Технологията на телескопа напредва бързо, тъй като се изграждат все по-големи и по-големи инструменти. Ако има живот там, ще го разпознаем ли? Изследователи от Харвард-Смитсонианския център за астрофизика и НАСА са разработили списък от епохи в историята на земната атмосфера, които могат да бъдат видими чрез този инструмент; от най-ранните времена, когато животът се появи в нашата атмосфера, изобилстваща от кислород / азот.
Въпрос на време е само астрономите да намерят планета с размер на Земята в орбита на далечна звезда. Когато го направят, първите въпроси, които хората ще зададат, са: Дали обитаем? И още по-важно, има ли живот по него вече? За улики в отговорите учените търсят своята родна планета - Земята.
Астрономите Лиза Калтенегер от Харвард-Смитсонианския център за астрофизика (CfA) и Уесли Трауб от лабораторията за реактивни двигатели на НАСА и CfA предлагат да се използва атмосферната история на Земята за разбиране на други планети.
„Добрите планети са трудни за намиране“, каза Калтенегер. „Нашата работа осигурява знаците, които астрономите ще търсят, когато изследват истински светоподобни светове.“
Геологическите записи показват, че атмосферата на Земята се е променила драстично през последните 4,5 милиарда години, отчасти заради форми на живот, развиващи се на нашата планета. Картирайки какви газове са съставяли атмосферата на Земята през нейната история, Калтенегер и Трауб предлагат, търсейки подобен състав на атмосферата в други светове, учените ще могат да определят дали тази планета има живот на нея и ако е така, еволюционният етап на този живот. Изследователският документ, описващ тяхната работа, е достъпен онлайн на адрес http://arxiv.org/abs/astro-ph/0609398.
Към днешна дата всички екстрасоларни планети са изследвани индиректно, например чрез наблюдение на начина, по който една звезда домакин се разклаща, докато гравитацията на планетата го дърпа. Само четири екстрасоларни планети са открити директно и представляват масивни светове с размер на Юпитер. Атмосферата на един от тези светове бе открита от друг учен от CfA, Дейвид Чарбоно, използвайки космическия телескоп „Спицер“ на НАСА. Следващото поколение космически мисии, като НАСА на Земята за намиране на планети на планетата (TPF) и Дарвин на ЕСА, ще могат директно да изучават близките светове с размер на Земята.
Особено астрономите искат да наблюдават видимите и инфрачервените спектри на далечните земни планети, за да научат за тяхната атмосфера. Определени газове оставят подписи в спектър на планетата, като пръстови отпечатъци или ДНК маркери. Като забелязват тези пръстови отпечатъци, изследователите могат да научат за състава на атмосферата и дори да установят наличието на облаци.
Днес атмосферата на Земята се състои от около три четвърти азот и една четвърт кислород, с малък процент други газове като въглероден диоксид и метан. Но преди четири милиарда години нямаше кислород. Земната атмосфера се е развила през шест различни епохи, всяка от които се характеризира с определена смес от газове. Използвайки компютърен код, разработен от Трауб и колегата по CfA Кен Джукс, Калтенегер и Трауб, моделираха всяка от шестте епохи на Земята, за да определят какви спектрални отпечатъци ще се виждат от далечен наблюдател.
„Изучавайки миналото на Земята, можем да научим за сегашното състояние на други светове“, обясни Трауб. „Ако се открие екстрасоларна планета със спектър, подобен на един от нашите модели, потенциално бихме могли да характеризираме геоложкото състояние на тази планета, обитаемостта и степента, в която животът се е развил върху нея.“
За да разберем по-добре тези времеви периоди, или „епохи“, и да ги поставим в перспектива, човек може да мащабира историята на Земята от 4,5 милиарда години до една година, като прикачи дати, започващи от 1 януари - датата, на която се е образувала Земята.
EPOCH 0 - 12 февруари
В епоха 0 (преди 3,9 милиарда години) младата Земя притежаваше бурна и пара атмосфера, съставена предимно от азот, въглероден диоксид и сероводород. Дните бяха по-кратки и Слънцето беше по-тъмно, светеше като червено кълбо през нашето оранжево тухлено небе. Единственият океан, покрил цялата ни планета, беше кално кафяв, който поглъщаше бомбардировките от входящите метеори и комети. Въглеродният диоксид помогна за затоплянето на нашия свят, тъй като бебето Слънце беше трето по-малко светещо от днес. Въпреки че от този период не са оцелели никакви вкаменелости, в скалите на Гренландия може би са оставени изотопни подписи на живота.
EPOCH 1 - 17 март
Преди около 3,5 милиарда години (Епоха 1) планетаният пейзаж включваше вулканични островни вериги, изскачащи от огромния глобален океан. Първият живот на Земята са били анаеробни бактерии - бактерии, които биха могли да живеят без кислород. Тези бактерии изпомпваха големи количества метан в атмосферата на планетата, променяйки го по откриваеми начини. Ако подобни бактерии съществуват на друга планета, бъдещите мисии като TPF и Darwin могат да открият пръстовия си отпечатък в атмосферата.
EPOCH 2 - 5 юни
Преди около 2,4 милиарда години (Епоха 2) атмосферата достигна максималната си концентрация на метан. Доминиращите газове са азот, въглероден диоксид и метан. Континенталните земи започват да се образуват. Синьозелените водорасли започнаха да изпомпват големи количества кислород в атмосферата. Големи промени щяха да настъпят.
„Съжалявам, че казвам първите признаци на E.T. вероятно няма да бъдат радио или телевизионни предавания; Вместо това може да е кислород от водорасли, "оплака Калтенегер.
EPOCH 3 - 16 юли
Преди два милиарда години (Епоха 3), тези първи фотосинтетични организми изместиха баланса на атмосферата за постоянно - те произвеждаха кислород, силно реактивен газ, който изчиства голяма част от метана и въглеродния диоксид, като същевременно задушава анаеробните бактерии, произвеждащи метан. По този начин атмосферата на планетата получи първия си свободен кислород. Пейзажът сега беше равен и влажен. С пушещи в далечината вулкани блестящо оцветени басейни от зеленикаво-кафява измет създадоха блясък върху изпълнената с воня вода. Кислородната революция беше напълно в ход.
„Въвеждането на кислород беше катастрофално за доминиращия по онова време живот на Земята; отрови го - каза Трауб. „Но в същото време направи възможно многоклетъчния живот, включително човешкия живот.“
EPOCH 4 - 13 октомври
Преди 800 милиона години Земята навлезе в Епоха 4, като непрекъснато нараства нивата на кислород. Този период от време съвпада с онова, което сега е известно като "Камбрийска експлозия." Започвайки преди 550 до 500 милиона години, Кембрийският период е важен маркерен пост в историята на живота на Земята: това е времето, когато повечето големи животински групи за първи път се появяват в архивите на изкопаемите. Сега Земята беше покрита с блата, морета и няколко активни вулкана. Океаните се обединиха с живота.
EPOCH 5 - 8 ноември
И накрая, преди 300 милиона години в Епоха 5, животът се е преместил от океаните на сушата. Земната атмосфера е достигнала сегашния си състав предимно от азот и кислород. Това беше началото на мезозойския период, който включваше динозаврите. Пейзажът приличаше на Джурасик парк в неделя следобед.
EPOCH 6 - 31 декември (11:59:59)
Интригуващият въпрос, който остава, е: Как би изглеждала Епоха 6, периодът, който хората заемат днес? Можем ли да открием приказните знаци на извънземните технологии в далечните светове?
Тъй като общият консенсус изгражда сред учените, че човешката дейност е променила земната атмосфера, въвеждайки въглероден диоксид, както и газове като фреон, можем ли да идентифицираме спектралните отпечатъци на тези странични продукти на други светове? Въпреки че сателитите в орбита около Земята и експериментите с балони могат да измерят тези промени тук, у дома, откриването на подобни ефекти върху далечен свят са извън дори възможностите на предстоящи програми като Terestrial Planet Finder и Darwin. Ще са необходими гигантски флотилии на бъдещите космически инфрачервени телескопи, за да могат да извършат тези измервания.
„Колкото и обезсърчително да звучи това предизвикателство“, каза Калтенегер, „аз вярвам, че в следващите няколко десетилетия ще разберем дали нашия малък син свят е съвсем сам във Вселената или има съседи, които чакат да ни посрещнат.“
Това изследване беше финансирано от НАСА.
Със седалище в Кеймбридж, Масачузетс, Харвардско-Смитсоновският център за астрофизика (CfA) е съвместно сътрудничество между Смитсоновската астрофизична обсерватория и обсерваторията на Харвардския колеж. Учените от CfA, организирани в шест изследователски отдела, изучават произхода, еволюцията и крайната съдба на Вселената.
Оригинален източник: CfA News Release
