Da postoje izvanzemaljski astronomi negdje u mliječnoj stazi, bi li oni mogli iz posmatranja Zemlje kao egzoplaneta zaključiti da na njoj ima života ili da je nastanjiva? Novo istraživanje nudi odgovor na to pitanje.
Nova naučna istraživanja pokazuje da bi pronalaženje dokaza o životu na Zemlji iz perspektive udaljenih izvanzemaljskih astronoma moglo ovisiti o sezoni na Zemlji posmatraju.
Malo što u astronomiji izaziva toliko općeg uzbuđenja kao pronalazak potencijalno nastanjivog planeta. No, dosad imamo samo djeliće i naznake egzoplaneta na kojima bi mogao postojati život, a pred nama je zapravo dug put.
Bit će potrebno još puno znanosti i inovativnog razmišljanja prije nego što ikada dođemo do tačke u kojoj možemo sa sigurnošću reći da je neki udaljeni egzoplanet naseljiv za ljude.
Tu dolazi spomenuto novo istraživanje, koja bi nas mogladovsti do te tačke, ispitivanjem vanjskog izgleda Zemlje iz svemira, kroz različita godišnja doba. Istraživanje nosi naziv “Zemlja kao egzoplanet: II. Zemljina vremenski varijabilna toplinska emisija i njena atmosferska sezonalnost bio-indikatora” i sotupna je na repozitoriju za pripremu za tisak arXiv.org. Njen glavni autor je Jean-Noel Mettler, doktorant na Odsjeku za fiziku ETH Zürich, gdje proučava egzoplanete i njihovu nastanjivost.
Sveti gral znanosti o egzoplanetima
Zbunjujuća raznolikost egzoplaneta koje smo dosad otkrili zanimljiva je sma po sebi, ali ako postoji sveti gral u nauci o egzoplanetima, onda to mora biti nastanjivost. Jednostavno želimo znati postoji li život još negdje u svemiru.
Kako naša tehnologija napreduje, astronomi dobivaju moćnije instrumente za proučavanje udaljenih egzoplaneta. Istu stvar koju radi čovječanstvo, vjerovatno bi učinila i tehnološka civilizacija negdje drugdje u Mliječnoj stazi.
Nov način posmatranja
Spomenuto istraživanje ispituje infracrveni spektar emisija sa Zemlje, učinak različitih geometrija posmatranja na te spektre i kako bi opažanja izgledala puno udaljenijem posmatraču, daleko izvan Sunečvog sistema.
Naučnici su također procijenili kako promjena godišnjih doba utiče na spektre. Saznali smo da postoji značajna sezonska varijabilnost u spektru Zemljine toplinske emisije, a snaga spektralnih značajki bio-indikatora, kao što su N2O, CH4, O3 i CO2, snažno ovisi o godišnjem dobu i geometriji gledanja, navode autori istraživanja.
Istraživaje je posmatralo četiri različite geometrije promatranja: po jedna usmjerena na Sjeverni i Južni pol, jedna na afričko ekvatorijalno područje i jedna na pacifičko ekvatorijalno područje. Spektri su posmatrani s instrumentom Atmospheric Infrared Sounder, koji se nalazi na NASA-inom satelitu Aqua. Naučnici su otkrili da ne postoji jedinstveni, reprezentativni uzorak Zemljinog spektra toplinskih emisija, jer sezonske promjene to onemogućuju.
Uticaj godišnjih doba na posmatranje
Umjesto toga, postoji značajna sezonska varijabilnost u Zemljinom termalnom emisijskom spektru, a snaga apsorpcijskih značajki biosignature snažno ovisi, i o godišnjem dobu, i o geometriji gledanja, pišu autori u istraživanju.
Istraživači su također otkrili da toplinske emisije uvelike variraju obzirom na geometriju promatranja Zemlje. Varijabilnost u očitanjima bila je puno veća tokom vremena iznad kopnenih masa nego iznad oceana. Afrički ekvatorijalni pogled i pogled na Sjeverni pol bili su usredotočeni na kopnene mase i pokazali su veću varijabilnost.
Konkretno, pogled na pol sjeverne hemisfere (NP) i ekvatorijalni prikaz u središtu Afrike (EqA) pokazali su godišnje varijabilnosti od 33 posto, odnosno 22 posto na Zemljinoj vršnoj valnoj dužini od ≈ 10,2 µm, zaključili su autori istraživanja.
Oceani su toplotno stabilniji
Ali toplotna stabilnost oceana značila je pak manju varijabilnost.
S druge strane, geometrija posmatranja Zemlje s velikim udjelom mora, kao što je pol južne hemisfere (SP) i ekvatorijalni pogled fokusiran na Pacifik (EqP), pokazuju manje godišnje varijabilnosti zbog velike toplinske inercije oceana, napominju.
Ukupni zaključak ovog istraživanja je da se živ, dinamičan planet poput Zemlje, ne može okarakterizirati jednim spektrom toplinskih emisija. Previše se toga događa na Zemlji, a porh navedenog, novo se istržaivanje uopće nije ni bavila oblacima te njihovim učinkom na emisije u infracrvenom spektru. Za to će biti potrebna dodatna istraživanja, kažu Mettler i njegov tim.
Odvajanje korisnih podataka od šuma
Isto tako napominju da su neke varijacije male i da će ih biti teško riješiti u promatranju dalekih planeta. Takozvani prljavi podaci mogli bi ih zamagliti.
Odvajanje tih varijacija od buke drugih podataka u budućim promatranjima egzoplaneta bit će izazov, pišu auori novog istraživanja.
Složenost Zemlje čini je teškom metom za ovu vrstu promatranja, i autori to priznaju.
Koristeći Zemlju kao našu ispitnu platformu, naučili smo da se planet i njegove karakteristike ne mogu opisati jednim spektrom toplinske emisije, već su potrebna mjerenja u više epoha, po mogućnosti i reflektirane svjetlosti i toplinske emisije, napominje se u istraživanju.
Sad možemo egzoplanete posmatrati na dva, komplementarna načina
Većina dosadašnjih detekcija egzoplaneta temelji se na nekoliko tranzita tih planeta ispred njihovih zvijezda, a to ima svoja ograničenja. Svemirski teleskop James Webb ima za cilj proučavati spektre nekih egzoplaneta s većom snagom, tako da se približavamo danu kada ćemo morati bolje razumjeti ono što vidimo, kad gledamo prema njima.
Ovo novo istraživanje testiralo je novu metodu promatranja egzoplaneta u srednjem infracrvenom, umjesto u reflektirajućem svjetlu. Mettler i njegovi suistraživači smatraju da njihova metoda može doprinijeti posmatranjima egzoplaneta u reflektiranoj svjetlosti, novim jedinstvenim podacima.
Stoga zaključujemo da bi posmatranje egzoplaneta s toplotnom emisijom moglo pružiti jedinstvene i komplementarne informacije, koje su neophodne za karakterizaciju zemaljskih planeta oko drugih zvijezda, zaključuju autori istraživanja.
