В охоте на инопланетную жизнь наш первый проблеск инопланетян может быть в радуге цветов, видимых с поверхности экзопланеты.
Связанный контент
- Жизнь могла распространяться через галактику как чума
- Как будет выглядеть внеземная жизнь?
Это обманчиво простая идея исследования, проведенного Сиддхартом Хегде в Институте астрономии им. Макса Планка в Германии. При взгляде на световые годы растения на Земле придают нашей планете характерный оттенок в ближней инфракрасной области - явление, называемое красным краем. Это связано с тем, что хлорофилл в растениях поглощает большинство видимых световых волн, но начинает становиться прозрачным для длин волн на более красном конце спектра. Инопланетянин, смотрящий на Землю через телескоп, может сопоставить этот отраженный цвет с присутствием кислорода в нашей атмосфере и сделать вывод, что здесь есть жизнь.
Растения, тем не менее, существуют только в течение 500 миллионов лет - относительный всплеск в истории нашей планеты, насчитывающей 4, 6 миллиарда лет. Микробы доминировали на этой сцене около 2, 5 миллиардов лет в прошлом, и некоторые исследования показывают, что они снова будут править Землей в течение большей части ее будущего. Таким образом, Хегде и его команда собрали 137 видов микроорганизмов, которые имеют разные пигменты и которые отражают свет определенным образом. Создавая библиотеку спектров отражения микробов - типов цветов, которые микроскопические твари отражают на расстоянии - ученые, изучающие свет от обитаемых экзопланет, могут получить множество возможных сигналов для поиска, - утверждает команда на этой неделе в Proceedings. Национальной академии наук .
«Никто не смотрел на широкий спектр разнообразной жизни на Земле и спрашивал, как мы можем потенциально обнаружить такую жизнь на других планетах и включить жизнь в экстремальных условиях на Земле, которая может быть« нормой »на других планетах», - Лиза Кальтенеггер, Соавтор исследования, говорит по электронной почте. «Вы можете использовать его, чтобы смоделировать Землю, которая отличается и имеет различную широко распространенную биоту, и посмотреть, как это будет выглядеть для наших телескопов».
Чтобы убедиться, что они получили достаточно разнообразия, исследователи изучили микробов, обитающих в умеренных условиях, а также существ, обитающих в экстремальных условиях, таких как пустыни, минеральные источники, гидротермальные жерла или вулканически активные зоны.
Хотя может показаться, что инопланетная жизнь может принимать огромное разнообразие форм, например, что-то вроде кремниевой Орты из « Звездного пути », можно сузить круг вещей, если мы ограничим поиск жизнью, какой мы ее знаем. Во-первых, любая форма жизни, основанная на углероде и использующая воду в качестве растворителя, не понравится коротким волнам света далеко в ультрафиолете, потому что это высокоэнергетическое ультрафиолетовое излучение может повредить органические молекулы. На другом конце спектра любая молекула, которую чужеродные растения (или их аналоги) используют для фотосинтеза, не будет поглощать свет, который находится слишком далеко в инфракрасном диапазоне, потому что на этих более длинных волнах недостаточно энергии.
Кроме того, дальний инфракрасный свет трудно увидеть сквозь атмосферу, подобную Земле, потому что газы блокируют многие из этих волн, и какое бы тепло ни испускала планета, они заглушат любой сигнал от поверхностной жизни. Это означает, что исследователи ограничили свою библиотеку отраженными цветами, которые мы можем видеть, наблюдая за длинами волн в видимой части спектра, самой длинной длиной волны УФ и коротковолновой инфракрасной области.
По словам Калтенеггера, библиотека будет бесполезна, если мы не сможем увидеть поверхности планет, и именно здесь появятся телескопы следующего поколения. Космический телескоп Джеймса Уэбба, запуск которого запланирован на 2018 год, должен иметь возможность видеть спектры относительно небольших экзопланетных атмосфер и помогать ученым определять их химический состав, но он не сможет увидеть никаких отраженных спектров от материала на поверхности., К счастью, есть другие запланированные телескопы, которые должны быть в состоянии сделать работу. Европейский экстремально большой телескоп, 40-метровый инструмент в Чили, будет готов к 2022 году. А к середине 2020-х годов должен быть запущен в эксплуатацию широкоугольный телескоп инфракрасного обзора НАСА, который финансируется и находится на стадии проектирования.
Другая проблема заключается в том, могут ли естественные геологические или химические процессы выглядеть как жизнь и создавать ложный сигнал. Пока что пигменты от жизненных форм выглядят значительно отличающимися от тех, которые отражаются минералами, но команда также не изучила все возможности, говорит Калтенеггер. В будущем они надеются провести дополнительное тестирование, поскольку будут создавать цифровую библиотеку, которая теперь доступна онлайн и бесплатна для ознакомления по адресу biosignatures.astro.cornell.edu.
«Этот каталог позволяет нам расширять наше пространство поиска и наше воображение», - говорит Калтенеггер.
