Търсене, слушане и миризма

„В рамките на едно десетилетие ще открием убедителни доказателства за живот извън Земята“, каза Елън Стофан, научен директор на агенцията, на конференцията на НАСА „Обитаеми светове в космоса“ през април 2015 г. Тя добави, че до 20-30 години ще бъдат събрани неопровержими и определящи факти за съществуването на извънземен живот.

„Ние знаем къде да търсим и как да търсим“, каза Стофан. „И тъй като сме на прав път, няма причина да се съмняваме, че ще намерим това, което търсим. Какво точно се има предвид под небесно тяло, представители на агенцията не уточниха. Техните твърдения показват, че това може да бъде например Марс, друг обект в Слънчевата система или някаква екзопланета, въпреки че във втория случай е трудно да се предположи, че убедителни доказателства ще бъдат получени само за едно поколение. Определено Откритията от последните години и месеци показват едно: водата - и то в течно състояние, което се смята за необходимо условие за образуването и поддържането на живите организми - е в изобилие в Слънчевата система.

„До 2040 г. ще сме открили извънземен живот“, повтори Сет Шостак от НАСА от института SETI в многобройните си медийни изявления. Не говорим обаче за контакт с извънземна цивилизация - през последните години сме очаровани от нови открития именно на предпоставките за съществуването на живот, като течни водни ресурси в телата на Слънчевата система, следи от резервоари и потоци. на Марс или наличието на земеподобни планети в жизнените зони на звездите. И така, чуваме за условията, благоприятни за живот, и за следи, най-често химически. Разликата между настоящето и случилото се преди няколко десетилетия е, че сега отпечатъците, признаците и условията на живот не са изключителни почти никъде, дори на Венера или в недрата на далечните луни на Сатурн.

Броят на инструментите и методите, използвани за откриване на такива специфични улики, нараства. Усъвършенстваме методите за наблюдение, слушане и откриване в различни дължини на вълните. Напоследък много се говори за търсене на химически следи, признаци на живот дори около много далечни звезди. Това е нашето "душене".

Страхотен китайски сенник

Нашите инструменти са по-големи и по-чувствителни. През септември 2016 г. гигантът беше пуснат в експлоатация. Китайски радиотелескоп FASTчиято задача ще бъде да търси признаци на живот на други планети. Учени от цял ​​свят възлагат големи надежди на работата му. „Ще може да наблюдава по-бързо и по-далеч от всякога в историята на извънземните изследвания“, каза Дъглас Вакох, председател METI International, организация, посветена на търсенето на извънземни форми на разум. FAST зрителното поле ще бъде два пъти по-голямо от Телескоп Аресибо в Пуерто Рико, който е начело през последните 53 години.

Навесът FAST (сферичен телескоп с петстотин метра апертура) е с диаметър 500 м. Състои се от 4450 триъгълни алуминиеви панела. Заема площ, сравнима с тридесет футболни игрища. За да работи, той се нуждае от пълна тишина в радиус от 5 км, затова бяха преместени почти 10 души от околността. хора. Радиотелескопът е разположен в естествен басейн сред красивата природа на зелени карстови образувания в южната провинция Гуейджоу.

Въпреки това, преди FAST да може правилно да следи за извънземен живот, първо трябва да бъде правилно калибриран. Затова първите две години от работата му ще бъдат посветени основно на предварителни проучвания и регулиране.

Милионер и физик

Един от най-известните скорошни проекти за търсене на интелигентен живот в космоса е проект на британски и американски учени, подкрепен от руския милиардер Юри Милнер. Бизнесменът и физик е похарчил 100 милиона долара за изследвания, които се очаква да продължат поне десет години. „За един ден ще съберем толкова данни, колкото други подобни програми са събрали за една година“, казва Милнър. Физикът Стивън Хокинг, който участва в проекта, казва, че търсенето има смисъл сега, когато са открити толкова много извънслънчеви планети. „В космоса има толкова много светове и органични молекули, че изглежда, че там може да съществува живот“, коментира той. Проектът ще бъде наречен най-голямото научно изследване досега, търсещо признаци на интелигентен живот извън Земята. Воден от екип от учени от Калифорнийския университет в Бъркли, той ще има широк достъп до два от най-мощните телескопи в света: зелена банка в Западна Вирджиния и Паркове за телескопи в Нов Южен Уелс, Австралия.

Можем да разпознаем напреднала цивилизация отдалеч по:

• наличието на газове, особено замърсители на въздуха, хлорфлуорвъглероди, въглероден диоксид, метан, амоняк;
• светлини и отражения на светлина от обекти, построени от цивилизацията;
• разсейване на топлината;
• интензивно излъчване на радиация;
• мистериозни обекти - например големи станции и движещи се кораби;
• съществуването на структури, чието образуване не може да бъде обяснено чрез позоваване на естествени причини.

Милнър представи друга инициатива, наречена. Той обеща да плати 1 милион долара. награди за всеки, който създаде специално дигитално послание за изпращане в космоса, което най-добре представя човечеството и Земята. И идеите на дуета Милнър-Хокинг не свършват дотук. Наскоро медиите съобщиха за проект, който включва изпращане на лазерно насочвана наносонда до звездна система, която достига скорост от... една пета от скоростта на светлината!

космическа химия

Нищо не е по-утешително за онези, които търсят живот в космоса, от откриването на добре познати „познати“ химикали в открития космос. Дори облаци от водна пара „Висящи“ в открития космос. Преди няколко години такъв облак беше открит около квазара PG 0052+251. Според съвременните познания това е най-големият известен резервоар с вода в космоса. Прецизните изчисления показват, че ако цялата тази водна пара се кондензира, тя ще бъде 140 трилиона пъти повече от водата във всички океани на Земята. Масата на „резервоара с вода“, открит сред звездите, е 100 XNUMX. пъти масата на слънцето. Това, че някъде има вода, не означава, че там има живот. За да процъфтява, трябва да бъдат изпълнени много различни условия.

Напоследък доста често чуваме за астрономически "находки" на органични вещества в отдалечени кътчета на космоса. През 2012 г. например учените откриха на разстояние около XNUMX светлинни години от нас хидроксиламинкойто е съставен от атоми на азот, кислород и водород и в комбинация с други молекули теоретично е способен да формира структурите на живота на други планети.

Органични съединения в протопланетен диск, обикалящ около звездата MWC 480.

Метилцианид (CH₃CN) я цианоацетилен (АД₃N), които са били в протопланетарния диск, обикалящ около звездата MWC 480, открит през 2015 г. от изследователи в американския център за астрофизика Харвард-Смитсониън (CfA), е друга улика, че може да има химия в космоса с шанс за биохимия. Защо тази връзка е толкова важно откритие? Те са присъствали в нашата слънчева система по времето, когато се е формирал животът на Земята и без тях светът ни вероятно нямаше да изглежда по начина, по който изглежда днес. Самата звезда MWC 480 е два пъти по-тежка от нашата звезда и е на около 455 светлинни години от Слънцето, което е малко в сравнение с разстоянията, открити в космоса.

Наскоро, през юни 2016 г., изследователи от екип, който включва, между другото, Брет Макгуайър от обсерваторията NRAO и професор Брандън Карол от Калифорнийския технологичен институт, забелязаха следи от сложни органични молекули, принадлежащи към т.нар. хирални молекули. Хиралността се проявява във факта, че оригиналната молекула и нейното огледално отражение не са идентични и, както всички други хирални обекти, не могат да бъдат комбинирани чрез транслация и ротация в пространството. Хиралността е характерна за много природни съединения - захари, протеини и др. Досега не сме виждали нито едно от тях, с изключение на Земята.

Тези открития не означават, че животът възниква в космоса. Те обаче предполагат, че поне част от частиците, необходими за раждането му, може да се образуват там и след това да пътуват до планетите заедно с метеорити и други обекти.

цветовете на живота

Заслужен Космически телескоп Кеплер допринесе за откриването на повече от сто планети от земния тип и има хиляди кандидати за екзопланети. От 2017 г. НАСА планира да използва още един космически телескоп, наследник на Кеплер. Транзитен сателит за изследване на екзопланети, TESS. Неговата задача ще бъде да търси извънслънчеви планети в транзит (т.е. преминаване през родителски звезди). Като го изпратите във висока елиптична орбита около Земята, можете да сканирате цялото небе за планети, обикалящи около ярки звезди в непосредствена близост до нас. Мисията вероятно ще продължи две години, през които ще бъдат изследвани около половин милион звезди. Благодарение на това учените очакват да открият няколкостотин планети, подобни на Земята. Допълнителни нови инструменти като напр. Космически телескоп Джеймс Уеб (Джеймс Уеб космически телескоп) трябва да проследи и да копае вече направените открития, да изследва атмосферата и да търси химически улики, които по-късно биха могли да доведат до откриването на живот.

Проект за сателитно изследване на транзитна екзопланета – Визуализация

Въпреки това, доколкото знаем приблизително какви са така наречените биосигнатури на живота (например наличието на кислород и метан в атмосферата), не е известно кой от тези химически сигнали от разстояние от десетки и стотици светлина години най-накрая решават въпроса. Учените са съгласни, че наличието на кислород и метан едновременно е силна предпоставка за живот, тъй като не са известни неживи процеси, които биха произвеждали двата газа едновременно. Въпреки това, както се оказва, такива сигнатури могат да бъдат унищожени от екзосателити, вероятно обикалящи около екзопланети (както правят около повечето планети в Слънчевата система). Защото, ако атмосферата на Луната съдържа метан, а планетите съдържат кислород, тогава нашите инструменти (на сегашния етап на тяхното развитие) могат да ги комбинират в един кислородно-метанов подпис, без да забележат екзолуната.

Може би трябва да търсим не химически следи, а цвят? Много астробиолози смятат, че халобактериите са сред първите обитатели на нашата планета. Тези микроби абсорбират зеления спектър на радиация и го превръщат в енергия. От друга страна, те отразяват виолетово лъчение, поради което нашата планета, когато се гледа от космоса, има точно този цвят.

За абсорбиране на зелена светлина се използват халобактерии ретинална, т.е. визуално лилаво, което може да се намери в очите на гръбначните животни. С течение на времето обаче експлоатиращите бактерии започнаха да доминират на нашата планета. хлорофилкойто абсорбира виолетовата светлина и отразява зелената светлина. Ето защо земята изглежда така, както изглежда. Астролозите спекулират, че в други планетарни системи халобактериите може да продължат да растат, така че те спекулират търсене на живот на лилави планети.

Обекти с този цвят вероятно ще бъдат видени от гореспоменатия телескоп James Webb, който е планиран да бъде изстрелян през 2018 г. Такива обекти обаче могат да бъдат наблюдавани, при условие че не са твърде далеч от Слънчевата система и централната звезда на планетарната система е достатъчно малка, за да не пречи на други сигнали.

Други първични организми на подобна на Земята екзопланета, по всяка вероятност, растения и водорасли. Тъй като това означава характерния цвят на повърхността, както на земята, така и на водата, трябва да се търсят определени цветове, които сигнализират за живот. Телескопите от ново поколение трябва да засичат светлината, отразена от екзопланетите, което ще разкрие техните цветове. Например, в случай на наблюдение на Земята от космоса, можете да видите голяма доза радиация. близко инфрачервено лъчениекойто се извлича от хлорофила в растителността. Такива сигнали, получени в близост до звезда, заобиколена от екзопланети, биха показали, че "там" също може да има нещо растящо. Грийн би го предложил още по-силно. Планета, покрита с примитивни лишеи, би била в сянка жлъчка.

Учените определят състава на атмосферите на екзопланети въз основа на гореспоменатия транзит. Този метод дава възможност да се изследва химичният състав на атмосферата на планетата. Светлината, преминаваща през горните слоеве на атмосферата, променя своя спектър - анализът на това явление дава информация за присъстващите там елементи.

Изследователи от University College London и University of New South Wales публикуваха през 2014 г. в списанието Proceedings of the National Academy of Sciences описание на нов, по-точен метод за анализиране на появата на метан, най-простият от органичните газове, чието присъствие обикновено се признава като знак за потенциален живот. За съжаление съвременните модели, описващи поведението на метана, далеч не са перфектни, така че количеството метан в атмосферата на далечни планети обикновено се подценява. С помощта на най-съвременни суперкомпютри, предоставени от проекта DiRAC () и Университета в Кеймбридж, са моделирани около 10 милиарда спектрални линии, които могат да бъдат свързани с абсорбцията на радиация от молекулите на метана при температури до 1220 ° C . Списъкът от нови линии, около 2 пъти по-дълъг от предишните, ще позволи по-добро изследване на съдържанието на метан в много широк температурен диапазон.

Метанът сигнализира за възможността за живот, докато друг много по-скъп газ цислород - оказва се, че няма гаранция за съществуването на живот. Този газ на Земята идва главно от фотосинтезиращи растения и водорасли. Кислородът е един от основните признаци на живота. Според учените обаче може да е грешка да се тълкува наличието на кислород като еквивалентно на наличието на живи организми.

Скорошни проучвания идентифицираха два случая, при които откриването на кислород в атмосферата на далечна планета може да даде фалшива индикация за наличието на живот. И при двете в резултат на неабиотични продукти. В един от сценариите, които анализирахме, ултравиолетовата светлина от звезда, по-малка от Слънцето, може да увреди въглеродния диоксид в атмосферата на екзопланета, освобождавайки от нея кислородни молекули. Компютърни симулации показват, че разпадането на CO₂ дава не само₂, но и голямо количество въглероден окис (CO). Ако този газ бъде силно открит в допълнение към кислорода в атмосферата на екзопланетата, това може да означава фалшива тревога. Друг сценарий се отнася до звезди с ниска маса. Светлината, която излъчват, допринася за образуването на краткотрайни O молекули.₄. Тяхното откритие до О₂ това също трябва да предизвика тревога за астрономите.

Търси метан и други следи

Основният начин на транзит казва малко за самата планета. Може да се използва за определяне на неговия размер и разстояние от звездата. Метод за измерване на радиалната скорост може да помогне за определяне на неговата маса. Комбинацията от двата метода дава възможност за изчисляване на плътността. Но възможно ли е екзопланетата да се изследва по-отблизо? Оказва се, че е така. НАСА вече знае как да вижда по-добре планети като Kepler-7 b, за които телескопите Kepler и Spitzer са използвани за картографиране на атмосферните облаци. Оказа се, че тази планета е твърде гореща за форми на живот, каквито я познаваме, като температурите варират от 816 до 982 °C. Самият факт на такова подробно описание обаче е голяма крачка напред, като се има предвид, че говорим за свят, който е на сто светлинни години от нас.

Адаптивната оптика, която се използва в астрономията за премахване на смущенията, причинени от атмосферни вибрации, също ще бъде полезна. Използва се за управление на телескопа с компютър, за да се избегне локална деформация на огледалото (от порядъка на няколко микрометра), което коригира грешките в полученото изображение. да работи Скенер за планета Близнаци (GPI), разположен в Чили. Инструментът беше пуснат за първи път през ноември 2013 г. GPI използва инфрачервени детектори, които са достатъчно мощни, за да открият светлинния спектър на тъмни и далечни обекти като екзопланети. Благодарение на това ще бъде възможно да научите повече за техния състав. Планетата е избрана за една от първите цели за наблюдение. В този случай GPI работи като слънчев коронограф, което означава, че затъмнява диска на далечна звезда, за да покаже яркостта на близка планета.

Ключът към наблюдението на "признаци на живот" е светлината от звезда, обикаляща около планетата. Екзопланетите, преминавайки през атмосферата, оставят специфична следа, която може да бъде измерена от Земята чрез спектроскопски методи, т.е. анализ на радиация, излъчена, погълната или разпръсната от физически обект. Подобен подход може да се използва за изследване на повърхностите на екзопланети. Има обаче едно условие. Повърхностите трябва да абсорбират или разпръскват достатъчно светлина. Изпаряващите се планети, което означава планети, чиито външни слоеве се носят наоколо в голям облак прах, са добри кандидати.

Както се оказва, вече можем да разпознаем елементи като облачност на планетата. Съществуването на плътна облачна покривка около екзопланетите GJ 436b и GJ 1214b е установено въз основа на спектроскопичен анализ на светлината от родителските звезди. И двете планети принадлежат към категорията на така наречените суперземи. GJ 436b се намира на 36 светлинни години от Земята в съзвездието Лъв. GJ 1214b е в съзвездието Змиеносец, на 40 светлинни години от нас.

Европейската космическа агенция (ESA) в момента работи върху сателит, чиято задача ще бъде точно да характеризира и изследва структурата на вече известни екзопланети (ХЕОПС). Стартирането на тази мисия е планирано за 2017 г. НАСА от своя страна иска да изпрати в космоса вече споменатия сателит TESS през същата година. През февруари 2014 г. Европейската космическа агенция одобри мисията ПЛАТОН, свързано с изпращането на телескоп в космоса, предназначен да търси подобни на Земята планети. Според настоящия план през 2024 г. той трябва да започне търсенето на скалисти обекти с водно съдържание. Тези наблюдения също трябва да помогнат в търсенето на екзолуната, почти по същия начин, по който са използвани данните на Кеплер.

Европейската ESA разработи програмата преди няколко години. Дарвин. НАСА имаше подобен "планетарен краулер". TPF (). Целта и на двата проекта беше да се изследват планети с размерите на Земята за наличие на газове в атмосферата, които сигнализират за благоприятни условия за живот. И двете включваха смели идеи за мрежа от космически телескопи, които си сътрудничат в търсенето на подобни на Земята екзопланети. Преди десет години технологиите все още не бяха достатъчно развити и програмите бяха затворени, но не всичко беше напразно. Обогатени от опита на НАСА и ЕКА, те в момента работят заедно върху космическия телескоп Webb, споменат по-горе. Благодарение на голямото му 6,5-метрово огледало ще може да се изследват атмосферите на големи планети. Това ще позволи на астрономите да открият химически следи от кислород и метан. Това ще бъде конкретна информация за атмосферите на екзопланетите - следващата стъпка в усъвършенстването на знанията за тези далечни светове.

Различни екипи работят в НАСА, за да разработят нови изследователски алтернативи в тази област. Един от тези по-малко известни и все още в начален етап е . Ще става въпрос за това как да скриете светлината на звезда с нещо като чадър, за да можете да наблюдавате планетите в нейните покрайнини. Чрез анализиране на дължините на вълните ще бъде възможно да се определят компонентите на техните атмосфери. НАСА ще направи оценка на проекта тази или следващата година и ще реши дали мисията си заслужава. Ако започне, то през 2022 г.

Цивилизации в периферията на галактиките?

Намирането на следи от живот означава по-скромни стремежи от търсенето на цели извънземни цивилизации. Много изследователи, включително Стивън Хокинг, не съветват последното - заради потенциалните заплахи за човечеството. В сериозните кръгове обикновено не се споменават никакви извънземни цивилизации, космически братя или интелигентни същества. Въпреки това, ако искаме да търсим напреднали извънземни, някои изследователи също имат идеи как да увеличат шансовете за намирането им.

Напр. Астрофизикът Розана Ди Стефано от Харвардския университет казва, че напредналите цивилизации живеят в гъсто опаковани кълбовидни клъстери в покрайнините на Млечния път. Изследователят представи своята теория на годишната среща на Американското астрономическо общество в Кисими, Флорида, в началото на 2016 г. Ди Стефано оправдава тази доста противоречива хипотеза с факта, че на ръба на нашата галактика има около 150 стари и стабилни сферични купове, които дават добра почва за развитието на всяка цивилизация. Близко разположените звезди могат да означават много близко разположени планетарни системи. Толкова много звезди, струпани в топки, е добра почва за успешни скокове от едно място на друго, като същевременно се поддържа напреднало общество. Близостта на звездите в куповете може да бъде полезна за поддържането на живота, каза Ди Стефано.