Søker, lytter og lukter

"I løpet av et tiår vil vi finne overbevisende bevis på liv utenfor jorden," sa Ellen Stofan, byråets vitenskapsdirektør, på NASAs Habitable Worlds in Space-konferanse i april 2015. Hun la til at ugjendrivelige og definerende fakta om eksistensen av utenomjordisk liv vil bli samlet inn innen 20-30 år.

"Vi vet hvor vi skal se og hvordan vi skal se," sa Stofan. "Og siden vi er på rett vei, er det ingen grunn til å tvile på at vi finner det vi leter etter." Nøyaktig hva som menes med et himmellegeme, spesifiserte ikke representanter for byrået. Påstandene deres indikerer at det for eksempel kan være Mars, et annet objekt i solsystemet, eller en slags eksoplanet, selv om det i sistnevnte tilfelle er vanskelig å anta at avgjørende bevis vil bli oppnådd i løpet av bare én generasjon. Helt sikkert Funnene de siste årene og månedene viser én ting: vann – og i flytende tilstand, som anses som en nødvendig betingelse for dannelse og vedlikehold av levende organismer – er rikelig i solsystemet.

"Innen 2040 vil vi ha oppdaget utenomjordisk liv," gjentok NASAs Seth Szostak fra SETI Institute i sine utallige medieuttalelser. Vi snakker imidlertid ikke om kontakt med en fremmed sivilisasjon - de siste årene har vi blitt fascinert av nye oppdagelser av nettopp forutsetningene for eksistensen av liv, som flytende vannressurser i solsystemets kropper, spor etter reservoarer. og bekker. på Mars eller tilstedeværelsen av jordlignende planeter i livssonene til stjerner. Slik hører vi om livsbefordrende forhold, og om spor, oftest kjemiske. Forskjellen mellom nåtiden og det som skjedde for noen tiår siden er at nå er ikke fotsporene, tegnene og livsvilkårene eksepsjonelle nesten hvor som helst, selv på Venus eller i innvollene til Saturns fjerne måner.

Antallet verktøy og metoder som brukes for å oppdage slike spesifikke ledetråder vokser. Vi forbedrer metodene for observasjon, lytting og deteksjon i ulike bølgelengder. Det har vært mye snakk i det siste om å lete etter kjemiske spor, signaturer av liv selv rundt svært fjerne stjerner. Dette er vår "snus".

Utmerket kinesisk baldakin

Instrumentene våre er større og mer følsomme. I september 2016 ble giganten satt i drift. Kinesisk radioteleskop RASKhvis oppgave vil være å lete etter tegn på liv på andre planeter. Forskere over hele verden setter store forhåpninger til arbeidet hans. "Den vil være i stand til å observere raskere og lenger enn noen gang før i historien til utenomjordisk utforskning," sa Douglas Vakoch, styreleder METI International, en organisasjon dedikert til å lete etter fremmede former for intelligens. RASK synsfelt vil være dobbelt så stort som Arecibo teleskop i Puerto Rico, som har vært i forkant de siste 53 årene.

FAST baldakin (sfærisk teleskop med fem hundre meter blenderåpning) har en diameter på 500 m. Den består av 4450 trekantede aluminiumspaneler. Det okkuperer et område som kan sammenlignes med tretti fotballbaner. For å jobbe trenger han fullstendig stillhet innenfor en radius på 5 km, derfor ble nesten 10 personer fra nærområdet omplassert. mennesker. Radioteleskopet er plassert i et naturlig basseng blant det vakre landskapet av grønne karstformasjoner i den sørlige provinsen Guizhou.

Men før FAST kan overvåke utenomjordisk liv på riktig måte, må den først kalibreres riktig. Derfor vil de to første årene av hans arbeid hovedsakelig vies til forundersøkelse og regulering.

Millionær og fysiker

Et av de mest kjente nyere prosjektene for å søke etter intelligent liv i verdensrommet er et prosjekt av britiske og amerikanske forskere, støttet av den russiske milliardæren Yuri Milner. Forretningsmannen og fysikeren har brukt 100 millioner dollar på forskning som forventes å vare i minst ti år. "På en dag vil vi samle like mye data som andre lignende programmer har samlet inn i løpet av et år," sier Milner. Fysiker Stephen Hawking, som er involvert i prosjektet, sier søket gir mening nå som så mange ekstrasolare planeter er blitt oppdaget. "Det er så mange verdener og organiske molekyler i verdensrommet at det ser ut til at liv kan eksistere der," kommenterte han. Prosjektet vil bli kalt den største vitenskapelige studien til dags dato på jakt etter tegn på intelligent liv utenfor jorden. Ledet av et team av forskere fra University of California, Berkeley, vil det ha bred tilgang til to av de kraftigste teleskopene i verden: grønn bank i West Virginia og Teleskopparker i New South Wales, Australia.

Vi kan gjenkjenne en avansert sivilisasjon langveisfra ved:

• tilstedeværelsen av gasser, spesielt luftforurensninger, klorfluorkarboner, karbondioksid, metan, ammoniakk;
• lys og refleksjoner av lys fra objekter bygget av sivilisasjonen;
• varmespredning;
• intense strålingsutgivelser;
• mystiske gjenstander - for eksempel store stasjoner og bevegelige skip;
• eksistensen av strukturer hvis dannelse ikke kan forklares med henvisning til naturlige årsaker.

Milner introduserte et annet initiativ kalt. Han lovet å betale 1 million dollar. priser til den som lager en spesiell digital melding å sende ut i verdensrommet som best representerer menneskeheten og jorden. Og ideene til Milner-Hawking-duoen slutter ikke der. Nylig rapporterte media om et prosjekt som går ut på å sende en laserstyrt nanosonde til et stjernesystem som når hastigheter på ... en femtedel av lysets hastighet!

romkjemi

Ingenting er mer trøstende for de som leter etter liv i verdensrommet enn oppdagelsen av kjente "kjente" kjemikalier i verdensrommets ytre deler. Til og med skyer av vanndamp «Hengende» i verdensrommet. For noen år siden ble en slik sky oppdaget rundt kvasaren PG 0052+251. I følge moderne kunnskap er dette det største kjente reservoaret av vann i verdensrommet. Nøyaktige beregninger viser at dersom all denne vanndampen skulle kondensere, ville det være 140 billioner ganger mer vann enn vannet i alle jordens hav. Massen til "vannreservoaret" funnet blant stjernene er 100 XNUMX. ganger solens masse. Bare fordi det er vann et sted betyr ikke det at det er liv der. For at den skal blomstre, må mange ulike betingelser være oppfylt.

Nylig hører vi ganske ofte om astronomiske "funn" av organiske stoffer i fjerne hjørner av verdensrommet. I 2012, for eksempel, oppdaget forskere i en avstand på omtrent XNUMX lysår fra oss hydroksylaminsom består av nitrogen-, oksygen- og hydrogenatomer og, når de kombineres med andre molekyler, teoretisk sett er i stand til å danne strukturer av liv på andre planeter.

Organiske forbindelser i en protoplanetarisk skive som kretser rundt stjernen MWC 480.

Metylcyanid (CH₃CN) я cyanoacetylen (HC₃N) som var i den protoplanetariske skiven som kretser rundt stjernen MWC 480, oppdaget i 2015 av forskere ved American Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA), er en annen anelse om at det kan være kjemi i verdensrommet med en sjanse for biokjemi. Hvorfor er dette forholdet en så viktig oppdagelse? De var til stede i vårt solsystem på den tiden da livet ble dannet på jorden, og uten dem ville vår verden sannsynligvis ikke sett ut som den gjør i dag. Selve stjernen MWC 480 er dobbelt så stor som stjernen vår og er omtrent 455 lysår fra solen, noe som ikke er mye sammenlignet med avstandene som finnes i verdensrommet.

Nylig, i juni 2016, la forskere fra et team som inkluderer blant andre Brett McGuire fra NRAO Observatory og professor Brandon Carroll ved California Institute of Technology spor av komplekse organiske molekyler som tilhører den s.k. kirale molekyler. Kiralitet manifesteres i det faktum at det opprinnelige molekylet og dets speilrefleksjon ikke er identiske og, som alle andre kirale objekter, ikke kan kombineres ved translasjon og rotasjon i rommet. Kiralitet er karakteristisk for mange naturlige forbindelser - sukker, proteiner osv. Så langt har vi ikke sett noen av dem, bortsett fra Jorden.

Disse oppdagelsene betyr ikke at liv oppstår i verdensrommet. Imidlertid antyder de at i det minste noen av partiklene som trengs for dens fødsel kan dannes der, og deretter reise til planetene sammen med meteoritter og andre objekter.

Livets farger

Fortjent Kepler romteleskop bidratt til oppdagelsen av mer enn hundre jordiske planeter og har tusenvis av eksoplanetkandidater. Fra og med 2017 planlegger NASA å bruke et annet romteleskop, Keplers etterfølger. Transiting Exoplanet Exploration Satellite, TESS. Dens oppgave vil være å søke etter ekstrasolare planeter i transitt (dvs. passerer gjennom foreldrestjerner). Ved å sende den inn i en høy elliptisk bane rundt jorden, kan du skanne hele himmelen for planeter som kretser rundt lyse stjerner i vår umiddelbare nærhet. Oppdraget vil sannsynligvis vare i to år, hvor omtrent en halv million stjerner vil bli utforsket. Takket være dette forventer forskerne å oppdage flere hundre planeter som ligner på jorden. Ytterligere nye verktøy som f.eks. James Webb-romteleskopet (James Webb Space Telescope) bør følge med og grave i funnene som allerede er gjort, undersøke atmosfæren og se etter kjemiske ledetråder som senere kan føre til oppdagelsen av liv.

Project Transiting Exoplanet Survey Satellite - Visualisering

Men så langt vi vet omtrentlig hva de såkalte biosignaturene til livet (for eksempel tilstedeværelsen av oksygen og metan i atmosfæren) er, er det ikke kjent hvilke av disse kjemiske signalene fra en avstand på titalls og hundrevis av lys år endelig avgjøre saken. Forskere er enige om at tilstedeværelsen av oksygen og metan samtidig er en sterk forutsetning for liv, siden det ikke er kjente ikke-levende prosesser som vil produsere begge gassene samtidig. Men som det viser seg, kan slike signaturer bli ødelagt av ekso-satellitter, muligens i bane rundt eksoplaneter (som de gjør rundt de fleste planeter i solsystemet). For hvis månens atmosfære inneholder metan, og planetene inneholder oksygen, kan instrumentene våre (på det nåværende utviklingsstadiet) kombinere dem til én oksygen-metan-signatur uten å legge merke til eksomånen.

Kanskje vi ikke skal se etter kjemiske spor, men etter farge? Mange astrobiologer tror at halobakterier var blant de første innbyggerne på planeten vår. Disse mikrobene absorberte det grønne spekteret av stråling og konverterte det til energi. På den annen side reflekterte de fiolett stråling, på grunn av hvilken planeten vår, sett fra verdensrommet, hadde akkurat den fargen.

For å absorbere grønt lys brukes halobakterier retinal, dvs. visuell lilla, som kan finnes i øynene til virveldyr. Men over tid begynte utnyttelse av bakterier å dominere på planeten vår. klorofyllsom absorberer fiolett lys og reflekterer grønt lys. Det er derfor jorden ser ut som den gjør. Astrologer spekulerer i at i andre planetsystemer kan halobakterier fortsette å vokse, så de spekulerer søk etter liv på lilla planeter.

Objekter av denne fargen vil sannsynligvis bli sett av det nevnte James Webb-teleskopet, som etter planen skal lanseres i 2018. Slike objekter kan imidlertid observeres, forutsatt at de ikke er for langt fra solsystemet, og den sentrale stjernen i planetsystemet er liten nok til ikke å forstyrre andre signaler.

Andre urorganismer på en jordlignende eksoplanet, etter all sannsynlighet, planter og alger. Siden dette betyr den karakteristiske fargen på overflaten, både land og vann, bør man se etter bestemte farger som signaliserer liv. Teleskoper av den nye generasjonen skal registrere lyset som reflekteres av eksoplaneter, som vil avsløre fargene deres. For eksempel, når du observerer jorden fra verdensrommet, kan du se en stor dose stråling. nær infrarød strålingsom er avledet fra klorofyll i vegetasjon. Slike signaler, tatt i nærheten av en stjerne omgitt av eksoplaneter, skulle tyde på at noe også kan vokse «der ute». Grønn vil foreslå det enda sterkere. En planet dekket av primitive lav vil være i skygge galle.

Forskere bestemmer sammensetningen av eksoplanetatmosfærer basert på den nevnte transitt. Denne metoden gjør det mulig å studere den kjemiske sammensetningen av planetens atmosfære. Lys som passerer gjennom den øvre atmosfæren endrer spekteret - analysen av dette fenomenet gir informasjon om elementene som er tilstede der.

Forskere fra University College London og University of New South Wales publiserte i 2014 i tidsskriftet Proceedings of the National Academy of Sciences en beskrivelse av en ny, mer nøyaktig metode for å analysere forekomsten av metan, den enkleste av organiske gasser, hvis tilstedeværelse er generelt anerkjent som et tegn på potensielt liv. Dessverre er moderne modeller som beskriver oppførselen til metan langt fra perfekte, så mengden metan i atmosfæren til fjerne planeter er vanligvis undervurdert. Ved å bruke toppmoderne superdatamaskiner levert av DiRAC ()-prosjektet og University of Cambridge, har rundt 10 milliarder spektrallinjer blitt simulert, som kan assosieres med absorpsjon av stråling av metanmolekyler ved temperaturer opp til 1220 ° C . Listen over nye linjer, omtrent 2 ganger lengre enn de forrige, vil tillate en bedre studie av metaninnholdet i et veldig bredt temperaturområde.

Metan signaliserer muligheten for liv, mens en annen mye dyrere gass oksygen – det viser seg at det ikke er noen garanti for liv. Denne gassen på jorden kommer hovedsakelig fra fotosyntetiske planter og alger. Oksygen er et av de viktigste tegnene på liv. Imidlertid kan det ifølge forskere være en feil å tolke tilstedeværelsen av oksygen som ekvivalent med tilstedeværelsen av levende organismer.

Nyere studier har identifisert to tilfeller der deteksjon av oksygen i atmosfæren til en fjern planet kan gi en falsk indikasjon på tilstedeværelsen av liv. Hos begge ble det produsert oksygen som følge av ikke-abiotiske produkter. I et av scenariene vi analyserte, kunne ultrafiolett lys fra en stjerne mindre enn solen skade karbondioksid i en eksoplanets atmosfære, og frigjøre oksygenmolekyler fra den. Datasimuleringer har vist at nedbrytningen av CO₂ gir ikke bare₂, men også en stor mengde karbonmonoksid (CO). Hvis denne gassen er sterkt oppdaget i tillegg til oksygen i eksoplanetens atmosfære, kan det tyde på en falsk alarm. Et annet scenario gjelder stjerner med lav masse. Lyset de sender ut bidrar til dannelsen av kortlivede O-molekyler.₄. Oppdagelsen deres ved siden av O₂ det bør også utløse en alarm for astronomer.

Leter etter metan og andre spor

Den viktigste transportmåten sier lite om selve planeten. Den kan brukes til å bestemme størrelsen og avstanden fra stjernen. En metode for å måle radiell hastighet kan bidra til å bestemme massen. Kombinasjonen av de to metodene gjør det mulig å beregne tettheten. Men er det mulig å undersøke eksoplaneten nærmere? Det viser seg at det er det. NASA vet allerede hvordan man bedre kan se planeter som Kepler-7 b, som Kepler- og Spitzer-teleskopene har blitt brukt til for å kartlegge atmosfæriske skyer. Det viste seg at denne planeten er for varm for livsformer slik vi kjenner den, med temperaturer fra 816 til 982 °C. Selve faktumet med en så detaljert beskrivelse av det er imidlertid et stort fremskritt, gitt at vi snakker om en verden som er hundre lysår unna oss.

Adaptiv optikk, som brukes i astronomi for å eliminere forstyrrelser forårsaket av atmosfæriske vibrasjoner, vil også komme godt med. Bruken er å kontrollere teleskopet med en datamaskin for å unngå lokal deformasjon av speilet (i størrelsesorden flere mikrometer), som korrigerer feil i det resulterende bildet. ja det fungerer Gemini Planet Scanner (GPI) lokalisert i Chile. Verktøyet ble først lansert i november 2013. GPI bruker infrarøde detektorer, som er kraftige nok til å oppdage lysspekteret til mørke og fjerne objekter som eksoplaneter. Takket være dette vil det være mulig å lære mer om sammensetningen deres. Planeten ble valgt som et av de første observasjonsmålene. I dette tilfellet fungerer GPI som en solkoronagraf, noe som betyr at den dimper skiven til en fjern stjerne for å vise lysstyrken til en planet i nærheten.

Nøkkelen til å observere "tegn på liv" er lyset fra en stjerne som går i bane rundt planeten. Eksoplaneter, som passerer gjennom atmosfæren, etterlater et spesifikt spor som kan måles fra jorden ved spektroskopiske metoder, dvs. analyse av stråling som sendes ut, absorberes eller spres av en fysisk gjenstand. En lignende tilnærming kan brukes til å studere overflatene til eksoplaneter. Det er imidlertid én betingelse. Overflater må i tilstrekkelig grad absorbere eller spre lys. Fordampende planeter, altså planeter hvis ytre lag flyter rundt i en stor støvsky, er gode kandidater.

Som det viser seg, kan vi allerede gjenkjenne elementer som skyet på planeten. Eksistensen av et tett skydekke rundt eksoplanetene GJ 436b og GJ 1214b ble etablert basert på en spektroskopisk analyse av lyset fra foreldrestjernene. Begge planetene tilhører kategorien såkalte superjordar. GJ 436b ligger 36 lysår fra jorden i stjernebildet Løven. GJ 1214b er i stjernebildet Ophiuchus, 40 lysår unna.

European Space Agency (ESA) jobber for tiden med en satellitt som har som oppgave å nøyaktig karakterisere og studere strukturen til allerede kjente eksoplaneter (CHEOPS). Lanseringen av dette oppdraget er planlagt til 2017. NASA ønsker på sin side å sende den allerede nevnte TESS-satellitten ut i verdensrommet samme år. I februar 2014 godkjente European Space Agency oppdraget PLATO, forbundet med å sende et teleskop ut i verdensrommet designet for å søke etter jordlignende planeter. Etter gjeldende plan skal han i 2024 begynne å lete etter steinete gjenstander med vanninnhold. Disse observasjonene skulle også hjelpe i søket etter eksomånen, omtrent på samme måte som Keplers data ble brukt.

Det europeiske ESA utviklet programmet for flere år siden. Darwin. NASA hadde en lignende "planetarisk crawler". TPF (). Målet med begge prosjektene var å studere planeter på størrelse med jorden for tilstedeværelse av gasser i atmosfæren som signaliserer gunstige forhold for liv. Begge inkluderte dristige ideer for et nettverk av romteleskoper som samarbeider i søket etter jordlignende eksoplaneter. For ti år siden var teknologiene ennå ikke tilstrekkelig utviklet, og programmer ble stengt, men ikke alt var forgjeves. Beriket av erfaringene til NASA og ESA, jobber de for tiden sammen på Webb-romteleskopet nevnt ovenfor. Takket være det store speilet på 6,5 meter vil det være mulig å studere atmosfærene til store planeter. Dette vil tillate astronomer å oppdage kjemiske spor av oksygen og metan. Dette vil være spesifikk informasjon om atmosfæren til eksoplaneter - neste trinn i å foredle kunnskap om disse fjerne verdenene.

Ulike team jobber ved NASA for å utvikle nye forskningsalternativer på dette området. En av disse mindre kjente og fortsatt i sine tidlige stadier er . Det vil handle om hvordan du skjuler lyset til en stjerne med noe som en paraply, slik at du kan observere planetene i utkanten av den. Ved å analysere bølgelengdene vil det være mulig å bestemme komponentene i deres atmosfærer. NASA vil evaluere prosjektet i år eller neste år og avgjøre om oppdraget er verdt det. Hvis det starter, så i 2022.

Sivilisasjoner i utkanten av galakser?

Å finne spor etter liv betyr mer beskjedne ambisjoner enn jakten på hele utenomjordiske sivilisasjoner. Mange forskere, inkludert Stephen Hawking, gir ikke råd til sistnevnte - på grunn av potensielle trusler mot menneskeheten. I seriøse kretser er det vanligvis ingen omtale av fremmede sivilisasjoner, rombrødre eller intelligente vesener. Men hvis vi ønsker å lete etter avanserte romvesener, har noen forskere også ideer om hvordan man kan øke sjansene for å finne dem.

F.eks. Astrofysiker Rosanna Di Stefano fra Harvard University sier avanserte sivilisasjoner lever i tettpakkede kulehoper i utkanten av Melkeveien. Forskeren presenterte teorien sin på det årlige møtet til American Astronomical Society i Kissimmee, Florida, tidlig i 2016. Di Stefano begrunner denne ganske kontroversielle hypotesen med at det i utkanten av galaksen vår er rundt 150 gamle og stabile sfæriske klynger som gir god grunn for utviklingen av enhver sivilisasjon. Stjerner med tett avstand kan bety mange planetsystemer med tett avstand. Så mange stjerner samlet i baller er god grunn for vellykkede sprang fra ett sted til et annet samtidig som man opprettholder et avansert samfunn. Nærheten til stjerner i klynger kan være nyttig for å opprettholde liv, sa Di Stefano.