Mencari, mendengarkan, dan mencium

"Dalam satu dekade, kita akan menemukan bukti kuat tentang kehidupan di luar Bumi," kata Ellen Stofan, direktur sains badan tersebut, pada Konferensi Antariksa NASA Habitable Worlds pada April 2015. Dia menambahkan bahwa fakta yang tak terbantahkan dan menentukan tentang keberadaan kehidupan di luar bumi akan dikumpulkan dalam 20-30 tahun.

“Kami tahu ke mana harus mencari dan bagaimana mencarinya,” kata Stofan. "Dan karena kami berada di jalur yang benar, tidak ada alasan untuk meragukan bahwa kami akan menemukan apa yang kami cari." Apa sebenarnya yang dimaksud dengan benda langit, perwakilan agensi tidak menentukan. Klaim mereka menunjukkan bahwa itu bisa jadi, misalnya, Mars, objek lain di tata surya, atau semacam planet ekstrasurya, meskipun dalam kasus terakhir sulit untuk mengasumsikan bahwa bukti konklusif akan diperoleh hanya dalam satu generasi. Tentu saja Penemuan beberapa tahun dan bulan terakhir menunjukkan satu hal: air - dan dalam keadaan cair, yang dianggap sebagai kondisi yang diperlukan untuk pembentukan dan pemeliharaan organisme hidup - berlimpah di tata surya.

"Pada tahun 2040, kita akan menemukan kehidupan di luar bumi," kata Seth Szostak dari SETI Institute dari NASA dalam berbagai pernyataan medianya. Namun, kita tidak berbicara tentang kontak dengan peradaban asing - dalam beberapa tahun terakhir, kita telah terpesona oleh penemuan-penemuan baru tentang prasyarat keberadaan kehidupan, seperti sumber daya air cair di badan tata surya, jejak reservoir dan aliran. di Mars atau keberadaan planet mirip Bumi di zona kehidupan bintang. Jadi kita mendengar tentang kondisi yang kondusif untuk kehidupan, dan tentang jejak, paling sering kimia. Perbedaan antara masa sekarang dan apa yang terjadi beberapa dekade yang lalu adalah bahwa sekarang jejak kaki, tanda dan kondisi kehidupan hampir tidak ada di mana-mana, bahkan di Venus atau di perut bulan-bulan Saturnus yang jauh.

Jumlah alat dan metode yang digunakan untuk menemukan petunjuk spesifik tersebut terus bertambah. Kami meningkatkan metode observasi, mendengarkan, dan deteksi dalam berbagai panjang gelombang. Akhir-akhir ini banyak pembicaraan tentang mencari jejak kimia, tanda kehidupan bahkan di sekitar bintang yang sangat jauh. Ini adalah "mengendus" kami.

Kanopi Cina yang luar biasa

Instrumen kami lebih besar dan lebih sensitif. Pada September 2016, raksasa itu mulai beroperasi. Teleskop radio Cina CEPATyang tugasnya adalah mencari tanda-tanda kehidupan di planet lain. Para ilmuwan di seluruh dunia menaruh harapan besar pada karyanya. "Ini akan dapat mengamati lebih cepat dan lebih jauh dari sebelumnya dalam sejarah eksplorasi luar angkasa," kata Douglas Vakoch, ketua METI Internasional, sebuah organisasi yang didedikasikan untuk mencari bentuk intelijen asing. Bidang pandang CEPAT akan menjadi dua kali lebih besar Teleskop Arecibo di Puerto Rico, yang telah menjadi yang terdepan selama 53 tahun terakhir.

Kanopi FAST (teleskop bulat dengan bukaan lima ratus meter) berdiameter 500 m, terdiri dari 4450 panel aluminium segitiga. Ini menempati area yang sebanding dengan tiga puluh lapangan sepak bola. Untuk bekerja, ia membutuhkan keheningan total dalam radius 5 km, Oleh karena itu, hampir 10 orang dari daerah sekitarnya direlokasi. rakyat. Teleskop radio terletak di kolam alami di antara pemandangan indah formasi karst hijau di provinsi selatan Guizhou.

Namun, sebelum FAST dapat memantau kehidupan di luar bumi dengan baik, FAST harus terlebih dahulu dikalibrasi dengan benar. Oleh karena itu, dua tahun pertama karyanya akan dikhususkan untuk penelitian pendahuluan dan regulasi.

Jutawan dan fisikawan

Salah satu proyek terbaru yang paling terkenal untuk mencari kehidupan cerdas di luar angkasa adalah proyek ilmuwan Inggris dan Amerika, yang didukung oleh miliarder Rusia Yuri Milner. Pengusaha dan fisikawan telah menghabiskan $ 100 juta untuk penelitian yang diharapkan berlangsung setidaknya sepuluh tahun. “Dalam satu hari, kami akan mengumpulkan data sebanyak yang dikumpulkan oleh program serupa lainnya dalam setahun,” kata Milner. Fisikawan Stephen Hawking, yang terlibat dalam proyek tersebut, mengatakan pencarian itu masuk akal sekarang karena begitu banyak planet ekstrasurya telah ditemukan. “Ada begitu banyak dunia dan molekul organik di luar angkasa sehingga tampaknya ada kehidupan di sana,” komentarnya. Proyek ini akan disebut sebagai studi ilmiah terbesar hingga saat ini untuk mencari tanda-tanda kehidupan cerdas di luar Bumi. Dipimpin oleh tim ilmuwan dari University of California, Berkeley, teleskop ini akan memiliki akses luas ke dua teleskop paling kuat di dunia: bank hijau di Virginia Barat dan Taman teleskop di New South Wales, Australia.

Kita dapat mengenali peradaban maju dari jauh dengan:

• adanya gas, terutama polutan udara, klorofluorokarbon, karbon dioksida, metana, amonia;
• cahaya dan pantulan cahaya dari benda-benda yang dibangun oleh peradaban;
• disipasi panas;
• pelepasan radiasi yang intens;
• benda misterius - misalnya, stasiun besar dan kapal yang bergerak;
• keberadaan struktur yang pembentukannya tidak dapat dijelaskan dengan mengacu pada penyebab alami.

Milner memperkenalkan inisiatif lain yang disebut. Dia berjanji untuk membayar $ 1 juta. penghargaan kepada siapa pun yang membuat pesan digital khusus untuk dikirim ke luar angkasa yang paling mewakili kemanusiaan dan Bumi. Dan ide dari duo Milner-Hawking tidak berakhir di situ. Baru-baru ini, media melaporkan sebuah proyek yang melibatkan pengiriman nanoprobe yang dipandu laser ke sistem bintang yang mencapai kecepatan ... seperlima kecepatan cahaya!

kimia luar angkasa

Tidak ada yang lebih menghibur bagi mereka yang mencari kehidupan di luar angkasa selain penemuan bahan kimia "akrab" yang terkenal di luar angkasa. Bahkan awan uap air "Menggantung" di luar angkasa. Beberapa tahun yang lalu, awan seperti itu ditemukan di sekitar quasar PG 0052+251. Menurut pengetahuan modern, ini adalah reservoir air terbesar yang diketahui di luar angkasa. Perhitungan yang tepat menunjukkan bahwa jika semua uap air ini mengembun, itu akan menjadi 140 triliun kali lebih banyak daripada air di semua lautan di Bumi. Massa "waduk air" yang ditemukan di antara bintang-bintang adalah 100 XNUMX. kali massa matahari. Hanya karena di suatu tempat ada air tidak berarti ada kehidupan di sana. Agar itu berkembang, banyak kondisi yang berbeda harus dipenuhi.

Baru-baru ini, kita cukup sering mendengar tentang "penemuan" astronomis zat organik di sudut-sudut ruang angkasa yang terpencil. Pada 2012, misalnya, para ilmuwan menemukan pada jarak sekitar XNUMX tahun cahaya dari kita hidroksilaminayang terdiri dari atom nitrogen, oksigen dan hidrogen dan, dalam kombinasi dengan molekul lain, secara teoritis mampu membentuk struktur kehidupan di planet lain.

Senyawa organik dalam piringan protoplanet yang mengorbit bintang MWC 480.

metil sianida (CH₃CN) sianoasetilen (JSC₃N) yang berada di piringan protoplanet yang mengorbit bintang MWC 480, ditemukan pada tahun 2015 oleh para peneliti di American Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA), adalah petunjuk lain bahwa mungkin ada kimia di ruang angkasa dengan peluang untuk biokimia. Mengapa hubungan ini merupakan penemuan yang begitu penting? Mereka hadir di tata surya kita pada saat kehidupan sedang terbentuk di Bumi, dan tanpa mereka, dunia kita mungkin tidak akan terlihat seperti sekarang ini. Bintang MWC 480 sendiri dua kali lebih berat dari bintang kita dan berjarak sekitar 455 tahun cahaya dari Matahari, yang sedikit dibandingkan dengan jarak yang ditemukan di luar angkasa.

Baru-baru ini, pada bulan Juni 2016, peneliti dari tim yang mencakup, antara lain, Brett McGuire dari NRAO Observatory dan Profesor Brandon Carroll dari California Institute of Technology melihat jejak molekul organik kompleks milik apa yang disebut molekul kiral. Kiralitas dimanifestasikan dalam kenyataan bahwa molekul asli dan pantulan cerminnya tidak identik dan, seperti semua objek kiral lainnya, tidak dapat digabungkan dengan translasi dan rotasi di ruang angkasa. Kiralitas adalah karakteristik dari banyak senyawa alami - gula, protein, dll. Sejauh ini, kita belum melihat satupun dari mereka, kecuali Bumi.

Penemuan-penemuan ini tidak berarti bahwa kehidupan berasal dari luar angkasa. Namun, mereka menyarankan bahwa setidaknya beberapa partikel yang diperlukan untuk kelahirannya dapat terbentuk di sana, dan kemudian melakukan perjalanan ke planet-planet bersama dengan meteorit dan benda-benda lainnya.

Warna kehidupan

pantas Teleskop luar angkasa Kepler berkontribusi pada penemuan lebih dari seratus planet terestrial dan memiliki ribuan kandidat planet ekstrasurya. Pada 2017, NASA berencana untuk menggunakan teleskop luar angkasa lain, penerus Kepler. Satelit Eksplorasi Exoplanet Transit, TESS. Tugasnya adalah mencari planet ekstrasurya yang sedang transit (yaitu, melewati bintang induk). Dengan mengirimkannya ke orbit elips tinggi di sekitar Bumi, Anda dapat memindai seluruh langit untuk mencari planet yang mengorbit bintang terang di sekitar kita. Misi ini kemungkinan akan berlangsung dua tahun, di mana sekitar setengah juta bintang akan dieksplorasi. Berkat ini, para ilmuwan berharap untuk menemukan beberapa ratus planet yang mirip dengan Bumi. Lebih lanjut alat baru seperti misalnya. Teleskop Luar Angkasa James Webb (Teleskop Luar Angkasa James Webb) harus mengikuti dan menggali penemuan-penemuan yang telah dibuat, menyelidiki atmosfer dan mencari petunjuk-petunjuk kimia yang nantinya dapat mengarah pada penemuan kehidupan.

Project Transiting Exoplanet Survey Satelit - Visualisasi

Namun, sejauh yang kita ketahui kira-kira apa yang disebut biosignatures kehidupan (misalnya, keberadaan oksigen dan metana di atmosfer), tidak diketahui yang mana dari sinyal kimia ini dari jarak puluhan dan ratusan cahaya. tahun akhirnya memutuskan masalah ini. Para ilmuwan sepakat bahwa keberadaan oksigen dan metana pada saat yang sama merupakan prasyarat yang kuat bagi kehidupan, karena tidak ada proses tak hidup yang diketahui yang akan menghasilkan kedua gas tersebut pada saat yang bersamaan. Namun, ternyata, tanda-tanda tersebut dapat dihancurkan oleh exo-satelit, mungkin mengorbit planet ekstrasurya (seperti yang mereka lakukan di sekitar sebagian besar planet di tata surya). Karena jika atmosfer Bulan mengandung metana, dan planet-planet mengandung oksigen, maka instrumen kami (pada tahap perkembangannya saat ini) dapat menggabungkannya menjadi satu tanda tangan oksigen-metana tanpa memperhatikan exomoon.

Mungkin kita seharusnya tidak mencari jejak kimia, tapi warna? Banyak ahli astrobiologi percaya bahwa halobacteria adalah salah satu penghuni pertama planet kita. Mikroba ini menyerap spektrum radiasi hijau dan mengubahnya menjadi energi. Di sisi lain, mereka memantulkan radiasi ungu, yang karenanya planet kita, jika dilihat dari luar angkasa, hanya memiliki warna itu.

Untuk menyerap cahaya hijau, halobacteria digunakan retinal, yaitu ungu visual, yang dapat ditemukan di mata vertebrata. Namun, seiring waktu, eksploitasi bakteri mulai mendominasi di planet kita. klorofilyang menyerap cahaya ungu dan memantulkan cahaya hijau. Itu sebabnya bumi terlihat seperti itu. Astrolog berspekulasi bahwa di sistem planet lain, halobacteria dapat terus tumbuh, jadi mereka berspekulasi mencari kehidupan di planet ungu.

Objek warna ini kemungkinan akan terlihat oleh teleskop James Webb yang disebutkan di atas, yang dijadwalkan diluncurkan pada 2018. Objek seperti itu, bagaimanapun, dapat diamati, asalkan mereka tidak terlalu jauh dari tata surya, dan bintang pusat sistem planet cukup kecil untuk tidak mengganggu sinyal lain.

Organisme primordial lain di planet ekstrasurya mirip Bumi, kemungkinan besar, tumbuhan dan alga. Karena ini berarti karakteristik warna permukaan, baik bumi maupun air, orang harus mencari warna-warna tertentu yang menandakan kehidupan. Teleskop generasi baru harus mendeteksi cahaya yang dipantulkan oleh planet ekstrasurya, yang akan mengungkapkan warna mereka. Misalnya, dalam kasus mengamati Bumi dari luar angkasa, Anda dapat melihat radiasi dosis besar. radiasi inframerah dekatyang berasal dari klorofil pada tumbuhan. Sinyal seperti itu, yang diterima di sekitar bintang yang dikelilingi oleh planet ekstrasurya, akan menunjukkan bahwa "ada" juga bisa menjadi sesuatu yang tumbuh. Hijau akan menyarankannya lebih kuat lagi. Sebuah planet yang tertutup lumut primitif akan berada dalam bayangan empedu.

Para ilmuwan menentukan komposisi atmosfer planet ekstrasurya berdasarkan transit tersebut. Metode ini memungkinkan untuk mempelajari komposisi kimia atmosfer planet. Cahaya yang melewati atmosfer bagian atas mengubah spektrumnya - analisis fenomena ini memberikan informasi tentang unsur-unsur yang ada di sana.

Para peneliti dari University College London dan University of New South Wales menerbitkan pada tahun 2014 dalam jurnal Proceedings of the National Academy of Sciences deskripsi metode baru yang lebih akurat untuk menganalisis terjadinya metana, gas organik paling sederhana, yang keberadaannya secara umum dikenali sebagai tanda kehidupan potensial. Sayangnya, model modern yang menggambarkan perilaku metana masih jauh dari sempurna, sehingga jumlah metana di atmosfer planet yang jauh biasanya diremehkan. Menggunakan superkomputer canggih yang disediakan oleh proyek DiRAC () dan Universitas Cambridge, sekitar 10 miliar garis spektral telah dimodelkan, yang dapat dikaitkan dengan penyerapan radiasi oleh molekul metana pada suhu hingga 1220 ° C . Daftar baris baru, sekitar 2 kali lebih panjang dari yang sebelumnya, akan memungkinkan studi yang lebih baik tentang kandungan metana dalam rentang suhu yang sangat luas.

Metana menandakan kemungkinan adanya kehidupan, sedangkan gas lain jauh lebih mahal oksigen - ternyata tidak ada jaminan adanya kehidupan. Gas di Bumi ini terutama berasal dari tanaman fotosintesis dan ganggang. Oksigen adalah salah satu tanda utama kehidupan. Namun, menurut para ilmuwan, mungkin keliru menafsirkan keberadaan oksigen sebagai setara dengan keberadaan organisme hidup.

Studi terbaru telah mengidentifikasi dua kasus di mana deteksi oksigen di atmosfer planet yang jauh dapat memberikan indikasi yang salah tentang keberadaan kehidupan. Di keduanya, oksigen diproduksi sebagai hasil dari produk non-abiotik. Dalam salah satu skenario yang kami analisis, sinar ultraviolet dari bintang yang lebih kecil dari Matahari dapat merusak karbon dioksida di atmosfer planet ekstrasurya, melepaskan molekul oksigen darinya. Simulasi komputer telah menunjukkan bahwa peluruhan CO₂ tidak hanya memberikan₂, tetapi juga sejumlah besar karbon monoksida (CO). Jika gas ini sangat terdeteksi selain oksigen di atmosfer planet ekstrasurya, itu bisa menunjukkan alarm palsu. Skenario lain menyangkut bintang bermassa rendah. Cahaya yang mereka pancarkan berkontribusi pada pembentukan molekul O berumur pendek.₄. Penemuan mereka di sebelah O₂ itu juga harus memicu alarm bagi para astronom.

Mencari metana dan jejak lainnya

Moda transit utama tidak banyak bicara tentang planet itu sendiri. Ini dapat digunakan untuk menentukan ukuran dan jaraknya dari bintang. Metode pengukuran kecepatan radial dapat membantu menentukan massanya. Kombinasi dari dua metode memungkinkan untuk menghitung kepadatan. Tetapi apakah mungkin untuk memeriksa planet ekstrasurya lebih dekat? Ternyata memang begitu. NASA sudah tahu cara lebih baik melihat planet seperti Kepler-7 b, di mana teleskop Kepler dan Spitzer telah digunakan untuk memetakan awan atmosfer. Ternyata planet ini terlalu panas untuk bentuk kehidupan seperti yang kita kenal, dengan suhu berkisar antara 816 hingga 982 °C. Namun, fakta dari deskripsi terperinci seperti itu adalah langkah maju yang besar, mengingat bahwa kita berbicara tentang dunia yang berjarak seratus tahun cahaya dari kita.

Optik adaptif, yang digunakan dalam astronomi untuk menghilangkan gangguan yang disebabkan oleh getaran atmosfer, juga akan berguna. Penggunaannya adalah untuk mengontrol teleskop dengan komputer untuk menghindari deformasi lokal cermin (dalam urutan beberapa mikrometer), yang mengoreksi kesalahan pada gambar yang dihasilkan. ya itu berhasil Pemindai Planet Gemini (GPI) yang berlokasi di Chili. Alat ini pertama kali diluncurkan pada November 2013. GPI menggunakan detektor inframerah, yang cukup kuat untuk mendeteksi spektrum cahaya objek gelap dan jauh seperti exoplanet. Berkat ini, dimungkinkan untuk mempelajari lebih lanjut tentang komposisi mereka. Planet tersebut dipilih sebagai salah satu target pengamatan pertama. Dalam hal ini, GPI bekerja seperti koronagraf matahari, yang berarti meredupkan piringan bintang yang jauh untuk menunjukkan kecerahan planet terdekat.

Kunci untuk mengamati "tanda-tanda kehidupan" adalah cahaya dari bintang yang mengorbit planet ini. Exoplanet, melewati atmosfer, meninggalkan jejak spesifik yang dapat diukur dari Bumi dengan metode spektroskopi, mis. analisis radiasi yang dipancarkan, diserap atau dihamburkan oleh benda fisik. Pendekatan serupa dapat digunakan untuk mempelajari permukaan planet ekstrasurya. Namun, ada satu syarat. Permukaan harus cukup menyerap atau menyebarkan cahaya. Planet-planet yang menguap, artinya planet-planet yang lapisan luarnya mengapung di dalam awan debu besar, adalah kandidat yang baik.

Ternyata, kita sudah bisa mengenali elemen seperti kekeruhan planet. Keberadaan tutupan awan padat di sekitar exoplanet GJ 436b dan GJ 1214b ditetapkan berdasarkan analisis spektroskopi cahaya dari bintang induknya. Kedua planet tersebut termasuk dalam kategori yang disebut super-Bumi. GJ 436b terletak 36 tahun cahaya dari Bumi di konstelasi Leo. GJ 1214b berada di konstelasi Ophiuchus, 40 tahun cahaya jauhnya.

Badan Antariksa Eropa (ESA) saat ini sedang mengerjakan satelit yang tugasnya adalah untuk secara akurat mengkarakterisasi dan mempelajari struktur exoplanet yang sudah diketahui (CHEOPS). Peluncuran misi ini dijadwalkan pada 2017. NASA, pada gilirannya, ingin mengirim satelit TESS yang telah disebutkan ke luar angkasa pada tahun yang sama. Pada Februari 2014, Badan Antariksa Eropa menyetujui misi tersebut PLATO, terkait dengan pengiriman teleskop ke luar angkasa yang dirancang untuk mencari planet mirip Bumi. Menurut rencana saat ini, pada 2024 ia harus mulai mencari benda-benda berbatu dengan kandungan air. Pengamatan ini juga akan membantu dalam mencari exomoon, dengan cara yang sama seperti data Kepler digunakan.

ESA Eropa mengembangkan program ini beberapa tahun lalu. darwin. NASA memiliki "perayap planet" serupa. TPF (). Tujuan dari kedua proyek tersebut adalah untuk mempelajari planet seukuran Bumi untuk mengetahui keberadaan gas di atmosfer yang menandakan kondisi yang menguntungkan bagi kehidupan. Keduanya termasuk ide-ide berani untuk jaringan teleskop ruang angkasa yang berkolaborasi dalam pencarian planet ekstrasurya mirip Bumi. Sepuluh tahun yang lalu, teknologi belum cukup berkembang, dan program ditutup, tetapi tidak semuanya sia-sia. Diperkaya oleh pengalaman NASA dan ESA, mereka saat ini bekerja sama di Teleskop Luar Angkasa Webb yang disebutkan di atas. Berkat cermin besarnya 6,5 ​​meter, dimungkinkan untuk mempelajari atmosfer planet-planet besar. Ini akan memungkinkan para astronom untuk mendeteksi jejak kimia oksigen dan metana. Ini akan menjadi informasi spesifik tentang atmosfer planet ekstrasurya - langkah selanjutnya dalam menyempurnakan pengetahuan tentang dunia yang jauh ini.

Berbagai tim bekerja di NASA untuk mengembangkan alternatif penelitian baru di bidang ini. Salah satu yang kurang dikenal dan masih dalam tahap awal adalah . Ini akan tentang bagaimana mengaburkan cahaya bintang dengan sesuatu seperti payung, sehingga Anda dapat mengamati planet-planet di pinggirannya. Dengan menganalisis panjang gelombang, akan dimungkinkan untuk menentukan komponen atmosfernya. NASA akan mengevaluasi proyek ini tahun ini atau tahun depan dan memutuskan apakah misi itu sepadan. Jika dimulai, maka pada 2022.

Peradaban di pinggiran galaksi?

Menemukan jejak kehidupan berarti aspirasi yang lebih sederhana daripada pencarian seluruh peradaban luar bumi. Banyak peneliti, termasuk Stephen Hawking, tidak menyarankan yang terakhir - karena potensi ancaman terhadap kemanusiaan. Dalam lingkaran yang serius, biasanya tidak disebutkan tentang peradaban alien, saudara antariksa, atau makhluk cerdas. Namun, jika kita ingin mencari alien tingkat lanjut, beberapa peneliti juga memiliki ide bagaimana meningkatkan peluang untuk menemukannya.

Misalnya. Astrofisikawan Rosanna Di Stefano dari Universitas Harvard mengatakan peradaban maju hidup dalam gugus bola padat di pinggiran Bima Sakti. Peneliti mempresentasikan teorinya pada pertemuan tahunan American Astronomical Society di Kissimmee, Florida, pada awal 2016. Di Stefano membenarkan hipotesis yang agak kontroversial ini dengan fakta bahwa di tepi galaksi kita ada sekitar 150 gugus bola tua dan stabil yang menyediakan dasar yang baik untuk pengembangan peradaban apa pun. Bintang yang berjarak dekat dapat berarti banyak sistem planet yang berjarak dekat. Begitu banyak bintang yang berkerumun menjadi bola adalah tempat yang baik untuk lompatan sukses dari satu tempat ke tempat lain sambil mempertahankan masyarakat yang maju. Kedekatan bintang dalam gugus bisa berguna dalam menopang kehidupan, kata Di Stefano.