Šis mēnesis iezīmēs jaunu nodaļu ārpuszemes dzīvības meklējumos, kad jaudīgākais līdz šim uzbūvētais kosmiskais teleskops sāks izspiegot planētas, kas riņķo ap citām zvaigznēm. Astronomi cer, ka Džeimsa Veba kosmiskais teleskops atklās, vai dažām no šīm planētām ir atmosfēra, kas varētu atbalstīt dzīvību.
Atmosfēras noteikšana citā Saules sistēmā būtu pietiekami forša. Taču pastāv iespēja – kaut arī neliela –, ka viena no šīm atmosfērām piedāvā tā dēvēto bioparakstu: atsauci uz pašu dzīvi.
“Es domāju, ka mēs spēsim atrast planētas, kuras, mūsuprāt, ir interesantas — ziniet, labas dzīvības izredzes,” sacīja Arizonas universitātes astronome Megana Mensfīlda. “Bet mēs ne vienmēr varēsim identificēt dzīvi uzreiz.”
Līdz šim Zeme joprojām ir vienīgā planēta Visumā, kur ir zināms, ka pastāv dzīvība. Zinātnieki ir sūtījuši zondes uz Marsu gandrīz 60 gadus un vēl nav atraduši Marsu. Taču var iedomāties, ka dzīvība slēpjas zem sarkanās planētas virsmas vai gaida, kad to atklās uz Jupitera vai Saturna mēness. Daži zinātnieki ir izteikuši cerību uz to VeneraNeskatoties uz sēra dioksīda mākoņu dedzinošo atmosfēru, tā var būt Veneras bērnu mājvieta.
Pat ja Zeme izrādās vienīgā planēta mūsu Saules sistēmā, kurā ir dzīvība, daudzās citās Visuma Saules sistēmās ir tā sauktās eksoplanētas.
1995. gadā Šveices astronomi atklāja pirmo eksoplanetu, kas riņķo ap saulei līdzīgu zvaigzni. Eksoplaneta, kas pazīstama kā 51 Pegasi b, izrādās neperspektīva mājvieta dzīvei — uzpūtīgs gāzes gigants, kas ir lielāks par Jupiteru un ir 1800 grādus pēc Fārenheita silts.
Nākamajos gados zinātnieki atklāja Vairāk nekā 5000 citu eksoplanetu. Dažas no tām ir ļoti līdzīgas Zemei — aptuveni tāda paša izmēra, izgatavotas no akmeņiem, nevis no gāzes un riņķo “Zelta plaukstas zonā” ap savu zvaigzni, ne pārāk tuvu ēdiena gatavošanai, bet nav pietiekami tālu, lai sasaltu.
Diemžēl šo eksoplanetu salīdzinoši nelielais izmērs līdz šim ir padarījis to ārkārtīgi grūti pētīt. Džeimsa Veba kosmiskais teleskops, kas tika palaists pagājušajā Ziemassvētkos, to mainīs, darbojoties kā palielināms stikls, kas ļaus astronomiem tuvāk aplūkot šīs pasaules.
Kopš tā palaišanas no Kourou, Franču Gviānā, teleskops ir ES ceļoju Miljonu jūdžu attālumā no Zemes tas nonāk orbītā ap Sauli. Tur viņa 21 pēdas garo spoguli pasargā vairogs no saules vai zemes siltuma vai gaismas. Šajā dziļajā tumsā teleskops var atklāt vājus, tālus gaismas starus, tostarp tos, kas varētu atklāt jaunas detaļas par tālām planētām.
Doktors Mansfīlds sacīja, ka kosmiskais teleskops “ir pirmā lielā kosmosa observatorija, kas ņēmusi vērā eksoplanetu atmosfēru izpēti tā dizainā.”
NASA inženieri sāka fotografēt dažādus objektus ar Webb teleskopu jūnija vidū un savus pirmos attēlus publiskos 12. jūlijā.
Eksoplanetas būs šajā pirmajā attēlu partijā, sacīja programmas galvenais zinātnieks Ēriks Smits. Tā kā teleskops pavadīs salīdzinoši īsu laiku, vērojot eksoplanētas, doktors Smits šos pirmos attēlus uzskatīja par “ātru un netīru” teleskopa jaudas skatījumu.
Šie ātrie apskati sekos virknei daudz ilgāku novērojumu, sākot no jūlija, nodrošinot skaidrāku priekšstatu par eksoplanētām.
Vairākas astronomu komandas plāno to apskatīt septiņas planētas riņķo ap zvaigzni ar nosaukumu Trappist-1. Iepriekšējie novērojumi liecināja, ka trīs no planētām aizņem dzīvojamo zonu.
“Tā ir ideāla vieta, kur meklēt dzīvības pēdas ārpus Saules sistēmas,” sacīja Monreālas universitātes absolvente Olīvija Lima, kura novēros planētas Trappist-1, sākot no 4. jūlija.
Tā kā Trappist-1 ir maza, auksta zvaigzne, tās apdzīvojamā zona atrodas tuvāk nekā mūsu Saules sistēmā. Rezultātā tās potenciāli apdzīvojamās planētas riņķo tuvākā diapazonā, un apriņķošana ap zvaigzni aizņem tikai dažas dienas. Katru reizi, kad planētas šķērsos Trappist-1 priekšā, zinātnieki varēs risināt pamata, bet būtisku jautājumu: vai kādai no tām ir atmosfēra?
“Ja tajā nebūtu gaisa, tas nebūtu apdzīvojams, pat ja tas atrastos apdzīvotā vietā,” sacīja Kornela universitātes astronome Nikola Lūisa.
Doktors Lūiss un citi astronomi nebūtu pārsteigti, ja neatrastu atmosfēru, kas ieskauj planētas Trappist-1. Pat ja planētām veidojoties bija izveidojusies atmosfēra, zvaigzne, iespējams, jau sen tās aizpūta, izmantojot ultravioleto un rentgenstaru.
“Iespējams, ka viņi varētu noņemt visu planētas atmosfēru, pirms tai pat ir iespēja sākt radīt dzīvību,” sacīja doktors Mansfīlds. “Tas ir pirmais jautājums, uz kuru mēs šeit cenšamies atbildēt: vai šīm planētām varētu būt pietiekami ilga atmosfēra, lai tās varētu attīstīt dzīvību.”
Planēta, kas iet garām Trappist-1, radīs nelielu ēnu, taču ēna būs pārāk maza, lai to uztvertu kosmosa teleskops. Tā vietā teleskops noteiks nelielu zvaigznes gaismas aptumšošanos.
“Tas ir kā skatīties uz Saules aptumsumu ar aizvērtām acīm,” sacīja Džeikobs Lustigs-Jeigers, astronoms, kurš ieguva pēcdoktorantūras stipendiju Džona Hopkinsa lietišķās fizikas laboratorijā. “Jums varētu būt zināma sajūta, ka gaisma ir blāva.”
Planēta ar atmosfēru aptumšotu zvaigzni aiz tās citādi nekā kaila planēta. Daļa zvaigznes gaismas izies tieši caur atmosfēru, bet gāzes absorbēs gaismu noteiktos viļņu garumos. Ja astronomi skatītos tikai uz zvaigžņu gaismu šajos viļņu garumos, planēta Trappist-1 aptumšotu vēl vairāk.
Teleskops nosūtīs šos Trappist-1 novērojumus atpakaļ uz Zemi. Un tad jūs saņemat e-pastu, piemēram, “Ei, jūsu dati ir pieejami,” sacīja Dr. Mensfīlds.
Taču Trappist-1 gaisma būs tik vāja, ka būs vajadzīgs laiks, lai to saprastu. “Jūsu acs ir pieradusi tikt galā ar miljoniem fotonu sekundē,” sacīja doktors Smits. “Bet šie teleskopi savāc tikai dažus fotonus sekundē.”
Pirms doktore Mansfīlda vai viņas kolēģi astronomi var analizēt eksoplanetas, kas iet garām Trappist-1, vispirms tās būs jānošķir no sīkajām svārstībām, ko rada teleskopa īpašais mehānisms.
“Lielākā daļa darba, ko es daru, ir nodrošināt, lai mēs rūpīgi izlabotu visas dīvainās lietas, ko dara teleskops, lai mēs varētu redzēt šos ļoti mazos signālus,” sacīja Dr. Mansfīlds.
Šo centienu beigās Dr. Mansfīlda un viņas kolēģi var atklāt atmosfēru ap Trappist-1. Bet šis rezultāts vien neatklās atmosfēras būtību. Tas varētu būt bagāts ar slāpekli un skābekli, kā tas ir uz Zemes, vai līdzīgs toksiskajai oglekļa dioksīda un sērskābes zupai uz Veneras. Vai arī tā varētu būt kombinācija, ko zinātnieki nekad nav redzējuši.
“Mums nav ne jausmas, no kā veidojas šīs atmosfēras,” sacīja Dānijas Tehniskās universitātes astronoms Aleksandrs Ratke. “Mums ir idejas, simulācijas un visas šīs lietas, bet mums īsti nav ne jausmas. Mums jāiet un jāskatās.”
Džeimsa Veba kosmiskais teleskops, ko dažreiz sauc par JWST, var izrādīties pietiekami spēcīgs, lai noteiktu eksoplanetu atmosfēras specifiskos komponentus, jo katrs daļiņu veids absorbē dažādu gaismas viļņu garumu diapazonu.
Taču šie atklājumi būs atkarīgi no laikapstākļiem uz ārējām planētām. Spilgta, atstarojoša mākoņu sega varētu bloķēt jebkuras zvaigžņu gaismas iekļūšanu eksoplanetas atmosfērā, iznīcinot visus mēģinājumus atrast kosmosa gaisu.
“Ir patiešām grūti atšķirt atmosfēru ar mākoņiem un bez atmosfēras,” sacīja Dr. Rathcke.
Ja laika apstākļi ir labvēlīgi, astronomi īpaši vēlas noskaidrot, vai eksoplanetu atmosfērā ir ūdens. Vismaz uz Zemes ūdens ir bioloģijas priekšnoteikums. “Mēs domājam, ka tas, iespējams, būtu labs sākumpunkts dzīvības meklējumiem,” sacīja doktors Mensfīlds.
Taču ūdeņaina atmosfēra ne vienmēr nozīmē, ka eksoplanetā ir dzīvība. Lai pārliecinātos, ka planēta ir dzīva, zinātniekiem būs jāatklāj biomarķieris, molekula vai vairāku molekulu grupa, ko raksturīgi veido dzīvi organismi.
Zinātnieki joprojām apspriež, kas ir uzticams bioparaksts. Zemes atmosfēra ir unikāla mūsu Saules sistēmā, jo tajā ir daudz skābekļa, kas galvenokārt ir augu un aļģu produkts. Bet skābekli var ražot arī bez dzīvības palīdzības, kad gaisā esošās ūdens molekulas sadalās. Tāpat metānu var atbrīvot dzīvi mikrobi, bet arī vulkāni.
Iespējams, ka pastāv zināms gāzu līdzsvars, kas spēj nodrošināt skaidru vitālu nospiedumu, kuru nevar uzturēt bez dzīvības palīdzības.
“Mums ir vajadzīgi ļoti labvēlīgi scenāriji, lai atrastu šos svarīgos pirkstu nospiedumus,” sacīja Dr. Rathcke. “Es nesaku, ka tas nav iespējams. Es vienkārši domāju, ka tas ir tāli. Mums ir ļoti jāpaveicas.”
Lai atrastu šādu līdzsvaru, Veba teleskopam būtu jānovēro planēta, kas bieži iet garām Trappist-1, sacīja Džošua Krisansens-Totons, Kalifornijas universitātes Santakrusas planētu zinātnieks.
“Ja kāds nākamajos piecos gados nāktu klajā un teiktu: “Jā, mēs atradām dzīvi ar JWST”, es būtu ļoti skeptisks pret šo apgalvojumu,” sacīja Dr. Krisansens-Totons.
Iespējams, ka Džeimsa Veba kosmiskais teleskops vienkārši nespēs atrast biometriskos datus. Šai misijai, iespējams, būs jāgaida nākamās paaudzes kosmosa teleskopi vairāk nekā desmit gadus vēlāk. Šīs eksoplanētas tiks pētītas tāpat kā cilvēki naksnīgajās debesīs skatās uz Marsu vai Venēru: novērojot zvaigžņu gaismas atspīdumu uz tām uz kosmosa melnā fona, nevis ejot garām zvaigznei.
“Lielākoties mēs veiksim ļoti svarīgo pamatu darbu nākotnes teleskopiem,” prognozēja Dr. Rathcke. “Es būtu ļoti pārsteigts, ja JWST ieviestu biometrisko pirkstu nospiedumu noteikšanu, bet es ceru, ka tas tiks labots. Es domāju, ka pamatā es daru šo darbu.”
