Od oktobra 2023. godine, astronomi su otkrili 5.506 egzoplaneta koje kruže oko drugih zvezda. Taj broj svakodnevno raste, a astronomi se nadaju, između ostalog, da će pronaći svetove nalik Zemlji. Ali da li ćemo jednog znati kada ga vidimo? Kako bismo mogli da razlikujemo baštu nalik Zemlji od lonca pod pritiskom nalik Veneri koji je udaljen više od 40 svetlosnih godina? Da li je JVST dorastao izazovu?
U radu objavljenom u prethodnom izdanju na serveru arKsiv, četiri istraživača su koristila simulaciju kako bi testirali svemirski teleskop. Otkrili su da zaista postoje izdajnički potpisi koji bi trebalo da nam pomognu da raščlanimo egzoVenere sa egzoZemlja — ali postoji kvaka (vratićemo se na to).
Ova simulacija je funkcionisala ovako: istraživači su postavili šest planeta sličnih Zemlji i šest planeta sličnih Veneri udaljene 40 svetlosnih godina, od kojih svaka ima različite nivoe ugljen-dioksida (CO 2 ), pokrivača oblaka i izmaglice u svojoj atmosferi. Simulirane planete kruže oko zvezde identične TRAPPIST-1.
U stvarnom svetu, TRAPPIST-1 je jedan od najperspektivnijih sistema otkrivenih do sada u kojem se astronomi nadaju da će pronaći egzoZemlju. Ima tamnu crvenu patuljastu zvezdu (što čini posmatranje njenih planeta lakšim zadatkom nego što bi bilo oko jarko žute zvezde poput našeg sunca). Sistem ima sedam stenovitih svetova, od kojih tri ili četiri mogu ležati u zoni pogodne za život zvezde. JVST je već posmatrao dve najdublje planete i otkrio da su one neplodne stene sličnije Merkuru nego Zemlji ili Veneri.
U simulaciji, orbite probnih planeta bile su postavljene tačno na ‘granicu staklene bašte’: udaljenost od zvezde na kojoj je moguće da se dogodi ista planetarna katastrofa koja je Veneru pretvorila u pakao.
Autori su usmerili simulirani JVST na planete, koji odgovara mogućnostima instrumenta NIRCSpec stvarnog teleskopa, koji posmatra talasne dužine svetlosti koja dolazi iz udaljenih svetova. Različita jedinjenja u atmosferi se pojavljuju kao vrhovi, uzorci i šiljci u spektru, omogućavajući istraživačima da vide koja su hemijska jedinjenja prisutna.
Ali podaci nisu uvek jasni. Spektralni potpisi za neke molekule sakrivaju potpise drugih, ili ih oponašaju, što otežava da sa sigurnošću znamo šta gledamo.
„Oblaci i izmaglice slični Veneri mogu sprečiti otkrivanje molekularnih vrsta ili atmosfere uopšte“, pišu autori.
Ali to ne znači nemoguće, a model je imao za cilj da pomogne u određivanju onoga što bi astronomi trebalo da traže. Evo šta su pronašli:
Prvo, ako želite da utvrdite da li planeta uopšte ima atmosferu, bez obzira da li je slična Zemlji ili Veneri, najbolje je da potražite ugljen-dioksid (CO 2 ). Ima signal koji se lako detektuje i ostaje vidljiv za planete sa vedrim nebom i one sa izmaglicom i oblacima.
Ali CO 2 je manje koristan za razlikovanje između Zemlje i Venere, jer se potpis CO 2 preklapa i sa vodom i sa metanom, zbunjujući podatke.
Postoji samo jedna spektralna karakteristika koja se jasno pokazuje na planeti sličnoj Veneri, a ne na planeti sličnoj Zemlji: sumpor dioksid (SO 2 ). SO 2 reaguje sa vodenom parom, tako da ako je prisutan, to bi isključilo vlažnu planetu nalik Zemlji i potvrdilo suvu planetu nalik Veneri.
Evo caka. U stvarnom svetu, Venera zapravo nema mnogo SO 2 . Sunčevo UV zračenje ga je skinulo.
Ali još uvek ima nade. Oko crvenog patuljka nalik TRAPPIST-1, SO 2 bi trajao mnogo duže, što bi detekciju SO 2 činilo mogućim u tom scenariju.
„Smanjeni UV izlaz iz TRAPPIST-1 omogućava SO 2 da ima produžen životni vek u atmosferi egzoVenere, što povećava mogućnost da se SO 2 može detektovati“, tvrde autori.
Što se tiče planete slične Zemlji, najbolji potpis za traženje je metan. Postoje karakteristike apsorpcije metana koje se ne pojavljuju na Veneri i mogu se jasno razlikovati od CO 2 . Štaviše, ako je metan praćen kiseonikom, to može biti dokaz života.
Istraživači su takođe procenili koliko bi vremena za posmatranje bilo potrebno da JVST vidi svaki od različitih hemijskih potpisa i potvrdili da je to izvodljivo u razumnom vremenskom okviru.
Najveći rezultat ovih novih modela? „Verovatno će biti lakše potvrditi egzoZemlju nego što će biti potvrditi egzoVenuru“, zaključuju autori.
