Soek, luister en ruik

"Binne 'n dekade sal ons dwingende bewyse van lewe buite die Aarde vind," het Ellen Stofan, die agentskap se wetenskapdirekteur, by NASA se Habitable Worlds in Space-konferensie in April 2015 gesê. Sy het bygevoeg dat onweerlegbare en bepalende feite oor die bestaan ​​van buiteaardse lewe binne 20-30 jaar versamel sal word.

"Ons weet waar om te kyk en hoe om te kyk," het Stofan gesê. “En aangesien ons op die regte pad is, is daar geen rede om te twyfel dat ons sal vind waarna ons soek nie.” Wat presies met 'n hemelliggaam bedoel is, het verteenwoordigers van die agentskap nie gespesifiseer nie. Hulle aansprake dui daarop dat dit byvoorbeeld Mars, 'n ander voorwerp in die sonnestelsel, of 'n soort eksoplaneet kan wees, hoewel dit in laasgenoemde geval moeilik is om te aanvaar dat afdoende bewyse in net een generasie verkry sal word. Beslis Die ontdekkings van die afgelope jare en maande wys een ding: water - en in 'n vloeibare toestand, wat as 'n noodsaaklike voorwaarde vir die vorming en instandhouding van lewende organismes beskou word - is volop in die sonnestelsel.

"Teen 2040 sal ons buiteaardse lewe ontdek het," eggo NASA se Seth Szostak van die SETI-instituut in sy talle mediaverklarings. Ons praat egter nie van kontak met 'n uitheemse beskawing nie - die afgelope paar jaar is ons gefassineer deur nuwe ontdekkings van presies die voorvereistes vir die bestaan ​​van lewe, soos vloeibare waterbronne in die liggame van die sonnestelsel, spore van reservoirs en strome. op Mars of die teenwoordigheid van aardagtige planete in die lewensones van sterre. Ons hoor dus van die toestande wat lewensgevaarlik is, en van die spore, meestal chemies. Die verskil tussen die hede en wat 'n paar dekades gelede gebeur het, is dat nou die voetspore, tekens en toestande van lewe nie feitlik oral uitsonderlik is nie, selfs op Venus of in die ingewande van Saturnus se verre mane.

Die aantal gereedskap en metodes wat gebruik word om sulke spesifieke leidrade te ontdek, neem toe. Ons is besig om die metodes van waarneming, luister en opsporing in verskeie golflengtes te verbeter. Daar is die afgelope tyd baie gepraat oor die soek na chemiese spore, tekens van lewe selfs rondom baie verre sterre. Dit is ons "snuif".

Uitstekende Chinese afdak

Ons instrumente is groter en meer sensitief. In September 2016 is die reus in werking gestel. Chinese radioteleskoop VINNIGwie se taak sal wees om na tekens van lewe op ander planete te soek. Wetenskaplikes regoor die wêreld plaas groot hoop op sy werk. “Dit sal vinniger en verder kan waarneem as ooit tevore in die geskiedenis van buiteaardse eksplorasie,” sê Douglas Vakoch, voorsitter. METI Internasionaal, 'n organisasie wat toegewy is aan die soeke na uitheemse vorme van intelligensie. VINNIGE gesigsveld sal twee keer so groot wees as Arecibo teleskoop in Puerto Rico, wat die afgelope 53 jaar aan die voorpunt was.

Die FAST-afdak (sferiese teleskoop met 'n vyfhonderd meter opening) het 'n deursnee van 500 m. Dit bestaan ​​uit 4450 driehoekige aluminiumpanele. Dit beslaan 'n gebied wat vergelykbaar is met dertig sokkervelde. Om te werk het hy volledige stilte nodig binne 'n radius van 5 km, daarom is byna 10 mense uit die omliggende gebied verskuif. mense. Die radioteleskoop is in 'n natuurlike poel tussen die pragtige natuurskoon van groen karstformasies in die suidelike provinsie Guizhou geleë.

Voordat FAST egter behoorlik kan monitor vir buiteaardse lewe, moet dit eers behoorlik gekalibreer word. Daarom sal die eerste twee jaar van sy werk hoofsaaklik aan voorlopige navorsing en regulering gewy word.

Miljoenêr en fisikus

Een van die bekendste onlangse projekte om intelligente lewe in die ruimte te soek, is 'n projek van Britse en Amerikaanse wetenskaplikes, ondersteun deur die Russiese miljardêr Yuri Milner. Die sakeman en fisikus het $100 miljoen bestee aan navorsing wat na verwagting minstens tien jaar sal duur. "In een dag sal ons soveel data insamel as wat ander soortgelyke programme in 'n jaar ingesamel het," sê Milner. Die fisikus Stephen Hawking, wat by die projek betrokke is, sê die soektog maak sin noudat soveel buitesolêre planete ontdek is. "Daar is soveel wêrelde en organiese molekules in die ruimte dat dit lyk asof lewe daar kan bestaan," het hy gesê. Die projek sal die grootste wetenskaplike studie tot nog toe genoem word wat op soek is na tekens van intelligente lewe anderkant die aarde. Onder leiding van 'n span wetenskaplikes van die Universiteit van Kalifornië, Berkeley, sal dit wye toegang hê tot twee van die kragtigste teleskope ter wêreld: groen bank in Wes-Virginië en Teleskoopparke in Nieu-Suid-Wallis, Australië.

Ons kan 'n gevorderde beskawing van ver af herken deur:

• die teenwoordigheid van gasse, veral lugbesoedeling, chloorfluorkoolstowwe, koolstofdioksied, metaan, ammoniak;
• ligte en refleksies van lig van voorwerpe wat deur die beskawing gebou is;
• hitte afskeiding;
• intense straling vrystellings;
• geheimsinnige voorwerpe - byvoorbeeld groot stasies en bewegende skepe;
• die bestaan ​​van strukture waarvan die vorming nie met verwysing na natuurlike oorsake verklaar kan word nie.

Milner het 'n ander inisiatief bekendgestel genaamd. Hy het belowe om $1 miljoen te betaal. toekennings aan wie ook al 'n spesiale digitale boodskap skep om die ruimte in te stuur wat die mensdom en die Aarde die beste verteenwoordig. En die idees van die Milner-Hawking-duo eindig nie daar nie. Onlangs het die media berig oor 'n projek wat behels die stuur van 'n lasergeleide nanosonde na 'n sterstelsel wat 'n spoed van ... 'n vyfde van die spoed van lig bereik!

ruimte chemie

Niks is meer vertroostend vir diegene wat lewe in die buitenste ruimte soek as die ontdekking van bekende "bekende" chemikalieë in die buitenste dele van die ruimte nie. Selfs wolke waterdamp "Hang" in die buitenste ruimte. 'n Paar jaar gelede is so 'n wolk rondom die kwasar PG 0052+251 ontdek. Volgens moderne kennis is dit die grootste bekende reservoir van water in die ruimte. Presiese berekeninge toon dat as al hierdie waterdamp sou kondenseer, daar 140 biljoen keer meer water as die water in al die Aarde se oseane sou wees. Die massa van die "reservoir van water" wat tussen die sterre gevind word, is 100 XNUMX. keer die massa van die son. Net omdat daar iewers water is, beteken dit nie dat daar lewe daar is nie. Om dit te laat floreer, moet baie verskillende voorwaardes nagekom word.

Onlangs hoor ons gereeld van astronomiese "vondste" van organiese stowwe in afgeleë uithoeke van die ruimte. In 2012 het wetenskaplikes byvoorbeeld op 'n afstand van ongeveer XNUMX ligjare van ons af ontdek hidroksielamienwat uit stikstof-, suurstof- en waterstofatome bestaan ​​en, wanneer dit met ander molekules gekombineer word, teoreties in staat is om die strukture van lewe op ander planete te vorm.

Organiese verbindings in 'n protoplanetêre skyf wat om die ster MWC 480 wentel.

Metielsianied (CH₃CN) я sianoasetileen (HC₃N) wat in die protoplanetêre skyf was wat om die ster MWC 480 wentel, wat in 2015 deur navorsers by die Amerikaanse Harvard-Smithsonian Sentrum vir Astrofisika (CfA) ontdek is, is nog 'n leidraad dat daar chemie in die ruimte kan wees met 'n kans vir biochemie. Hoekom is hierdie verhouding so 'n belangrike ontdekking? Hulle was teenwoordig in ons sonnestelsel in die tyd toe lewe op Aarde gevorm is, en sonder hulle sou ons wêreld waarskynlik nie lyk soos dit vandag lyk nie. Die ster MWC 480 self is twee keer die massa van ons ster en is sowat 455 ligjare van die Son af, wat nie veel is in vergelyking met die afstande wat in die ruimte gevind word nie.

Onlangs, in Junie 2016, het navorsers van 'n span wat onder andere Brett McGuire van die NRAO Observatory en professor Brandon Carroll van die California Institute of Technology insluit spore opgemerk van komplekse organiese molekules wat tot die sg. chirale molekules. Chiraliteit word gemanifesteer in die feit dat die oorspronklike molekule en sy spieëlbeeld nie identies is nie en, soos alle ander chirale voorwerpe, nie gekombineer kan word deur translasie en rotasie in die ruimte nie. Chiraliteit is kenmerkend van baie natuurlike verbindings - suikers, proteïene, ens. Tot dusver het ons nie een van hulle gesien nie, behalwe vir die Aarde.

Hierdie ontdekkings beteken nie dat lewe in die ruimte ontstaan ​​nie. Hulle stel egter voor dat ten minste van die deeltjies wat nodig is vir sy geboorte daar gevorm kan word, en dan saam met meteoriete en ander voorwerpe na die planete kan reis.

kleure van die lewe

Verdien Kepler-ruimteteleskoop het bygedra tot die ontdekking van meer as honderd aardse planete en het duisende eksoplaneetkandidate. Vanaf 2017 beplan NASA om nog 'n ruimteteleskoop, Kepler se opvolger, te gebruik. Transiting Exoplanet Exploration Satellite, TESS. Sy taak sal wees om te soek na buitesolêre planete in transito (dit wil sê, wat deur ouersterre gaan). Deur dit in 'n hoë elliptiese wentelbaan om die Aarde te stuur, kan jy die hele lug skandeer vir planete wat om helder sterre in ons onmiddellike omgewing wentel. Die sending sal waarskynlik twee jaar duur, waartydens sowat 'n halfmiljoen sterre verken sal word. Danksy hierdie verwag wetenskaplikes om honderde planete soortgelyk aan die Aarde te ontdek. Verdere nuwe gereedskap soos bv. James Webb-ruimteteleskoop (James Webb-ruimteteleskoop) moet volg en delf in die ontdekkings wat reeds gemaak is, die atmosfeer ondersoek en na chemiese leidrade soek wat later tot die ontdekking van lewe kan lei.

Transiting Exoplanet Survey Satellietprojek - Visualisering

Sover ons egter ongeveer weet wat die sogenaamde biosignatures van lewe is (byvoorbeeld die teenwoordigheid van suurstof en metaan in die atmosfeer), is dit nie bekend watter van hierdie chemiese seine vanaf 'n afstand van tientalle en honderde lig nie. jaar uiteindelik die saak beslis. Wetenskaplikes stem saam dat die teenwoordigheid van suurstof en metaan op dieselfde tyd 'n sterk voorvereiste vir lewe is, aangesien daar geen bekende nie-lewende prosesse is wat albei gasse gelyktydig sal produseer nie. Soos dit egter blyk, kan sulke handtekeninge vernietig word deur ekso-satelliete, wat moontlik om eksoplanete wentel (soos hulle om die meeste planete in die sonnestelsel doen). Want as die atmosfeer van die Maan metaan bevat, en die planete bevat suurstof, dan kan ons instrumente (op die huidige stadium van hul ontwikkeling) hulle in een suurstof-metaan handtekening kombineer sonder om die eksomaan raak te sien.

Miskien moet ons nie vir chemiese spore soek nie, maar na kleur? Baie astrobioloë glo dat halobakterieë een van die eerste inwoners van ons planeet was. Hierdie mikrobes het die groen spektrum van bestraling geabsorbeer en dit in energie omgesit. Aan die ander kant het hulle violetstraling weerkaats, waardeur ons planeet, wanneer dit vanuit die ruimte gesien word, net daardie kleur gehad het.

Om groen lig te absorbeer, word halobakterieë gebruik retinale, dit wil sê visuele pers, wat in die oë van gewerwelde diere gevind kan word. Met verloop van tyd het die ontginning van bakterieë egter op ons planeet begin oorheers. chlorofilwat violetlig absorbeer en groen lig weerkaats. Dis hoekom die aarde lyk soos dit lyk. Sterrekundiges spekuleer dat halobakterieë in ander planetêre stelsels kan aanhou groei, daarom spekuleer hulle soek na lewe op pers planete.

Voorwerpe van hierdie kleur sal waarskynlik deur die voorgenoemde James Webb-teleskoop gesien word, wat geskeduleer is om in 2018 te lanseer. Sulke voorwerpe kan egter waargeneem word, mits hulle nie te ver van die sonnestelsel af is nie, en die sentrale ster van die planetêre stelsel klein genoeg is om nie met ander seine in te meng nie.

Ander oer-organismes op 'n Aarde-agtige eksoplaneet, in alle waarskynlikheid, plante en alge. Aangesien dit die kenmerkende kleur van die oppervlak beteken, beide land en water, moet 'n mens kyk vir sekere kleure wat lewe aandui. Teleskope van die nuwe generasie behoort die lig te registreer wat deur eksoplanete weerkaats word, wat hul kleure sal openbaar. Byvoorbeeld, in die geval van waarneming van die Aarde vanuit die ruimte, kan 'n groot dosis straling gesien word. naby infrarooi stralingwat afkomstig is van chlorofil in plantegroei. Sulke seine, geneem in die omgewing van 'n ster omring deur eksoplanete, sou aandui dat iets "daar buite" ook kan groei. Groen sou dit selfs sterker voorstel. ’n Planeet bedek met primitiewe ligene sou in skaduwee wees gal.

Wetenskaplikes bepaal die samestelling van eksoplanetatmosfeer op grond van die voorgenoemde transito. Hierdie metode maak dit moontlik om die chemiese samestelling van die planeet se atmosfeer te bestudeer. Lig wat deur die boonste atmosfeer beweeg, verander sy spektrum - die ontleding van hierdie verskynsel verskaf inligting oor die elemente wat daar teenwoordig is.

Navorsers van University College London en die Universiteit van Nieu-Suid-Wallis het in 2014 in die joernaal Proceedings of the National Academy of Sciences 'n beskrywing van 'n nuwe, meer akkurate metode vir die ontleding van die voorkoms van metaan, die eenvoudigste van organiese gasse, waarvan die teenwoordigheid algemeen erken word as 'n teken van potensiële lewe. Ongelukkig is moderne modelle wat die gedrag van metaan beskryf ver van perfek, so die hoeveelheid metaan in die atmosfeer van verre planete word gewoonlik onderskat. Met behulp van die nuutste superrekenaars wat deur die DiRAC ()-projek en die Universiteit van Cambridge verskaf word, is ongeveer 10 miljard spektrale lyne gemodelleer, wat geassosieer kan word met die absorpsie van bestraling deur metaanmolekules by temperature tot 1220 ° C . Die lys van nuwe lyne, ongeveer 2 keer langer as die voriges, sal 'n beter studie van die metaaninhoud in 'n baie wye temperatuurreeks moontlik maak.

Metaan dui op die moontlikheid van lewe, terwyl 'n ander baie duurder gas suurstof - dit blyk dat daar geen waarborg vir die bestaan ​​van lewe is nie. Hierdie gas op Aarde kom hoofsaaklik van fotosintetiese plante en alge. Suurstof is een van die belangrikste tekens van lewe. Volgens wetenskaplikes kan dit egter 'n fout wees om die teenwoordigheid van suurstof as gelykstaande aan die teenwoordigheid van lewende organismes te interpreteer.

Onlangse studies het twee gevalle geïdentifiseer waar die opsporing van suurstof in die atmosfeer van 'n verre planeet 'n valse aanduiding van die teenwoordigheid van lewe kan gee. In beide van hulle is suurstof geproduseer as gevolg van nie-abiotiese produkte. In een van die scenario's wat ons ontleed het, kan ultravioletlig van 'n ster kleiner as die Son koolstofdioksied in 'n eksoplaneet se atmosfeer beskadig en suurstofmolekules daaruit vrystel. Rekenaarsimulasies het getoon dat die verval van CO₂ gee nie net nie₂, maar ook 'n groot hoeveelheid koolstofmonoksied (CO). As hierdie gas sterk bykomend tot suurstof in die eksoplaneet se atmosfeer opgespoor word, kan dit op 'n vals alarm dui. Nog 'n scenario het betrekking op sterre met 'n lae massa. Die lig wat hulle uitstraal dra by tot die vorming van kortstondige O-molekules.₄. Hul ontdekking langs O₂ dit behoort ook 'n alarm vir sterrekundiges te laat ontstaan.

Op soek na metaan en ander spore

Die belangrikste manier van vervoer sê min oor die planeet self. Dit kan gebruik word om sy grootte en afstand vanaf die ster te bepaal. ’n Metode om radiale snelheid te meet kan help om die massa daarvan te bepaal. Die kombinasie van die twee metodes maak dit moontlik om die digtheid te bereken. Maar is dit moontlik om die eksoplaneet van nader te ondersoek? Dit blyk dit is. NASA weet reeds hoe om planete soos Kepler-7 b beter te sien, waarvoor die Kepler- en Spitzer-teleskope gebruik is om atmosferiese wolke te karteer. Dit het geblyk dat hierdie planeet te warm is vir lewensvorme soos ons dit ken, met temperature wat wissel van 816 tot 982 ° C. Die einste feit van so 'n gedetailleerde beskrywing daarvan is egter 'n groot stap vorentoe, aangesien ons praat van 'n wêreld wat honderd ligjare van ons af is.

Aanpasbare optika, wat in sterrekunde gebruik word om versteurings wat deur atmosferiese vibrasies veroorsaak word uit te skakel, sal ook handig te pas kom. Die gebruik daarvan is om die teleskoop met 'n rekenaar te beheer om plaaslike vervorming van die spieël (van die orde van verskeie mikrometers) te vermy, wat foute in die resulterende beeld regstel. ja dit werk Gemini Planet Skandeerder (GPI) geleë in Chili. Die instrument is vir die eerste keer in November 2013 bekendgestel. GPI gebruik infrarooi detektors, wat kragtig genoeg is om die ligspektrum van donker en verafgeleë voorwerpe soos eksoplanete op te spoor. Danksy dit sal dit moontlik wees om meer oor hul samestelling te leer. Die planeet is gekies as een van die eerste waarnemingsteikens. In hierdie geval werk die GPI soos 'n sonkoronagraaf, wat beteken dat dit die skyf van 'n verre ster verdof om die helderheid van 'n nabygeleë planeet te wys.

Die sleutel tot die waarneming van "tekens van lewe" is die lig van 'n ster wat om die planeet wentel. Eksoplanete, wat deur die atmosfeer gaan, laat 'n spesifieke spoor agter wat vanaf die Aarde gemeet kan word deur spektroskopiese metodes, m.a.w. ontleding van straling wat deur 'n fisiese voorwerp uitgestraal, geabsorbeer of verstrooi word. 'n Soortgelyke benadering kan gebruik word om die oppervlaktes van eksoplanete te bestudeer. Daar is egter een voorwaarde. Oppervlaktes moet lig genoeg absorbeer of strooi. Verdampende planete, bedoelende planete waarvan die buitenste lae in 'n groot stofwolk ronddryf, is goeie kandidate.

Soos dit blyk, kan ons reeds elemente herken soos bewolking van die planeet. Die bestaan ​​van 'n digte wolkbedekking rondom die eksoplanete GJ 436b en GJ 1214b is vasgestel op grond van 'n spektroskopiese ontleding van die lig van die moedersterre. Albei planete behoort tot die kategorie van sogenaamde super-aarde. GJ 436b is 36 ligjare van die aarde af in die sterrebeeld Leeu geleë. GJ 1214b is in die sterrebeeld Ophiuchus, 40 ligjare weg.

Die Europese Ruimte-agentskap (ESA) werk tans aan 'n satelliet wie se taak sal wees om die struktuur van reeds bekende eksoplanete akkuraat te karakteriseer en te bestudeer (CHEOPS). Die bekendstelling van hierdie sending is geskeduleer vir 2017. NASA wil op sy beurt die reeds genoemde TESS-satelliet in dieselfde jaar die ruimte instuur. In Februarie 2014 het die Europese Ruimte-agentskap die sending goedgekeur PLATO, geassosieer met die stuur van 'n teleskoop ruimte in wat ontwerp is om na Aarde-agtige planete te soek. Volgens die huidige plan moet hy in 2024 begin soek na klipperige voorwerpe met waterinhoud. Hierdie waarnemings behoort ook te help met die soektog na die eksomaan, op dieselfde manier as wat Kepler se data gebruik is.

Die Europese ESA het die program etlike jare gelede ontwikkel. Darwin. NASA het 'n soortgelyke "planetêre kruiper" gehad. TPF (). Die doel van beide projekte was om aard-grootte planete te bestudeer vir die teenwoordigheid van gasse in die atmosfeer wat gunstige toestande vir lewe aandui. Albei het gewaagde idees ingesluit vir 'n netwerk van ruimteteleskope wat saamwerk in die soektog na aardagtige eksoplanete. Tien jaar gelede was tegnologie nog nie voldoende ontwikkel nie, en programme is gesluit, maar nie alles was tevergeefs nie. Verryk deur die ervaring van NASA en ESA, werk hulle tans saam aan die Webb-ruimteteleskoop wat hierbo genoem is. Danksy sy groot 6,5 meter spieël sal dit moontlik wees om die atmosfeer van groot planete te bestudeer. Dit sal sterrekundiges in staat stel om chemiese spore van suurstof en metaan op te spoor. Dit sal spesifieke inligting oor die atmosfeer van eksoplanete wees - die volgende stap in die verfyn van kennis oor hierdie verre wêrelde.

Verskeie spanne werk by NASA om nuwe navorsingsalternatiewe op hierdie gebied te ontwikkel. Een van hierdie minder bekende en nog in sy vroeë stadiums is die. Dit sal handel oor hoe om die lig van 'n ster met iets soos 'n sambreel te skadu, sodat jy die planete aan sy buitewyke kan waarneem. Deur die golflengtes te ontleed, sal dit moontlik wees om die komponente van hul atmosfeer te bepaal. NASA sal die projek vanjaar of volgende jaar evalueer en besluit of die sending die moeite werd is. As dit begin, dan in 2022.

Beskawings aan die periferie van sterrestelsels?

Om spore van lewe te vind beteken meer beskeie aspirasies as die soeke na hele buiteaardse beskawings. Baie navorsers, insluitend Stephen Hawking, adviseer laasgenoemde nie – weens die potensiële bedreigings vir die mensdom. In ernstige kringe is daar gewoonlik geen melding van enige uitheemse beskawings, ruimtebroers of intelligente wesens nie. As ons egter na gevorderde vreemdelinge wil soek, het sommige navorsers ook idees oor hoe om die kanse om hulle te vind, te vergroot.

Voorbeeld. Astrofisikus Rosanna Di Stefano van Harvard Universiteit sê gevorderde beskawings woon in diggepakte bolvormige trosse aan die buitewyke van die Melkweg. Die navorser het haar teorie vroeg in 2016 by die jaarvergadering van die American Astronomical Society in Kissimmee, Florida, aangebied. Di Stefano regverdig hierdie nogal omstrede hipotese deur die feit dat daar aan die rand van ons sterrestelsel ongeveer 150 ou en stabiele sferiese trosse is wat goeie grond bied vir die ontwikkeling van enige beskawing. Sterre wat naby mekaar geleë is, kan baie nabygeleë planetêre stelsels beteken. Soveel sterre wat in balle saamgevoeg is, is goeie grond vir suksesvolle spronge van een plek na 'n ander, terwyl 'n gevorderde samelewing gehandhaaf word. Die nabyheid van sterre in trosse kan nuttig wees om lewe te onderhou, het Di Stefano gesê.