Alien-elämän metsästyksessä ensimmäinen maapallon ulkopuolisten katseemme saattaa olla eksoplanetaalin pinnalta tulevien värien sateenkaarissa.
Asiaan liittyvä sisältö
- Elämä on voinut levitä galaksin kautta kuin rutto
- Miltä maapallon ulkopuolinen elämä näyttää?
Se on petollisesti yksinkertainen idea Siddharth Hegden johtamassa tutkimuksessa Max Planckin tähtitieteen instituutissa Saksassa. Maapallon kasvit maapallolta nähtynä antavat planeetallemme erottuvan sävyn lähi-infrapunassa, jota kutsutaan punaiseksi reunaksi. Tämä johtuu siitä, että klorofylli kasveissa absorboi näkyvimmät valoaallot, mutta alkaa muuttua läpinäkyväksi aallonpituuksille spektrin punaisimmassa päässä. Maapallon ulkopuolinen katsominen maapallon läpi kaukoputken avulla saattoi sovittaa tämän heijastetun värin ilmakehän hapen läsnäolon kanssa ja päätellä, että täällä on elämää.
Kasveja on kuitenkin ollut vain noin 500 miljoonaa vuotta - suhteellinen pilkku planeettamme 4, 6 miljardin vuoden historiassa. Mikrobit hallitsivat tapahtumapaikkaa aiemmin noin 2, 5 miljardia vuotta, ja joidenkin tutkimusten mukaan ne hallitsevat maata uudelleen suuren osan tulevaisuudestaan. Joten Hegde ja hänen tiiminsä kokosivat 137 mikro-organismilajia, joilla kaikilla on erilaisia pigmenttejä ja jotka heijastavat valoa tietyillä tavoilla. Rakentamalla kirjaston mikrobien heijastavuusspektreistä - värityypeistä, joita mikroskooppiset kriittit heijastavat etäisyydeltä - tutkijoilla, jotka tutkivat asutettavien eksoplaneettojen valoa, voi olla lukuisia mahdollisia signaaleja etsittäväksi, ryhmä väittää tällä viikolla julkaisussa Proceedings National Academy of Sciences .
"Kukaan ei ollut tarkastellut maapallon monimuotoista elämää ja kysynyt, kuinka voisimme havaita tällaisen elämän muilla planeetoilla ja sisällyttää maapallon äärimmäisistä ympäristöistä elämää, joka voisi olla" normi "muilla planeetoilla", Lisa Kaltenegger, tutkimuksen yhteiskirjailija, sanoo sähköpostitse. "Voit käyttää sitä mallintamaan maan, joka on erilainen ja jolla on erilainen laajalle levinnyt elimistö, ja näyttää miltä se näyttää teleskoopeillemme."
Varmistaakseen riittävän monimuotoisuuden tutkijat tutkivat lauhkean asunnon mikrobia sekä olentoja, jotka asuvat äärimmäisissä ympäristöissä, kuten aavikoissa, mineraalilähteissä, hydrotermisissä tuuletusaukoissa tai vulkaanisesti aktiivisilla alueilla.
Vaikka saattaa tuntua, että vieraalla elämällä voi olla valtavan monenlaisia muotoja - esimerkiksi Star Trekin piipohjaisen Hortan kaltainen -, se on mahdollista rajata asioihin, jos rajoitamme etsintää elämään sellaisena kuin tiedämme sen. Ensinnäkin, mikä tahansa hiilipohjainen eläinmuoto, joka käyttää vettä liuottimena, ei tule pitämään lyhyen valon aallonpituuksista kaukana ultravioletissa, koska tämä korkeaenerginen UV voi vahingoittaa orgaanisia molekyylejä. Spektrin toisessa päässä mikään molekyyli, jota vieraat kasvit (tai niiden analogit) käyttävät fotosynteesiin, eivät ota valoa, joka on liian kaukana infrapunaan, koska niillä pidemmissä aallonpituuksissa ei ole tarpeeksi energiaa.
Lisäksi kauko-infrapunavaloa on vaikea nähdä maapallon kaltaisen ilmakehän läpi, koska kaasut estävät paljon näitä aaltoja ja mikä tahansa planeetan lähettämä lämpö hävittää kaikki signaalit pinta-elämästä. Tämä tarkoittaa, että tutkijat rajoittivat kirjastonsa heijastuneisiin väreihin, joita voimme nähdä tarkasteltaessa aallonpituuksia spektrin näkyvässä osassa, pisin aallonpituus UV ja lyhytaaltoinfrapuna.
Kirjastosta ei ole paljon hyötyä, jos emme näe planeettojen pintoja ensi sijassa, ja sinne tulee seuraavan sukupolven teleskoopit, Kaltenegger sanoo. James Webbin avaruusteleskoopin, jonka on tarkoitus käynnistyä vuonna 2018, pitäisi voida nähdä suhteellisen pienten eksoplaneettojen ilmakehien spektrit ja auttaa tutkijoita kehittämään kemiallisia koostumuksiaan, mutta se ei pysty näkemään heijastuvia spektrejä materiaalista pinnalla . Onneksi on muita suunniteltuja kaukoputkia, joiden pitäisi pystyä suorittamaan työ. Eurooppalainen erittäin suuri kaukoputki, 40 metrin mittainen instrumentti Chilessä, valmistuu vuoteen 2022 mennessä. Ja NASA: n rahoittama laajakenttäinen infrapunakaukoputki, joka on suunniteltu suunnitteluvaiheessaan, pitäisi olla valmis ja käynnissä 2020-luvun puoliväliin mennessä.
Toinen kysymys on, voivatko luonnolliset geologiset tai kemialliset prosessit näyttää elämältä ja luoda väärän signaalin. Toistaiseksi elämämuotojen pigmentit näyttävät paljon erilaisilta kuin mineraalien heijastamat, mutta ryhmä ei ole myöskään tutkinut kaikkia mahdollisuuksia, Kaltenegger sanoo. He haluavat tehdä lisää testauksia tulevaisuudessa rakentaessasi digitaalisen kirjaston, joka on nyt verkossa ja ilmainen kenelle tahansa tutustua osoitteessa biosignatures.astro.cornell.edu.
"Tämän luettelon avulla voimme laajentaa hakualuetta - ja mielikuvitustamme", Kaltenegger sanoo.
