Οι καλύτερες πιθανότητες που έχουμε για εύρεση ζωής σε άλλους κόσμους δεν αφορούν το να “στήνουμε αυτί” για κωδικοποιημένα μηνύματα ή να ταξιδέψουμε σε μακρινά αστέρια, αλλά το να ανιχνεύσουμε τα χημικά σημάδια της ζωής στις ατμόσφαιρες των εξωπλανητών. Αυτό το πολυπόθητο επίτευγμα, συχνά πιστεύεται ότι είναι πέρα από τις δυνατότητες των σημερινών μας παρατηρητηρίων, όμως μια νέα μελέτη υποστηρίζει ότι το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb (JWST) θα μπορούσε να το πετύχει.
Οι περισσότεροι εξωπλανήτες που έχουμε ανακαλύψει μέχρι στιγμής, έχουν βρεθεί με τη μέθοδο της διέλευσης. Κατά τη διέλευση, ο πλανήτης περνά μπροστά από το αστέρι του, σχετικά πάντα με την δική μας ευθεία παρατήρησης. Και παρά το ότι δεν μπορούμε να παρατηρήσουμε απευθείας τον πλανήτη, αυτό που βλέπουμε είναι μία μείωση της λαμπρότητας του άστρου, μόλις κατά ένα κλάσμα της εκατοστιαίας μονάδας. Και εφόσον παρακολουθούμε πολλά αστέρια εδώ και πολύ πολύ καιρό, είμαστε σε θέση να αναγνωρίσουμε το μοτίβο -στην πτώση της λαμπρότητας- που υποδηλώνει την παρουσία ενός πλανήτη.
Η λαμπρότητα του άστρου μειώνεται επειδή ο πλανήτης μπλοκάρει ένα μέρος του αστρικού φωτός. Εάν όμως επιπλέον, ο πλανήτης διαθέτει και ατμόσφαιρα, τότε μια μικρή ποσότητα φωτός θα περάσει μέσα από αυτήν την ατμόσφαιρα πριν φτάσει σε εμάς. Αναλόγως της χημικής της σύνθεσης, κάποια μήκη κύματος θα απορροφηθούν, σχηματίζοντας έτσι φάσματα απορρόφησης μέσα στα φάσματα του αστρικού φωτός. Ξέρουμε εδώ και αιώνες πως να αναγνωρίζουμε άτομα και μόρια από τα φάσματα απορρόφησης και εκπομπής τους, οπότε -κατ’ αρχήν τουλάχιστον- είμαστε σε θέση να προσδιορίσουμε την ατμοσφαιρική σύνθεση ενός πλανήτη μέσω της μεθόδου της διέλευσης.
Παρότι η ιδέα είναι απλή, η εφαρμογή της είναι αρκετά δύσκολη. Καταρχάς, το αστρικό φως δεν εμφανίζει μία σταθερή ροή φωτός. Όπως και στον Ήλιο μας, εμφανίζονται εκλάμψεις, αστρικές κηλίδες και άλλες διαταραχές που εισάγουν θόρυβο στο σήμα. Εξαιτίας αυτού, ακόμη και η ανίχνευση της μείωσης της λαμπρότητας λόγω της πλανητικής διέλευσης, καθίσταται δύσκολη. Και ενώ ένας πλανήτης μπλοκάρει λιγότερο από το ένα τοις εκατό του φωτός του άστρου του, η ποσότητα του αστρικού φωτός που διέρχεται από την ατμόσφαιρα ενός εξωπλανήτη είναι πραγματικά ελάχιστη. Για την ανίχνευση ατμοσφαιρικών φασμάτων, Θα χρειαζόμασταν πάρα πολλές διελεύσεις με εξαιρετικά λεπτομερείς φασματοσκοπικές παρατηρήσεις.
Για μερικούς εξωπλανήτες αυτό το έχουμε κάνει ήδη, ανιχνεύοντας την παρουσία νερού και κάποιων οργανικών ενώσεων· οι παρατηρήσεις αυτές, όμως, έγιναν σε μεγάλους αέριους πλανήτες με πυκνές ατμόσφαιρες. Δεν έχουμε καταφέρει να το κάνουμε με βραχώδεις -παρόμοιους με την Γη- κόσμους. Τα τηλεσκόπια μας δεν είναι αρκετά ευαίσθητα για αυτό. Όμως, μία νέα μελέτη δείχνει ότι το JWST θα μπορούσε να ανιχνεύσει ορισμένες χημικές βιοϋπογραφές, ανάλογα με την αφθονία τους στην ατμόσφαιρα.
Η ερευνητική ομάδα προσομοίωσε τις ατμοσφαιρικές συνθήκες για πέντε γενικούς τύπους, παρόμοιων με την Γή, κόσμων: έναν ωκεάνιο κόσμο, έναν ηφαιστειακά ενεργό κόσμο, έναν βραχώδη κόσμο κατά την περίοδο του βαρέως βομβαρδισμού, μια υπερ-Γαία και έναν κόσμο παρόμοιο με την Γη κατά την περίοδο που εμφανίστηκε η ζωή. Με επιφανειακή πίεση μικρότερη από πέντε γήινες ατμόσφαιρες για όλους τους κόσμους, υπολόγισαν τα φάσματα απορρόφησης για διάφορα οργανικώς παραγόμενα μόρια, όπως το μεθάνιο, η αμμωνία και το μονοξείδιο του άνθρακα. Βέβαια, τα μόρια αυτά μπορούν να σχηματιστούν και μέσω μη βιολογικών μεθόδων. Εξακολουθούν να αποτελούν, όμως, μια καλή βάση για την επίδειξη της ιδέας.
Διαπιστώθηκε, λοιπόν, ότι το JWST -συγκεκριμένα το όργανο NIRSpec G395M/H- θα μπορούσε να επιβεβαιώσει την παρουσία αυτών των μορίων, μέσα σε 10 διελεύσεις του πλανήτη. Είναι ασφαλώς πιο εύκολο να γίνει κάτι τέτοιο σε υπερ-Γαίες και σε άλλους κόσμους με πυκνή ατμόσφαιρα, εξακολουθεί όμως να είναι εφικτό και για δυνητικά κατοικήσιμους κόσμους.
Βάσει του αριθμού των διελεύσεων που απαιτούνται, η καλύτερη επιλογή μας για την ανίχνευση βιοϋπογραφών μέσω του JWST θα ήταν οι -κοντινών τροχιών- κόσμοι των ερυθρών νάνων, όπως το σύστημα Trappist-1, το οποίο διαθέτει αρκετούς δυνητικά κατοικήσιμους πλανήτες στο μέγεθος της Γης. Με δεδομένη την αλληλεπικάλυψη μεταξύ βιολογικής και μη βιολογικής προέλευσης, οι παρατηρήσεις του JWST μπορεί να μην αρκούν για να επιβεβαιώσουν την ύπαρξη ζωής, όμως η νέα μελέτη δείχνει ότι βρισκόμαστε πολύ κοντά σε αυτό.
Παραπομπές: Claringbold, Alastair, et al. “Prebiosignature Molecules Can Be Detected in Temperate Exoplanet Atmospheres with JWST.” arXiv preprint arXiv:2306.02897 (2023).
Πηγή: https://www.universetoday.com/
