Søgningen efter udenjordisk liv er uden tvivl en af de mest dybe videnskabelige bestræbelser i vores tid. Hvis biologisk liv udenjordisk findes i nærheden af en anden verden i nærheden af en anden stjerne, lærer vi endelig, at liv uden for vores solsystem er muligt. Det er ekstremt vanskeligt at finde spor efter udenjordisk biologi i fjerne verdener. Men astronomer udvikler nye teknikker, der vil blive brugt af næste generations magtfulde teleskoper til nøjagtigt måling af stof i eksoplanet-atmosfærer. Håbet er selvfølgelig at finde bevis for udenjordisk liv.
Søgningen efter eksoplaneter har for nylig modtaget en masse opmærksomhed, delvis takket være opdagelsen af syv små fremmede verdener, der kredser om en lille stjerne, den røde dværg TRAPPIST-1. Tre af disse eksoplaneter kredser i stjernens potentielt beboelige zone. Det vil sige i et område nær en stjerne, hvor det ikke vil være for varmt og ikke for koldt til, at der findes vand i flydende form.
Overalt på Jorden, hvor der er flydende vand, er der liv, så hvis mindst en af de potentielt beboede verdener af TRAPPIST-1 besidder vand, kan der være liv på det.
Men livspotentialet for TRAPPIST-1 er fortsat ren spekulation. På trods af det faktum, at dette fantastiske stjernesystem er placeret i baghaven i vores galakse, har vi ingen idé om, om der findes vand i atmosfæren i nogen af disse verdener. Vi ved ikke engang, om de har en atmosfære. Alt, hvad vi ved, er, hvor længe eksoplaneter har været i kredsløb, og hvad deres fysiske dimensioner er.
"Den første opdagelse af biosignaturer i andre verdener kan være en af de mest betydningsfulde videnskabelige opdagelser i vores liv," siger Garrett Rouen, en astronom ved California Institute of Technology. "Dette vil være et stort skridt hen imod besvarelse af et af de største spørgsmål om menneskeheden: er vi alene?"
Rouen arbejder på Caltech Exoplanetary Technology Laboratory, ET Lab, der udvikler nye strategier til at finde eksoplanetære biosignaturer såsom ilt og metanmolekyler. Typisk reagerer molekyler som disse aktivt med andre kemikalier, og de disintegreres hurtigt i den planetariske atmosfære. Derfor, hvis astronomer finder et spektroskopisk "fingeraftryk" af metan i exoplanets atmosfære, kan dette betyde, at fremmede biologiske processer er ansvarlige for dens produktion.
Desværre kan vi ikke bare tage verdens mest magtfulde teleskop og pege det på TRAPPIS-1 for at se, om atmosfærerne på disse planeter indeholder metan.
Salgsfremmende video:
”For at detektere molekyler i eksoplanetatmosfærer er astronomer nødt til at være i stand til at analysere planetens lys uden at blive fuldstændig blindet af lyset fra en nærliggende stjerne,” siger Rouen.
Heldigvis er røde dværgstjerner (eller M-dværge) som TRAPPIST-1 seje og svage, så problemet vil være mindre alvorligt. Og da disse stjerner er den mest almindelige type stjerner i vores galakse, er forskere meget opmærksomme på røde dværge i deres søgen efter opdagelser.
Astronomer bruger et instrument, der er kendt som et afsnit, for at isolere reflekteret stjernelys fra en exoplanet. Så snart hovedafsnittet optager eksoplanets svage lys, analyserer et spektrometer med lav opløsning de kemiske fingeraftryk fra denne verden. Desværre er denne teknologi begrænset til kun at studere de største eksoplaneter, der kredser væk fra deres stjerner.
ET Labs nye metoder bruger et koronagraf, optiske fibre og et højopløsningsspektrometer, der arbejder sammen for at fremhæve stjernens glød og fange et detaljeret kemisk aftryk af enhver verden i dens bane. Denne teknik er kendt som high-dispersion coronography (HDC) og har potentialet til at revolutionere vores forståelse af mangfoldigheden af eksoplanetære atmosfærer. Et arbejde om dette emne blev offentliggjort i The Astronomy Journal.
"Det, der gør HDC så kraftfuld, er, at det kan afsløre en planets spektrale signatur, selv når den er begravet i en stjerne's lyse lys," siger Rouen. "Dette gør det muligt at påvise molekyler i atmosfæren på planeter, der er ekstremt vanskelige at visualisere."
"Tricket er at opdele lyset i flere signaler og skabe, hvad astronomer kalder et højopløsningsspektrum, der hjælper med at skelne planetens signatur fra resten af stjernelyset."
Alt hvad du har brug for nu er et kraftfuldt teleskop for at forbinde systemet.
I slutningen af 2020'erne vil 30-meter-teleskopet blive verdens største, jordbaserede optiske teleskop, og når det bruges sammen med HDC, vil astronomer være i stand til at udforske atmosfærerne i potentielt beboelige verdener, der kredser om røde dverge.
”At finde ilt og metan i atmosfæren på jordiske planeter, der kredser M-dværge som Proxima Centauri b ved 30-meter-teleskopet, vil være ekstremt spændende,” siger Rouen. "Vi har stadig meget at lære om disse planeteres potentielle beboelighed, men det kan godt være, at disse planeter viser sig at svare til Jorden."
Det anslås, at der er 58 milliarder røde dværge i vores galakse, og de fleste af dem vides at have planeter, så når tredive meter teleskopet går i live, vil astronomer kunne finde meget, der tidligere var utilgængeligt.
I 2016 opdagede astronomer en jordstørrelse exoplanet, der kredsede om den nærmeste M-dværg til Jorden, Proxima Centauri. Proxima b går også i kredsløb inden for sin stjernes potentielt beboelige zone, hvilket gør den til et primært mål for søgen efter fremmed liv. Kun fire lysår væk driller Proxima b bogstaveligt talt os med muligheden for at besøge det engang i fremtiden.
ILYA KHEL