Технологія телескопа швидко просувається, оскільки все більші та більші прилади починають розвиватися. Якщо там є життя, чи визнаємо ми його? Дослідники з Гарвард-Смітсонівського центру астрофізики та НАСА розробили список епох історії земної атмосфери, які можна побачити за допомогою цього інструменту; з найдавніших часів, коли життя виникло в нашій сучасній атмосфері, що рясніє киснем / азотом.
Лише питання часу, коли астрономи знайдуть планету розміру Землі, яка обертається навколо дальньої зірки. Коли вони це роблять, перші питання, які люди зададуть, це: чи це житло? І ще важливіше, чи є в ньому вже присутнє життя? Для підказки на відповіді вчені шукають рідну планету - Землю.
Астрономи Ліза Калтенеггер з Гарвард-Смітсонівського центру астрофізики (CfA) та Веслі Трауб з лабораторії реагування НАСА НАСА та CfA пропонують використовувати історію атмосфери Землі для розуміння інших планет.
"Гарних планет важко знайти", - сказав Калтенеггер. "Наша робота передбачає знаки астрономів, які будуть шукати при дослідженні справді земних світів".
Геологічні записи показують, що атмосфера Землі різко змінилася протягом останніх 4,5 мільярдів років, частково через життєві форми, що розвиваються на нашій планеті. Картуючи, які гази містили атмосферу Землі протягом її історії, Калтенеггер і Трауб пропонують, шукаючи подібний склад атмосфери в інших світах, вчені зможуть визначити, чи є на цій планеті життя, і якщо так, то еволюційний етап цього життя. Дослідницький документ з описом їх роботи доступний в Інтернеті за посиланням http://arxiv.org/abs/astro-ph/0609398.
На сьогоднішній день всі позасонячні планети були досліджені опосередковано, наприклад, шляхом моніторингу того, як зоря хоста коливається, коли сила тяжіння планети тягне її. Лише чотири позасонячні планети були виявлені безпосередньо, і вони являють собою масивні світи розмірами Юпітера. Атмосферу одного з цих світів виявив інший науковець CfA, Девід Чарбонно, використовуючи космічний телескоп Spitz НАСА. Наступне покоління космічних місій, таких як НАСА "Земний планетарний пошук" (TPF) та Дарвін ЕсА, зможе безпосередньо вивчити сусідні світи розміром із Землею.
Астрономи особливо хочуть спостерігати за видимими та інфрачервоними спектрами далеких планет Землі, щоб дізнатися про їх атмосферу. Окремі гази залишають сигнатури в спектрі планети, як відбитки пальців або маркери ДНК. Виявивши ці відбитки пальців, дослідники можуть дізнатися про склад атмосфери і навіть вивести наявність хмар.
Сьогодні атмосфера Землі складається приблизно з трьох четвертих азоту та однієї четвертої кисню, з невеликим відсотком інших газів, таких як вуглекислий газ та метан. Але чотири мільярди років тому кисню не було. Земна атмосфера розвивалася через шість різних епох, кожна з яких характеризується певною сумішшю газів. За допомогою комп’ютерного коду, розробленого Траубом та колегою CfA Кеню Джексом, Калтенеггер та Трауб моделювали кожну із шести епох Землі, щоб визначити, які спектральні відбитки пальців побачили б далекий спостерігач.
"Вивчаючи минуле Землі, ми можемо дізнатися про сучасний стан інших світів", - пояснив Трауб. "Якщо буде виявлена позасонячна планета зі спектром, подібним до однієї з наших моделей, ми потенційно могли б охарактеризувати геологічний стан цієї планети, її мешкання та ступінь того, як на ній розвинулося життя".
Щоб краще зрозуміти ці часові періоди, або "епохи", і поставити їх у перспективу, можна звести масштаб історії Землі за 4,5 мільярда до одного року, приєднавши дати, починаючи з 1 січня - дату формування Землі.
EPOCH 0 - 12 лютого
В епоху 0 (3,9 мільярда років тому) молода Земля мала бурхливу парну атмосферу, що складається здебільшого з азоту, вуглекислого газу та сірководню. Дні були коротшими, а Сонце тьмяніло, сяючи, як червона куля, через наше помаранчеве небо, пофарбоване в цеглу. Єдиний океан, який охопив всю нашу планету, був каламутним коричневим кольором, який поглинав обстріли від вхідних метеорів і комет. Вуглекислий газ допомагав зігріти наш світ, оскільки немовлят Сонце був на третину менш світлим, ніж сьогодні. Хоча за цей час не збереглося жодного копалини, в гренландських скелях, можливо, залишилися ізотопні підписи життя.
1 EPOCH - 17 березня
Близько 3,5 мільярдів років тому (Епоха 1) ландшафт планети містив вулканічні острівні ланцюги, що вискакували з величезного світового океану. Першим життям на Землі були анаеробні бактерії - бактерії, які могли жити без кисню. Ці бактерії викачували велику кількість метану в атмосферу планети, змінюючи його детективними способами. Якщо подібні бактерії існують на іншій планеті, майбутні місії, такі як TPF та Дарвін, можуть виявити їх відбиток в атмосфері.
EPOCH 2 - 5 червня
Близько 2,4 мільярда років тому (Епоха 2) атмосфера досягла максимальної концентрації метану. Домінуючими газами були азот, вуглекислий газ та метан. Почали формуватися континентальні суші. Синьо-зелені водорості почали закачувати велику кількість кисню в атмосферу. Великі зміни повинні були відбутися.
"Мені шкода, що сказали перші ознаки E.T. ймовірно, не буде радіо- чи телепередач; натомість це може бути кисень з водоростей, - нарікав Калтенеггер.
3 EPOCH - 16 липня
Два мільярди років тому (Епоха 3) ці перші фотосинтетичні організми постійно зміщували рівновагу атмосфери - вони виробляли кисень, високореактивний газ, який очищав велику частину метану та вуглекислого газу, одночасно задушуючи анаеробні бактерії, що виробляють метан. При цьому атмосфера планети отримала свій перший вільний кисень. Пейзаж зараз був рівний і вологий. Вулкани, що курять вдалині, блискуче забарвлені басейни зеленувато-коричневої накипу створили блиск на наповненій смородом воді. Киснева революція повністю проходила.
«Введення кисню було катастрофічним для тогочасного життя на Землі в той час; це отруїло його, - сказав Трауб. "Але в той же час це зробило можливим багатоклітинне життя, включаючи життя людини".
EPOCH 4 - 13 жовтня
800 мільйонів років тому Земля вступила в Епоху 4, постійно збільшуючи рівень кисню. Цей часовий період збігається з тим, що зараз відомо як «кембрійський вибух». Починаючи від 550 до 500 мільйонів років тому, Кембрійський період - це важливий маркерний пост в історії життя на Землі: це час, коли більшість основних груп тварин вперше з'являються у записах викопних робіт. Зараз Земля була вкрита болотами, морями та кількома діючими вулканами. Світовий океан поєднувався з життям.
5 EPOCH - 8 листопада
Нарешті, 300 мільйонів років тому в епоху 5 життя перенеслося з океанів на сушу. Атмосфера Землі досягла свого поточного складу, насамперед, азоту та кисню. Це був початок мезозойського періоду, який включав динозаврів. Пейзаж був схожий на парк Юрського періоду в неділю вдень.
EPOCH 6 - 31 грудня (11:59:59)
Залишається інтригуючим питання: Як виглядала б Епоха 6, часовий період, який люди займають сьогодні? Чи можемо ми виявити у віддалених світах ознаки чужоземних технологій?
Оскільки серед вчених випливає загальний консенсус, що людська діяльність змінила атмосферу Землі, вводячи вуглекислий газ, а також гази, як Фреон, чи могли б ми визначити спектральні відбитки цих побічних продуктів на інших світах? Хоча супутники навколо орбіти Землі та експерименти з повітряними кулями можуть виміряти ці зміни вдома, виявлення подібних наслідків для далекого світу виходить за рамки навіть можливостей майбутніх програм, таких як Земляний пошук планети та Дарвін. Для проведення цих вимірювань знадобляться гігантські флотилії майбутніх космічних інфрачервоних телескопів, щоб здійснити ці вимірювання.
«Як неприємно, як звучить цей виклик, - сказав Калтенеггер, - я вірю, що в наступні кілька десятиліть ми дізнаємось, чи є наш маленький блакитний світ єдиний у Всесвіті чи є сусідки, які чекають нас зустріти».
Це дослідження фінансувалося NASA.
Штаб-квартира штату Кембридж, штат Массачусетс, Гарвард-Смітсонівський центр астрофізики (CfA) - це спільна співпраця між Смітсонівською астрофізичною обсерваторією та Обсерваторією Гарвардського коледжу. Вчені CfA, організовані у шість наукових підрозділів, вивчають походження, еволюцію та остаточну долю Всесвіту.
Оригінальне джерело: CfA News Release
