Šis mėnuo bus naujas skyrius nežemiškos gyvybės paieškose, kai galingiausias iki šiol pastatytas kosminis teleskopas pradės šnipinėti aplink kitas žvaigždes skriejančias planetas. Astronomai tikisi, kad James Webb kosminis teleskopas atskleis, ar kai kurios iš šių planetų turi atmosferą, kuri galėtų palaikyti gyvybę.

Nustatyti atmosferą kitoje saulės sistemoje būtų pakankamai vėsu. Tačiau yra tikimybė, nors ir nedidelė, kad viena iš šių atmosferų pasiūlys tai, kas žinoma kaip biologinis parašas: nuoroda į patį gyvenimą.

„Manau, kad mums pavyks rasti planetų, kurios, mūsų nuomone, yra įdomios – žinote, geros gyvenimo perspektyvos“, – sakė Arizonos universiteto astronomė Megan Mansfield. – Tačiau nebūtinai galėsime iš karto atpažinti gyvenimą.

Kol kas Žemė tebėra vienintelė planeta visatoje, kurioje žinoma gyvybė. Mokslininkai į Marsą siunčia zondus beveik 60 metų ir vis dar nerado Marso. Tačiau galima įsivaizduoti, kad gyvybė slepiasi po raudonosios planetos paviršiumi arba laukia, kol bus atrasta Jupiterio ar Saturno mėnulyje. Kai kurie mokslininkai išreiškė savo viltį VeneraNepaisant deginančios sieros dioksido debesų atmosferos, joje gali gyventi Veneros vaikai.

Net jei Žemė pasirodo esanti vienintelė mūsų saulės sistemos planeta, kurioje gyvena gyvybė, daugelyje kitų visatos saulės sistemų yra vadinamųjų egzoplanetų.

1995 metais Šveicarijos astronomai atrado pirmąją egzoplanetą, skriejančią aplink saulę panašią žvaigždę. Egzoplaneta, žinoma kaip 51 Pegasi b, pasirodo esanti neperspektyvi namai visam gyvenimui – pūkuotas dujų milžinas, didesnis už Jupiterį ir 1800 laipsnių pagal Farenheitą šiltas.

Vėlesniais metais mokslininkai nustatė Daugiau nei 5000 kitų egzoplanetų. Kai kurie yra labai panašūs į Žemę – maždaug tokio paties dydžio, pagaminti iš uolienų, o ne dujų ir skriejantys „Auksaplaukės zonoje“ aplink savo žvaigždę, ne per arti virimo, bet pakankamai toli, kad užšaltų.

Deja, dėl santykinai mažo šių egzoplanetų dydžio iki šiol jas buvo nepaprastai sunku ištirti. Per praėjusias Kalėdas paleistas Jameso Webbo kosminis teleskopas tai pakeis, veikdamas kaip padidinamasis stiklas, leidžiantis astronomams atidžiau pažvelgti į šiuos pasaulius.

Nuo pat paleidimo iš Kourou, Prancūzijos Gvianos, teleskopas turi aš keliavau Milijono mylių atstumu nuo Žemės jis skrieja į savo orbitą aplink Saulę. Ten skydas apsaugo jo 21 pėdos veidrodį nuo bet kokios saulės ar žemės šilumos ar šviesos. Šioje gilioje tamsoje teleskopas gali aptikti silpnus, tolimus šviesos spindulius, įskaitant tuos, kurie gali atskleisti naujų detalių apie tolimas planetas.

Daktaras Mansfieldas sakė, kad kosminis teleskopas „yra pirmoji didelė kosminė observatorija, kuri savo konstrukcijoje atsižvelgė į egzoplanetų atmosferų tyrimą“.

NASA inžinieriai pradėjo fotografuoti įvairius objektus naudodami Webb teleskopą birželio viduryje, o pirmuosius savo vaizdus visuomenei pateiks liepos 12 d.

Egzoplanetos bus toje pirmoje vaizdų partijoje, sakė programos vyriausiasis mokslininkas Ericas Smithas. Kadangi teleskopas gana trumpai stebės egzoplanetas, daktaras Smithas tuos pirmuosius vaizdus laikė „greitu ir nešvariu“ žvilgsniu į teleskopo galią.

Šie greiti žvilgsniai bus atliekami po daug ilgesnių stebėjimų, pradedant liepos mėn., ir suteiks aiškesnį egzoplanetų vaizdą.

Kelios astronomų komandos planuoja pažvelgti į septynios planetos skriejančią aplink žvaigždę Trappist-1. Ankstesni stebėjimai parodė, kad trys planetos užima gyvenamąją zoną.

„Tai ideali vieta ieškoti gyvybės pėdsakų už Saulės sistemos ribų“, – sakė Monrealio universiteto magistrantė Olivia Lim, kuri nuo liepos 4 d. stebės „Trappist-1“ planetas.

Kadangi Trappist-1 yra maža šalta žvaigždė, jos gyvenamoji zona yra arčiau nei mūsų saulės sistemoje. Dėl to jos potencialiai gyventi tinkamos planetos skrieja iš arti ir aplink žvaigždę apsisuka vos kelias dienas. Kiekvieną kartą, kai planetos praeis priešais Trappist-1, mokslininkai galės atsakyti į pagrindinį, bet esminį klausimą: ar kuri nors iš jų turi atmosferą?

„Jei jis neturėtų oro, jis nebūtų tinkamas gyventi, net jei jis būtų gyvenamoje vietovėje“, – sakė Kornelio universiteto astronomė Nicole Lewis.

Daktaras Lewisas ir kiti astronomai nenustebtų neradę atmosferos, supančios planetas Trappist-1. Net jei susiformavusios planetos turėjo atmosferą, žvaigždė galėjo jas jau seniai nusprogdinti naudodama ultravioletinius ir rentgeno spindulius.

„Gali būti, kad jie gali pašalinti visą planetos atmosferą, kol ji net neturi progos pradėti kurti gyvybę“, – sakė daktaras Mansfieldas. „Tai pirmasis klausimas, į kurį bandome atsakyti: ar šios planetos gali turėti pakankamai ilgą atmosferą, kad galėtų vystytis gyvybei.

Planeta, einanti priešais Trappist-1, sukurs nedidelį šešėlį, tačiau šešėlis bus per mažas, kad kosminis teleskopas galėtų jį paimti. Vietoj to, teleskopas aptiks nedidelį žvaigždės šviesos pritemdymą.

„Tai tarsi žiūrėti į saulės užtemimą užmerktomis akimis“, – sakė astronomas Jacobas Lustigas-Jeigeris, stažavęs daktaro laipsnį Johnso Hopkinso taikomosios fizikos laboratorijoje. – Galbūt nujaučiate, kad šviesa prigeso.

Planeta su atmosfera už jos esančią žvaigždę užtemdytų kitaip nei nuoga planeta. Dalis žvaigždės šviesos prasiskverbs tiesiai per atmosferą, tačiau dujos sugers šviesą tam tikru bangos ilgiu. Jei astronomai žiūrėtų tik į žvaigždžių šviesą tokiais bangos ilgiais, planeta dar labiau pritemdytų Trappist-1.

Teleskopas atsiųs šiuos Trappist-1 stebėjimus atgal į Žemę. Ir tada gausite el. laišką, pavyzdžiui, „Ei, jūsų duomenys yra prieinami“, – sakė daktaras Mansfieldas.

Tačiau Trappist-1 šviesa bus tokia silpna, kad prireiks laiko, kol ją supras. „Jūsų akis įpratusi susidoroti su milijonais fotonų per sekundę“, – sakė daktaras Smithas. „Tačiau šie teleskopai tiesiog surenka keletą fotonų per sekundę.”

Kad daktaras Mansfieldas ar jos kolegos astronomai galėtų analizuoti priešais Trappist-1 esančias egzoplanetas, jie pirmiausia turės jas atskirti nuo mažyčių svyravimų, kuriuos sukelia specialus teleskopo mechanizmas.

„Daugelis mano darbo iš tikrųjų yra užtikrinti, kad mes atidžiai ištaisytume bet kokį keistą dalyką, kurį daro teleskopas, kad galėtume matyti tuos labai mažus signalus“, – sakė daktaras Mansfieldas.

Pasibaigus šioms pastangoms, daktarė Mansfield ir jos kolegos gali atrasti atmosferą aplink Trappist-1. Tačiau vien šis rezultatas neatskleis atmosferos prigimties. Jame gali būti daug azoto ir deguonies, kaip ir Žemėje, arba panašus į toksišką anglies dioksido ir sieros rūgšties sriubą Veneroje. Arba tai gali būti derinys, kurio mokslininkai dar nematė.

„Neįsivaizduojame, iš ko sudarytos šios atmosferos“, – sakė Danijos technikos universiteto astronomas Alexanderis Rathke. „Turime idėjų, modeliavimo ir viso kito, bet iš tikrųjų neturime jokios idėjos. Turime eiti ir pažiūrėti.”

James Webb kosminis teleskopas, kartais vadinamas JWST, gali pasirodyti pakankamai galingas, kad nustatytų konkrečius egzoplanetos atmosferos komponentus, nes kiekvieno tipo dalelės sugeria skirtingą šviesos bangos ilgio diapazoną.

Tačiau šie atradimai priklausys nuo oro sąlygų išorinėse planetose. Ryški, atspindinti debesų antklodė gali užblokuoti bet kokią žvaigždžių šviesą nuo patekimo į egzoplanetos atmosferą, sunaikindama bet kokius bandymus rasti erdvės oro.

„Tikrai sunku atskirti atmosferą su debesimis ir be atmosferos“, – sakė daktaras Rathcke.

Jei oras palankus, astronomai ypač nori išsiaiškinti, ar egzoplanetų atmosferoje yra vandens. Bent jau Žemėje vanduo yra būtina biologijos sąlyga. „Manome, kad tai tikriausiai būtų geras atspirties taškas gyvenimo paieškoms“, – sakė daktaras Mansfieldas.

Tačiau vandeninga atmosfera nebūtinai reiškia, kad egzoplanetoje yra gyvybės. Norėdami įsitikinti, kad planeta yra gyva, mokslininkai turės atrasti biologinį žymeklį, molekulę arba kelių molekulių grupę, kuri yra būdinga gyvų organizmų formavimui.

Mokslininkai vis dar ginčijasi, kas yra patikimas biologinis parašas. Žemės atmosfera yra unikali mūsų saulės sistemoje, nes joje yra daug deguonies, daugiausia augalų ir dumblių produkto. Tačiau deguonis gali būti gaminamas ir be gyvybės pagalbos, kai vandens molekulės ore skyla. Panašiai metaną gali išleisti gyvi mikrobai, bet ir ugnikalniai.

Gali būti, kad egzistuoja tam tikras dujų balansas, galintis suteikti aiškų gyvybinį įspaudą, kurio nepavyks išlaikyti be gyvybės pagalbos.

„Mums reikia labai palankių scenarijų, kad galėtume rasti šiuos gyvybiškai svarbius pirštų atspaudus“, – sakė daktaras Rathcke. „Aš nesakau, kad tai neįmanoma. Tiesiog manau, kad tai toli. Mums reikia labai pasisekti.”

Norint rasti tokią pusiausvyrą, Webb teleskopas turėtų stebėti planetą, kuri dažnai eina priešais Trappist-1, sakė Kalifornijos universiteto Santa Kruze planetologas Joshua Krissansen-Totton.

„Jei kas nors per ateinančius penkerius metus atsirastų ir pasakytų: „Taip, mes radome gyvenimą su JWST“, būčiau labai skeptiškas dėl šio teiginio“, – sakė dr. Krissansen-Totton.

Gali būti, kad James Webb kosminis teleskopas tiesiog negalės rasti biometrinių duomenų. Šios misijos gali tekti laukti naujos kartos kosminių teleskopų, praėjus daugiau nei dešimtmečiui. Šias egzoplanetas tirtų taip pat, kaip žmonės žiūri į Marsą ar Venerą naktiniame danguje: stebint žvaigždžių šviesos atspindį ant jų juodame kosmoso fone, o ne tada, kai jos praeina priešais žvaigždę.

„Daugiausia mes padarysime labai svarbius būsimų teleskopų pamatus“, – prognozavo dr. Rathcke. „Būčiau labai nustebęs, jei JWST įdiegtų biometrinių pirštų atspaudų aptikimą, bet tikiuosi, kad jis bus pataisytas. Turiu galvoje, iš esmės tai ir darau šį darbą.”