Tento měsíc bude znamenat novou kapitolu v hledání mimozemského života, kdy nejvýkonnější dosud postavený vesmírný dalekohled začne špehovat planety obíhající kolem jiných hvězd. Astronomové doufají, že vesmírný teleskop Jamese Webba odhalí, zda některé z těchto planet mají atmosféru, která by mohla podporovat život.
Určení atmosféry v jiné sluneční soustavě by bylo dost cool. Ale je tu šance – i když malá – že jedna z těchto atmosfér nabízí to, co je známé jako biosignatura: odkaz na život samotný.
„Myslím, že budeme schopni najít planety, které považujeme za zajímavé – víte, dobré vyhlídky na život,“ řekla Megan Mansfieldová, astronomka z University of Arizona. „Ale nemusíme být schopni identifikovat život hned.“
Země zatím zůstává jedinou planetou ve vesmíru, kde je známo, že existuje život. Vědci posílají sondy na Mars už téměř 60 let a Mars dosud nenašli. Je ale možné, že se pod povrchem rudé planety skrývá život nebo čeká na své objevení na měsíci Jupitera nebo Saturnu. Někteří vědci v to vyjádřili naději VenušeNavzdory spalující atmosféře oblaků oxidu siřičitého může být domovem dětí Venuše.
I když se ukáže, že Země je jedinou planetou v naší sluneční soustavě, která ukrývá život, mnoho dalších slunečních soustav ve vesmíru má takzvané exoplanety.
V roce 1995 objevili švýcarští astronomové první exoplanetu obíhající kolem hvězdy podobné Slunci. Exoplaneta, známá jako 51 Pegasi b, se ukazuje jako neperspektivní domov pro život – nafouklý plynný obr větší než Jupiter a teplý 1800 stupňů Fahrenheita.
V následujících letech vědci zjistili Více než 5000 dalších exoplanet. Některé jsou velmi podobné Zemi – zhruba stejně velké, vyrobené z kamene místo plynu a obíhají v „zóně Zlatovlásky“ kolem své hvězdy, ne příliš blízko vaření, ale ne dost daleko, aby zamrzly.
Relativně malá velikost těchto exoplanet bohužel až dosud ztěžovala jejich studium. Vesmírný dalekohled Jamese Webba, vypuštěný loni o Vánocích, to změní, protože funguje jako lupa, která astronomům umožní pozorněji se na tyto světy podívat.
Od svého startu z Kourou ve Francouzské Guyaně dalekohled ano cestoval jsem Milion mil od Země vstupuje na svou oběžnou dráhu kolem Slunce. Tam štít chrání jeho 21stopé zrcadlo před jakýmkoli teplem nebo světlem ze slunce nebo země. V této hluboké tmě může dalekohled detekovat slabé vzdálené paprsky světla, včetně těch, které by mohly odhalit nové podrobnosti o vzdálených planetách.
Dr. Mansfield řekl, že vesmírný dalekohled „je první velkou vesmírnou observatoří, která ve svém návrhu zohledňuje studium atmosfér exoplanet.“
Inženýři NASA začali fotografovat řadu objektů pomocí Webbova teleskopu v polovině června a své první snímky zveřejní veřejnosti 12. července.
Exoplanety budou na první várce snímků, řekl Eric Smith, hlavní vědec programu. Vzhledem k tomu, že dalekohled stráví pozorováním exoplanet relativně krátkou dobu, považoval Dr. Smith tyto první snímky za „rychlý a špinavý“ pohled na sílu dalekohledu.
Tyto rychlé pohledy budou následovat po sérii mnohem delších pozorování počínaje červencem a poskytnou jasnější obrázek o exoplanetách.
Řada týmů astronomů se plánuje podívat sedm planet obíhající kolem hvězdy zvané Trappist-1. Předchozí pozorování ukázala, že tři z planet zabírají obyvatelnou zónu.
„Je to ideální místo pro hledání stop života mimo sluneční soustavu,“ řekla Olivia Limová, postgraduální studentka Montrealské univerzity, která bude kolem 4. července pozorovat planety Trappist-1.
Vzhledem k tomu, že Trappist-1 je malá studená hvězda, její obyvatelná zóna je blíže než v naší sluneční soustavě. Výsledkem je, že jeho potenciálně obyvatelné planety obíhají v těsné blízkosti a oběhnutí hvězdy trvá jen několik dní. Pokaždé, když planety projdou před Trappist-1, vědci budou schopni odpovědět na základní, ale zásadní otázku: Má některá z nich atmosféru?
„Kdyby to nemělo vzduch, nebylo by to obyvatelné, i kdyby to bylo v obyvatelné oblasti,“ řekla Nicole Lewis, astronomka z Cornell University.
Dr. Lewis a další astronomové by nebyli překvapeni, kdyby nenašli atmosféry obklopující planety Trappist-1. I kdyby se na planetách vytvořila atmosféra, když se formovaly, hvězda je možná dávno odfoukla pomocí ultrafialového a rentgenového záření.
„Je možné, že by mohli odstranit veškerou atmosféru planety dříve, než bude mít šanci začít vytvářet život,“ řekl Dr. Mansfield. „To je první otázka, na kterou se zde snažíme odpovědět: zda by tyto planety mohly mít atmosféru dostatečně dlouhou na to, aby na nich mohl vzniknout život.“
Planeta procházející před Trappist-1 vytvoří malý stín, ale ten bude příliš malý na to, aby jej zachytil kosmický dalekohled. Místo toho dalekohled zaznamená mírné stmívání ve světle z hvězdy.
„Je to jako dívat se na zatmění Slunce se zavřenýma očima,“ řekl Jacob Lustig-Jeiger, astronom, který absolvoval postdoktorandskou stáž v Johns Hopkins Laboratory of Applied Physics. „Možná máte pocit, že světlo pohaslo.“
Planeta s atmosférou by hvězdu za ní zatemnila jinak než nahá planeta. Část světla hvězdy bude procházet přímo atmosférou, ale plyny budou absorbovat světlo na určitých vlnových délkách. Pokud by se astronomové dívali na světlo hvězd pouze na těchto vlnových délkách, planeta by Trappist-1 ještě více ztlumila.
Dalekohled pošle tato pozorování Trappist-1 zpět na Zemi. A pak dostanete e-mail jako: ‚Hej, vaše data jsou k dispozici,‘ řekl Dr. Mansfield.
Ale světlo z Trappist-1 bude tak slabé, že bude chvíli trvat, než mu dá smysl. „Vaše oko je zvyklé pracovat s miliony fotonů za sekundu,“ řekl Dr. Smith. „Ale tyhle dalekohledy sbírají jen pár fotonů za sekundu.“
Než budou moci Dr. Mansfield nebo její kolegové astronomové analyzovat exoplanety procházející před Trappist-1, budou je muset nejprve odlišit od drobných fluktuací způsobených speciálním mechanismem dalekohledu.
„Spousta práce, kterou ve skutečnosti dělám, spočívá v tom, že pečlivě opravíme jakoukoli podivnou věc, kterou dalekohled dělá, abychom mohli vidět ty velmi malé signály,“ řekl Dr. Mansfield.
Na konci tohoto úsilí může Dr. Mansfield a její kolegové objevit atmosféru kolem Trappist-1. Ale tento výsledek sám o sobě neodhalí povahu atmosféry. Může být bohatý na dusík a kyslík, jako je tomu na Zemi, nebo podobný toxické polévce oxidu uhličitého a kyseliny sírové na Venuši. Nebo to může být kombinace, kterou vědci nikdy předtím neviděli.
„Nemáme ponětí, z čeho jsou tyto atmosféry vyrobeny,“ řekl Alexander Rathke, astronom z Technické univerzity v Dánsku. „Máme nápady a simulace a všechny ty věci, ale opravdu nemáme žádnou představu. Musíme se jít podívat.“
Vesmírný dalekohled Jamese Webba, někdy nazývaný JWST, se může ukázat jako dostatečně výkonný k určení konkrétních složek atmosféry exoplanet, protože každý typ částice absorbuje jiný rozsah vlnových délek světla.
Tyto objevy ale budou záviset na počasí na vnějších planetách. Jasná, reflexní pokrývka mraků by mohla zablokovat jakékoli světlo hvězd ve vstupu do atmosféry exoplanety a zničit jakýkoli pokus najít vesmírný vzduch.
„Je opravdu těžké rozlišit mezi atmosférou s mraky a bez atmosféry,“ řekl Dr. Rathcke.
Pokud počasí spolupracuje, astronomové by rádi zjistili, zda exoplanety mají ve své atmosféře vodu. Alespoň na Zemi je voda nezbytným předpokladem pro biologii. „Myslíme si, že by to byl pravděpodobně dobrý výchozí bod pro hledání života,“ řekl Dr. Mansfield.
Vodní atmosféra ale nutně neznamená, že exoplaneta ukrývá život. Aby se ujistili, že planeta žije, budou muset vědci objevit biomarker, molekulu nebo skupinu několika molekul, které jsou charakteristicky tvořeny živými organismy.
Vědci stále diskutují o tom, co je spolehlivý biologický podpis. Atmosféra Země je v naší sluneční soustavě jedinečná tím, že obsahuje hodně kyslíku, z velké části produkt rostlin a řas. Kyslík lze ale vyrobit i bez pomoci života, když se molekuly vody ve vzduchu rozdělí. Stejně tak metan mohou uvolňovat živí mikrobi, ale také sopky.
Je možné, že existuje určitá rovnováha plynů, která může poskytnout jasný vitální otisk, který nelze udržet bez pomoci života.
„Potřebujeme velmi příznivé scénáře, abychom našli tyto životně důležité otisky prstů,“ řekl Dr. Rathcke. „Neříkám, že to není možné. Jen si myslím, že je to přitažené za vlasy. Musíme mít velké štěstí.“
Nalezení takové rovnováhy by vyžadovalo, aby Webbův teleskop pozoroval planetu, která často prochází před Trappist-1, řekl Joshua Krissansen-Totton, planetární vědec z University of California, Santa Cruz.
„Pokud by se někdo v příštích pěti letech ozval a řekl: ‚Ano, našli jsme život s JWST‘, byl bych k tomuto tvrzení velmi skeptický,“ řekl Dr. Krissansen-Totton.
Je možné, že vesmírný teleskop Jamese Webba prostě nenajde biometrické údaje. Tato mise možná bude muset počkat na další generaci vesmírných dalekohledů, o více než deset let později. Studoval by tyto exoplanety stejným způsobem, jakým se lidé dívají na Mars nebo Venuši na noční obloze: pozorováním odrazu hvězdného světla na nich na černém pozadí vesmíru, spíše než když procházejí před hvězdou.
„Většinou uděláme velmi důležité základy pro budoucí teleskopy,“ předpověděl Dr. Rathcke. „Byl bych velmi překvapen, kdyby JWST zavedl biometrické detekce otisků prstů, ale doufám, že to bude opraveno. Chci říct, že to je v podstatě to, kvůli čemu tuto práci dělám.“
Přátelský webový obhájce. Odborník na popkulturu. Bacon ninja. Tvrdý twitterový učenec.
