Hľadanie, počúvanie a čuch

„V priebehu desiatich rokov nájdeme presvedčivé dôkazy o živote mimo Zeme,“ povedala Ellen Stofanová, vedecká riaditeľka agentúry na konferencii NASA Habitable Worlds in Space v apríli 2015. Dodala, že nevyvrátiteľné a určujúce fakty o existencii mimozemského života budú zhromaždené v priebehu 20-30 rokov.

"Vieme, kde a ako hľadať," povedal Stofan. "A keďže sme na správnej ceste, nie je dôvod pochybovať, že nájdeme to, čo hľadáme." Čo presne sa myslelo nebeským telesom, predstavitelia agentúry nespresnili. Ich tvrdenia naznačujú, že by mohlo ísť napríklad o Mars, iný objekt slnečnej sústavy alebo nejaký druh exoplanéty, hoci v druhom prípade je ťažké predpokladať, že presvedčivý dôkaz sa podarí získať len za jednu generáciu. určite Objavy posledných rokov a mesiacov ukazujú jedno: vody – a v tekutom skupenstve, ktoré sa považuje za nevyhnutnú podmienku pre vznik a udržanie živých organizmov – je v slnečnej sústave dostatok.

"Do roku 2040 objavíme mimozemský život," zopakoval Seth Szostak z NASA vo svojich početných mediálnych vyhláseniach. Nehovoríme však o kontakte s mimozemskou civilizáciou – v posledných rokoch nás fascinujú nové objavy práve predpokladov pre existenciu života, ako sú tekuté vodné zdroje v telesách slnečnej sústavy, stopy nádrží a potokov. na Marse alebo prítomnosť planét podobných Zemi v životných zónach hviezd. Takže počúvame o podmienkach vedúcich k životu a o stopách, najčastejšie chemických. Rozdiel medzi súčasnosťou a tým, čo sa stalo pred niekoľkými desaťročiami, je v tom, že stopy, znaky a podmienky života nie sú teraz výnimočné takmer nikde, dokonca ani na Venuši či v útrobách vzdialených mesiacov Saturna.

Počet nástrojov a metód používaných na objavovanie takýchto špecifických indícií rastie. Zdokonaľujeme metódy pozorovania, počúvania a detekcie v rôznych vlnových dĺžkach. V poslednej dobe sa veľa hovorí o hľadaní chemických stôp, podpisov života aj okolo veľmi vzdialených hviezd. Toto je náš „čuch“.

Vynikajúci čínsky baldachýn

Naše nástroje sú väčšie a citlivejšie. V septembri 2016 bol gigant uvedený do prevádzky. Čínsky rádioteleskop FASTktorých úlohou bude hľadať známky života na iných planétach. Vedci na celom svete do jeho práce vkladajú veľké nádeje. "Bude môcť pozorovať rýchlejšie a ďalej ako kedykoľvek predtým v histórii mimozemského prieskumu," povedal predseda predstavenstva Douglas Vakoch. METI International, organizácia, ktorá sa venuje hľadaniu mimozemských foriem inteligencie. Zorné pole FAST bude dvakrát väčšie ako Arecibo teleskop v Portoriku, ktorá je v popredí posledných 53 rokov.

Baldachýn FAST (sférický ďalekohľad s päťstometrovou apertúrou) má priemer 500 m. Pozostáva zo 4450 trojuholníkových hliníkových panelov. Zaberá plochu porovnateľnú s tridsiatimi futbalovými ihriskami. Na prácu potrebuje úplné ticho v okruhu 5 km, preto bolo presťahovaných takmer 10 ľudí z okolia. ľudí. Rádioteleskop sa nachádza v prírodnom bazéne medzi nádhernou scenériou zelených krasových útvarov v južnej provincii Guizhou.

Avšak predtým, ako bude môcť FAST správne monitorovať mimozemský život, musí byť najprv správne kalibrovaný. Preto budú prvé dva roky jeho práce venované najmä predbežnému výskumu a regulácii.

Milionár a fyzik

Jedným z najznámejších nedávnych projektov na hľadanie inteligentného života vo vesmíre je projekt britských a amerických vedcov podporovaný ruským miliardárom Jurijom Milnerom. Podnikateľ a fyzik minul 100 miliónov dolárov na výskum, ktorý má trvať najmenej desať rokov. „Za jeden deň zhromaždíme toľko údajov, koľko iné podobné programy zhromaždili za rok,“ hovorí Milner. Fyzik Stephen Hawking, ktorý sa na projekte podieľa, tvrdí, že hľadanie dáva zmysel teraz, keď bolo objavených toľko extrasolárnych planét. "Vo vesmíre je toľko svetov a organických molekúl, že sa zdá, že tam môže existovať život," povedal. Projekt sa bude nazývať doteraz najväčšou vedeckou štúdiou, ktorá hľadá známky inteligentného života mimo Zeme. Pod vedením tímu vedcov z Kalifornskej univerzity v Berkeley bude mať široký prístup k dvom najvýkonnejším ďalekohľadom na svete: zelená banka v Západnej Virgínii a Teleskopické parky v Novom Južnom Walese v Austrálii.

Vyspelú civilizáciu môžeme rozpoznať už z diaľky podľa:

• prítomnosť plynov, najmä látok znečisťujúcich ovzdušie, chlórfluórovaných uhľovodíkov, oxidu uhličitého, metánu, amoniaku;
• svetlá a odrazy svetla z objektov vybudovaných civilizáciou;
• odvod tepla;
• intenzívne uvoľňovanie žiarenia;
• tajomné predmety - napríklad veľké stanice a pohybujúce sa lode;
• existenciu štruktúr, ktorých vznik nemožno vysvetliť odkazom na prirodzené príčiny.

Milner predstavil ďalšiu iniciatívu tzv. Sľúbil, že zaplatí 1 milión dolárov. ceny pre toho, kto vytvorí špeciálnu digitálnu správu na odoslanie do vesmíru, ktorá najlepšie reprezentuje ľudstvo a Zem. A tým nápady dvojice Milner-Hawking nekončia. Nedávno médiá informovali o projekte, ktorý zahŕňa vyslanie laserom navádzanej nanosondy do hviezdneho systému, ktorý dosahuje rýchlosť ... jednej pätiny rýchlosti svetla!

vesmírna chémia

Nič nepotešuje tých, ktorí hľadajú život vo vesmíre, ako objavenie dobre známych „známych“ chemikálií vo vzdialených oblastiach vesmíru. Dokonca oblaky vodnej pary "Zavesenie" vo vesmíre. Pred niekoľkými rokmi bol takýto oblak objavený v okolí kvazaru PG 0052+251. Podľa moderných poznatkov ide o najväčšiu známu zásobáreň vody vo vesmíre. Presné výpočty ukazujú, že ak by všetka táto vodná para kondenzovala, bolo by 140 biliónkrát viac vody ako vody vo všetkých oceánoch Zeme. Hmotnosť „nádrže vody“ nájdenej medzi hviezdami je 100 XNUMX. násobok hmotnosti slnka. To, že niekde je voda, neznamená, že je tam život. Aby mohla prekvitať, musí byť splnených veľa rôznych podmienok.

V poslednej dobe pomerne často počúvame o astronomických „nálezoch“ organických látok v odľahlých kútoch vesmíru. Napríklad v roku 2012 vedci objavili vo vzdialenosti približne XNUMX svetelných rokov od nás hydroxylamínktorý sa skladá z atómov dusíka, kyslíka a vodíka a v spojení s inými molekulami je teoreticky schopný vytvárať štruktúry života na iných planétach.

Organické zlúčeniny v protoplanetárnom disku obiehajúcom okolo hviezdy MWC 480.

Metylkyanid (CH₃CN) я kyanoacetylénu (JSC₃N), ktoré boli v protoplanetárnom disku obiehajúcom okolo hviezdy MWC 480, objavenom v roku 2015 výskumníkmi z amerického Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA), je ďalším vodítkom, že vo vesmíre môže existovať chémia so šancou pre biochémiu. Prečo je tento vzťah takým dôležitým objavom? Boli prítomné v našej slnečnej sústave v čase, keď sa na Zemi formoval život a bez nich by náš svet zrejme nevyzeral tak, ako dnes. Samotná hviezda MWC 480 má dvojnásobok hmotnosti našej hviezdy a nachádza sa približne 455 svetelných rokov od Slnka, čo nie je veľa v porovnaní so vzdialenosťami, ktoré sa nachádzajú vo vesmíre.

Nedávno, v júni 2016, si výskumníci z tímu, ktorý zahŕňa okrem iných Brett McGuire z NRAO Observatory a profesor Brandon Carroll z California Institute of Technology, všimli stopy zložitých organických molekúl patriacich do tzv. chirálne molekuly. Chiralita sa prejavuje v tom, že pôvodná molekula a jej zrkadlový obraz nie sú totožné a ako všetky ostatné chirálne objekty sa nedajú kombinovať transláciou a rotáciou v priestore. Chiralita je charakteristická pre mnohé prírodné zlúčeniny - cukry, bielkoviny atď. Doteraz sme okrem Zeme nevideli ani jednu z nich.

Tieto objavy neznamenajú, že život vzniká vo vesmíre. Naznačujú však, že aspoň niektoré častice potrebné na jeho zrod sa tam môžu vytvoriť a potom cestovať na planéty spolu s meteoritmi a inými objektmi.

Farby života

Zaslúžene Vesmírny ďalekohľad Kepler prispel k objavu viac ako stovky terestrických planét a má tisíce kandidátov na exoplanéty. Od roku 2017 plánuje NASA používať ďalší vesmírny teleskop, Keplerovho nástupcu. Satelit na prieskum tranzitujúcej exoplanéty, TESS. Jeho úlohou bude hľadať extrasolárne planéty pri tranzite (teda pri prechode materskými hviezdami). Vyslaním na vysokú eliptickú obežnú dráhu okolo Zeme môžete na celej oblohe naskenovať planéty obiehajúce okolo jasných hviezd v našej bezprostrednej blízkosti. Misia pravdepodobne potrvá dva roky, počas ktorých bude preskúmaných asi pol milióna hviezd. Vďaka tomu vedci očakávajú, že objavia niekoľko stoviek planét podobných Zemi. Ďalšie nové nástroje ako napr. Vesmírny teleskop Jamesa Webba (James Webb Space Telescope) by mal sledovať a hrabať sa v už uskutočnených objavoch, sondovať atmosféru a hľadať chemické stopy, ktoré by neskôr mohli viesť k objavu života.

Projekt Transiting Exoplanet Survey Satellite – vizualizácia

Pokiaľ však približne vieme, aké sú takzvané biosignály života (napríklad prítomnosť kyslíka a metánu v atmosfére), nie je známe, ktorý z týchto chemických signálov zo vzdialenosti desiatok a stoviek svetla rokov definitívne rozhodnúť o veci. Vedci sa zhodujú, že prítomnosť kyslíka a metánu súčasne je silným predpokladom života, keďže nie sú známe žiadne neživé procesy, ktoré by produkovali oba plyny súčasne. Ako sa však ukazuje, takéto podpisy môžu byť zničené exo-satelitmi, prípadne obiehajúcimi exoplanétami (ako to robia okolo väčšiny planét slnečnej sústavy). Pretože ak atmosféra Mesiaca obsahuje metán a planéty obsahujú kyslík, potom ich naše prístroje (v súčasnej fáze ich vývoja) môžu spojiť do jedného kyslíkovo-metánového podpisu bez toho, aby si všimli exomún.

Možno by sme nemali hľadať chemické stopy, ale farbu? Mnoho astrobiológov verí, že halobaktérie boli medzi prvými obyvateľmi našej planéty. Tieto mikróby absorbovali zelené spektrum žiarenia a premenili ho na energiu. Na druhej strane odrážali fialové žiarenie, vďaka ktorému mala naša planéta pri pohľade z vesmíru práve túto farbu.

Na absorbovanie zeleného svetla sa používajú halobaktérie sietnice, teda vizuálna fialová, ktorú nájdeme v očiach stavovcov. Postupom času však na našej planéte začali dominovať využívajúce baktérie. chlorofylktorý pohlcuje fialové svetlo a odráža zelené svetlo. Preto Zem vyzerá tak, ako vyzerá. Astrológovia predpokladajú, že v iných planetárnych systémoch môžu halobaktérie naďalej rásť, preto špekulujú hľadať život na fialových planétach.

Objekty tejto farby pravdepodobne uvidí už spomínaný teleskop Jamesa Webba, ktorého štart je naplánovaný na rok 2018. Takéto objekty však možno pozorovať za predpokladu, že nie sú príliš ďaleko od slnečnej sústavy a centrálna hviezda planetárneho systému je dostatočne malá na to, aby nerušila iné signály.

Iné prvotné organizmy na exoplanéte podobnej Zemi, s najväčšou pravdepodobnosťou, rastliny a riasy. Keďže to znamená charakteristickú farbu povrchu, zeme aj vody, treba hľadať určité farby, ktoré signalizujú život. Teleskopy novej generácie by mali zaznamenať svetlo odrážané exoplanétami, čo odhalí ich farby. Napríklad v prípade pozorovania Zeme z vesmíru môžete vidieť veľkú dávku žiarenia. blízke infračervené žiareniektorý pochádza z chlorofylu vo vegetácii. Takéto signály, prijaté v blízkosti hviezdy obklopenej exoplanétami, by naznačovali, že „tam“ by tiež mohlo niečo rásť. Zelená by to naznačila ešte výraznejšie. Planéta pokrytá primitívnymi lišajníkmi by bola v tieni žlč.

Zloženie atmosfér exoplanét vedci určujú na základe spomínaného tranzitu. Táto metóda umožňuje študovať chemické zloženie atmosféry planéty. Svetlo prechádzajúce hornými vrstvami atmosféry mení svoje spektrum – analýza tohto javu poskytuje informácie o prvkoch, ktoré sa tam nachádzajú.

Výskumníci z University College London a University of New South Wales publikovali v roku 2014 v časopise Proceedings of the National Academy of Sciences opis novej, presnejšej metódy na analýzu výskytu metán, najjednoduchší z organických plynov, ktorého prítomnosť je všeobecne uznávaná ako znak potenciálneho života. Bohužiaľ, moderné modely popisujúce správanie metánu nie sú ani zďaleka dokonalé, a tak sa množstvo metánu v atmosfére vzdialených planét zvyčajne podceňuje. Pomocou najmodernejších superpočítačov, ktoré poskytuje projekt DiRAC () a University of Cambridge, bolo simulovaných asi 10 miliárd spektrálnych čiar, ktoré môžu byť spojené s absorpciou žiarenia molekulami metánu pri teplotách až 1220 °C. . Zoznam nových riadkov, približne 2-krát dlhších ako tie predchádzajúce, umožní lepšie štúdium obsahu metánu vo veľmi širokom rozsahu teplôt.

Metán signalizuje možnosť života, zatiaľ čo ďalší oveľa drahší plyn kyslík - ukazuje sa, že neexistuje žiadna záruka existencie života. Tento plyn na Zemi pochádza hlavne z fotosyntetických rastlín a rias. Kyslík je jedným z hlavných znakov života. Podľa vedcov však môže byť chybou interpretovať prítomnosť kyslíka ako ekvivalent prítomnosti živých organizmov.

Nedávne štúdie identifikovali dva prípady, kedy by detekcia kyslíka v atmosfére vzdialenej planéty mohla poskytnúť falošný údaj o prítomnosti života. V oboch sa v dôsledku toho vyrábal kyslík neabiotické produkty. V jednom zo scenárov, ktoré sme analyzovali, by ultrafialové svetlo z hviezdy menšej ako Slnko mohlo poškodiť oxid uhličitý v atmosfére exoplanéty a uvoľniť z nej molekuly kyslíka. Počítačové simulácie ukázali, že rozpad CO₂ dáva nielen₂, ale aj veľké množstvo oxidu uhoľnatého (CO). Ak je okrem kyslíka v atmosfére exoplanéty silne detekovaný aj tento plyn, môže to znamenať falošný poplach. Ďalší scenár sa týka hviezd s nízkou hmotnosťou. Svetlo, ktoré vyžarujú, prispieva k tvorbe molekúl O s krátkou životnosťou.₄. Ich objav vedľa O₂ malo by to tiež vyvolať poplach pre astronómov.

Hľadá metán a iné stopy

Hlavný spôsob tranzitu hovorí len málo o samotnej planéte. Môže sa použiť na určenie jeho veľkosti a vzdialenosti od hviezdy. Metóda merania radiálnej rýchlosti môže pomôcť určiť jej hmotnosť. Kombinácia týchto dvoch metód umožňuje vypočítať hustotu. Je však možné exoplanétu preskúmať bližšie? Ukazuje sa, že áno. NASA už vie, ako lepšie zobraziť planéty ako Kepler-7 b, pre ktoré boli na mapovanie atmosférických oblakov použité teleskopy Kepler a Spitzer. Ukázalo sa, že táto planéta je príliš horúca pre formy života, ako ju poznáme, s teplotami v rozmedzí od 816 do 982 °C. Už len samotný fakt takéhoto podrobného opisu je však veľkým krokom vpred vzhľadom na to, že hovoríme o svete, ktorý je od nás vzdialený sto svetelných rokov.

Vhod príde aj adaptívna optika, ktorá sa používa v astronómii na elimináciu porúch spôsobených atmosférickými vibráciami. Jeho využitie spočíva v ovládaní ďalekohľadu počítačom, aby nedochádzalo k lokálnej deformácii zrkadla (rádovo niekoľko mikrometrov), čím sa korigujú chyby vo výslednom obraze. ano funguje to Skener planét Gemini (GPI) so sídlom v Čile. Tento nástroj bol prvýkrát spustený v novembri 2013. GPI používa infračervené detektory, ktoré sú dostatočne výkonné na detekciu svetelného spektra tmavých a vzdialených objektov, ako sú exoplanéty. Vďaka tomu bude možné dozvedieť sa viac o ich zložení. Planéta bola vybraná ako jeden z prvých pozorovacích cieľov. V tomto prípade GPI funguje ako solárny koronograf, čo znamená, že stlmí disk vzdialenej hviezdy, aby ukázal jas blízkej planéty.

Kľúčom k pozorovaniu „známok života“ je svetlo z hviezdy obiehajúcej okolo planéty. Exoplanéty, prechádzajúce atmosférou, zanechávajú špecifickú stopu, ktorú možno zo Zeme merať spektroskopickými metódami, t.j. analýza žiarenia emitovaného, ​​absorbovaného alebo rozptýleného fyzickým objektom. Podobný prístup možno použiť na štúdium povrchov exoplanét. Je tu však jedna podmienka. Povrchy musia dostatočne absorbovať alebo rozptyľovať svetlo. Vyparujúce sa planéty, teda planéty, ktorých vonkajšie vrstvy sa vznášajú vo veľkom oblaku prachu, sú dobrými kandidátmi.

Ako sa ukazuje, už vieme rozoznať prvky ako oblačnosť planéty. Existencia hustej oblačnosti okolo exoplanét GJ 436b a GJ 1214b bola stanovená na základe spektroskopickej analýzy svetla materských hviezd. Obe planéty patria do kategórie takzvaných superzemí. GJ 436b sa nachádza 36 svetelných rokov od Zeme v súhvezdí Lev. GJ 1214b sa nachádza v súhvezdí Ophiuchus vo vzdialenosti 40 svetelných rokov.

Európska vesmírna agentúra (ESA) v súčasnosti pracuje na družici, ktorej úlohou bude presne charakterizovať a študovať štruktúru už známych exoplanét (CHEOPS). Spustenie tejto misie je naplánované na rok 2017. NASA chce zasa v tom istom roku vyslať do vesmíru už spomínaný satelit TESS. Vo februári 2014 schválila misiu Európska vesmírna agentúra PLATÓN, spojené s vyslaním ďalekohľadu do vesmíru určeného na hľadanie planét podobných Zemi. Podľa aktuálneho plánu by mal v roku 2024 začať hľadať skalnaté objekty s obsahom vody. Tieto pozorovania by tiež mali pomôcť pri pátraní po exomese, v podstate rovnakým spôsobom, akým boli použité Keplerove údaje.

Európska ESA vyvinula program pred niekoľkými rokmi. Darwin. NASA mala podobný „planetárny crawler“. TPF (). Cieľom oboch projektov bolo skúmať planéty veľkosti Zeme na prítomnosť plynov v atmosfére, ktoré signalizujú priaznivé podmienky pre život. Obidva obsahovali odvážne nápady na sieť vesmírnych teleskopov spolupracujúcich pri hľadaní exoplanét podobných Zemi. Pred desiatimi rokmi ešte neboli dostatočne vyvinuté technológie a programy boli uzavreté, ale nie všetko bolo márne. Obohatení o skúsenosti NASA a ESA v súčasnosti spolupracujú na vyššie spomínanom Webbovom vesmírnom teleskope. Vďaka jeho veľkému 6,5-metrovému zrkadlu bude možné študovať atmosféry veľkých planét. To umožní astronómom odhaliť chemické stopy kyslíka a metánu. Pôjde o konkrétne informácie o atmosférach exoplanét – ďalší krok v spresňovaní poznatkov o týchto vzdialených svetoch.

Na vývoji nových výskumných alternatív v tejto oblasti pracujú v NASA rôzne tímy. Jedným z týchto menej známych a stále v ranom štádiu je . Bude o tom, ako zatieniť svetlo hviezdy niečím ako dáždnik, aby ste mohli pozorovať planéty na jej okraji. Analýzou vlnových dĺžok bude možné určiť zložky ich atmosféry. NASA tento alebo budúci rok projekt vyhodnotí a rozhodne, či misia stojí za to. Ak to začne, tak v roku 2022.

Civilizácie na periférii galaxií?

Hľadanie stôp života znamená skromnejšie ašpirácie ako hľadanie celých mimozemských civilizácií. Mnoho výskumníkov, vrátane Stephena Hawkinga, to posledné neradí – kvôli potenciálnym hrozbám pre ľudstvo. Vo serióznych kruhoch sa väčšinou nehovorí o nejakých mimozemských civilizáciách, vesmírnych bratoch či inteligentných bytostiach. Ak by sme však chceli hľadať pokročilých mimozemšťanov, niektorí výskumníci majú aj nápady, ako zvýšiť šance na ich nájdenie.

Napr. Astrofyzička Rosanna Di Stefano z Harvardskej univerzity tvrdí, že vyspelé civilizácie žijú v husto zbalených guľových hviezdokopach na okraji Mliečnej dráhy. Výskumníčka predstavila svoju teóriu na výročnom stretnutí Americkej astronomickej spoločnosti v Kissimmee na Floride začiatkom roku 2016. Di Stefano odôvodňuje túto dosť kontroverznú hypotézu tým, že na okraji našej galaxie sa nachádza asi 150 starých a stabilných sférických zhlukov, ktoré poskytujú dobrú pôdu pre rozvoj akejkoľvek civilizácie. Blízko rozmiestnené hviezdy môžu znamenať veľa blízko seba umiestnených planetárnych systémov. Toľko hviezd zoskupených do guľôčok je dobrou pôdou pre úspešné skoky z jedného miesta na druhé pri zachovaní vyspelej spoločnosti. Blízkosť hviezd v zhlukoch by mohla byť užitočná pri udržiavaní života, povedal Di Stefano.