Leita, hlusta og lykta

„Innan áratug munum við finna sannfærandi vísbendingar um líf handan jarðar,“ sagði Ellen Stofan, vísindastjóri stofnunarinnar, á Habitable Worlds in Space ráðstefnu NASA í apríl 2015. Hún bætti við að óhrekjanlegum og skilgreinandi staðreyndum um tilvist geimverulífs verði safnað innan 20-30 ára.

„Við vitum hvar á að leita og hvernig á að líta,“ sagði Stofan. „Og þar sem við erum á réttri leið er engin ástæða til að efast um að við finnum það sem við erum að leita að.“ Hvað nákvæmlega var átt við með himintungli, tilgreindu fulltrúar stofnunarinnar ekki. Fullyrðingar þeirra benda til þess að það gæti til dæmis verið Mars, annað fyrirbæri í sólkerfinu, eða einhvers konar fjarreikistjörnu, þó að í síðara tilvikinu sé erfitt að gera ráð fyrir að óyggjandi sannanir fáist á aðeins einni kynslóð. Klárlega Uppgötvanir undanfarinna ára og mánaða sýna eitt: vatn - og í fljótandi ástandi, sem er talið nauðsynlegt skilyrði fyrir myndun og viðhaldi lífvera - er mikið í sólkerfinu.

„Árið 2040 munum við hafa uppgötvað líf utan jarðar,“ endurómaði Seth Szostak hjá NASA hjá SETI-stofnuninni í fjölmörgum yfirlýsingum sínum í fjölmiðlum. Hins vegar erum við ekki að tala um snertingu við framandi siðmenningu - á undanförnum árum höfum við heillast af nýjum uppgötvunum um einmitt forsendur tilvistar lífs, svo sem fljótandi vatnsauðlindir í líkama sólkerfisins, leifar af uppistöðulónum og læki. á Mars eða tilvist pláneta sem líkjast jörðu á lífssvæðum stjarna. Svo heyrum við um aðstæður sem stuðla að lífi og um leifar, oftast efnafræðileg. Munurinn á nútímanum og því sem gerðist fyrir nokkrum áratugum er sá að nú eru spor, merki og lífsskilyrði ekki einstök nánast hvar sem er, jafnvel á Venus eða í iðrum fjarlægra tungla Satúrnusar.

Fjöldi verkfæra og aðferða sem notuð eru til að uppgötva slíkar sérstakar vísbendingar fer vaxandi. Við erum að bæta aðferðir við athugun, hlustun og greiningu á ýmsum bylgjulengdum. Mikið hefur verið rætt undanfarið um að leita að efnamerkjum, merki um líf jafnvel í kringum mjög fjarlægar stjörnur. Þetta er "snifið" okkar.

Frábær kínversk tjaldhiminn

Hljóðfæri okkar eru stærri og viðkvæmari. Í september 2016 var risinn tekinn í notkun. Kínverskur útvarpssjónauki FASTsem hefur það hlutverk að leita að lífsmerkjum á öðrum plánetum. Vísindamenn um allan heim binda miklar vonir við verk hans. „Það mun geta fylgst hraðar og lengra en nokkru sinni fyrr í sögu geimvísindarannsókna,“ sagði Douglas Vakoch, stjórnarformaður. METI International, stofnun sem helgar sig leitinni að framandi leyniþjónustum. HRATT sjónsvið verður tvöfalt stærra en Arecibo sjónauki í Púertó Ríkó, sem hefur verið í fremstu röð undanfarin 53 ár.

FAST tjaldhiminn (kúlulaga sjónauki með fimm hundruð metra ljósopi) er 500 m í þvermál. Hann samanstendur af 4450 þríhyrningslaga álplötum. Það nær yfir svæði sem er sambærilegt við þrjátíu fótboltavelli. Til að vinna þarf hann algjöra þögn í 5 km radíus, því voru tæplega 10 manns fluttir úr nágrenni. fólk. Útvarpssjónaukinn er staðsettur í náttúrulaug meðal fallegs landslags grænna karstmyndana í suðurhluta Guizhou-héraði.

Hins vegar, áður en FAST getur fylgst almennilega með lífi utan jarðar, verður það fyrst að vera rétt kvarðað. Því munu fyrstu tvö árin í starfi hans einkum helgast að frumrannsóknum og reglugerðum.

Milljónamæringur og eðlisfræðingur

Eitt frægasta nýlega verkefnið til að leita að vitsmunalífi í geimnum er verkefni breskra og bandarískra vísindamanna, studd af rússneska milljarðamæringnum Yuri Milner. Kaupsýslumaðurinn og eðlisfræðingurinn hefur eytt 100 milljónum dollara í rannsóknir sem búist er við að standi í að minnsta kosti tíu ár. „Á einum degi munum við safna jafn miklum gögnum og önnur svipuð forrit hafa safnað á ári,“ segir Milner. Eðlisfræðingurinn Stephen Hawking, sem tekur þátt í verkefninu, segir leitina skynsamlega nú þegar svo margar plánetur utan sólar hafa fundist. „Það eru svo margir heimar og lífrænar sameindir í geimnum að það virðist sem líf geti verið til þar,“ sagði hann. Verkefnið verður kallað stærsta vísindarannsókn til þessa þar sem leitað er að merkjum um vitsmunalíf handan jarðar. Leið af hópi vísindamanna frá Kaliforníuháskóla í Berkeley mun það hafa víðtækan aðgang að tveimur af öflugustu sjónaukum í heimi: grænn banki í Vestur-Virginíu og Sjónaukagarðar í Nýja Suður-Wales, Ástralíu.

Við getum þekkt háþróaða siðmenningu úr fjarska með því að:

• tilvist lofttegunda, einkum loftmengunar, klórflúorkolefna, koltvísýrings, metans, ammoníak;
• ljós og endurkast ljóss frá hlutum byggð af siðmenningu;
• hitaleiðni;
• mikil geislun losar;
• dularfulla hluti - til dæmis stórar stöðvar og skip á hreyfingu;
• tilvist mannvirkja sem ekki er hægt að útskýra með tilvísun í náttúrulegar orsakir.

Milner kynnti annað frumkvæði sem heitir. Hann lofaði að borga eina milljón dollara. verðlaun til hvers sem býr til sérstök stafræn skilaboð til að senda út í geiminn sem táknar mannkynið og jörðina best. Og hugmyndir Milner-Hawking tvíeykisins enda ekki þar. Nýlega greindu fjölmiðlar frá verkefni sem gengur út á að senda leysistýrðan nanóskynjara í stjörnukerfi sem nær ... fimmtungs hraða ljóssins!

geimefnafræði

Ekkert er meira hughreystandi fyrir þá sem leita að lífi í geimnum en uppgötvun á þekktum „kunnuglegum“ efnum ytra í geimnum. Jafnvel ský af vatnsgufu "Hengandi" í geimnum. Fyrir nokkrum árum fannst slíkt ský í kringum dulstirnið PG 0052+251. Samkvæmt nútímaþekkingu er þetta stærsta vatnsgeymir sem vitað er um í geimnum. Nákvæmir útreikningar sýna að ef öll þessi vatnsgufa myndi þéttast væri 140 trilljón sinnum meira vatn en vatnið í öllum heimshöfum jarðar. Massi „vatnslóns“ sem finnast meðal stjarnanna er 100 XNUMX. sinnum massa sólarinnar. Þó að einhvers staðar sé vatn þýðir það ekki að þar sé líf. Til þess að það geti blómstrað þarf að uppfylla mörg mismunandi skilyrði.

Nýlega heyrum við nokkuð oft um stjarnfræðilegar „fundir“ lífrænna efna í afskekktum hornum geimsins. Árið 2012, til dæmis, uppgötvuðu vísindamenn í fjarlægð um XNUMX ljósára frá okkur hýdroxýlamínsem er samsett úr atómum köfnunarefnis, súrefnis og vetnis og ásamt öðrum sameindum getur það fræðilega myndað mannvirki lífs á öðrum plánetum.

Lífræn efnasambönd á frumreikistjörnu á braut um stjörnuna MWC 480.

Metýlsýaníð (CH₃CN) я sýanóasetýlen (HC₃N) sem voru á frumreikistjörnunni á braut um stjörnuna MWC 480, uppgötvað árið 2015 af vísindamönnum við American Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA), er önnur vísbending um að það gæti verið efnafræði í geimnum með möguleika á lífefnafræði. Hvers vegna er þetta samband svona mikilvæg uppgötvun? Þeir voru til staðar í sólkerfinu okkar á þeim tíma þegar líf var að myndast á jörðinni og án þeirra myndi heimurinn okkar líklega ekki líta út eins og hann er í dag. Stjarnan MWC 480 sjálf er tvöfalt massameiri en stjarnan okkar og er í um 455 ljósára fjarlægð frá sólu, sem er ekki mikið miðað við þær fjarlægðir sem finnast í geimnum.

Nýlega, í júní 2016, tóku rannsakendur úr teymi sem inniheldur meðal annars Brett McGuire frá NRAO stjörnustöðinni og prófessor Brandon Carroll við California Institute of Technology leifar af flóknum lífrænum sameindum sem tilheyra sk. kíral sameindir. Chirality birtist í því að upprunalega sameindin og spegilspeglun hennar eru ekki eins og eins og allir aðrir chiral hlutir, er ekki hægt að sameina með þýðingu og snúningi í geimnum. Hreinleiki er einkennandi fyrir mörg náttúruleg efnasambönd - sykur, prótein osfrv. Hingað til höfum við ekki séð neitt þeirra, nema jörðina.

Þessar uppgötvanir þýða ekki að líf eigi uppruna sinn í geimnum. Hins vegar benda þeir til þess að þar kunni að myndast að minnsta kosti sumar agnirnar sem þarf til fæðingar þess og berast síðan til reikistjarnanna ásamt loftsteinum og öðrum hlutum.

Litir lífsins

Á skilið Kepler geimsjónauki stuðlað að uppgötvun meira en hundrað jarðreikistjörnur og hefur þúsundir frambjóðenda fjarreikistjörnu. Frá og með 2017 ætlar NASA að nota annan geimsjónauka, arftaka Kepler. Flutningsgervihnöttur, TESS. Verkefni þess verður að leita að plánetum utan sólar í flutningi (þ.e. fara í gegnum móðurstjörnur). Með því að senda hann á háan sporöskjulaga braut um jörðina geturðu skannað allan himininn eftir plánetum á braut um bjartar stjörnur í næsta nágrenni okkar. Líklegt er að leiðangurinn standi yfir í tvö ár og á þeim tíma verða um hálf milljón stjarna kannaðar. Þökk sé þessu búast vísindamenn við að uppgötva nokkur hundruð plánetur svipaðar jörðinni. Frekari ný verkfæri eins og td. James Webb geimsjónauki (James Webb geimsjónauki) ætti að fylgja eftir og grafa sig ofan í þær uppgötvanir sem þegar hafa verið gerðar, rannsaka andrúmsloftið og leita að efnafræðilegum vísbendingum sem gætu síðar leitt til uppgötvunar á lífi.

Project Transiting Exoplanet Survey Satellite - Visualization

Hins vegar, eftir því sem við vitum nokkurn veginn hver svokölluð lífmerki lífsins (til dæmis súrefni og metan í andrúmsloftinu) eru, þá er ekki vitað hvaða þessara efnaboða úr fjarlægð tuga og hundruða ljóss. ár endanlega skera úr um málið. Vísindamenn eru sammála um að nærvera súrefnis og metans á sama tíma sé sterk forsenda lífs, þar sem ekki er vitað um ólifandi ferli sem myndu framleiða báðar lofttegundirnar á sama tíma. Hins vegar, eins og það kemur í ljós, geta slíkar merkingar verið eytt af utangervitunglum, hugsanlega á braut um fjarreikistjörnur (eins og þær gera í kringum flestar plánetur í sólkerfinu). Því ef lofthjúpur tunglsins inniheldur metan og pláneturnar innihalda súrefni, þá geta hljóðfæri okkar (á núverandi þróunarstigi) sameinað þau í eina súrefnis-metan tákn án þess að taka eftir exomoon.

Kannski ættum við ekki að leita að efnaleifum heldur litum? Margir stjörnufræðingar telja að halóbakteríur hafi verið meðal fyrstu íbúa plánetunnar okkar. Þessar örverur tóku til sín græna litróf geislunar og breyttu því í orku. Á hinn bóginn endurspegluðu þeir fjólubláa geislun, sem veldur því að plánetan okkar, þegar hún er skoðuð úr geimnum, hafði einmitt þann lit.

Til að gleypa grænt ljós voru halóbakteríur notaðar sjónhimnu, þ.e. sjónfjólublár, sem er að finna í augum hryggdýra. Hins vegar, með tímanum, fór að nýta bakteríur að ráða ríkjum á plánetunni okkar. klórófyllisem gleypir fjólublátt ljós og endurkastar grænu ljósi. Þess vegna lítur jörðin út eins og hún er. Stjörnuspekingar velta því fyrir sér að í öðrum plánetukerfum geti halóbakteríur haldið áfram að vaxa, svo þeir velta fyrir sér leita að lífi á fjólubláum plánetum.

Líklegt er að hlutir af þessum lit sjáist með áðurnefndum James Webb sjónauka sem áætlað er að verði skotið á loft árið 2018. Slík fyrirbæri er hins vegar hægt að fylgjast með, að því tilskildu að þau séu ekki of langt frá sólkerfinu og miðstjarna reikistjarnakerfisins sé nógu lítil til að trufla ekki önnur merki.

Aðrar frumlífverur á fjarreikistjörnu sem líkist jörðinni, að öllum líkindum, plöntur og þörungar. Þar sem þetta þýðir einkennandi lit yfirborðsins, bæði jarðar og vatns, ætti að leita að ákveðnum litum sem gefa merki um líf. Ný kynslóð sjónauka ætti að greina ljósið sem endurkastast af fjarreikistjörnum, sem mun sýna liti þeirra. Til dæmis, þegar þú skoðar jörðina úr geimnum, geturðu séð stóran skammt af geislun. nálægt innrauðri geislunsem er unnið úr blaðgrænu í gróðri. Slík merki, sem berast í nágrenni stjörnu sem er umkringd fjarreikistjörnum, gætu gefið til kynna að „þar“ gæti líka verið eitthvað að vaxa. Green myndi leggja það enn sterkari til. Pláneta þakin frumstæðum fléttum væri í skugga galli.

Vísindamenn ákvarða samsetningu fjarreikistjörnulofthjúps út frá áðurnefndri flutningi. Þessi aðferð gerir það mögulegt að rannsaka efnasamsetningu lofthjúps plánetunnar. Ljós sem fer í gegnum efri lofthjúpinn breytir litrófinu - greiningin á þessu fyrirbæri veitir upplýsingar um frumefnin sem eru þar.

Vísindamenn frá University College London og University of New South Wales birtu árið 2014 í tímaritinu Proceedings of the National Academy of Sciences lýsingu á nýrri, nákvæmari aðferð til að greina tilvik metan, einfaldasta lífræna lofttegundin, tilvist þeirra er almennt viðurkennd sem merki um hugsanlegt líf. Því miður eru nútímalíkön sem lýsa hegðun metans langt frá því að vera fullkomin, þannig að magn metans í andrúmslofti fjarreikistjörnur er venjulega vanmetið. Með því að nota nýjustu ofurtölvur frá DiRAC () verkefninu og háskólanum í Cambridge hafa um 10 milljarðar litrófslínur verið gerðar líkan, sem hægt er að tengja við frásog geislunar frá metansameindum við hitastig allt að 1220°C . Listinn yfir nýjar línur, um það bil 2 sinnum lengri en þær fyrri, mun leyfa betri rannsókn á metaninnihaldi á mjög breiðu hitastigi.

Metan gefur til kynna möguleika á lífi, en annað mun dýrara gas súrefni - það kemur í ljós að engin trygging er fyrir tilvist lífsins. Þetta gas á jörðinni kemur aðallega frá ljóstillífunarplöntum og þörungum. Súrefni er eitt helsta merki lífs. Hins vegar, að mati vísindamanna, gæti það verið mistök að túlka tilvist súrefnis sem jafngilda nærveru lifandi lífvera.

Nýlegar rannsóknir hafa bent á tvö tilvik þar sem súrefnisgreining í andrúmslofti fjarlægrar plánetu getur gefið ranga vísbendingu um tilvist líf. Í þeim báðum myndaðist súrefni vegna ólífrænar vörur. Í einni af atburðarásunum sem við greindum gæti útfjólublátt ljós frá stjörnu minni en sólin skaðað koltvísýring í lofthjúpi fjarreikistjörnunnar og losað úr henni súrefnissameindir. Tölvulíkingar hafa sýnt að rotnun CO₂ gefur ekki aðeins₂, en einnig mikið magn af kolmónoxíði (CO). Ef þetta gas greinist sterklega auk súrefnis í lofthjúpi fjarreikistjörnunnar gæti það bent til falskrar viðvörunar. Önnur atburðarás varðar lágmassastjörnur. Ljósið sem þeir gefa frá sér stuðlar að myndun skammlífra O sameinda.₄. Uppgötvun þeirra við hlið O₂ það ætti líka að vekja viðvörun fyrir stjörnufræðinga.

Er að leita að metani og öðrum ummerkjum

Aðalflutningsmátinn segir lítið um plánetuna sjálfa. Það er hægt að nota til að ákvarða stærð hennar og fjarlægð frá stjörnunni. Aðferð til að mæla geislahraða getur hjálpað til við að ákvarða massa hans. Samsetning þessara tveggja aðferða gerir það mögulegt að reikna út þéttleikann. En er hægt að skoða fjarreikistjörnuna betur? Það kemur í ljós að svo er. NASA veit nú þegar hvernig á að skoða betur plánetur eins og Kepler-7 b, sem Kepler og Spitzer sjónaukarnir hafa verið notaðir til að kortleggja ský í andrúmsloftinu. Í ljós kom að þessi pláneta er of heit fyrir lífsform eins og við þekkjum hana, með hitastig á bilinu 816 til 982 °C. Hins vegar er sú staðreynd að vera svo nákvæm lýsing á því stórt framfaraskref í ljósi þess að við erum að tala um heim sem er í hundrað ljósára fjarlægð frá okkur.

Aðlögunarljósfræði, sem notuð er í stjörnufræði til að útrýma truflunum af völdum titrings í andrúmsloftinu, mun einnig koma sér vel. Notkun hans er að stjórna sjónaukanum með tölvu til að forðast staðbundna aflögun spegilsins (af stærðargráðunni nokkrar míkrómetrar), sem leiðréttir villur í myndinni sem myndast. já það virkar Gemini Planet skanni (GPI) staðsett í Chile. Tækið var fyrst sett á markað í nóvember 2013. GPI notar innrauða skynjara, sem eru nógu öflugir til að greina ljósróf dimmra og fjarlægra hluta eins og fjarreikistjörnur. Þökk sé þessu verður hægt að læra meira um samsetningu þeirra. Reikistjarnan var valin eitt af fyrstu athugunarmarkmiðunum. Í þessu tilviki virkar GPI eins og kórónarit af sól, sem þýðir að það deyfir skífu fjarlægrar stjörnu til að sýna birtustig nálægrar plánetu.

Lykillinn að því að fylgjast með „lífsmerkjum“ er ljósið frá stjörnu á braut um plánetuna. Fjarreikistjörnur, sem fara í gegnum lofthjúpinn, skilja eftir ákveðin spor sem hægt er að mæla frá jörðu með litrófsaðferðum, þ.e. greining á geislun sem efnislegur hlutur gefur frá sér, frásogast eða dreifist. Svipaða nálgun er hægt að nota til að rannsaka yfirborð fjarreikistjörnur. Hins vegar er eitt skilyrði. Yfirborð skal nægilega gleypa eða dreifa ljósi. Uppgufandi plánetur, sem þýðir plánetur þar sem ytri lögin fljóta um í stóru rykskýi, eru góðir möguleikar.

Eins og það kemur í ljós getum við nú þegar þekkt þætti eins og skýjagangur plánetunnar. Tilvist þéttrar skýjahulu umhverfis fjarreikistjörnurnar GJ 436b og GJ 1214b var staðfest á grundvelli litrófsgreiningar á ljósinu frá móðurstjörnunum. Báðar pláneturnar tilheyra flokki svokallaðra ofurjarða. GJ 436b er í 36 ljósára fjarlægð frá jörðinni í stjörnumerkinu Ljóninu. GJ 1214b er í stjörnumerkinu Ophiuchus í 40 ljósára fjarlægð.

Evrópska geimvísindastofnunin (ESA) vinnur nú að gervihnött sem hefur það hlutverk að greina nákvæmlega og rannsaka uppbyggingu þegar þekktra fjarreikistjörnur (ÓKEYPIS). Áætlað er að hefja þessa leiðangur árið 2017. NASA vill aftur á móti senda áðurnefndan TESS gervihnött út í geiminn á sama ári. Í febrúar 2014 samþykkti Evrópska geimferðastofnunin ferðina PLATO, tengist því að senda sjónauka út í geim sem ætlað er að leita að plánetum sem líkjast jörðinni. Samkvæmt núverandi áætlun ætti hann árið 2024 að hefja leit að grýttum hlutum með vatnsinnihaldi. Þessar athuganir ættu einnig að hjálpa til við leitina að exomoon, á svipaðan hátt og gögn Keplers voru notuð.

Evrópska ESA þróaði áætlunina fyrir nokkrum árum. Darwin. NASA var með svipaða "planetary crawler". TPF (). Markmið beggja verkefna var að rannsaka plánetur á stærð við jörð með tilliti til tilvistar lofttegunda í lofthjúpnum sem gefa til kynna hagstæð skilyrði fyrir líf. Báðar innihéldu djarfar hugmyndir um net geimsjónauka sem vinna saman í leitinni að fjarreikistjörnum sem líkjast jörðinni. Fyrir tíu árum var tæknin ekki enn nægilega þróuð og forritum var lokað, en ekki var allt til einskis. Þau eru auðguð af reynslu NASA og ESA og vinna nú saman að Webb geimsjónauka sem nefndur er hér að ofan. Þökk sé stórum 6,5 metra spegli hans verður hægt að rannsaka lofthjúp stórra reikistjarna. Þetta mun gera stjörnufræðingum kleift að greina efnaleifar af súrefni og metani. Þetta verða sérstakar upplýsingar um lofthjúp fjarreikistjörnur - næsta skref í að betrumbæta þekkingu um þessa fjarlægu heima.

Ýmis teymi eru að vinna á NASA við að þróa nýja rannsóknarvalkosti á þessu sviði. Einn af þessum minna þekktu og enn á frumstigi er . Hún mun fjalla um hvernig hægt er að hylja birtu stjörnu með einhverju eins og regnhlíf, svo hægt sé að fylgjast með plánetunum í útjaðri hennar. Með því að greina bylgjulengdirnar verður hægt að ákvarða þætti lofthjúps þeirra. NASA mun meta verkefnið á þessu ári eða því næsta og ákveða hvort leiðangurinn sé þess virði. Ef það byrjar, þá árið 2022.

Siðmenningar á jaðri vetrarbrauta?

Að finna ummerki um líf þýðir hófsamari vonir en leit að heilum geimverum siðmenningar. Margir vísindamenn, þar á meðal Stephen Hawking, ráðleggja ekki hið síðarnefnda - vegna hugsanlegrar ógnunar við mannkynið. Í alvarlegum hringjum er yfirleitt ekki minnst á neinar framandi siðmenningar, geimbræður eða vitsmunaverur. Hins vegar, ef við viljum leita að háþróuðum geimverum, hafa sumir vísindamenn líka hugmyndir um hvernig hægt er að auka líkurnar á að finna þær.

Td. Stjörnueðlisfræðingur Rosanna Di Stefano við Harvard háskóla segir að háþróaðar siðmenningar búi í þéttpökkuðum kúluþyrpingum í útjaðri Vetrarbrautarinnar. Rannsakandi kynnti kenningu sína á ársfundi American Astronomical Society í Kissimmee, Flórída, snemma árs 2016. Di Stefano rökstyður þessa frekar umdeildu tilgátu með því að við jaðar vetrarbrautar okkar séu um 150 gamlar og stöðugar kúluþyrpingar sem veita góðan jarðveg fyrir þróun hvers kyns siðmenningar. Stjörnur í návígi geta þýtt mörg nálæg plánetukerfi. Svo margar stjörnur sem þyrpast saman í kúlur er góður grundvöllur fyrir farsæl stökk frá einum stað til annars á sama tíma og viðheldur háþróuðu samfélagi. Nálægð stjarna í þyrpingum gæti verið gagnleg til að viðhalda lífi, sagði Di Stefano.