Знаем, че има хиляди открити и потвърдени екзопланети и още милиони, които чакат да бъдат открити. За да определим от дистанция дали те биха могли да поддържат живот, е нужно да изследваме атмосферите им. Планираният телескоп LIFE (Large Interferometer For Exoplanets) ще цели да извършва точно това.
Търсенето на биомаркери на потенциално обитаеми екзопланети набира скорост. Телескопът James Webb (JWST) успешно е изследвал някои атмосферни спектри на екзопланети, но има много други задачи за вършене, а времето за наблюдение е ограничено. Мистята LIFE е посветена на намирането на биомаркери на екзопланети и наскоро тя беше подложена на тест. Може ли телескопът да открие биомаркерите тук на Земята?
Като интерферометър LIFE ще се състои от пет отделни телескопа, които ще работят в синхрон, за да разширят зрителното поле на уреда. LIFE се разработва от ETH Цюрих (Федерален технологичен институт Цюрих) в Швейцария. Той ще извършва наблюдения в средния инфрачервен диапазон. При него могат да бъдат открити спектрални линии на важните биопоказатели озон, метан и азотен оксид.
LIFE ще бъде разположен на т. нар. втора точка на Лагранж (L2*), на около 1,5 милиона километра от Земята. Там се намира и телескопът James Webb. От това място той ще наблюдава списък с екзопланетни цели с надеждата да намери биомаркери. „Нашата цел е да открием химични съединения в светлинния спектър, които говорят за живот на екзопланетите“, обясни Саша Куанц, професор по екзопланети и обитаемост в ETH Zurich и ръководител на инициативата LIFE.
LIFE все още е само концепция и изследователите искат да тестват ефективността му. Тъй като все още не е построен, екип от изследователи използва атмосферата на Земята като тестово поле. Те третират Земята като екзопланета и тестват методите на LIFE спрямо известния атмосферен спектър на Земята при различни условия. За да уловят данните от симулацията те използват инструмент, наречен LIFEsim. Изследователите често използват симулирани данни, за да тестват възможностите на мисията, но в този случай те използват реални данни. Техните резултати са публикувани в The Astronomical Journal с водещ автор д-р Даниел Ангерхаузен, астрофизик и астробиолог от ETH Цюрих.
Как сезонните вариации биха повлияли на наблюденията?
В реален сценарий Земята би била просто далечно, почти невъзможна за разпознаване петънце. Всичко, което LIFE би видял, е атмосферният спектър на планетата, който се променя с течение на времето в зависимост от гледната точка на телескоп и времетраенето на наблюдението. Заснетите спектри ще бъдат натрупани с течение на времето, което ще доведе до важен въпрос: как геометрията на наблюдението и сезонните вариации на Земята биха повлияли на наблюденията на LIFE?
За щастие на изследователския екип разполагаме с достатъчно наблюдения на Земята, с които да работят. Изследователите използват три различни геометрии на наблюдение: два изгледа от полюсите и един от екваториалния регион. От тези три гледни точки те работят с атмосферни данни от януари и юли, което дава най-големи сезонни вариации.
Въпреки че планетарните атмосфери могат да бъдат изключително сложни, астробиолозите се фокусират върху определени аспекти, за да разкрият потенциала на планетата да поддържа живот. От особен интерес са химикалите N20, CH3Cl и CH3Br (азотен оксид, хлорометан и бромометан), всички от които могат да бъдат произведени биогенно. „Ние използваме набор от сценарии, извлечени от модели на химична кинетика, които симулират атмосферния отговор на различни нива на биогенно производство на N20, CH3Cl и CH3Br в богати на O2 атмосфери на планети от земен тип, за да произведем бъдещи модели за нашия софтуер за симулатор за наблюдение LIFEsim“, пишат авторите.
По-специално, изследователите искат да знаят дали LIFE ще може да открие въглероден диоксид, вода, озон и метан на планетата Земя на разстояние от около 30 светлинни години. Те са признаци на умерен, животоподдържащ свят – особено озонът и метанът, които се произвеждат от живота на Земята. Това означава, че ако LIFE може да долови биохимията на Земята по този начин, той може да я открие и на други светове.
Телескопът ще може да открива течна вода
LIFE успява да долови въглероден диоксид, вода, озон и метан на Земята. Той също така открива някои повърхностни условия, които показват течна вода. Интересното е, че резултатите на LIFE не зависят от кой ъгъл се гледа Земята. Това е важно, тъй като не знаем от какви ъгли LIFE ще наблюдава екзопланетите.
Сезонните колебания са другият проблем и те не са толкова лесни за наблюдение. За щастие изглежда, че това няма да е ограничаващ фактор. „Дори ако атмосферната сезонност не се наблюдава лесно, нашето проучване показва, че космическите мисии от ново поколение могат да преценят дали близките умерени екзопланети от земен тип са обитаеми или дори обитавани“, каза Куанц.
Откриването на търсените химикали обаче не е достатъчно. Критичното е колко време отнема изследването. Изграждането на космически интерферометър, който открива тези химикали, но отнема твърде много време, за да го направи, не би било практично или ефективно. „Ние използваме резултатите, за да извлечем времето за наблюдение, необходимо за откриването на тези сценарии, и да ги приложим, за да определим научните изисквания за мисията“, пише изследователският екип в своя документ.
За да нарисуват по-широка картина на времето за наблюдение на LIFE, изследователите разработват списък с цели. Те създадават „разпределение по разстояние на планети в обитаемата зона с радиуси между 0,5 и 1,5 пъти радиуса на Земята около звезди от типа на Слънцето, които могат да бъдат открити с LIFE.“ Данните за тези цели идват от NASA и от други предишни изследвания.
50-100 дни наблюдение
Резултатите показват, че са необходими само няколко дни за някои от целите, докато за други може да са необходими до 100 дни, за да се открие съответният резултат.
Това, което екипът нарича „златни цели“, е най-лесно за наблюдение. Планетите в системата Проксима Кентавър са пример за този тип цели. За тези планети са необходими само няколко дни наблюдение. Ще са необходими около десет дни изследване с LIFE, за да се наблюдават „определени стандартни сценарии, като планети от земен тип около звезди от слънчев тип“, пишат изследователите. Най-предизвикателните случаи, които все още са осъществими, са екзопланети, които са земни близнаци на около 5 парсека. Според резултатите, LIFE се нуждае от около 50-100 дни наблюдение, за да открие биомаркерите при тях.
В този момент LIFE все още е само потенциална мисия. Това не е първата предложена мисия, която ще бъде фокусирана единствено върху обитаемостта на екзопланетите. През 2023 г. NASA предложи Обсерваторията на обитаемите светове (HWO). Нейната цел е директно да изобрази най-малко 25 потенциално обитаеми свята и след това да търси биомаркери в техните атмосфери.
Но според авторите техните резултати показват, че LIFE е най-добрият вариант.
Всичко важно от света на технологиите, директно в пощата ти.
С абонирането приемате нашите Условия и Политика за поверителност. Може да се отпишете с един клик по всяко време.
Коментирайте статията в нашите Форуми. За да научите първи най-важното, харесайте страницата ни във Facebook, и ни последвайте в Google Новини, TikTok, Telegram и Viber или изтеглете приложението на Kaldata.com за Android, iPhone, Huawei, Google Chrome, Microsoft Edge и Opera!
