Supertelescope באים, מצפה כוכבים אדיר וחלל מבוסס אשר מאפשרים לנו לצפות ישירות באטמוספרות של עולמות רחוקים. אנו יודעים שיש חיים על כדור הארץ, והאווירה שלנו מספרת את הסיפור, אז האם אנו יכולים לעשות את אותו הדבר עם כוכבי לכת חוץ-קוטביים? מסתבר, כשמציגים ביו-חתימה יחידה, כימיקל באטמוספרה שאומר לך שכן, בהחלט, יש חיים בעולם הזה, הם באמת קשים.
אני חייב להודות, הייתי די גרוע בזה בעבר. בפרקים ישנים של "אסטרונומיה יצוקה" ו- "Hangout Space Weekly", אפילו כאן במדריך לחלל, אמרתי שאם רק נוכל לדגום את האווירה של עולם רחוק, נוכל לומר בשכנוע אם יש שם חיים.
פשוט תגלה אוזון באטמוספירה, או מתאן, או אפילו זיהום ואפשר לומר, "יש שם חיים." ובכן, פרייזר העתידי כאן כדי לתקן את פרייזר בעבר. בזמן שאני מעריץ את ההתלהבות התמימה שלו מחיפוש אחר חייזרים, מסתבר, כמו תמיד, הדברים יהיו קשים ממה שחשבנו בעבר.
האסטרוביולוגים למעשה נאבקים על מנת להבין ביו-חתימה אחת של אקדח עישון, שניתן להשתמש בה כדי לומר שיש חיים שם. וזה מכיוון שלתהליכים טבעיים נראה שיש דרכים חכמות להונות אותנו.
מהם כמה חתימות ביולוגיות פוטנציאליות, מדוע הן בעייתיות, ומה יידרש כדי לקבל אישור זה?
נתחיל עם עולם קרוב לבית: מאדים.
במשך כמעט שני עשורים, אסטרונומים גילו ענני מתאן גדולים באטמוספירה של מאדים. כאן על כדור הארץ מתאן מגיע מיצורים חיים, כמו חיידקים ופרות מפליצות. יתר על כן, מתאן נשבר בקלות על ידי אור השמש, מה שאומר שלא מדובר בשאריות עתיקות של מתאן מלפני מיליארדי שנים. תהליך כלשהו במאדים מחדש אותו ללא הרף.
אבל מה?
ובכן, בנוסף לחיים, מתאן יכול להיווצר באופן טבעי באמצעות געש, כאשר סלעים מתקשרים עם מים מחוממים.
נאס"א ניסתה לרדת לעומק השאלה הזו עם חובבי הרוח וההזדמנות, והיה צפוי שלסקרנות יהיו הכלים על הסיפון כדי למצוא את מקור המתאן.
במהלך כמה חודשים גילתה סקרנות דחיפה של מתאן שם על פני השטח, אך אפילו זה הוביל למחלוקת. מסתבר שהרובר עצמו נשא מתאן, ויכול היה לזהם את האזור סביב עצמו. אולי המתאן שגילה הגיע מעצמו. יתכן גם שמטאוריט סלעי נפל בסמוך ושחרר קצת גז שזהם את התוצאות.
משימת ExoMars של סוכנות החלל האירופית הגיעה למאדים באוקטובר 2016. למרות שהשייפרלי נחת נהרס, אורביטר העקבות שרד את המסע והחל למפות את אווירת מאדים לפרטי פרטים, בחיפוש אחר מקומות שיכולים לפרוק מתאן, וכך רחוק, אין לנו תוצאות חד משמעיות.
במילים אחרות, יש לנו צי של מסלולי אורלים ונחתים במאדים, מצוידים במכשירים שנועדו לרחרח את ריח המתאן הקלוש ביותר במאדים.
יש כמה רמזים ממש מסקרנים לגבי איך נראה שרמות המתאן במאדים עולות ויורדות עם העונות, מה שמעיד על חיים, אבל האסטרוביולוגים עדיין לא מסכימים.
טענות חריגות דורשות ראיות יוצאות דופן וכל זה.
טלסקופים מסוימים יכולים כבר למדוד את האטמוספירה של כוכבי לכת המקיפים כוכבים אחרים. בעשור האחרון, טלסקופ החלל שפיצר של נאס"א ממפה את האווירה של עולמות שונים. לדוגמה, הנה מפה של הצדק החם HD 189733b
. המקום מבאס, אבל וואו למדוד אווירה של כוכב לכת אחר, זה די מרהיב.
הם מבצעים את ההישג הזה על ידי מדידת הכימיקלים של הכוכב בזמן שכוכב הלכת עובר לפניו, ואז מודדים אותו כשאין כוכב לכת. זה אומר לך אילו כימיקלים הכוכב מביא למסיבה.
הם גם הצליחו למדוד את האטמוספרה של HAT-P-26b, שהוא עולם קטן יחסית בגודל נפטון המקיף כוכב סמוך, והופתעו למצוא אדי מים באטמוספירה של כדור הארץ.
האם זה אומר שיש חיים? בכל מקום בו אנו מוצאים מים על כדור הארץ אנו מוצאים חיים. לא, אתה יכול להשיג מים לחלוטין בלי שיהיה לך חיים.
כאשר הוא יושק בשנת 2019, טלסקופ החלל ג'יימס ווב של נאס"א הולך לקחת את החישה האטמוספרית הזו לשלב הבא, ומאפשר לאסטרונומים ללמוד את האטמוספרות של הרבה יותר עולמות ברזולוציה גבוהה בהרבה.
אחד היעדים הראשונים של ווב יהיה מערכת TRAPPIST-1 שחצי-תריסר כוכבי הלכת שלה מסתובבים באזור המגורים של כוכב ננס אדום. ווב אמור להיות מסוגל לזהות אוזון, מתאן וסיגיונות ביולוגיים פוטנציאליים אחרים לכל החיים.
אז מה יידרש כדי לראות עולם רחוק ולדעת בוודאות שיש שם חיים.
האסטרוביולוג ג'ון לי גרנפל ממרכז התעופה והחלל הגרמני יצר לאחרונה דו"ח שעבר על כל הביולוגים הביולוגיים האקסופלינריים שיכולים להיות שם, ובחן אותם עד כמה הם עשויים להוות אינדיקציה לחיים על עולם אחר.
היעד הראשון יהיה חמצן מולקולרי, או O2. אתה נושם את זה ברגע זה. ובכן, 21% מכל נשימה, בכל מקרה. חמצן יימשך באווירה של עולם אחר במשך אלפי שנים ללא מקור.
הוא מיוצר כאן בכדור הארץ על ידי פוטוסינתזה, אבל אם עולם מוכה על ידי הכוכב שלו ומאבד את האטמוספרה, אז המימן מפוצץ לחלל, וחמצן מולקולרי יכול להישאר. במילים אחרות, אינך יכול להיות בטוח בשום דרך.
מה דעתך על אוזון, גם O3? O2 מומר ל- O3 באמצעות תהליך כימי באטמוספרה. זה נשמע כמועמד טוב, אבל הבעיה שיש תהליכים טבעיים שיכולים לייצר גם אוזון. יש שכבת אוזון בוונוס, אחת על מאדים, והם אף התגלו סביב ירחים קפואים במערכת השמש.
יש תחמוצת החנקן, המכונה גם גז צחוק. הוא מיוצר כתפוקה על ידי חיידקים בקרקע, ועוזר לתרום למחזור החנקן של כדור הארץ. ויש חדשות טובות, נראה כי כדור הארץ הוא העולם היחיד במערכת השמש שיש בו תחמוצת החנקן באטמוספרה שלו.
אך מדענים פיתחו גם מודלים כיצד ניתן היה להפיק כימיקלים אלה בהיסטוריה המוקדמת של כדור הארץ כאשר האוקיאנוס העשיר בגופרית שלו אינטראקציה עם חנקן על פני כדור הארץ. למעשה, גם ונוס וגם מאדים יכלו לעבור מחזור דומה.
במילים אחרות, ייתכן שאתה רואה חיים, או שאתה רואה כוכב לכת צעיר.
יש מתאן, הכימיקל שבילינו כל כך הרבה זמן בשיחות עליו. וכפי שציינתי, יש מתאן המיוצר על ידי החיים כאן על כדור הארץ, אבל זה גם על מאדים, ויש אוקיינוסים מתאן על טיטאן.
אסטרוביולוגים הציעו פחמימנים אחרים, כמו אתן, איזופרן, אך גם לבעיות שלהם יש בעיות.
מה עם המזהמים שנפלטו על ידי תרבויות מתקדמות? אסטרוביולוגים מכנים "טכנוזיגנטים" אלה ויכולים לכלול דברים כמו פחמימני כלור או נפילה גרעינית. אך שוב, קשה יהיה לאתר חומרים כימיים אלה שנות אור.
אסטרונומים הציעו לנו לחפש אדמות מתות, רק כדי לקבוע קו בסיס. אלה יהיו עולמות הממוקמים באזור המגורים, אך ברור כי החיים מעולם לא התנהלו. פשוט סלע, מים ואווירה לא-ביולוגית.
הבעיה היא שכנראה שאנחנו אפילו לא יכולים להבין דרך לאשר שגם עולם מת. סוגי הכימיקלים שהיית מצפה לראות באטמוספירה, כמו פחמן דו חמצני יכולים להיספג על ידי אוקיינוסים, כך שאתה אפילו לא יכול לאשר אישור שלילי.
שיטה אחת עשויה אפילו לא לכלול סריקת אטמוספרות כלל. הצמחייה כאן על כדור הארץ משקפת בחזרה אורך גל מסוים של אור באזור 700-750 ננומטר. אסטרוביולוגים מכנים זאת "הקצה האדום", מכיוון שתראה עלייה של 5X בהשתקפות בהשוואה למשטחים אחרים.
למרות שאין לנו טלסקופים לעשות זאת כיום, ישנם כמה רעיונות חכמים באמת, כמו להסתכל על איך האור מכוכב הלכת משתקף על הירח הסמוך, ולנתח את זה. מחפש אחר אדמת אדמה חיצונית.
למעשה, כבר בהיסטוריה המוקדמת של כדור הארץ, הוא היה נראה סגול יותר בגלל חיידקים ארכאיים.
יש צי שלם של מצפיות חלליות ומצפה קרקעית שנכנסים לרשת שיעזרו לנו לדחוק עוד יותר לשאלה זו.
משימת גאיה של ESA הולכת למפות ולאפיין 1% מהכוכבים שביל החלב, לספר לנו אילו סוגים של כוכבים יש שם, כמו גם לאתר אלפי כוכבי לכת להמשך התבוננות.
סקר החלל החוצה-Exoplanet, או TESS, יוצא לדרך בשנת 2018, וימצא את כל האקס-פלנטות העוברות בגודל כדור הארץ וגדולות יותר בשכונה שלנו.
משימת PLATO 2 תמצא עולמות סוערים באזור המגורים, וג'יימס ווב יוכל ללמוד את האווירה שלהם. דיברנו גם על הטלסקופ המסיבי של LUVOIR שיכול היה להיכנס לאינטרנט בשנות העשרים של המאה העשרים, ולקחת את התצפיות הללו לשלב הבא.
ויש הרבה יותר מצפיות שטח וקרקע בעבודות.
כשסיבוב הטלסקופים הבא הזה עולה לאינטרנט, אלה שמסוגלים למדוד ישירות את האווירה של עולם בגודל כדור הארץ המקיף כוכב אחר, האסטרוביולוגים הולכים להיאבק למצוא ביו-בינונית המספקת סימן ברור לכך שהחיים שם.
במקום וודאות, נראה שאנחנו הולכים להיות באותו מאבק כדי להבין מה אנחנו רואים. אסטרונומים יחלקו זה עם זה, יפתחו טכניקות חדשות וכלים חדשים לענות על שאלות לא פתורות.
זה ייקח זמן, וחוסר הוודאות יהיה קשה לטפל בו. אך זכרו, זו ככל הנראה השאלה המדעית החשובה ביותר שכל אחד יכול לשאול: האם אנו לבד ביקום?
התשובה שווה לחכות לה.
מקור: ג'ון לי גרנפל: סקירה של ביוגרפיות ביו-פלנטריות.
העצה לכובע לד"ר קימברלי קרטייה שהפנה אותי למאמר זה. עקוב אחר עבודותיה במגזין EOS.
