Otsimine, kuulamine ja nuusutamine

"Kümne aasta jooksul leiame veenvaid tõendeid elu kohta väljaspool Maad," ütles agentuuri teadusdirektor Ellen Stofan 2015. aasta aprillis NASA konverentsil Habitable Worlds in Space. Ta lisas, et ümberlükkamatud ja määravad faktid maavälise elu olemasolu kohta kogutakse 20-30 aasta jooksul.

"Me teame, kust otsida ja kuidas otsida," ütles Stofan. "Ja kuna oleme õigel teel, pole põhjust kahelda, et leiame selle, mida otsime." Mida taevakeha all täpsemalt silmas peeti, agentuuri esindajad ei täpsustanud. Nende väited näitavad, et tegemist võib olla näiteks Marsiga, mõne teise päikesesüsteemi objektiga või mingi eksoplaneediga, kuigi viimasel juhul on raske eeldada, et veenvaid tõendeid saadakse vaid ühe põlvkonna jooksul. Kindlasti Viimaste aastate ja kuude avastused näitavad üht: vett – ja vedelas olekus, mida peetakse elusorganismide tekke ja säilimise vajalikuks tingimuseks – leidub päikesesüsteemis ohtralt.

"2040. aastaks oleme avastanud maavälise elu," kordas NASA Seth Szostak SETI Instituudist oma arvukates meediaavaldustes. Kuid me ei räägi kokkupuutest võõra tsivilisatsiooniga - viimastel aastatel on meid paelunud just elu olemasolu eelduste uued avastused, nagu vedelad veevarud päikesesüsteemi kehades, veehoidlate jäljed. ja ojad. Marsil või Maa-sarnaste planeetide olemasolu tähtede elutsoonides. Nii kuuleme eluks soodsatest tingimustest ja jälgedest, enamasti keemilistest. Erinevus praeguse ja mõnekümne aasta taguse vahel seisneb selles, et praegu pole jalajäljed, märgid ja elutingimused erandlikud peaaegu kõikjal, isegi Veenusel või Saturni kaugete kuude sisikonnas.

Selliste spetsiifiliste vihjete avastamiseks kasutatavate tööriistade ja meetodite arv kasvab. Täiustame vaatlus-, kuulamis- ja tuvastamismeetodeid erinevatel lainepikkustel. Viimasel ajal on palju räägitud keemiliste jälgede, elutunnuste otsimisest isegi väga kaugete tähtede ümbert. See on meie "nuuskamine".

Suurepärane Hiina varikatus

Meie instrumendid on suuremad ja tundlikumad. 2016. aasta septembris pandi hiiglane tööle. Hiina raadioteleskoop KIIREkelle ülesandeks saab olema elumärkide otsimine teistelt planeetidelt. Teadlased üle kogu maailma panevad tema tööle suuri lootusi. "See suudab vaadelda kiiremini ja kaugemale kui kunagi varem maavälise uurimise ajaloos," ütles esimees Douglas Vakoch. METI International, organisatsioon, mis on pühendunud võõraste luurevormide otsimisele. FAST vaateväli on kaks korda suurem kui Arecibo teleskoop Puerto Ricos, mis on olnud esirinnas viimased 53 aastat.

FAST varikatuse (sfääriline viiesajameetrise avaga teleskoop) läbimõõt on 500 m. See koosneb 4450 kolmnurksest alumiiniumpaneelist. Selle pindala on võrreldav kolmekümne jalgpalliväljakuga. Töötamiseks vajab ta täielikku vaikust 5 km raadiuses, seetõttu paigutati ümber ligi 10 inimest ümbruskonnast. inimesed. Raadioteleskoop asub Guizhou lõunaprovintsis looduslikus basseinis roheliste karstivormide kaunite maastike vahel.

Enne kui FAST saab aga korralikult jälgida maavälist elu, tuleb see kõigepealt korralikult kalibreerida. Seetõttu on tema kaks esimest tööaastat pühendatud peamiselt eeluuringutele ja regulatsioonile.

Miljonär ja füüsik

Üks viimase aja kuulsamaid projekte intelligentse elu otsimiseks kosmoses on Briti ja Ameerika teadlaste projekt, mida toetab Vene miljardär Juri Milner. Ärimees ja füüsik on kulutanud 100 miljonit dollarit uuringutele, mis eeldatavasti kestavad vähemalt kümme aastat. "Ühe päevaga kogume sama palju andmeid, kui teised sarnased programmid on aasta jooksul kogunud," ütleb Milner. Füüsik Stephen Hawking, kes on projektiga seotud, ütleb, et otsing on mõttekas nüüd, kui on avastatud nii palju Päikeseväliseid planeete. "Kosmoses on nii palju maailmu ja orgaanilisi molekule, et tundub, et seal võib elu eksisteerida," kommenteeris ta. Projekti nimetatakse seni suurimaks teaduslikuks uuringuks, mis otsib märke intelligentsest elust väljaspool Maad. California Berkeley ülikooli teadlaste meeskonna juhtimisel on sellel laialdane juurdepääs kahele maailma võimsaimale teleskoobile: roheline pank Lääne-Virginias ja Teleskoobi pargid Austraalias Uus-Lõuna-Walesis.

Arenenud tsivilisatsiooni tunneme kaugelt ära, kui:

• gaaside, eriti õhusaasteainete, klorofluorosüsivesinike, süsinikdioksiidi, metaani, ammoniaagi olemasolu;
• tuled ja valguse peegeldused tsivilisatsiooni ehitatud objektidelt;
• soojuse hajumine;
• intensiivsed kiirguseraldused;
• salapärased objektid - näiteks suured jaamad ja liikuvad laevad;
• struktuuride olemasolu, mille teket ei saa seletada looduslikele põhjustele viidates.

Milner tutvustas teist algatust nimega. Ta lubas maksta 1 miljon dollarit. auhinnad neile, kes loovad kosmosesse saatmiseks spetsiaalse digitaalse sõnumi, mis esindab kõige paremini inimkonda ja Maad. Ja Milner-Hawkingi duo ideed sellega ei lõpe. Hiljuti kajastas meedia projekti, mis hõlmab laseriga juhitava nanosondi saatmist tähesüsteemi, mis saavutab ... viiendiku valguse kiirusest!

kosmosekeemia

Miski pole avakosmosest elu otsijatele lohutavam kui tuntud "tuttavate" kemikaalide avastamine kosmose äärealadel. Isegi veeauru pilved "Rippumine" avakosmoses. Mõni aasta tagasi avastati selline pilv kvasari PG 0052+251 ümbert. Tänapäevaste teadmiste kohaselt on see suurim teadaolev veehoidla kosmoses. Täpsed arvutused näitavad, et kui kogu see veeaur kondenseeruks, oleks vett 140 triljonit korda rohkem kui kõigis Maa ookeanides. Tähtede seast leitud "veereservuaari" mass on 100 XNUMX. korda suurem kui päikese mass. See, et kuskil on vesi, ei tähenda, et seal on elu. Selleks, et see õitseks, peab olema täidetud palju erinevaid tingimusi.

Viimasel ajal kuuleme üsna sageli orgaaniliste ainete astronoomilistest "leidudest" kosmose kaugemates nurkades. Näiteks 2012. aastal avastasid teadlased meist umbes XNUMX valgusaasta kaugusel hüdroksüülamiinmis koosneb lämmastiku-, hapniku- ja vesinikuaatomitest ning on koos teiste molekulidega teoreetiliselt võimeline moodustama elu struktuure teistel planeetidel.

Orgaanilised ühendid tähe MWC 480 ümber tiirlevas protoplanetaarses ketas.

Metüültsüaniid (CH₃CN) я tsüanoatsetüleen (HC₃N), mis olid tähe MWC 480 ümber tiirlevas protoplanetaarses kettas, mille avastasid 2015. aastal Ameerika Harvard-Smithsoniani astrofüüsika keskuse (CfA) teadlased, on veel üks vihje, et kosmoses võib olla keemiat, millel on biokeemia võimalus. Miks on see suhe nii oluline avastus? Need olid meie päikesesüsteemis olemas ajal, mil Maal tekkis elu, ja ilma nendeta ei näeks meie maailm välja ilmselt selline, nagu ta praegu näeb. Täht MWC 480 ise on meie tähe massist kaks korda suurem ja asub Päikesest umbes 455 valgusaasta kaugusel, mis on kosmoses leiduvate kaugustega võrreldes vähe.

Hiljuti, 2016. aasta juunis, märkasid teadlased meeskonnast, kuhu kuuluvad teiste seas Brett McGuire NRAO observatooriumist ja professor Brandon Carroll California Tehnoloogiainstituudist, jälgi keerulistest orgaanilistest molekulidest, mis kuuluvad nn. kiraalsed molekulid. Kiraalsus avaldub selles, et algmolekul ja selle peegelpeegeldus ei ole identsed ning nagu kõiki teisi kiraalseid objekte ei saa neid ruumis translatsiooni ja pöörlemise teel kombineerida. Kiraalsus on omane paljudele looduslikele ühenditele - suhkrutele, valkudele jne. Siiani pole me neist ühtegi näinud, välja arvatud Maa.

Need avastused ei tähenda, et elu saab alguse kosmosest. Küll aga viitavad nad sellele, et seal võib tekkida vähemalt osa selle sünniks vajalikest osakestest ning seejärel rännata koos meteoriitide ja muude objektidega planeetidele.

Elu värvid

Ära teeninud Kepleri kosmoseteleskoop aitas kaasa enam kui saja maapealse planeedi avastamisele ja sellel on tuhandeid eksoplaneedi kandidaate. Alates 2017. aastast plaanib NASA kasutada teist kosmoseteleskoopi, Kepleri järglast. Transiitne eksoplaneedi uurimissatelliit, TESS. Selle ülesandeks on otsida Päikeseväliseid planeete transiidi ajal (st läbimas vanemtähti). Saates selle kõrgele elliptilisele orbiidile ümber Maa, saate kogu taevast skaneerida meie vahetus läheduses eredate tähtede ümber tiirlevaid planeete. Missioon kestab tõenäoliselt kaks aastat, mille jooksul uuritakse umbes pool miljonit tähte. Tänu sellele loodavad teadlased avastada mitusada Maaga sarnast planeeti. Veel uusi tööriistu nagu nt. James Webbi kosmoseteleskoop (James Webb Space Telescope) peaks jälgima ja süvenema juba tehtud avastusi, uurima atmosfääri ja otsima keemilisi vihjeid, mis võivad hiljem viia elu avastamiseni.

Projekt Transiting Exoplanet Survey Satellite – visualiseerimine

Kuid niipalju kui me umbkaudu teame, millised on nn elu biosignatuurid (näiteks hapniku ja metaani olemasolu atmosfääris), pole teada, millised neist keemilistest signaalidest kümnete ja sadade valguse kauguselt. aastad otsustavad asja lõpuks ära. Teadlased nõustuvad, et hapniku ja metaani samaaegne olemasolu on elu tugevaks eelduseks, kuna pole teada mitteelusaid protsesse, mis tekitaksid korraga mõlemat gaasi. Kuid nagu selgub, võivad sellised signatuurid hävitada ekso-satelliidid, võib-olla ka eksoplaneetide ümber tiirlevad (nagu enamiku päikesesüsteemi planeetide ümber). Sest kui Kuu atmosfäär sisaldab metaani ja planeedid sisaldavad hapnikku, siis suudavad meie instrumendid (nende praeguses arengufaasis) ühendada need üheks hapniku-metaani signatuuriks, ilma et peaks märkama eksokuud.

Võib-olla peaksime otsima mitte keemilisi jälgi, vaid värvi? Paljud astrobioloogid usuvad, et halobakterid olid meie planeedi esimeste elanike seas. Need mikroobid neelasid rohelise kiirgusspektri ja muutsid selle energiaks. Teisest küljest peegeldasid need violetset kiirgust, mille tõttu oli meie planeedil kosmosest vaadatuna just selline värv.

Rohelise valguse neelamiseks kasutati halobaktereid võrkkesta, st visuaalselt lilla, mida võib leida selgroogsete silmadest. Kuid aja jooksul hakkasid meie planeedil domineerima ekspluateerivad bakterid. klorofüllmis neelab violetset valgust ja peegeldab rohelist valgust. Sellepärast näeb maa välja selline, nagu ta välja näeb. Astroloogid oletavad, et teistes planeedisüsteemides võivad halobakterid jätkata kasvu, mistõttu nad spekuleerivad otsige elu lilladel planeetidel.

Seda värvi objekte näeb tõenäoliselt eelmainitud James Webbi teleskoop, mis peaks startima 2018. aastal. Selliseid objekte saab aga jälgida eeldusel, et need pole Päikesesüsteemist liiga kaugel ja planeedisüsteemi keskne täht on piisavalt väike, et mitte segada teisi signaale.

Teised ürgorganismid Maa-sarnasel eksoplaneedil suure tõenäosusega, taimed ja vetikad. Kuna see tähendab pinna, nii maa kui vee iseloomulikku värvi, tuleks otsida teatud värve, mis annavad märku elust. Uue põlvkonna teleskoobid peaksid registreerima eksoplaneetidelt peegelduva valguse, mis paljastab nende värvid. Näiteks Maa kosmosest vaatlemisel on näha suur kiirgusdoos. infrapunakiirguse lähedalmis on saadud taimestikus leiduvast klorofüllist. Sellised signaalid, mis on võetud eksoplaneetidest ümbritsetud tähe läheduses, viitavad sellele, et ka "seal" võib midagi kasvada. Roheline soovitaks seda veelgi tugevamalt. Primitiivsete samblikega kaetud planeet oleks varjus sapi.

Teadlased määravad eksoplaneedi atmosfääri koostise eelmainitud transiidi põhjal. See meetod võimaldab uurida planeedi atmosfääri keemilist koostist. Atmosfääri ülakihte läbiv valgus muudab oma spektrit – selle nähtuse analüüs annab infot seal esinevate elementide kohta.

Londoni ülikooli kolledži ja Uus-Lõuna-Walesi ülikooli teadlased avaldasid 2014. aastal ajakirjas Proceedings of the National Academy of Sciences kirjelduse uuest, täpsemast meetodi kohta, mille abil analüüsida haigusseisundi esinemist. metaan, lihtsaim orgaaniline gaas, mille olemasolu peetakse üldiselt potentsiaalse elu märgiks. Kahjuks ei ole metaani käitumist kirjeldavad kaasaegsed mudelid kaugeltki täiuslikud, seetõttu alahinnatakse metaani hulka kaugete planeetide atmosfääris tavaliselt. DiRAC () projekti ja Cambridge'i ülikooli pakutavate tipptasemel superarvutite abil on simuleeritud umbes 10 miljardit spektrijoont, mida võib seostada metaani molekulide kiirguse neeldumisega temperatuuril kuni 1220 ° C. . Uute liinide nimekiri, mis on eelmistest umbes 2 korda pikem, võimaldab metaanisisaldust paremini uurida väga laias temperatuurivahemikus.

Metaan annab märku elu võimalusest, samas kui teine ​​palju kallim gaas hapnik - selgub, et elu olemasolul pole mingit garantiid. See gaas Maal pärineb peamiselt fotosünteetilistest taimedest ja vetikatest. Hapnik on üks peamisi elumärke. Teadlaste hinnangul võib aga olla viga tõlgendada hapniku olemasolu samaväärsena elusorganismide olemasoluga.

Hiljutised uuringud on tuvastanud kaks juhtumit, kus hapniku tuvastamine kauge planeedi atmosfääris võib anda vale viite elu olemasolust. Mõlemas tekkis hapnik selle tulemusena mitteabiootilised tooted. Ühes analüüsitud stsenaariumis võib Päikesest väiksema tähe ultraviolettvalgus kahjustada eksoplaneedi atmosfääris leiduvat süsinikdioksiidi, vabastades sellest hapnikumolekule. Arvutisimulatsioonid on näidanud, et CO lagunemine₂ annab mitte ainult₂, aga ka suures koguses süsinikmonooksiidi (CO). Kui see gaas avastatakse tugevalt lisaks hapnikule eksoplaneedi atmosfääris, võib see viidata valehäirele. Teine stsenaarium puudutab väikese massiga tähti. Nende kiirgav valgus aitab kaasa lühiajaliste O-molekulide tekkele.₄. Nende avastus O kõrval₂ see peaks ka astronoomidele häiret tekitama.

Otsitakse metaani ja muid jälgi

Peamine transiidiviis ütleb planeedi enda kohta vähe. Selle abil saab määrata selle suurust ja kaugust tähest. Radiaalkiiruse mõõtmise meetod võib aidata määrata selle massi. Kahe meetodi kombinatsioon võimaldab arvutada tihedust. Kuid kas eksoplaneeti on võimalik lähemalt uurida? Tuleb välja, et on. NASA teab juba, kuidas paremini vaadata selliseid planeete nagu Kepler-7 b, mille jaoks on Kepleri ja Spitzeri teleskoope kasutatud atmosfääripilvede kaardistamiseks. Selgus, et see planeet on meie tuntud eluvormide jaoks liiga kuum, temperatuurid jäävad vahemikku 816–982 °C. Ainuüksi selle nii üksikasjalik kirjeldus on aga suur samm edasi, arvestades, et me räägime maailmast, mis on meist saja valgusaasta kaugusel.

Kasuks tuleb ka adaptiivne optika, mida astronoomias kasutatakse atmosfäärivibratsioonist tingitud häirete kõrvaldamiseks. Selle kasutamine on teleskoobi juhtimine arvutiga, et vältida peegli lokaalset deformatsiooni (suurusjärgus mitu mikromeetrit), mis parandab saadud kujutise vead. jah see töötab Gemini planeedi skanner (GPI) asub Tšiilis. Tööriist lasti esmakordselt turule 2013. aasta novembris. GPI kasutab infrapunadetektoreid, mis on piisavalt võimsad, et tuvastada tumedate ja kaugete objektide, näiteks eksoplaneetide valgusspektrit. Tänu sellele on võimalik nende koostise kohta rohkem teada saada. Planeet valiti üheks esimeseks vaatlusobjektiks. Sel juhul töötab GPI nagu päikesekoronagraaf, mis tähendab, et see hämardab kauge tähe ketast, et näidata lähedal asuva planeedi heledust.

"Elumärkide" vaatlemise võtmeks on planeedi ümber tiirleva tähe valgus. Eksoplaneedid, läbides atmosfääri, jätavad endast spetsiifilise jälje, mida saab Maast spektroskoopiliste meetoditega mõõta, s.t. füüsilise objekti poolt emiteeritud, neeldunud või hajutatud kiirguse analüüs. Sarnast lähenemist saab kasutada ka eksoplaneetide pindade uurimiseks. Siiski on üks tingimus. Pinnad peavad valgust piisavalt neelama või hajutama. Aurustuvad planeedid, st planeedid, mille väliskihid hõljuvad suures tolmupilves, on head kandidaadid.

Nagu selgub, tunneme juba ära sellised elemendid nagu planeedi pilvisus. Tihe pilvkatte olemasolu eksoplaneetide GJ 436b ja GJ 1214b ümber tehti kindlaks vanemtähtede valguse spektroskoopilise analüüsi põhjal. Mõlemad planeedid kuuluvad nn super-Maade kategooriasse. GJ 436b asub Maast 36 valgusaasta kaugusel Lõvi tähtkujus. GJ 1214b asub Ophiuchuse tähtkujus, 40 valgusaasta kaugusel.

Euroopa Kosmoseagentuur (ESA) töötab praegu satelliidi kallal, mille ülesandeks on juba teadaolevate eksoplaneetide ehituse täpne iseloomustamine ja uurimine.CHEOPS). Selle missiooni käivitamine on kavandatud 2017. aastal. NASA soovib omakorda samal aastal kosmosesse saata juba mainitud TESS-i satelliidi. 2014. aasta veebruaris kiitis Euroopa Kosmoseagentuur missiooni heaks PLATON, seotud Maa-sarnaste planeetide otsimiseks mõeldud teleskoobi kosmosesse saatmisega. Praeguse plaani järgi peaks ta 2024. aastal hakkama otsima veesisaldusega kiviseid objekte. Need tähelepanekud peaksid aitama ka eksomuuni otsimisel, umbes samal viisil, nagu kasutati Kepleri andmeid.

Euroopa ESA töötas programmi välja mitu aastat tagasi. Darwin. NASA-l oli sarnane "planeedi roomik". TPF (). Mõlema projekti eesmärk oli uurida Maa-suuruste planeetide gaaside olemasolu atmosfääris, mis annavad märku eluks soodsatest tingimustest. Mõlemad hõlmasid julgeid ideid kosmoseteleskoopide võrgu loomiseks, mis teevad koostööd Maa-sarnaste eksoplaneetide otsimisel. Kümme aastat tagasi polnud tehnoloogiad veel piisavalt arenenud ja programmid suleti, kuid kõik polnud asjata. NASA ja ESA kogemustest rikastatuna töötavad nad praegu koos eespool mainitud Webbi kosmoseteleskoobi kallal. Tänu suurele 6,5-meetrisele peeglile on võimalik uurida suurte planeetide atmosfääri. See võimaldab astronoomidel tuvastada hapniku ja metaani keemilisi jälgi. See on spetsiifiline teave eksoplaneetide atmosfääri kohta - järgmine samm nende kaugete maailmade kohta teadmiste täpsustamisel.

NASA-s töötavad mitmed meeskonnad selles valdkonnas uute uurimisalternatiivide väljatöötamiseks. Üks selline vähemtuntud ja alles algusjärgus on . See räägib sellest, kuidas varjutada tähe valgust vihmavarjulaadse asjaga, et saaksite jälgida planeete selle äärealadel. Lainepikkusi analüüsides on võimalik määrata nende atmosfääri komponendid. NASA hindab projekti sel või järgmisel aastal ja otsustab, kas missioon on seda väärt. Kui hakkab, siis 2022.a.

Tsivilisatsioonid galaktikate perifeerias?

Elu jälgede leidmine tähendab tagasihoidlikumaid püüdlusi kui tervete maaväliste tsivilisatsioonide otsimine. Paljud teadlased, sealhulgas Stephen Hawking, ei soovita viimast – inimkonda ähvardavate võimalike ohtude tõttu. Tõsistes ringkondades ei räägita tavaliselt ühestki võõrast tsivilisatsioonist, kosmosevendadest ega intelligentsetest olenditest. Kui aga tahame otsida edasijõudnud tulnukaid, on mõnel teadlasel ka ideid, kuidas nende leidmise võimalusi suurendada.

Näiteks. Harvardi ülikooli astrofüüsik Rosanna Di Stefano ütleb, et arenenud tsivilisatsioonid elavad Linnutee äärealadel tihedalt pakitud kerasparvedes. Teadlane esitles oma teooriat Ameerika Astronoomia Seltsi aastakoosolekul Kissimmees Floridas 2016. aasta alguses. Di Stefano põhjendab seda üsna vastuolulist hüpoteesi sellega, et meie galaktika serval on umbes 150 vana ja stabiilset sfäärilist parve, mis annavad hea pinnase iga tsivilisatsiooni arenguks. Lähedal asuvad tähed võivad tähendada paljusid üksteise lähedal asuvaid planeedisüsteeme. Nii palju pallidesse koondunud tähti on hea pinnas edukaks ühest kohast teise hüppamiseks, säilitades samal ajal arenenud ühiskonna. Di Stefano ütles, et tähtede lähedus klastrites võib olla kasulik elu säilitamiseks.