Astronomija

Kako daleč bi lahko zaznali, da ima Zemlja življenje?

Kako daleč bi lahko zaznali, da ima Zemlja življenje?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Mislim, da so planeti, ki nosijo življenje, predaleč, da bi jih bilo mogoče zaznati. Mislim, da lahko najdemo le tiste v krogli okoli našega planeta s premerom 100s svetlobnih let, vendar sumim, da so planeti, ki nosijo življenje, lahko veliko dlje od tega.

Rad bi ocenil premer krogle, znotraj katere bi lahko zaznali življenje na drugem planetu, in nato ocenil verjetnost, da v tej krogli obstaja življenje.

Na primer, recite naši trenutni tehnologiji, katera razdalja je najbolj oddaljena, da bi lahko zaznali življenje na Zemlji? Koliko zvezd, kot je naše sonce, je v tej krogli? Koliko časa bi trajalo, da SETI izključi vsako od teh zvezd?


Odvisno od tega, kaj mislite z zaznavanjem življenja. Kot je razloženo v tem prispevku Randalla Munroeja, bodo alge na zemlji tujcem povedale o nas, preden jim bomo lahko povedali o nas.

Če za zaznavanje življenja upoštevate prisotnost tekoče vode ali prisotnost $ O_2 $, potem lahko takšno detekcijo opravimo s preučevanjem spektra zunaj sončnih planetov, meritev, ki jih trenutno lahko opravimo. Najbolj oddaljeni zunaj sončni planet doslej odkrit je na razdalji 27.700 svetlobnih let. Delni odgovor na vaša vprašanja bi torej bil preučevanje spektra vseh zunaj sončnih planetov, ki jih najdemo v okolišolskem bivalnem območju, da bi našli podpise opozorilnih znakov življenja. Trenutno imamo tehnologijo za merjenje optičnega odbojnega spektra zunaj sončnega planeta, na primer ESO-jev VLT, Observatorij Gemini in instrument OSIRIS na GTC, vendar ne vem, ali ima SETI to možnost. Nadalje bi lahko poiskali delo dr. Sare Seager.


Na to se mi zdi zelo težko odgovoriti, način odkrivanja je ključnega pomena pri tem, kako daleč lahko zaznamo. Obstajata dve verjetni metodi, ki sta ena boljša od druge. Prva metoda vključuje hitrost svetlobe in proizvodnjo valov. Drugi vključuje, kako smo prilagodili svoje ozračje.

Naša proizvodnja valov (radio) se je začela konec 19. stoletja, če uporabimo referenčno točko, recimo 1900; oddajamo že 115 let, pri svetlobni hitrosti bi nas lahko zaznala vrsta, ki ni oddaljena več kot 115 svetlobnih let. Od tod ideja programa SETI, kot je predlagal Rahul, z namenom, da oddajamo sebe.

Najboljša metoda in tista, za katero vidim, da deluje pri ljudeh pri iskanju drugih, je zastrupitev z atmosfero. V našem ozračju obstajajo specifični ogljikovodiki, za katere se domneva, da jih proizvaja le človek, če razmišljamo tako, je verjetno, da bomo lahko zaznali tudi zastrupitve ozračja okoli eksoplaneta. Preprosto odkrivanje kisika ni dovolj, saj ni indikativno, da življenje obstaja, kisik se lahko proizvaja naravno v omejenih količinah, kot jih najdemo drugje v sončnem sistemu, vendar bi bilo treba za ohranjanje življenjskih oblik, ki temeljijo na ogljiku, kakršni smo mi, veliko izobilja. Odkrivanje onesnaževal je bolj logičen način zaznavanja odkrivanja. Če lahko proizvedemo elemente, ki jih naravno ne najdemo, je jasen znak, da jih je neka vrsta postavila tja. To je odvisno tudi od svetlobne hitrosti, vendar onesnaževala, ki jih povzroča človek, obstajajo že pred valnimi obdobji in prenašajo svetlobo dlje kot naša proizvodnja valov. Slaba stran je metoda odkrivanja onesnaževal, ki se trenutno kot ljudje zanašamo bodisi na uporabo zvezde s prehodnim planetom za določanje sestave bodisi na manj natančne podatke o spektru (kar ne pomeni atmosferskega materiala).

Drugo stališče je pogled na Kardaševo lestvico, lahko bi rekli, da imamo tehnologijo za določitev tega odgovora na podlagi porabe energije. Če bi lahko zaznali masivno gravitacijsko polje in nobenega očitnega vira energije, bi jo lahko zbrala druga vrsta; kot je Dysonova krogla. Menim, da bi bilo takšno odkrivanje preveč enostavno prezreti, saj naša vrsta tega ne išče aktivno. Čeprav to drži bolj za teoretično odkrivanje, lahko druga vrsta zazna porabo energije na našem planetu s pomočjo osvetlitve našega planeta in ozračja ter naraščajočih površinskih temperatur.

Verjamem, da v najboljšem primeru, kar zadeva človekovo vmešavanje, morda gledamo v območju od 100 do 150 svetlobnih let. Kar zadeva odkrivanje življenja na splošno, si ne predstavljam predmoderne dobe, če bi na preprost način lahko ugotovili, da življenje obstaja, če bi ga gledali od drugod, razen dejstva, da smo imeli stabilen sistem, ki vsebuje tekočo vodo in atmosferski kisik.

Z našega stališča smo morda preveč odvisni od argumenta o življenjskih oblikah, ki temeljijo na ogljiku, če druga vrsta, ki je napredovala ali več kot mi, ni temeljila na ogljiku, bi bilo zelo verjetno, da iščejo druge indikacije, bolj lokalizirane na njihove , na enak način iščemo indikacije, za katere si predstavljamo, da se zaznavamo.

UREDI: Kot je zahteval Rob Jeffries; NE, uporaba tranzitne fotometrije z današnjo trenutno tehnologijo še ni mogoča. Ob1lyZemlja bi bila videti kot2.776*10^-4"->3600 * (180 / π) * (12734 / 9.460 * 10 ^ 12)ali2.776mas, kar je mogoče s pomočjo ESO-jevega zelo velikega teleskopa, ki ima kotno ločljivost in lahko posname v miliarcsekundah. Ob10-letnoZemlja bi bila videti kot2.776*10^-5"->3600 * (180 / π) * (12734 / 9.460 * 10 ^ 13)ali277,6 μas, je možno po dokončanju niza teleskopov Cherenkov, ki ima kotno ločljivost, ki jo je mogoče posneti v mikroarkah. Medtem ko je niz teleskopov Čerenkov omejen na100μasob400nmin ne more slikati1 μas, na tej naslednji ravni je to, na katerem slikamo100-odstotno. Vesoljsko plovilo Gaia lahko razreši do20μasvendar na tej ravni ni sposoben slike. Raziskovalni center NASA Ames dokazuje sposobnosti ločevanja do5μaspri poskusu razrešitve do1 μas, vendar to spet ni ločljivost slikanja. Za radijske valove resnično nisem omenil inverznega kvadratnega zakona in degradacije valov. Za nas, kot ljudi, je mogoče nekaj svetlobnih let z možnostjo, ki se odpre s kvadratnim kilometarskim nizom.

Če želite, da prvič umaknem svojo oceno, sta dejansko možni onesnaževanje in tranzitna fotometrija z uporabo današnje obstoječe tehnologije znotraj1ly, enako kot obstoječi radijski sprejemniki znotraj1 leto. Če se odvračate od dejstva, da novi instrumenti še niso izdelani, lahko to močno povečate do100-odstotno, samo zato, ker nekaj ni zgrajeno, ne pomeni, da tehnologija sploh ni (Ali je tehnologija SKA izvedljiva? Da, imamo tehnologijo, ki bi to lahko uresničila že zdaj, pač tega še nismo storili. ne naj bo tehnologija, ki ne obstaja).

Seti Home je objavil odkritje prvega planeta velikosti zemlje, odkritega pri tranzitu. Nadaljnja objava Univerzitetne knjižnice Cornell trdi, da je planet znotraj bivalnega območja in nakazuje, da je na njegovi površini možno imeti atmosfero in tekočino H20. Vesoljsko plovilo Kepler je to ugotovitev zaznalo. V primeru, da se ne zavedate, Kepler preslika svetlobne krivulje, ko telo prehaja čez obraz drugega telesa, to se imenuje tranzit. Če celo domnevate, da te tehnologije še ni, je nesmiselno, če želite resničen analog Zemlje, kakršen je, z že obstoječo tehnologijo;1ly, če želite uporabiti možno tehnologijo, ki pa ni zgrajena;100-odstotno.


Odgovor na to vprašanje sem odložil, ker se zdi preširok, ne da bi natančno določil, kakšne metode odkrivanja so predlagane. Toda če odgovorite neposredno z vidika - če bi vzeli sončni sistem in ga postavili na neko razdaljo od nas, ali bi lahko zaznali znake življenja na planetu Zemlja - potem odgovor verjetno ni.

Uporaba sedanja tehnologija (in s tem mislim na poskuse in teleskope, ki so zdaj na voljo), verjetno ne bi mogli zaznati življenja na Zemlji, tudi če bi ga opazovali z razdalje nekaj svetlobnih let. Zato znotraj te krogle ni zvezd (razen Sonca).

  1. Okoli druge zvezde še niso zaznali nobenega planeta, kakršen je Zemlja. Se pravi, nihče, ki ima podobno maso, polmer in orbito pri 1 av (ali blizu nje) od zvezde sončnega tipa [UREDITI: V Kepler-452b je zdaj seveda tesen kandidat, čeprav je 60 % večja od Zemlje; Jenkins in sod. 2015.]. S trenutno tehnologijo je skoraj dosegljiv. Zato ima vsako usmerjeno iskanje življenja na Zemlji omejeno število krajev, kjer se lahko začne. Če planeta ne morete zaznati nasploh potem absolutno ni možnosti, da bi pogledali njegovo atmosfersko sestavo, da bi iskali biomarkerje (npr. kisik skupaj z reducirajočim plinom, kot je metan, ali klorofluoroogljikovodiki iz industrijske civilizacije - Lin et al. 2014). Edini eksoplaneti, za katere so bile (grobo in okvirno) izmerjene atmosferske sestave, so "vroči Jupitri". - orjaški eksoplaneti, ki krožijo zelo blizu svojih staršev.

  2. Z "slepim" iskanjem bi lahko poiskali radijske podpise in to seveda počne SETI. Če govorimo o zaznavanju "Zemlje", potem moramo domnevati, da ne gre za namerne poskuse komunikacije s snopom, zato se moramo zanašati na odkrivanje naključnega radijskega "klepetanja" in naključnih signalov, ki jih ustvarja naša civilizacija. Projekt SETI Phoenix je bil najnaprednejše iskanje radijskih signalov iz drugih inteligentnih življenj. Citiranje Cullers et al. (2000): "Tipični signali v nasprotju z našimi najmočnejšimi signali padejo pod prag zaznave večine raziskav, tudi če bi signal prihajal z najbližje zvezde". Citiranje iz Tarterja (2001):"Pri trenutnih stopnjah občutljivosti lahko ciljno iskanje v mikrovalovkah zazna enakovredno moč močnih TV oddajnikov na razdalji 1 svetlobnega leta (znotraj katerega ni drugih zvezd) ... Dvoumnost v teh izjavah je posledica dejstva, da smo naredi oddajajo močnejše žarke v določenih natančno določenih smereh, na primer za izvajanje meroslovja v sončnem sistemu z radarjem. Takšni signali so bili izračunani tako, da jih je mogoče opazovati v tisoč svetlobnih letih ali več. Toda ti signali so kratki, usmerjeni v izredno ozek kot in verjetno ne bodo ponovljeni. Če bi ciljno iskali, bi morali imeti veliko srečo, da bi pravočasno opazovali v pravo smer.

Od tod tudi moja trditev, da pri sedanjih metodah in teleskopih ni veliko možnosti za uspeh. Seveda pa tehnologija napreduje in v naslednjih 10-20 letih bodo morda boljše priložnosti.

Prvi korak v usmerjenem iskanju bi bil najti planete, kot je Zemlja. Prva večja priložnost bo z vesoljskim plovilom TESS, ki bo izstreljeno leta 2017 in bo sposobno zaznati zemeljske planete okoli najsvetlejših 500.000 zvezd. Vendar pa bi to dvoletno poslanstvo omejilo zmožnost odkrivanja zemeljskega analoga. Najboljša stava za iskanje drugih Zemlje bo kasneje (morda leta 2024) z lansiranjem Platona, šestletne misije, ki ponovno preučuje najsvetlejše zvezde. Vendar je za izvedbo študij atmosfere teh planetov potreben velik korak naprej. Za neposredno slikanje in spektroskopijo bi verjetno potrebni vesoljski ničelni interferometri; posredno opazovanje faznih učinkov in prenosne spektroskopije skozi eksplanetno atmosfero ne zahteva velike kotne ločljivosti, le ogromno natančnost in zbiralno površino. Za spektroskopijo nečesa v velikosti Zemlje okoli običajne zvezde bo verjetno potrebna večja naslednik na vesoljski teleskop James Webb (JWST - začetek 2018) ali celo več zbiralnih površin, kot jih bo E-ELT zagotovil v naslednjem desetletju. Snellen (2013) na primer trdi, da bi za osvetlitev signala biomarkerja zemeljskega analoga z E-ELT potrebovali 80–400 tranzitnih časov izpostavljenosti (tj. 80–400 let!)!

Predlagano je bilo, da bi lahko novi projekti in tehnologija radijskih teleskopov, kot je kvadratni kilometer, naključno zaznali radijski "klepet" na razdalji 50 pc ($ sim 150 $ svetlobnih let) - glej Loeb in Zaldarriaga (2007). Ta matrika, ki naj bi začela polno delovati nekaj časa po letu 2025, bi lahko hkrati spremljala številne smeri za oddajanje signalov. Dober pregled, kaj bi lahko bilo mogoče v bližnji prihodnosti, dajejo Tarter in sod. (2009).


Poglej si posnetek: Dubioza kolektiv Film za djecu i odrasle (December 2022).