Οι αστρονόμοι έχουν ήδη χρησιμοποιήσει το νέο διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb (JWST) για να αποκαλύψουν μερικά «θαύματα» του Σύμπαντος, συμπεριλαμβανομένων πιθανών αρχικών στιγμών των πρώτων γαλαξιών. Πιστεύεται ότι τα διαστημικά τηλεσκόπια επόμενης γενιάς θα αναγνωρίσουν τους κόσμους στην κοσμική γειτονιά μας που είναι πιο πιθανό να φιλοξενήσουν εξωγήινους – τουλάχιστον μικροβιακής ποικιλίας.
Η Amber Young, αστρονόμος του Πανεπιστημίου της Βόρειας Αριζόνα, και οι συνεργάτες της έχουν διατυπώσει ένα «δέντρο αποφάσεων» – βασικά ένα διάγραμμα ροής – που οι ερευνητές μπορούν να χρησιμοποιήσουν για να «κυνηγήσουν» συγκεκριμένα σύνολα χαρακτηριστικών σε άλλους πλανήτες, για να δώσουν προτεραιότητα σε αυτούς με τις πιο υποσχόμενες βιοϋπογραφές ή πιθανά σημάδια ζωής. Και, φυσικά, μαθαίνουν από την ιστορία της Γης πώς να το κάνουν. «Έχουμε περιγράψει μια στρατηγική για την αναζήτηση εξωπλανητών που μοιάζουν με τη Γη και δεν περιοριζόμαστε μόνο στη ζωή όπως τη γνωρίζουμε σήμερα, εδώ και τώρα», λέει η Young που παρουσίασε τα ευρήματα της ομάδας της στο συνέδριο της Αμερικανικής Αστρονομικής Εταιρείας στο Σιάτλ πριν από λίγες μέρες. «Υπάρχουν αρκετές εποχές στην ιστορία της Γης στις οποίες υπήρχε ζωή, όταν η ατμόσφαιρα ήταν πολύ διαφορετική, κάτι που μας λέει για το εύρος της ζωής που θα μπορούσε να υπάρξει σε άλλους κόσμους».
Για παράδειγμα, αναφέρει την αρχαία εποχή της Γης, περίπου 2,5 με 4 δισεκατομμύρια χρόνια πριν, όταν η μικροβιακή ζωή άρχισε να εξαπλώνεται στον κόσμο μας χάρη —ή ίσως παρά— το άφθονο μεθάνιο και το διοξείδιο του άνθρακα που γέμιζαν την ατμόσφαιρα. Ακολούθησε η Πρωτοζωική εποχή, όταν τα επίπεδα οξυγόνου άρχισαν να αυξάνονται και οι μεγαλύτεροι και πιο περίπλοκοι οργανισμοί άρχισαν να ανθίζουν.
Σήμερα, οι περισσότεροι αστρονόμοι θεωρούν τους ατμοσφαιρικούς υδρατμούς και το οξυγόνο ως τους δύο κορυφαίους δείκτες ότι ένας πλανήτης θα μπορούσε να φιλοξενήσει ζωή. (Το μεθάνιο και τα όχι πολύ τρομακτικά επίπεδα διοξειδίου του άνθρακα είναι συνήθως τα επόμενα στη λίστα, μερικές φορές μαζί με το υποξείδιο του αζώτου και τα αέρια του θείου). Εάν ένας εξωγήινος αστρονόμος είχε σαρώσει την ατμόσφαιρα του πλανήτη μας στην αρχαία εποχή, θα είχε δει σημάδια νερού και μεθανίου, αλλά όχι οξυγόνου. Θα μπορούσαν εύκολα να παραβλέψουν την εκκολαπτόμενη ζωή της Γης και τις δυνατότητές της να γίνει ακόμα πιο φιλική προς τη ζωή. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο η Young δημιούργησε το διάγραμμα ροής της: για να αναζητήσει σήματα από εξωπλανήτες που μπορεί να βρίσκονται σε οποιοδήποτε στάδιο της εξέλιξής τους πολλών δισεκατομμυρίων, ακόμα κι αν η ατμόσφαιρά τους δεν είναι όπως η σημερινή Γη.
«Το οξυγόνο μπορεί να μην ήταν ανιχνεύσιμο για περισσότερα από 2 δισεκατομμύρια χρόνια μετά την αρχική του παραγωγή [στη Γη]. Αυτό είναι ένα κατεξοχήν ψευδές αρνητικό”, συμφωνεί ο Tim Lyons, αστροβιολόγος στο UC Riverside, που του αρέσει η ιδέα του διαγράμματος ροής. Και ούτε το μεθάνιο ούτε το οξυγόνο μπορεί να ήταν αρκετά άφθονα ώστε να είναι ανιχνεύσιμα από μεγάλη απόσταση κατά την Πρωτοζωική εποχή, επισημαίνει.
Η ίδια η έρευνα του Lyons έχει παρόμοια προοπτική με αυτή του Young: Ερευνά εάν ένας εξωγήινος αστρονόμος που παρατηρεί τη Γη θα μπορούσε να διακρίνει σωστά ότι είναι ένα μέρος φιλικό προς τη ζωή. Αυτό σημαίνει να συμπεράνουμε τα περιεχόμενα της ατμόσφαιράς μας τα τελευταία 4 δισεκατομμύρια περίπου χρόνια που ο κόσμος μας έχει φιλοξενήσει ζωή και στη συνέχεια να προσδιορίσουμε εάν τα επίπεδα των βιολογικά προερχόμενων αερίων θα ήταν ανιχνεύσιμα από το διάστημα. (Μια άλλη ομάδα προσπάθησε να υποστηρίξει εάν όντα σε άλλους πλανήτες θα μπορούσαν να μας εντοπίσουν χρησιμοποιώντας την τεχνική που χρησιμοποιούμε για να βρούμε βραχώδεις εξωπλανήτες σε άλλα ηλιακά συστήματα. Με το σωστό πλεονέκτημα, πιστεύουν αυτοί οι ερευνητές, οι εξωγήινοι θα μπορούσαν να ανιχνεύσουν τη Γη καθώς διέρχεται από μπροστά από τον Ήλιο, μειώνοντας για λίγο το φως του και δίνοντας μια ένδειξη για την παρουσία μας.)
Επί του παρόντος, κατά την αξιολόγηση της φιλικότητας προς τη ζωή ενός εξωπλανήτη, οι επιστήμονες εξετάζουν πρώτα το μητρικό άστρο του πλανήτη για να βεβαιωθούν ότι δεν εκπέμπει πολλές αστρικές εκλάμψεις. Στη συνέχεια ελέγχουν την τροχιά του, για να εκτιμήσουν αν είναι σταθερή και σε μια «ζώνη Goldilocks» που δεν είναι ούτε πολύ ζεστή ούτε πολύ κρύα για να επιτρέψει το υγρό νερό στην επιφάνεια.
Τότε αρχίζει το πιο δύσκολο κομμάτι. Με το δέντρο αποφάσεων της Young, οι αστρονόμοι θα προσπαθούν να δουν εάν υπάρχει σημαντική ποσότητα υδρατμών στην ατμόσφαιρα – ένα σημάδι ότι στην πραγματικότητα υπάρχει νερό κάτω. Αυτό σημαίνει ότι χρησιμοποιείται ένας φασματογράφος, όπως αυτός που υπάρχει στο JWST, για να σαρώσει την ατμόσφαιρα ενός πλανήτη σε υπέρυθρα μήκη κύματος. Στη συνέχεια, θα χρησιμοποιήσουν το φασματογράφο για να προσπαθήσουν να βρουν βασικά μόρια όπως το οξυγόνο ή το μεθάνιο. Το πόσο θα βρουν από το καθένα θα καθορίσει και τι θα αναζητήσουν στη συνέχεια, όπως διοξείδιο του άνθρακα ή όζον. (Η φωτοσύνθεση, η οποία θα μπορούσε να προκύψει σε άλλους κόσμους, παράγει οξυγόνο. Οι οργανισμοί που χρησιμοποιούν οξυγόνο παράγουν συνήθως διοξείδιο του άνθρακα και νερό, ενώ ορισμένα είδη μικροβίων, όπως τα βακτήρια, παράγουν μεθάνιο).
Είναι καλύτερο να εκτιμηθούν όλες αυτές τις πιθανές βιουπογραφές, αν είναι δυνατόν, και όχι μόνο μία. Αλλά ανάλογα με το εύρος μήκους κύματος στο οποίο είναι ευαίσθητο ο φασματογράφος ενός τηλεσκοπίου, θα μπορεί να μετρήσει την αφθονία ορισμένων μορίων καλύτερα από άλλα. Η χαρτογράφηση όλων αυτών των μονοπατιών στο δέντρο αποφάσεων της Young θα πει στους αστρονόμους εάν κοιτάζουν έναν κόσμο που μοιάζει με τη σύγχρονη Γη ή μια προηγούμενη έκδοση του πλανήτη μας ή κάτι εντελώς άλλο. Ίσως αναρωτιέστε γιατί η αναζήτηση για εξωγήινη ζωή επικεντρώνεται τόσο στη Γη, αντί, ας πούμε, σε γίγαντες αερίου, όπως ο Δίας ή σε κόσμους των ωκεανών, όπως το μεγαλύτερο φεγγάρι του Κρόνου, τον Τιτάνα, ή τον αδελφό του δορυφόρο, τον Εγκέλαδο. «Στρατηγικά, είναι λογικό να αναζητούμε τη ζωή όπως τη γνωρίζουμε. Έχουμε μόνο ένα παράδειγμα κατοικημένου πλανήτη, παρά τις δελεαστικές υποδείξεις εδώ κι εκεί», λέει ο Ken Williford, αστροβιολόγος στο Blue Marble Space Institute of Science στο Σιάτλ.
Ο Ken Willifor συνεργάζεται με το ρόβερ Perseverance της NASA, το οποίο ψάχνει για σημάδια προηγούμενης ζωής στον Άρη και αργότερα θα κατευθυνθεί προς αυτό που οι επιστήμονες πιστεύουν ότι είναι η ακτή ενός πρώην υδάτινου όγκου. Αν ο Άρης ήταν κάτι σαν την αρχαία Γη, τα υπολείμματα ενός ρηχού θαλάσσιου περιβάλλοντος θα μπορούσαν να δώσουν στο rover μια ευκαιρία να σκάψει ένα απολιθωμένο «μικροβιακό χαλάκι», μια πολυεπίπεδη κοινότητα μικροοργανισμών.
Αλλά, αναπόφευκτα, όποιος ακολουθεί το διάγραμμα ροής της Young θα βρει ορισμένους πλανήτες που επιστρέφουν διφορούμενα αποτελέσματα: μερικά ενθαρρυντικά σημάδια αλλά και αβεβαιότητες. Είναι σημαντικό να αποφύγουμε τα ψευδώς θετικά, εάν οι φαινομενικές φιλικές προς τη ζωή υπογραφές οφείλονται στην πραγματικότητα σε μη βιολογικές προελεύσεις, όπως τα ηφαίστεια που παράγουν μεθάνιο, λέει η Μάγκι Τόμσον, αστρονόμος στο UC Santa Cruz που παρουσίασε επίσης τη δουλειά της στο συνέδριο αστρονομίας αυτή την εβδομάδα.
Για παράδειγμα, ο Τιτάνας έχει μια ατμόσφαιρα γεμάτη με μεθάνιο, αλλά είναι πιθανώς άψυχη, χάρη στις ψυχρές θερμοκρασίες του και την έλλειψη νερού. (Αυτό είναι απλώς ένα “πιθανότατα”, όμως. Ο Τιτάνας θα μπορούσε να φιλοξενήσει πραγματικά περίεργα μικρόβια που δεν έχουμε ξαναδεί, ικανά να επιβιώνουν σε λίμνες μεθανίου, να τρώνε ακετυλένιο και να αναπνέουν υδρογόνο και όχι οξυγόνο. Αλλά δεν θα μάθουμε περισσότερα μέχρι να στείλει η NASA το διαστημικό όχημα Dragonfly για να ερευνήσει).
Ωστόσο, το μεθάνιο θα μπορούσε ακόμα να είναι μια βασική βιοϋπογραφή σε πιο φιλόξενους εξωπλανήτες, ειδικά σε θερμότερους με νερό. «Το συναρπαστικό με το μεθάνιο είναι ότι θα μπορούσε να είναι ένα σχετικά απλό πράγμα που χρησιμοποιεί και παράγει η ζωή», λέει ο Thompson. Το τηλεσκόπιο Webb, το οποίο μόλις εντόπισε τον πρώτο του εξωπλανήτη, θα αποδειχθεί χρήσιμο σε αυτή την προσπάθεια, χάρη στον φασματογράφο κοντά στο υπέρυθρο. «Το μεθάνιο είναι ένα από τα λίγα αέρια που το JWST μπορεί πραγματικά να ανιχνεύσει, αλλά το JWST μόνο πιθανότατα δεν θα βρει έναν πλανήτη με οριστική βιοϋπογραφή», λέει.
(Credit: COURTESY OF NASA/JPL-CALTECH)
Η Young κοιτάζει προς τον διάδοχο του Webb, το Habitable Worlds Observatory, το οποίο θα είναι επιφορτισμένο με την αναζήτηση δεικτών ζωής σε πλανήτες μεγέθους Γης γύρω από αστέρια που μοιάζουν με τον Ήλιο. (Μέχρι στιγμής, ήταν ευκολότερο για τους αστρονόμους να βρουν αέριους γίγαντες πλανήτες που περιφέρονται γύρω από πιο επικίνδυνα ενεργούς ερυθρούς νάνους αστέρες). Τον περασμένο Δεκέμβριο, ο επικεφαλής της NASA Bill Nelson ανακοίνωσε σχέδια για την ανάπτυξη του νέου τηλεσκοπίου στη δεκαετία του 2030. Ανάλογα με το πόσο ευαίσθητο θα είναι το νέο τηλεσκόπιο, η μοντελοποίηση της Young δείχνει ότι θα μπορούσε να καλύψει δεκάδες κόσμους που μοιάζουν με τη Γη. Έχει επίσης ανοιχτό μυαλό για τη ζωή, καθώς δεν το ξέρουμε. Το «δέντρο αποφάσεων» περιλαμβάνει κλαδιά για πλανήτες που δεν φαίνεται να μοιάζουν με κανένα στάδιο της ιστορίας της Γης. «Θέλουμε να είμαστε προετοιμασμένοι για εκπλήξεις, περίεργες περιπτώσεις που μπορεί να μην μπορούμε να κατηγοριοποιήσουμε», λέει. «Ας τους βάλουμε στην κατηγορία “διφορούμενος πλανήτης” και ας τους επισημάνουμε ως ενδιαφέροντες στόχους».
Περισσότερα εδώ
