menyumbang kepada penemuan lebih daripada seratus planet terestrial dan mempunyai beribu-ribu calon exoplanet. Sehingga 2017, NASA merancang untuk menggunakan teleskop angkasa lain, pengganti Kepler. Transit Satelit Eksoplanet Eksplorasi, TESS. Tugasnya adalah untuk mencari planet luar suria dalam transit (iaitu, melalui bintang induk). Dengan menghantarnya ke orbit elips tinggi mengelilingi Bumi, anda boleh mengimbas seluruh langit untuk mencari planet yang mengorbit bintang terang di sekitar kita. Misi itu mungkin akan berlangsung selama dua tahun, di mana kira-kira setengah juta bintang akan diterokai. Terima kasih kepada ini, saintis menjangkakan untuk menemui beberapa ratus planet yang serupa dengan Bumi. Alat baharu yang lebih lanjut seperti cth. Teleskop Angkasa James Webb (James Webb Space Telescope) harus mengikuti dan menggali penemuan yang telah dibuat, menyiasat atmosfera dan mencari petunjuk kimia yang kemudiannya boleh membawa kepada penemuan kehidupan.

Transit Projek Satelit Tinjauan Exoplanet - Visualisasi

Walau bagaimanapun, sejauh yang kita tahu kira-kira apa yang dipanggil biotandatangan kehidupan (contohnya, kehadiran oksigen dan metana dalam atmosfera), tidak diketahui yang mana antara isyarat kimia ini dari jarak puluhan dan ratusan cahaya. tahun akhirnya memutuskan perkara itu. Para saintis bersetuju bahawa kehadiran oksigen dan metana pada masa yang sama adalah prasyarat yang kuat untuk kehidupan, kerana tidak ada proses bukan hidup yang diketahui yang akan menghasilkan kedua-dua gas pada masa yang sama. Walau bagaimanapun, ternyata, tandatangan sedemikian boleh dimusnahkan oleh exo-satelit, mungkin mengorbit exoplanet (seperti yang mereka lakukan di sekitar kebanyakan planet dalam sistem suria). Kerana jika atmosfera Bulan mengandungi metana, dan planet-planet mengandungi oksigen, maka instrumen kita (pada peringkat perkembangannya sekarang) boleh menggabungkannya menjadi satu tandatangan oksigen-metana tanpa menyedari exomoon.

Mungkin kita harus mencari bukan untuk kesan kimia, tetapi untuk warna? Ramai ahli astrobiologi percaya bahawa halobacteria adalah antara penduduk pertama planet kita. Mikrob ini menyerap spektrum hijau sinaran dan menukarkannya kepada tenaga. Sebaliknya, ia memantulkan sinaran ungu, kerana planet kita, apabila dilihat dari angkasa, hanya mempunyai warna itu.

Untuk menyerap cahaya hijau, halobacteria digunakan retina, iaitu ungu visual, yang boleh didapati di mata vertebrata. Walau bagaimanapun, dari masa ke masa, bakteria yang mengeksploitasi mula menguasai planet kita. klorofilyang menyerap cahaya ungu dan memantulkan cahaya hijau. Itulah sebabnya bumi kelihatan seperti itu. Ahli nujum membuat spekulasi bahawa dalam sistem planet lain, halobacteria mungkin terus berkembang, jadi mereka membuat spekulasi mencari kehidupan di planet ungu.

Objek warna ini mungkin dapat dilihat oleh teleskop James Webb yang disebutkan di atas, yang dijadualkan dilancarkan pada 2018. Objek sedemikian, bagaimanapun, boleh diperhatikan, dengan syarat ia tidak terlalu jauh dari sistem suria, dan bintang pusat sistem planet cukup kecil untuk tidak mengganggu isyarat lain.

Organisma primordial lain pada eksoplanet seperti Bumi, kemungkinan besar, tumbuhan dan alga. Oleh kerana ini bermakna warna ciri permukaan, kedua-dua tanah dan air, seseorang harus mencari warna tertentu yang memberi isyarat kepada kehidupan. Teleskop generasi baharu harus mengesan cahaya yang dipantulkan oleh eksoplanet, yang akan mendedahkan warnanya. Sebagai contoh, dalam kes memerhati Bumi dari angkasa, anda boleh melihat dos sinaran yang besar. sinaran inframerah berhampiranyang berasal daripada klorofil dalam tumbuh-tumbuhan. Isyarat sedemikian, yang diterima di sekitar bintang yang dikelilingi oleh exoplanet, akan menunjukkan bahawa "ada" juga mungkin ada sesuatu yang berkembang. Hijau akan mencadangkannya dengan lebih kuat. Planet yang diliputi lumut primitif akan berada dalam bayang-bayang hempedu.

Para saintis menentukan komposisi atmosfera eksoplanet berdasarkan transit yang disebutkan di atas. Kaedah ini memungkinkan untuk mengkaji komposisi kimia atmosfera planet ini. Cahaya yang melalui atmosfera atas mengubah spektrumnya - analisis fenomena ini memberikan maklumat tentang unsur-unsur yang terdapat di sana.

Penyelidik dari University College London dan University of New South Wales menerbitkan pada 2014 dalam jurnal Proceedings of the National Academy of Sciences penerangan tentang kaedah baharu yang lebih tepat untuk menganalisis kejadian metana, gas organik yang paling mudah, yang kehadirannya secara amnya diiktiraf sebagai tanda kehidupan yang berpotensi. Malangnya, model moden yang menggambarkan tingkah laku metana adalah jauh dari sempurna, jadi jumlah metana dalam atmosfera planet yang jauh biasanya dipandang remeh. Menggunakan superkomputer canggih yang disediakan oleh projek DiRAC () dan Universiti Cambridge, kira-kira 10 bilion garis spektrum telah dimodelkan, yang boleh dikaitkan dengan penyerapan sinaran oleh molekul metana pada suhu sehingga 1220 ° C . Senarai baris baharu, kira-kira 2 kali lebih lama daripada yang sebelumnya, akan membolehkan kajian lebih baik tentang kandungan metana dalam julat suhu yang sangat luas.

Metana memberi isyarat kemungkinan hidup, manakala satu lagi gas yang jauh lebih mahal oksigen - ternyata tidak ada jaminan kewujudan kehidupan. Gas di Bumi ini datang terutamanya daripada tumbuhan fotosintesis dan alga. Oksigen adalah salah satu tanda utama kehidupan. Bagaimanapun, menurut saintis, mungkin satu kesilapan untuk mentafsirkan kehadiran oksigen sebagai setara dengan kehadiran organisma hidup.

Kajian terbaru telah mengenal pasti dua kes di mana pengesanan oksigen di atmosfera planet yang jauh boleh memberi petunjuk palsu tentang kehadiran kehidupan. Dalam kedua-duanya, oksigen terhasil sebagai hasil daripada produk bukan abiotik. Dalam salah satu senario yang kami analisis, cahaya ultraviolet dari bintang yang lebih kecil daripada Matahari boleh merosakkan karbon dioksida dalam atmosfera eksoplanet, melepaskan molekul oksigen daripadanya. Simulasi komputer telah menunjukkan bahawa pereputan CO₂ memberi bukan sahaja₂, tetapi juga sejumlah besar karbon monoksida (CO). Jika gas ini sangat dikesan sebagai tambahan kepada oksigen dalam atmosfera eksoplanet, ia boleh menunjukkan penggera palsu. Senario lain melibatkan bintang berjisim rendah. Cahaya yang mereka keluarkan menyumbang kepada pembentukan molekul O yang berumur pendek.₄. Penemuan mereka di sebelah O₂ ia juga harus mencetuskan penggera untuk ahli astronomi.

Mencari metana dan kesan lain

Mod transit utama mengatakan sedikit tentang planet itu sendiri. Ia boleh digunakan untuk menentukan saiz dan jaraknya dari bintang. Kaedah mengukur halaju jejari boleh membantu menentukan jisimnya. Gabungan kedua-dua kaedah memungkinkan untuk mengira ketumpatan. Tetapi adakah mungkin untuk memeriksa exoplanet dengan lebih dekat? Ia ternyata. NASA sudah mengetahui cara melihat planet seperti Kepler-7 b dengan lebih baik, yang mana teleskop Kepler dan Spitzer telah digunakan untuk memetakan awan atmosfera. Ternyata planet ini terlalu panas untuk bentuk kehidupan seperti yang kita ketahui, dengan suhu antara 816 hingga 982 ° C. Walau bagaimanapun, hakikat huraian terperinci sedemikian adalah satu langkah besar ke hadapan, memandangkan kita bercakap tentang dunia yang berjarak seratus tahun cahaya dari kita.

Optik penyesuaian, yang digunakan dalam astronomi untuk menghapuskan gangguan yang disebabkan oleh getaran atmosfera, juga akan berguna. Kegunaannya adalah untuk mengawal teleskop dengan komputer untuk mengelakkan ubah bentuk tempatan cermin (daripada susunan beberapa mikrometer), yang membetulkan ralat dalam imej yang terhasil. ya ia berkesan Pengimbas Planet Gemini (GPI) terletak di Chile. Alat ini pertama kali dilancarkan pada November 2013. GPI menggunakan pengesan inframerah, yang cukup kuat untuk mengesan spektrum cahaya objek gelap dan jauh seperti eksoplanet. Terima kasih kepada ini, adalah mungkin untuk mengetahui lebih lanjut tentang komposisi mereka. Planet itu dipilih sebagai salah satu sasaran pemerhatian pertama. Dalam kes ini, GPI berfungsi seperti koronagraf suria, bermakna ia meredupkan cakera bintang yang jauh untuk menunjukkan kecerahan planet berdekatan.

Kunci untuk memerhatikan "tanda-tanda kehidupan" adalah cahaya dari bintang yang mengorbit planet ini. Exoplanet, melalui atmosfera, meninggalkan jejak tertentu yang boleh diukur dari Bumi dengan kaedah spektroskopi, i.e. analisis sinaran yang dipancarkan, diserap atau diserak oleh objek fizikal. Pendekatan serupa boleh digunakan untuk mengkaji permukaan exoplanet. Namun, ada satu syarat. Permukaan mesti cukup menyerap atau menyerakkan cahaya. Planet yang menyejat, yang bermaksud planet yang lapisan luarnya terapung di dalam awan debu yang besar, adalah calon yang baik.

Ternyata, kita sudah boleh mengenali elemen seperti kekeruhan planet ini. Kewujudan litupan awan tebal di sekeliling exoplanet GJ 436b dan GJ 1214b telah ditubuhkan berdasarkan analisis spektroskopi cahaya daripada bintang induk. Kedua-dua planet tergolong dalam kategori yang dipanggil super-Earths. GJ 436b terletak 36 tahun cahaya dari Bumi dalam buruj Leo. GJ 1214b berada dalam buruj Ophiuchus, 40 tahun cahaya jauhnya.

Agensi Angkasa Eropah (ESA) kini sedang mengusahakan satelit yang tugasnya adalah untuk mencirikan dan mengkaji dengan tepat struktur exoplanet yang telah diketahui (CHEOPS). Pelancaran misi ini dijadualkan pada 2017. NASA pula mahu menghantar satelit TESS yang telah disebutkan ke angkasa pada tahun yang sama. Pada Februari 2014, Agensi Angkasa Eropah meluluskan misi tersebut PLATO, dikaitkan dengan menghantar teleskop ke angkasa lepas yang direka untuk mencari planet seperti Bumi. Mengikut rancangan semasa, pada 2024 dia harus mula mencari objek berbatu dengan kandungan air. Pemerhatian ini juga harus membantu dalam mencari exomoon, dengan cara yang sama seperti data Kepler digunakan.

ESA Eropah membangunkan program ini beberapa tahun lalu. Darwin. NASA mempunyai "perangkak planet" yang serupa. TPF (). Matlamat kedua-dua projek adalah untuk mengkaji planet bersaiz Bumi untuk kehadiran gas di atmosfera yang menandakan keadaan yang menggalakkan untuk kehidupan. Kedua-duanya termasuk idea berani untuk rangkaian teleskop angkasa yang bekerjasama dalam pencarian exoplanet seperti Bumi. Sepuluh tahun yang lalu, teknologi belum cukup dibangunkan, dan program ditutup, tetapi tidak semuanya sia-sia. Diperkaya dengan pengalaman NASA dan ESA, mereka kini bekerja bersama di Teleskop Angkasa Webb yang disebutkan di atas. Terima kasih kepada cermin 6,5 meter yang besar, anda boleh mengkaji atmosfera planet besar. Ini akan membolehkan ahli astronomi mengesan kesan kimia oksigen dan metana. Ini akan menjadi maklumat khusus tentang atmosfera exoplanet - langkah seterusnya dalam memperhalusi pengetahuan tentang dunia yang jauh ini.

Pelbagai pasukan bekerja di NASA untuk membangunkan alternatif penyelidikan baharu dalam bidang ini. Salah satu yang kurang dikenali dan masih dalam peringkat awal ialah . Ia akan mengenai bagaimana untuk mengaburkan cahaya bintang dengan sesuatu seperti payung, supaya anda boleh memerhatikan planet-planet di pinggirnya. Dengan menganalisis panjang gelombang, adalah mungkin untuk menentukan komponen atmosfera mereka. NASA akan menilai projek itu tahun ini atau seterusnya dan memutuskan sama ada misi itu berbaloi. Jika ia bermula, maka pada tahun 2022.

Tamadun di pinggir galaksi?

Mencari jejak kehidupan bermakna aspirasi yang lebih sederhana daripada pencarian seluruh tamadun luar angkasa. Ramai penyelidik, termasuk Stephen Hawking, tidak menasihati yang kedua - kerana potensi ancaman kepada manusia. Dalam kalangan yang serius, selalunya tidak disebut tentang mana-mana tamadun asing, saudara angkasa atau makhluk pintar. Walau bagaimanapun, jika kita ingin mencari makhluk asing maju, sesetengah penyelidik juga mempunyai idea bagaimana untuk meningkatkan peluang mencari mereka.

Eg. Ahli Astrofizik Rosanna Di Stefano dari Universiti Harvard berkata tamadun maju hidup dalam gugusan globular yang padat di pinggir Bima Sakti. Penyelidik membentangkan teorinya pada mesyuarat tahunan Persatuan Astronomi Amerika di Kissimmee, Florida, pada awal 2016. Di Stefano membenarkan hipotesis yang agak kontroversial ini dengan fakta bahawa di pinggir galaksi kita terdapat kira-kira 150 kelompok sfera lama dan stabil yang menyediakan asas yang baik untuk pembangunan mana-mana tamadun. Bintang jarak dekat boleh bermakna banyak sistem planet jarak rapat. Begitu banyak bintang berkumpul menjadi bola adalah tempat yang baik untuk lompatan yang berjaya dari satu tempat ke tempat lain sambil mengekalkan masyarakat yang maju. Kedekatan bintang dalam kelompok boleh berguna dalam mengekalkan kehidupan, kata Di Stefano.