Sledeća generacija naprednih teleskopa mogla bi da izoštri lov na potencijalni vanzemaljski život pomnim ispitivanjem atmosfere obližnjih egzoplaneta, pokazuju nova istraživanja.
Nedavno objavljen u The Astronomical Journal, rad opisuje kako je tim astronoma sa Državnog univerziteta u Ohaju ispitao sposobnost budućih teleskopa da otkriju hemijske tragove kiseonika, ugljen-dioksida, metana i vode na 10 stenovitih egzoplaneta. Ovi elementi su biosignature koje se takođe nalaze u Zemljinoj atmosferi i koje mogu pružiti ključne naučne dokaze o životu.
Studija je otkrila da su za par ovih obližnjih svetova, Prokima Centauri b i GJ 887 b, ovi teleskopi veoma vešti u otkrivanju prisustva potencijalnih biosignatura. Od ova dva, nalazi pokazuju da bi samo za Proksimu Centauri b mašine mogle da otkriju ugljen-dioksid da je prisutan. Iako nije pronađena egzoplaneta koja precizno zbližava rane Zemljine uslove za život, ovaj rad sugeriše da ako se detaljnije ispitaju, takve jedinstvene Super Zemlje — planete masivnije od Zemlje, ali manje od Neptuna — mogu biti pogodna meta za buduće istraživačke misije.
Da bi unapredili potragu za naseljivim planetama, Huihao Zhang, vodeći autor studije i apsolvent astronomije u državi Ohajo, i njegove kolege su takođe nastojali da utvrde efikasnost specijalizovanih instrumenata za snimanje poput svemirskog teleskopa James Vebb (JVST) i drugih ekstremno Veliki teleskopi (ELT) kao što su Evropski ekstremno veliki teleskop, tridesetmetarski teleskop i džinovski Magelanov teleskop za direktno snimanje egzoplaneta.
„Nije svaka planeta pogodna za direktno snimanje, ali zato nam simulacije daju grubu predstavu o tome šta bi ELT-ovi isporučili i obećanja koja bi trebalo da ispune kada budu izgrađeni“, rekao je Zhang.
Direktan metod snimanja egzoplaneta uključuje korišćenje koronagrafa ili senke za zvezdu da blokira svetlost zvezde domaćina, omogućavajući naučnicima da snime bledu sliku novog sveta u orbiti. Ali pošto njihovo lociranje na ovaj način može biti teško i dugotrajno, istraživači su imali za cilj da vide koliko dobro ELT teleskopi mogu da podnesu izazov.
Da bi to uradili, testirali su sposobnosti instrumenata svakog teleskopa da razlikuju univerzalnu pozadinsku buku od planetarne buke koju su nameravali da uhvate dok detektuju biosignature; koji se naziva odnos signal-šum, što je veći, to je lakše detektovati i analizirati talasnu dužinu planete.
Rezultati su pokazali da je način direktnog snimanja jednog od evropskih ELT instrumenata, nazvanog Srednjoinfracrveni ELT imidžer i spektrograf, imao bolje rezultate za tri planete (GJ 887 b, Prokima b i Volf 1061 c) u prepoznavanju prisustva metana, ugljenika dioksida i vode, dok je njegov monolitni optički i bliski infracrveni instrument za spektrografsko polje visoke ugaone rezolucije mogao da detektuje metan, ugljen-dioksid, kiseonik i vodu, ali mu je bilo potrebno mnogo više vremena ekspozicije.
Pored toga, pošto su se ovi zaključci odnosili na instrumente koji će morati da proviruju kroz hemijsku maglu Zemljine atmosfere da bi napredovali u potrazi za kosmičkim životom, oni su upoređeni sa trenutnim mogućnostima JVST-a u svemiru, rekao je Zhang.
„Teško je reći da li su svemirski teleskopi bolji od zemaljskih, jer su drugačiji“, rekao je on. „Oni imaju različita okruženja, različite lokacije, a njihova zapažanja imaju različite uticaje.“
U ovom slučaju, nalazi su otkrili da iako je GJ 887 b jedna od najpogodnijih meta za ELT direktno snimanje, jer njegova lokacija i veličina rezultiraju posebno visokim odnosom signal-šum, za neke tranzitne planete, kao što je TRAPPIST-1 sistema, JVST-ove tehnike za proučavanje planetarne atmosfere su pogodnije za njihovo otkrivanje nego direktno snimanje sa ELT-a na Zemlji.
Ali pošto je studija preuzela konzervativniju pretpostavku sa podacima, rekao je Zhang, prava efikasnost budućih astronomskih alata bi i dalje mogla iznenaditi naučnike. Osim suptilnih kontrasta u performansama, ove moćne tehnologije služe da prošire naše razumevanje univerzuma i treba da se dopunjuju, rekao je Ji Vang, koautor studije i docent za astronomiju u državi Ohajo. Zbog toga su studije poput ove, koje procenjuju ograničenja tih tehnologija, neophodne, rekao je on.
„Važnost simulacije, posebno za misije koje koštaju milijarde dolara, ne može se dovoljno naglasiti“, rekao je Vang. „Ne samo da ljudi moraju da naprave hardver, oni se takođe jako trude da simuliraju performanse i budu spremni da postignu te veličanstvene rezultate.
Po svoj prilici, pošto ELT neće biti završeni do kraja decenije, sledeći koraci istraživača će se rešiti oko simulacije koliko će budući ELT instrumenti biti uspešni u istraživanju zamršenosti rasprostranjenih dokaza života naše planete.
„Želimo da vidimo do koje mere možemo da proučimo našu atmosferu do izuzetnih detalja i koliko informacija možemo da izvučemo iz nje“, rekao je Vang. „Jer ako ne možemo da odgovorimo na pitanja o nastanjivanju sa Zemljinom atmosferom, onda nema šanse da počnemo da odgovaramo na ova pitanja oko drugih planeta.“
