Poszukiwanie życia - przyszłość obserwacji astronomicznych
Wkrótce w kosmosie pojawią się nowe, potężne teleskopy. Pora zastanowić się, co powinniśmy obserwować, by wykorzystać jak najlepiej ich potencjał.
Teleskop Kosmiczny Keplera pozwolił astronomom na odkrycie tysięcy planet poza Układem Słonecznym. Podobne nadzieje pokładane są w TESS (Transit Exoplanet Survey Satellite). Jego rolą będzie detekcja egzoplanet metodą tranzytową, czyli wyszukiwanie spadków jasności gwiazd wywołanych przez planetę poruszającą się przed tarczą gwiazdy. Początek misji planowany jest na 2017 rok.
Jednakże poszukiwanie planet, na których występują warunki umożliwiające powstanie życia będzie należeć do drugiego nowoczesnego teleskopu. James Webb Telescope, którego wyniesienie na orbitę zaplanowano na rok 2018, będzie miał możliwość zbadania składu atmosfer planet podobnych do Ziemi metodą spektroskopii podczas tranzytu – to oznacza znaczny postęp na drodze do lepszego poznania egzoplanet oraz poszukiwania życia pozaziemskiego.
Ze względu na ograniczenia czasowe i koszta, jakie generuje wykorzystanie takiego sprzętu, ilość i rodzaj badanych planet muszą być starannie wyselekcjonowane. Dlatego astronomowie z University of Washington – prof. Rory Barnes, prof. Victoria Meadows oraz asystentka naukowa Nicole Evans – opracowali wskaźnik określający, w jakim stopniu dana planeta może sprzyjać życiu. „Stworzyliśmy metodę nadawania priorytetów na podstawie danych obserwacyjnych. W ten sposób spośród setek możliwych celów będziemy mogli wybrać te, od których najlepiej zacząć badania” – stwierdził Barnes.
Dotychczas astronomowie skupiali się w swoich poszukiwaniach na tzw. ekosferach, mniej formalnie zwanych „Goldilock zones”, czyli takich miejscach w przestrzeni wokół gwiazdy, na których na orbitującej planecie mogłaby znajdować się woda w stanie płynnym, a przez to podstawa do wytworzenia się życia. Jednak takie podejście daje tylko sygnał zero-jedynkowy: planeta albo znajduje się w strefie sprzyjającej życiu, albo nie. Zgodnie z założeniami przyjętymi przez naukowców z Seattle można będzie dokonać dodatkowych podziałów na poziomie samej strefy. Indeks bierze pod uwagę liczne wartości, które w efekcie końcowym dają liczbę odpowiadającą prawdopodobieństwu, z jakim dana planeta ma szanse na utrzymanie płynnej wody na swojej powierzchni.
Jedną ze zmiennych jest zawartość skał (planety skaliste – jako te podobne Ziemi – są punktowane wyżej), inną – zmienność orbitalno-refleksyjna wskazująca łączną ilość energii, jaką planeta otrzymuje od swojej gwiazdy. Wyższe albedo powoduje, że większa część promieniowania zostaje odbita od powierzchni planety, a to skutkuje jej słabszym nagrzaniem i gorszymi warunkami do podtrzymywania życia. Duża ekscentryczność z kolei sprawia, że ilość energii dostarczanej planecie waha się w zależności od położenia na orbicie. Według Barnesa, planety położone bliżej wewnętrznej krawędzi strefy sprzyjającej życiu powinny wykazywać wyższe albedo, by chłodzić powierzchnię poprzez odbicie fal podczerwonych. Z drugiej strony, planety na zewnętrznych brzegach ekosfery mogłyby wykazywać wyższą ekscentryczność, by w ten sposób móc dostarczać planecie energii niezbędnej do życia w pobliżu perycentrum.
Barnes, Meadows i Evans zakwalifikowali w ten sposób egzoplanety odkryte zarówno w misji Kepler, jak i jej kontynuacji – K2. Przy okazji odkryli, że najlepsze kandydatki na planety zamieszkałe powinny otrzymywać od swojej gwiazdy 60 do 90 procent energii, jaką Ziemia dostaje od Słońca, co jest zgodne z obecnym stanem wiedzy o strefach zdolnych do utrzymania życia.
„Potencjał wskaźnika będzie rósł wraz z naszą wiedzą o egzoplanetach, pochodzącą zarówno z obserwacji, jak i z teorii” – uznaje Meadows. „To innowacyjny krok pozwalający na wyjście poza dwuwymiarowe ekosfery, by stworzyć elastyczne ramy dla ustalenia priorytetów wielu różnorodnych właściwości i czynników, które wpływają na to, czy na planecie może rozwinąć się życie”.
