Hledání, naslouchání a čichání

"Během deseti let najdeme přesvědčivé důkazy o životě mimo Zemi," řekla Ellen Stofan, vědecká ředitelka agentury na konferenci NASA Habitable Worlds in Space v dubnu 2015. Dodala, že nevyvratitelná a určující fakta o existenci mimozemského života budou shromážděna během 20-30 let.

"Víme, kde a jak hledat," řekl Stofan. "A protože jsme na správné cestě, není důvod pochybovat, že najdeme to, co hledáme." Co přesně bylo míněno nebeským tělesem, zástupci agentury neupřesnili. Jejich tvrzení naznačují, že by se mohlo jednat například o Mars, další objekt ve sluneční soustavě nebo nějaký druh exoplanety, i když v druhém případě lze jen těžko předpokládat, že přesvědčivé důkazy budou získány za pouhou jednu generaci. Rozhodně Objevy posledních let a měsíců ukazují jedno: vody – a v kapalném skupenství, které je považováno za nezbytnou podmínku pro vznik a udržení živých organismů – je ve sluneční soustavě dostatek.

"Do roku 2040 objevíme mimozemský život," opakoval Seth Szostak z NASA ve svých četných mediálních prohlášeních. Nemluvíme však o kontaktu s mimozemskou civilizací – v posledních letech nás fascinují nové objevy právě předpokladů pro existenci života, jako jsou kapalné vodní zdroje v tělesech sluneční soustavy, stopy nádrží a proudy. na Marsu nebo přítomnost planet podobných Zemi v životních zónách hvězd. Slýcháme tedy o podmínkách vedoucích k životu a o stopách, nejčastěji chemických. Rozdíl mezi současností a tím, co se stalo před pár desítkami let, je v tom, že nyní nejsou stopy, známky a podmínky života výjimečné téměř nikde, dokonce ani na Venuši nebo v útrobách vzdálených měsíců Saturnu.

Počet nástrojů a metod používaných k objevování takových konkrétních stop roste. Zdokonalujeme metody pozorování, poslechu a detekce v různých vlnových délkách. V poslední době se hodně mluví o hledání chemických stop, signatur života i kolem velmi vzdálených hvězd. To je náš "čuch".

Vynikající čínský baldachýn

Naše nástroje jsou větší a citlivější. V září 2016 byl gigant uveden do provozu. Čínský radioteleskop FASTjejichž úkolem bude pátrat po známkách života na jiných planetách. Vědci z celého světa do jeho práce vkládají velké naděje. "Bude schopen pozorovat rychleji a dále než kdykoli předtím v historii mimozemského průzkumu," řekl předseda představenstva Douglas Vakoch. METI International, organizace věnující se hledání mimozemských forem inteligence. Zorné pole FAST bude dvakrát větší než Arecibo dalekohled v Portoriku, která byla posledních 53 let na špici.

Vrchlík FAST (kulový dalekohled s aperturou pět set metrů) má průměr 500 m. Skládá se ze 4450 trojúhelníkových hliníkových panelů. Zabírá plochu srovnatelnou s třiceti fotbalovými hřišti. K práci potřebuje naprosté ticho v okruhu 5 km, bylo tedy přestěhováno téměř 10 lidí z okolí. Lidé. Radioteleskop se nachází v přírodní pánvi mezi krásnou scenérií zelených krasových útvarů v jižní provincii Guizhou.

Než však bude FAST moci řádně monitorovat mimozemský život, musí být nejprve řádně zkalibrován. První dva roky jeho práce proto budou věnovány především předběžnému výzkumu a regulaci.

Milionář a fyzik

Jedním z nejznámějších projektů poslední doby na hledání inteligentního života ve vesmíru je projekt britských a amerických vědců podporovaný ruským miliardářem Jurijem Milnerem. Podnikatel a fyzik utratil 100 milionů dolarů na výzkum, který má trvat minimálně deset let. „Za jeden den nasbíráme tolik dat, kolik jiné podobné programy shromáždily za rok,“ říká Milner. Fyzik Stephen Hawking, který se na projektu podílí, říká, že hledání dává smysl nyní, když bylo objeveno tolik extrasolárních planet. "Ve vesmíru je tolik světů a organických molekul, že se zdá, že tam může existovat život," poznamenal. Projekt bude označován za dosud největší vědeckou studii, která hledá známky inteligentního života mimo Zemi. Pod vedením týmu vědců z Kalifornské univerzity v Berkeley bude mít široký přístup ke dvěma nejvýkonnějším dalekohledům na světě: zelená banka v Západní Virginii a Parky dalekohledů v Novém Jižním Walesu, Austrálie.

Vyspělou civilizaci poznáme z dálky podle:

• přítomnost plynů, zejména látek znečišťujících ovzduší, chlorfluoruhlovodíků, oxidu uhličitého, metanu, čpavku;
• světla a odrazy světla z objektů vybudovaných civilizací;
• odvod tepla;
• intenzivní uvolňování záření;
• tajemné předměty - například velké stanice a pohybující se lodě;
• existence struktur, jejichž vznik nelze vysvětlit odkazem na přirozené příčiny.

Milner představil další iniciativu tzv. Slíbil, že zaplatí 1 milion dolarů. ceny pro toho, kdo vytvoří speciální digitální zprávu k odeslání do vesmíru, která nejlépe reprezentuje lidstvo a Zemi. A tím nápady dvojice Milner-Hawking nekončí. Nedávno média informovala o projektu, který zahrnuje vyslání laserem naváděné nanosondy do hvězdného systému, který dosahuje rychlosti... jedné pětiny rychlosti světla!

vesmírná chemie

Pro ty, kdo hledají život ve vesmíru, není nic uklidňujícího než objev dobře známých „známých“ chemikálií ve vnějších oblastech vesmíru. Dokonce mraky vodní páry "visí" ve vesmíru. Před pár lety byl takový oblak objeven kolem kvasaru PG 0052+251. Podle moderních poznatků se jedná o největší známou zásobárnu vody ve vesmíru. Přesné výpočty ukazují, že pokud by všechna tato vodní pára kondenzovala, bylo by to 140 biliónkrát více než vody ve všech oceánech Země. Hmotnost "nádrže vody" nalezené mezi hvězdami je 100 XNUMX. krát hmotnost Slunce. To, že je někde voda, neznamená, že je tam život. Aby mohla vzkvétat, musí být splněno mnoho různých podmínek.

V poslední době poměrně často slýcháme o astronomických „nálezech“ organických látek v odlehlých koutech vesmíru. V roce 2012 například vědci objevili ve vzdálenosti asi XNUMX světelných let od nás hydroxylaminkterý se skládá z atomů dusíku, kyslíku a vodíku a v kombinaci s dalšími molekulami je teoreticky schopen tvořit struktury života na jiných planetách.

Organické sloučeniny v protoplanetárním disku obíhajícím kolem hvězdy MWC 480.

Methylkyanid (CH₃CN) я kyanoacetylen (JSC₃N), které byly v protoplanetárním disku obíhajícím kolem hvězdy MWC 480, objeveném v roce 2015 výzkumníky z amerického Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA), je dalším vodítkem, že ve vesmíru může existovat chemie s šancí pro biochemii. Proč je tento vztah tak důležitým objevem? V naší sluneční soustavě se vyskytovaly v době, kdy na Zemi vznikal život a bez nich by náš svět pravděpodobně nevypadal tak, jak vypadá dnes. Samotná hvězda MWC 480 je dvakrát těžší než naše hvězda a je od Slunce vzdálena asi 455 světelných let, což je málo ve srovnání se vzdálenostmi nalezenými ve vesmíru.

Nedávno, v červnu 2016, si vědci z týmu, jehož součástí jsou mimo jiné Brett McGuire z NRAO Observatory a profesor Brandon Carroll z California Institute of Technology, všimli stop složitých organických molekul patřících do tzv. chirální molekuly. Chiralita se projevuje v tom, že původní molekula a její zrcadlový odraz nejsou totožné a stejně jako všechny ostatní chirální objekty je nelze kombinovat translací a rotací v prostoru. Chiralita je charakteristická pro mnoho přírodních sloučenin – cukry, bílkoviny atd. Doposud jsme žádnou z nich neviděli, kromě Země.

Tyto objevy neznamenají, že život vzniká ve vesmíru. Naznačují však, že alespoň některé částice potřebné k jejímu zrodu se mohou vytvořit právě tam a poté cestovat k planetám spolu s meteority a dalšími objekty.

Barvy života

Zasloužený Vesmírný dalekohled Kepler přispěl k objevu více než stovky terestrických planet a má tisíce kandidátů na exoplanety. Od roku 2017 plánuje NASA používat další vesmírný dalekohled, Keplerova nástupce. Satelit pro průzkum tranzitujících exoplanet, TESS. Jeho úkolem bude hledat extrasolární planety v tranzitu (tj. procházející mateřskými hvězdami). Vysláním na vysokou eliptickou oběžnou dráhu kolem Země můžete na celé obloze skenovat planety obíhající kolem jasných hvězd v naší bezprostřední blízkosti. Mise pravděpodobně potrvá dva roky, během kterých bude prozkoumáno asi půl milionu hvězd. Díky tomu vědci očekávají, že objeví několik stovek planet podobných Zemi. Další nové nástroje jako např. Vesmírný dalekohled Jamese Webba (James Webb Space Telescope) by měl sledovat a prohrabávat se již učiněnými objevy, sondovat atmosféru a hledat chemické stopy, které by později mohly vést k objevu života.

Projekt Transiting Exoplanet Survey Satellite - vizualizace

Pokud však přibližně víme, co jsou tzv. biosignatury života (například přítomnost kyslíku a metanu v atmosféře), není známo, který z těchto chemických signálů ze vzdálenosti desítek a stovek světel let definitivně rozhodnout o věci. Vědci se shodují, že přítomnost kyslíku a metanu zároveň je silným předpokladem života, protože nejsou známy žádné neživé procesy, které by produkovaly oba plyny současně. Jak se však ukazuje, takové signatury mohou být zničeny exo-satelity, případně obíhajícími exoplanetami (jak to dělají kolem většiny planet ve sluneční soustavě). Pokud totiž atmosféra Měsíce obsahuje metan a planety obsahují kyslík, pak je naše přístroje (v současné fázi jejich vývoje) mohou spojit do jednoho kyslíko-methanového podpisu, aniž by si povšimly exoměsíce.

Možná bychom neměli hledat chemické stopy, ale barvu? Mnoho astrobiologů věří, že halobakterie byly mezi prvními obyvateli naší planety. Tyto mikroby absorbovaly zelené spektrum záření a přeměnily ho na energii. Na druhou stranu odrážely fialové záření, díky kterému měla naše planeta při pohledu z vesmíru právě takovou barvu.

K absorpci zeleného světla se používají halobakterie sítnice, tedy zraková fialová, kterou najdeme v očích obratlovců. Postupem času však na naší planetě začaly dominovat vykořisťující bakterie. chlorofylukterý absorbuje fialové světlo a odráží zelené světlo. Proto Země vypadá tak, jak vypadá. Astrologové spekulují, že v jiných planetárních systémech mohou halobakterie nadále růst, takže spekulují hledat život na fialových planetách.

Objekty této barvy pravděpodobně uvidí zmíněný dalekohled Jamese Webba, jehož start je naplánován na rok 2018. Takové objekty však lze pozorovat za předpokladu, že nejsou příliš daleko od sluneční soustavy a centrální hvězda planetární soustavy je dostatečně malá, aby nerušila jiné signály.

Jiné prvotní organismy na exoplanetě podobné Zemi, se vší pravděpodobností, rostliny a řasy. Protože to znamená charakteristickou barvu povrchu, jak země, tak vody, je třeba hledat určité barvy, které signalizují život. Teleskopy nové generace by měly detekovat světlo odražené exoplanetami, které odhalí jejich barvy. Například v případě pozorování Země z vesmíru je vidět velká dávka záření. blízké infračervené zářeníkterý pochází z chlorofylu ve vegetaci. Takové signály, přijaté v blízkosti hvězdy obklopené exoplanetami, by naznačovaly, že „tam“ by také mohlo něco růst. Zelená by to navrhla ještě důrazněji. Planeta pokrytá primitivními lišejníky by byla ve stínu žluč.

Vědci určují složení atmosfér exoplanet na základě zmíněného tranzitu. Tato metoda umožňuje studovat chemické složení atmosféry planety. Světlo procházející horními vrstvami atmosféry mění své spektrum – analýza tohoto jevu poskytuje informace o zde přítomných prvcích.

Vědci z University College London a University of New South Wales publikovali v roce 2014 v časopise Proceedings of the National Academy of Sciences popis nové, přesnější metody pro analýzu výskytu metanu, nejjednodušší z organických plynů, jehož přítomnost je obecně uznávána jako známka potenciálního života. Bohužel moderní modely popisující chování metanu nejsou zdaleka dokonalé, a tak je množství metanu v atmosféře vzdálených planet obvykle podceňováno. Pomocí nejmodernějších superpočítačů poskytnutých projektem DiRAC () a University of Cambridge bylo namodelováno asi 10 miliard spektrálních čar, které mohou být spojeny s absorpcí záření molekulami metanu při teplotách až 1220 °C . Seznam nových řádků, zhruba 2x delších než ty předchozí, umožní lepší studium obsahu metanu ve velmi širokém teplotním rozmezí.

Metan signalizuje možnost života, zatímco další mnohem dražší plyn kyslík - ukazuje se, že neexistuje žádná záruka existence života. Tento plyn na Zemi pochází hlavně z fotosyntetických rostlin a řas. Kyslík je jedním z hlavních znaků života. Podle vědců však může být chybou interpretovat přítomnost kyslíku jako ekvivalent přítomnosti živých organismů.

Nedávné studie identifikovaly dva případy, kdy detekce kyslíku v atmosféře vzdálené planety může poskytnout falešný údaj o přítomnosti života. V obou se v důsledku toho vytvářel kyslík neabiotické produkty. V jednom ze scénářů, které jsme analyzovali, by ultrafialové světlo hvězdy menší než Slunce mohlo poškodit oxid uhličitý v atmosféře exoplanety a uvolnit z ní molekuly kyslíku. Počítačové simulace ukázaly, že rozpad CO₂ dává nejen₂, ale také velké množství oxidu uhelnatého (CO). Pokud je kromě kyslíku v atmosféře exoplanety silně detekován i tento plyn, mohlo by to znamenat falešný poplach. Další scénář se týká hvězd s nízkou hmotností. Světlo, které vyzařují, přispívá k tvorbě molekul O s krátkou životností.₄. Jejich objev vedle O₂ mělo by to také vyvolat poplach pro astronomy.

Hledání metanu a dalších stop

Hlavní způsob tranzitu říká jen málo o planetě samotné. Může být použit k určení její velikosti a vzdálenosti od hvězdy. Metoda měření radiální rychlosti může pomoci určit její hmotnost. Kombinace obou metod umožňuje vypočítat hustotu. Je ale možné exoplanetu prozkoumat blíže? Ukazuje se, že ano. NASA už ví, jak lépe zobrazit planety jako Kepler-7 b, pro které byly k mapování atmosférických mraků použity dalekohledy Kepler a Spitzer. Ukázalo se, že tato planeta je příliš horká pro formy života, jak ji známe, s teplotami v rozmezí 816 až 982 °C. Samotný fakt tak podrobného popisu je však velkým krokem vpřed, vzhledem k tomu, že mluvíme o světě, který je od nás vzdálený sto světelných let.

Vhod přijde i adaptivní optika, která se v astronomii používá k eliminaci poruch způsobených atmosférickými vibracemi. Jeho použití spočívá v ovládání dalekohledu počítačem, aby nedocházelo k lokální deformaci zrcadla (řádově několik mikrometrů), což koriguje chyby ve výsledném obrazu. ano funguje to Gemini Planet Scanner (GPI) se sídlem v Chile. Tento nástroj byl poprvé spuštěn v listopadu 2013. GPI používá infračervené detektory, které jsou dostatečně výkonné pro detekci světelného spektra tmavých a vzdálených objektů, jako jsou exoplanety. Díky tomu bude možné dozvědět se více o jejich složení. Planeta byla vybrána jako jeden z prvních pozorovacích cílů. V tomto případě GPI funguje jako sluneční koronograf, což znamená, že ztlumí disk vzdálené hvězdy, aby ukázal jas blízké planety.

Klíčem k pozorování „známek života“ je světlo z hvězdy obíhající kolem planety. Exoplanety, procházející atmosférou, zanechávají specifickou stopu, kterou lze ze Země měřit spektroskopickými metodami, tzn. analýza záření emitovaného, ​​absorbovaného nebo rozptýleného fyzickým objektem. Podobný přístup lze použít ke studiu povrchů exoplanet. Má to však jednu podmínku. Povrchy musí dostatečně absorbovat nebo rozptylovat světlo. Vypařující se planety, tedy planety, jejichž vnější vrstvy se vznášejí ve velkém oblaku prachu, jsou dobrými kandidáty.

Jak se ukazuje, již můžeme rozpoznat prvky jako oblačnost planety. Existence husté oblačnosti kolem exoplanet GJ 436b a GJ 1214b byla prokázána na základě spektroskopické analýzy světla mateřských hvězd. Obě planety patří do kategorie tzv. superzemí. GJ 436b se nachází 36 světelných let od Země v souhvězdí Lva. GJ 1214b se nachází v souhvězdí Ophiuchus, 40 světelných let daleko.

Evropská kosmická agentura (ESA) v současnosti pracuje na družici, jejímž úkolem bude přesně charakterizovat a studovat strukturu již známých exoplanet (CHEOPS). Start této mise je naplánován na rok 2017. NASA chce zase ve stejném roce vyslat do vesmíru již zmíněnou družici TESS. V únoru 2014 schválila misi Evropská kosmická agentura PLATÓN, spojené s vysláním dalekohledu do vesmíru určeného k hledání planet podobných Zemi. Podle aktuálního plánu by měl v roce 2024 začít hledat skalnaté objekty s obsahem vody. Tato pozorování by také měla pomoci při hledání exoměsíce, v podstatě stejným způsobem, jakým byla použita Keplerova data.

Evropská ESA tento program vyvinula před několika lety. Darwin. NASA měla podobný „planetární crawler“. TPF (). Cílem obou projektů bylo studovat planety velikosti Země na přítomnost plynů v atmosféře, které signalizují příznivé podmínky pro život. Oba zahrnovaly odvážné nápady pro síť vesmírných teleskopů spolupracujících při hledání exoplanet podobných Zemi. Před deseti lety ještě nebyly dostatečně rozvinuté technologie a programy byly uzavřeny, ale ne všechno bylo marné. Obohaceni zkušenostmi NASA a ESA v současnosti spolupracují na výše zmíněném Webbově vesmírném dalekohledu. Díky jeho velkému 6,5metrovému zrcadlu bude možné studovat atmosféry velkých planet. To astronomům umožní detekovat chemické stopy kyslíku a metanu. Půjde o konkrétní informace o atmosférách exoplanet – další krok ke zpřesnění znalostí o těchto vzdálených světech.

Různé týmy pracují v NASA na vývoji nových výzkumných alternativ v této oblasti. Jedním z těchto méně známých a stále v raných fázích je . Řeč bude o tom, jak zastínit světlo hvězdy něčím na způsob deštníku, abyste mohli pozorovat planety na jejích okrajích. Analýzou vlnových délek bude možné určit složky jejich atmosfér. NASA projekt letos nebo příští rok vyhodnotí a rozhodne, zda mise stojí za to. Pokud to začne, tak v roce 2022.

Civilizace na periferii galaxií?

Najít stopy života znamená skromnější aspirace než hledání celých mimozemských civilizací. Mnoho výzkumníků, včetně Stephena Hawkinga, to druhé neradí – kvůli potenciálním hrozbám pro lidstvo. V seriózních kruzích se většinou nemluví o nějakých mimozemských civilizacích, vesmírných bratrech nebo inteligentních bytostech. Pokud však chceme pátrat po vyspělých mimozemšťanech, někteří badatelé mají také nápady, jak zvýšit šanci na jejich nalezení.

Např. Astrofyzička Rosanna Di Stefano z Harvardské univerzity říká, že pokročilé civilizace žijí v hustě zabalených kulových hvězdokupách na okraji Mléčné dráhy. Vědkyně představila svou teorii na výročním setkání Americké astronomické společnosti v Kissimmee na Floridě na začátku roku 2016. Di Stefano tuto poněkud kontroverzní hypotézu zdůvodňuje tím, že na okraji naší galaxie se nachází asi 150 starých a stabilních sférických kup, které poskytují dobrou půdu pro rozvoj jakékoli civilizace. Blízko rozmístěné hvězdy mohou znamenat mnoho blízko rozmístěných planetárních systémů. Tolik hvězd seskupených do koulí je dobrou půdou pro úspěšné skoky z jednoho místa na druhé při zachování vyspělé společnosti. Blízkost hvězd v kupách by mohla být užitečná pro udržení života, řekl Di Stefano.