Teleskopická technológia postupuje rýchlo, pretože sa stavajú väčšie a väčšie nástroje. Ak tam bude život, spoznáme to? Vedci z Harvard-Smithsonianského centra pre astrofyziku a NASA vyvinuli zoznam epoch v histórii zemskej atmosféry, ktoré by mohli byť prostredníctvom tohto nástroja viditeľné; od najskorších čias, keď sa objavil život do našej súčasnej atmosféry bohatej na kyslík / dusík.
Je len otázkou času, ako astronómovia nájdu planétu veľkosti Zeme obiehajúcu vzdialenú hviezdu. Keď tak urobia, prvé otázky, ktoré si ľudia položia, sú: Je to obývateľné? A čo je ešte dôležitejšie, existuje už na ňom život? Vedci hľadajú stopy po svojej odpovedi na svoju domovskú planétu Zem.
Astronómovia Lisa Kaltenegger z Harvardsko-Smithsonovského centra pre astrofyziku (CfA) a Wesley Traub z laboratória NASA Jet Propulsion Laboratory a CfA, navrhujú použitie zemskej atmosférickej histórie na porozumenie iným planétam.
"Dobré planéty je ťažké nájsť," povedal Kaltenegger. "Naša práca poskytuje smerníky, ktoré budú astronómovia hľadať pri skúmaní skutočných svetov podobných Zemi."
Geologické záznamy ukazujú, že atmosféra Zeme sa za posledných 4,5 miliardy rokov dramaticky zmenila, čiastočne kvôli vývoju životných foriem na našej planéte. Kaltenegger a Traub pri mapovaní toho, aké plyny tvorili zemskú atmosféru počas svojej histórie, navrhujú, že pri hľadaní podobného zloženia atmosféry v iných svetoch budú vedci schopní zistiť, či má táto planéta život, a ak áno, vývojová fáza tohto života. Výskumná práca popisujúca ich prácu je k dispozícii online na adrese http://arxiv.org/abs/astro-ph/0609398.
K dnešnému dňu boli všetky extrasolárne planéty študované nepriamo, napríklad monitorovaním spôsobu, ako sa hostiteľská hviezda kolísa, keď ju tiahne gravitácia planéty. Priamo boli zistené iba štyri extrasolárne planéty a sú to obrovské svety Jupitera. Atmosféru jedného z týchto svetov odhalil ďalší vedec CfA David Charbonneau pomocou Spitzerovho vesmírneho teleskopu agentúry NASA. Ďalšia generácia vesmírnych misií, ako je napríklad prieskumník terénnych planét NASA (TPF) a Darwin od ESA, budú môcť priamo študovať okolité svety Zeme.
Astronómovia chcú predovšetkým pozorovať viditeľné a infračervené spektrum vzdialených pozemských planét, aby sa dozvedeli o ich atmosfére. Jednotlivé plyny zanechávajú podpisy v spektre planéty, napríklad odtlačky prstov alebo značky DNA. Sledovaním týchto odtlačkov prstov sa vedci môžu dozvedieť viac o zložení atmosféry a dokonca odvodiť prítomnosť mrakov.
Dnešná atmosféra Zeme pozostáva z asi troch štvrtín dusíka a jednej štvrtiny kyslíka, s malým percentom ďalších plynov, ako je oxid uhličitý a metán. Ale pred štyrmi miliardami rokov nebol prítomný žiadny kyslík. Zemská atmosféra sa vyvinula v šiestich rôznych epochách, z ktorých každá sa vyznačuje osobitnou zmesou plynov. Kaltenegger a Traub pomocou počítačového kódu vyvinutého Traubom a kolegom CfA Kenom Jucksom modelovali každú zo šiestich epoch Zeme, aby určili, aké spektrálne odtlačky prstov by mohol vidieť vzdialený pozorovateľ.
"Štúdiom minulosti Zeme sa môžeme dozvedieť o súčasnom stave iných svetov," vysvetlil Traub. "Ak sa nájde extrasolárna planéta so spektrom podobným niektorému z našich modelov, mohli by sme potenciálne charakterizovať geologický stav tejto planéty, jej obývateľnosť a mieru, v akej sa na nej vyvinul život."
Aby sme lepšie porozumeli týmto časovým obdobiam alebo „epochám“ a aby sme ich uviedli do perspektívy, je možné škálovať 4,5 miliárdročnú históriu Zeme na jeden rok, pričom sa pripájajú dátumy začínajúce 1. januára - dátumom, kedy sa Zem vytvorila.
EPOCH 0 - 12. februára
V dobe 0 (pred 3,9 miliardami rokov) mala mladá Zem turbulentnú, zaparenú atmosféru zloženú prevažne z dusíka, oxidu uhličitého a sírovodíka. Dni boli kratšie a slnko bolo slabšie a žiarilo ako červená guľa cez našu oranžovú tehlovú farbu. Jediný oceán, ktorý pokrýval celú našu planétu, bol bahnitý hnedý, ktorý absorboval bombardovanie prichádzajúcimi meteormi a kométami. Oxid uhličitý pomohol zahriať náš svet, pretože kojenecké Slnko bolo o tretinu menej žiarivé ako dnes. Aj keď z tohto obdobia neprežili žiadne fosílie, v grónskych horninách mohli zostať pozostatky života.
EPOCH 1 - 17. marca
Približne pred 3,5 miliardami rokov (1. epocha) sa na planéte vyskytovali sopečné ostrovné reťazce, ktoré vyrazili z obrovského globálneho oceánu. Prvým životom na Zemi boli anaeróbne baktérie - baktérie, ktoré mohli žiť bez kyslíka. Tieto baktérie čerpali veľké množstvo metánu do atmosféry planéty a zistiteľným spôsobom ich menili. Ak podobné baktérie existujú na inej planéte, budúce misie ako TPF a Darwin by mohli v atmosfére odhaliť svoj odtlačok prsta.
EPOCH 2 - 5. júna
Asi pred 2,4 miliardami rokov (epocha 2) atmosféra dosiahla maximálnu koncentráciu metánu. Dominantnými plynmi boli dusík, oxid uhličitý a metán. Začali sa tvoriť kontinentálne pevniny. Modré zelené riasy začali čerpať veľké množstvo kyslíka do atmosféry. Blížili sa veľké zmeny.
„Je mi ľúto, že poviem prvé príznaky E.T. pravdepodobne to nebude rozhlasové ani televízne vysielanie; namiesto toho by to mohol byť kyslík z rias, “nariekal Kaltenegger.
EPOCH 3 - 16. júla
Pred dvoma miliardami rokov (epocha 3) tieto prvé fotosyntetické organizmy natrvalo posunuli rovnováhu atmosféry - produkovali kyslík, vysoko reaktívny plyn, ktorý zbavil väčšinu metánu a oxidu uhličitého a zároveň dusil anaeróbne baktérie produkujúce metán. Tým atmosféra planéty získala svoj prvý voľný kyslík. Krajina bola teraz plochá a vlhká. Vďaka sopkám, ktoré sa v diaľke fajčili, vytvorili brilantne zafarbené bazény zelenohnedej spodiny lesk na vode naplnenej zápachom. Kyslíková revolúcia bola úplne v plnom prúde.
„Zavádzanie kyslíka bolo katastrofálne pre dominantný život na Zemi v tom čase; otrávilo to, “povedal Traub. „Zároveň to umožnilo mnohobunkový život vrátane ľudského života.“
EPOCH 4 - 13. októbra
Pred 800 miliónmi rokov vstúpila Zem do epochy 4 s pokračujúcim zvyšovaním hladiny kyslíka. Toto časové obdobie sa zhoduje s tým, čo sa dnes nazýva „kambrický výbuch“. Začiatok obdobia pred 550 až 500 miliónmi rokov je obdobie kambria významným medzníkom v histórii života na Zemi: Je to čas, kedy sa najvýznamnejšie skupiny zvierat prvýkrát objavili v fosílnych záznamoch. Krajina bola teraz pokrytá bažinami, morami a niekoľkými aktívnymi sopkami. Oceány sa spojili so životom.
EPOCH 5 - 8. novembra
Napokon, pred 300 miliónmi rokov v epoche 5, sa život presunul z oceánov na pevninu. Atmosféra Zeme dosiahla svoje súčasné zloženie predovšetkým dusíka a kyslíka. To bol začiatok mezozoického obdobia, ktoré zahŕňalo dinosaurov. Krajina vyzerala v nedeľu popoludní ako Jurský park.
EPOCH 6 - 31. decembra (11:59:59)
Zostáva zaujímavá otázka: Ako by vyzerala epocha 6, doba, ktorú dnes ľudia zaujímajú? Dokážeme odhaliť výpovedné znaky mimozemských technológií na vzdialených svetoch?
Keďže medzi vedcami panuje všeobecná zhoda, že ľudská činnosť zmenila zemskú atmosféru prostredníctvom vstupu oxidu uhličitého a plynov ako Freon, mohli by sme identifikovať spektrálne odtlačky týchto vedľajších produktov z iných svetov? Aj keď satelity obiehajúce okolo Zeme a balónové experimenty dokážu tieto zmeny zmerať tu doma, zistenie podobných účinkov na vzdialený svet je nad rámec možností nadchádzajúcich programov, ako sú Terrestrial Planet Finder a Darwin. Na vykonanie týchto meraní bude potrebovať obrovské flotily budúcich vesmírnych infračervených teleskopov.
"Ako skľučujúca, ako to znie táto výzva," povedal Kaltenegger, "verím, že v najbližších niekoľkých desaťročiach budeme vedieť, či náš malý modrý svet je vo vesmíre sám, alebo či tam vonku čakajú susedia."
Tento výskum bol financovaný NASA.
Harvardovo-Smithsonovské centrum pre astrofyziku (CfA) so sídlom v Cambridge v štáte Massachusetts je spoločnou spoluprácou medzi Smithsonovským astrofyzikálnym observatóriom a observatóriom Harvard College. Vedci CfA, rozdelení do šiestich výskumných divízií, študujú pôvod, vývoj a konečný osud vesmíru.
Pôvodný zdroj: CfA News Release
