האם קיים כדור הארץ אחר אי שם בגלקסיה שלנו? עם התפרצות האחרונה של חללית קפלר, האסטרונומים מתקרבים יותר ויותר למציאת כוכב לכת בגודל כדור הארץ במסלול דמוי כדור הארץ. אך ברגע שהחיפוש הזה יצליח, השאלות הבאות המניעות את המחקר יהיו: האם הכוכב הזה ניתן למגורים? האם יש אווירה דמוית כדור הארץ? לענות על השאלות הללו לא יהיה קל. אולם הטלסקופ שעומד במשימה הוא טלסקופ החלל ג'יימס ווב (JWST), שנקבע לשיגור מתוכנן בשנת 2013. שני חוקרים בדקו לאחרונה את יכולתה של JWST לאפיין את האטמוספרות של כוכבי לכת היפותטיים דמויי אדמה, וגילו שמדובר בטלסקופ. שיוכלו לאתר גזים מסוימים המכונים סמנים ביולוגיים, כמו אוזון ומתן, לעולמות קרובים בגודל כדור הארץ. (עיין במאמר בנושא: שאלות ותשובות עם ד"ר ג'ון מת'ר ב- JWST.)
בגלל המראה הגדולה והמיקום שלו בנקודת L2 בחלל החיצון, טלסקופ החלל ג'יימס ווב יציע לאסטרונומים את האפשרות האמיתית הראשונה למצוא את התשובות לגבי ההימור של עולמות דמויי כדור הארץ הסמוכים, אומרים ליסה קלטנגר מהמרכז הרווארד-סמיתסוניאן עבור אסטרופיזיקה ווסלי טראוב ממעבדת הנעה סילונית. "נצטרך להיות באמת ברי מזל לפענח את האווירה של כדור הארץ דמוי כדור הארץ במהלך אירוע מעבר כדי שנוכל לומר שהוא דומה לכדור הארץ", אמר קלטנגר. "נצטרך להוסיף טרנזיטים רבים כדי לעשות זאת - מאות מהם, אפילו לכוכבים קרוב לעשרים שנות אור משם."
"למרות שזה קשה, זה יהיה מאמץ מרגש להפליא לאפיין את האווירה של כוכב לכת רחוק," הוסיפה.
באירוע מעבר, כוכב לכת רחוק, חוץ-קוטבי, חוצה מול הכוכב שלו כפי שנראה מכדור הארץ. כאשר כדור הארץ עובר, גזים באטמוספירה שלו סופגים שבריר זעיר מאור הכוכב ומשאירים טביעות אצבעות ספציפיות לכל גז. על ידי פיצול האור של הכוכב לקשת של צבעים או ספקטרום, אסטרונומים יכולים לחפש את טביעות האצבע האלה. קלטנגר וטראוב בדקו אם טביעות האצבע הללו ניתן לאתר על ידי JWST.
טכניקת המעבר מאתגרת מאוד. אם כדור הארץ היה בגודל כדורסל, האווירה הייתה דקה כמו דף נייר, כך שהאות שהתקבל הוא זעיר להפליא. יתר על כן, שיטה זו פועלת רק כאשר הכוכב נמצא מול הכוכב שלו, וכל מעבר נמשך כמה שעות לכל היותר.
קלטנגר וטראוב נחשבו לראשונה לעולם דמוי כדור הארץ המקיף כוכב דמוי שמש. בכדי לקבל אות שניתן לזהות ממעבר בודד, הכוכב וכוכב הלכת יצטרכו להיות קרובים ביותר לכדור הארץ. הכוכב היחיד דמוי השמש קרוב מספיק הוא אלפא קנטאורי A. עדיין לא נמצא עולם כזה, אבל הטכנולוגיה הופכת רק עכשיו לאיתור עולמות בגודל כדור הארץ.
המחקר נחשב גם לכוכבי לכת המקיפים כוכבי גמד אדום. כוכבים כאלה, המכונים סוג M, הם השכיחים ביותר בנתיב החלב - נפוצים בהרבה מכוכבי G מסוג צהובים כמו השמש. הם גם קרירים ועמומים יותר מהשמש, כמו גם קטנים יותר, מה שמקל על מציאת כוכב לכת דמוי כדור הארץ העוברת כוכב M.
עולם דמוי כדור הארץ יצטרך לעבור מסלול קרוב לגמד אדום כדי שיהיה מספיק חם למים נוזליים. כתוצאה מכך, כוכב הלכת יעבור במהירות רבה יותר וכל מעבר יימשך שעתיים עד דקות בלבד. אבל זה יעבור יותר מעברים בפרק זמן נתון. אסטרונומים יכלו לשפר את סיכוייהם לאתר את האטמוספרה על ידי הוספת האות מכמה מעברים, מה שהופך את הכוכבים הננסים האדומים למטרות מושכות בגלל המעברים התכופים שלהם יותר.
עולם דמוי כדור הארץ המקיף כוכב כמו השמש יעבור מעבר של 10 שעות פעם בשנה. צבירת 100 שעות של תצפיות מעבר נמשכות 10 שנים. לעומת זאת, כדור הארץ המקיף כוכב ננסי אדום בגודל בינוני יעבור מעבר של שעה אחת לעשרה ימים. צבירת 100 שעות של תצפיות מעבר תידרש פחות משלוש שנים.
"כוכבי ננס אדומים סמוכים מציעים את האפשרות הטובה ביותר לאתר סמנים ביולוגיים באווירה של כדור הארץ", אמר קלטנגר.
"בסופו של דבר, הדמיה ישירה - לימוד פוטונים של אור מכוכב הלכת עצמו - עשויה להוכיח שיטה חזקה יותר לאפיין את האווירה של עולמות דמויי כדור הארץ מאשר טכניקת המעבר," אמר טראוב.
מחקרים ישירים כבר שימשו ליצירת מפות טמפרטורה גולמיות של כוכבי לכת חיצוניים ענקיים במיוחד. בעזרת מכשירי הדור הבא, אסטרונומים עשויים להיות מסוגלים ללמוד קומפוזיציות אטמוספריות ולא רק טמפרטורות. אפיון "נקודה בצבע תכלת" הוא הצעד הבא משם, בין אם על ידי הוספת מאות טרנזיטים של כוכב לכת אחד ובין אם על ידי חסימת אור הכוכבים וניתוח ישיר של אור הכוכב.
בתרחיש הטוב ביותר, אלפא קנטאורי A עשוי להתגלות ככוכב לכת דמוי כדור הארץ שאיש לא הבחין בו עדיין. ואז, אסטרונומים יצטרכו רק קומץ מעברים כדי לפענח את האטמוספרה של הכוכב הזה ואולי לאשר את קיומה של כדור הארץ התאום הראשון.
מקור: מרכז הרווארד לאסטרופיסיקה
