Η μελλοντική αναζήτηση των εξωηλιακών πλανητών

Άρθρο, Μάιος 2007

Πέρυσι εκτοξεύτηκε το πρώτο ειδικό διαστημόπλοιο COROT για τον εντοπισμό εξωηλιακών πλανητών, που μάλιστα έστειλε πίσω στη Γη και τις πρώτες του μετρήσεις, και το οποίο στοχεύει στον εντοπισμό βραχωδών πλανητών με μέγεθος μέχρι 10 φορές το μέγεθος της Γης. Η μέθοδος που θα ακολουθήσει σχετίζεται με τη μελέτη αστρικών σεισμών στα υπό παρακολούθηση γονικά άστρα κι έτσι θα μπορέσουμε συγχρόνως να συγκρίνουμε τα άστρα αυτά και με τον ήλιο.

Υπάρχουν όμως στα σκαριά για την αποστολή στο διάστημα κι άλλων διαστημοσυσκευών που θα έχουν τη δυνατότητα να εντοπίσουν και να φωτογραφήσουν πλανήτες στο μέγεθος της Γης. Το γεγονός άλλωστε αυτό αποδείχθηκε περίτρανα σε διάφορες δοκιμές που έγιναν πριν λίγο καιρό στα εργαστήρια JPL από ερευνητές της NASA. Υπάρχουν δύο μέθοδοι για την ανακάλυψη τους: στην πρώτη μέθοδο μετράμε τον τρόπο με τον οποίο διαταράσσεται η κίνηση ενός άστρου αφού οσοδήποτε μικρός κι αν είναι ένας πλανήτης η βαρυτική έλξη που ασκεί στο γονικό του άστρο προκαλεί μια σχεδόν ανεπαίσθητη διαταραχή στην κίνηση του και απ' αυτήν μπορούμε να υπολογίσουμε τη μάζα που έχει ο αόρατος πλανήτης. Η δεύτερη μέθοδος βασίζεται στην καταγραφή της ελάττωσης της φωτεινότητας ενός άστρου όταν ένας πλανήτης διέρχεται μπροστά από το φωτεινό δίσκο του γονικού του άστρου. Τέλος ο συνδυασμός πολλών τηλεσκοπίων μαζί με τη βοήθεια της συμβολομετρίας είναι ακόμη μια μέθοδος εντοπισμού εξωηλιακών πλανητών.

1. Κέπλερ

Τον Ιούνιο του 2008, σχεδιάζεται η αποστολή της διαστημοσυσκευής Κέπλερ από τη NASA. Πρόκειται για ένα τηλεσκόπιο 95 εκατοστών το οποίο θα διαθέτει ένα από τα πιο ευαίσθητα φωτόμετρα, με σκοπό να μελετήσει 100.000 άστρα της Κύριας Ακολουθίας σε μια περίοδο τεσσάρων ετών. Η έρευνα του έχει στόχο να αποδείξει ότι τα περισσότερα άστρα της Κύριας Ακολουθίας έχουν βραχώδες πλανήτες στην επονομαζόμενη «κατοικήσιμη ζώνη» των άστρων αυτών, ενώ κατά μέσον όρο δημιουργούνται δυο βραχώδες πλανήτες στο μέγεθος της Γης στην περιοχή 0,5 έως 1,5 Αστρονομικές Μονάδες (η απόσταση Γης-Ηλίου είναι ίση περίπου με 150 εκατομμύρια χιλιόμετρα). Στη διάρκεια των μελετών του το Κέπλερ αναμένεται να εντοπίσει εκατοντάδες πλανήτες 30 έως 600 φορές μικρότερης μάζας απ' ό,τι έχει ο Δίας, ενώ πολλοί απ' αυτούς θα έχουν παρόμοια συστατικά με τη Γη και διάμετρο που θα κυμαίνεται από το 80% του μεγέθους της Γης και άνω.

2. GEST

Η διαστημοσυσκευή με το όνομα GEST (Galactic Exoplanet Survey Telescope) έχει σκοπό τη μελέτη 200 εκατομμυρίων άστρων και θα αποτελείται από ένα τηλεσκόπιο με διάμετρο κατόπτρου 150 εκατοστά, το οποίο θα διαθέτει και μία κάμερα με δυνατότητα καταγραφής 1,3 δισεκατομμυρίων pixels. Από τις μελέτες της διαστημοσυσκευής αυτής υπολογίζεται ότι σε μια περίοδο 2,5 ετών θα καταγράφουν τουλάχιστον 100 πλανήτες στο μέγεθος της Γης.

3. Έντιγκτον

Η Ευρωπαϊκή Υπηρεσία Διαστήματος είχε προγραμματίσει να στείλει στο διάστημα μια ανάλογη διαστημοσυσκευή με το όνομα Έντιγκτον, αλλά δυστυχώς έχει αποκλειστεί. Το ευχάριστο όμως είναι ότι οι μελέτες που έγιναν κατά τη διάρκεια της προετοιμασίας εκείνης της αποστολής θα βοηθήσουν άλλες παρόμοιες αποστολές,  που θα έχουν κύριο σκοπό τη μελέτη της αστρικής εξέλιξης και τη χημική σύσταση των άστρων. Επίσης  στοχεύουν και τον εντοπισμό πλανητών στο μέγεθος του Άρη, δηλαδή με 7 φορές μικρότερο όγκο από τον όγκο της Γης. Το φωτόμετρο παρόμοιων διαστημικών τηλεσκοπίων θα είναι τόσο ευαίσθητο, ώστε εάν παρακολουθούσε 10.000 πυγολαμπίδες ταυτόχρονα θα μπορούσε να εντοπίσει ακόμη και αν έσβηνε το φως μίας μόνον εξ αυτών!

4. SIM

Σε εξέλιξη βρίσκεται και η μελέτη μιας διαστημοσυσκευής της NASA με το όνομα SIM (Space Interferometry Mission), n οποία από το 2009 θα καταγράφει τη θέση και την απόσταση των άστρων του Γαλαξία μας με ακρίβεια εκατοντάδες φορές μεγαλύτερη από τις μέχρι τώρα μετρήσεις μας. Με τον τρόπο αυτό θα μπορέσουμε να εντοπίσουμε πολλούς εξωηλιακούς πλανήτες αλλά να απαντήσουμε επίσης και σε ερωτήσεις σχετικές με την ηλικία και το επακριβές μέγεθος του Σύμπαντος. Στην αποστολή αυτή θα χρησιμοποιηθούν περισσότερα του ενός διαστημικά τηλεσκόπια σε συνδυασμό μεταξύ τους, ώστε να μπορέσουμε να φωτογραφήσουμε και να μελετήσουμε τις συνθήκες που επικρατούν στους εξωηλιακούς πλανήτες περιλαμβανομένου και του εντοπισμού πλανητών στους οποίους θα μπορούσε να δημιουργηθεί το θαύμα της φύσης, η ζωή.

5. Γαία

Η Ευρώπη σχεδιάζει κι αυτή παρόμοιες αποστολές όπως είναι η Γαία, η οποία υπολογίζεται να τοποθετηθεί στο Διάστημα το 2011 και σε απόσταση 1,5 εκατομμυρίων χιλιομέτρων από τη Γη, σε ένα ειδικό σημείο σταθεροποίησα της θέσης της, που ονομάζεται Λαγκράνζ 2. Στη διάρκεια των πέντε ετών που θα διαρκέσει η αποστολή αυτή, η Γαία θα κάνει μια λεπτομερή απογραφή της θέσης ενός δισεκατομμυρίου άστρων, δημιουργώντας έτσι έναν επακριβή χάρτη του Γαλαξία μας. Καθένα από τα άστρα θα μελετηθεί 100 φορές για να καταγραφεί επακριβώς η απόσταση του, οι κινήσεις του και η αλλαγή της φωτεινότητάς του. Μ' αυτή την απογραφή υπολογίζεται ότι κατά μέσο όρο κάθε μέρα θα ανακαλύπτει 100 αστεροειδείς στο Ηλιακό μας Σύστημα, 30 νέα εξωηλιακά πλανητικά συστήματα 50 εκρήξεις σουπερνόβα στους απόμακρους γαλαξίες και 300 νέα κβάζαρ. Μ' αυτόν το ρυθμό στη διάρκεια της αποστολής η Γαία υπολογίζεται να ανακαλύψει συνολικά εκατοντάδες χιλιάδες νέα ουράνια αντικείμενα, όπως 10 εκατομμύρια γαλαξίες 500.000 κβάζαρ και δεκάδες χιλιάδες εξωηλιακούς πλανήτες. Έτσι, με βάση και την εμπειρία που μας έδωσε η προηγούμενη διαστημοσυσκευή, ο Ίππαρχος, θα δημιουργηθεί ένας απίστευτα επακριβής τρισδιάστατος χάρτης ενός δισεκατομμυρίου αντικειμένων του Σύμπαντος όπου θα καταγραφούν οι κινήσει τους, η φωτεινότητα τους, η εξέλιξη τους, οι θερμοκρασίες τους, η βαρύτητα τους και η χημική τους σύσταση Η ακρίβεια των μετρήσεων που θα γίνουν μπορεί να παρομοιαστεί με τη μέτρηση του πάχους μιας ανθρώπινης τρίχας σε απόσταση 1.000 χιλιομέτρων.

6. TPF-A και Δαρβίνος

Η NASA σχεδιάζει επίσης κι άλλου είδους αποστολές που θα εντοπίσουν πλέον πλανήτες σαν τη Γη μας άμεσα και όχι με έμμεσους τρόπους, όπως θα γίνει στις αρχικές αποστολές. Αυτού του είδους οι αποστολές θα ακολουθήσουν αργότερα το 2014 (TPF-A) και το 2020 (TPF-C) σε συνεργασία με παρόμοια ευρωπαϊκά προγράμματα ερευνών, όπως είναι ο Δαρβίvoς. Το ευρωπαϊκό αυτό πρόγραμμα αποτελείται από μια ομάδα οκτώ διαστημοσυσκευών, εκ των οποίων οι έξι είναι τηλεσκόπια σε συμβολομετρικό συνδυασμό μεταξύ τους. Η εκτόξευση σχεδιάζεται να γίνει μετά το 2014 με έναν πύραυλο «Αριάν 5» από το πυραυλοδρόμιο Κουρού της Γαλλικής Γουιάνας. Ο Δαρβίνος θα μελετήσει επισταμένως 1.000 από τα πλησιέστερα άστρα της γειτονιάς μας για να εντοπίσει γήινους πλανήτες και να αναλύσει την ατμόσφαιρα τους για τον εντοπισμό χημικών ενδείξεων για την ύπαρξη ζωής πάνω τους.

Επειδή οι όποιοι πλανήτες γύρω από κάποιο άστρο είναι ετερόφωτοι, η ορατή φωτεινότητα ενός πλανήτη στο μέγεθος της Γης σε σχέση με το γονικό του άστρο φτάνει να είναι ένα δισεκατομμύριο φορές μικρότερα. Αντίθετα σε μήκη κύματος υπέρυθρης ακπνοβολίας η διαφορά αυτή πέφτει στο ένα εκατομμύριο φορές γι' αυτό και οι παρατηρήσεις του Δαρβίνου θα γίνουν στο υπέρυθρο. Παρ' όλα αυτά οι εικόνες που θα μας στείλει θα έχουν διακριτική ικανότητα 10-100 φορές μεγαλύτερη απ' αυτήν που μπορούμε να πάρουμε σήμερα.

7. SPIRIT

Το 2014 υπολογίζεται επίσης να είναι έτοιμο για τοποθέτηση στο Διάστημα κι ένα τηλεσκόπιο της NASA με τα αρχικά SPIRIT (Space Infrared Interferometric Telescope). Πρόκειται για μια τεράστια κατασκευή μήκους 40 μέτρων στην οποία θα τοποθετηθούν δύο διαφορετικά τηλεσκόπια που θα μπορούν να μετακινούνται πάνω στις ράγες του συμπλέγματος και να λειτουργούν συμβολομετρικά. Μ' αυτό τον τρόπο θα έχουν τη διακριτική ικανότητα ενός τηλεσκοπίου με κάτοπτρο 40 μέτρων. Αν και προς το παρόν η όλη αποστολή βρίσκεται στο στάδιο της μελέτης εν τούτοις υπολογίζεται ότι οι υπέρυθρες εικόνες που θα μας στείλει θα μαγέψουν κυριολεκτικά τον κόσμο, αφού χάρη στη διακριτική τους ικανότητα θα μας αποκαλύψουν, μεταξύ άλλων, και τις εικόνες αρκετών πλανητών στο μέγεθος της Γης.

Στην επόμενη δεκαετία θα μπορέσουμε λοιπόν να εντοπίσουμε εκατοντάδες πλανήτες σαν τη Γη και και ίσως επίσης κατορθώσουμε να απαντήσουμε στο ερώτημα για το αν η Γη μας είναι ο μοναδικός πλανήτης με το προνόμιο της ζωής. Τα χημικά, όμως συστατικά της ζωής είναι εκεί έξω, παντού, διασκορπισμένα στο Σύμπαν. Τα νέφη της διαστρικής σκόνης και αερίων, εκεί όπου γεννιούνται άστρα και πλανήτες περιέχουν δεκάδες διαφορετικά είδη οργανικών μορίων, για τα οποία νομίζαμε ότι μπορούν να δημιουργηθούν μόνο στο προστατευτικό περιβάλλον μερικών ειδικών πλανητών. Σήμερα, όμως γνωρίζουμε ότι τα πρώτα χημικά βήματα προς τη ζωή γίνονται παντού, ακόμη και στα βάθη του διαστρικού κενού. Υπάρχει επίσης και ο απαιτούμενος χρόνος. Χρόνος για ανακάτεμα, ανάπτυξη, αλλαγή. Χρόνος που μετριέται σε δισεκατομμύρια χρόνια. Μ' αυτό λοιπόν το σκεπτικό το Σύμπαν πρέπει να περιλαμβάνει τρισεκατομμύρια τρισεκατομμυρίων πλανήτες. Μερικοί μάλιστα απ' αυτούς θα πρέπει να έχουν όχι μόνο την κατάλληλη απόσταση από το γονικό τους άστρο, αλλά και το σωστό μέγεθος και την απαραίτητη σύνθεση για τη δημιουργία και τη συντήρηση ζωής.

Η άποψη, άλλωστε, που αποδέχονται σήμερα οι περισσότεροι βιολόγοι είναι ότι όταν σε κάποιο κατάλληλο περιβάλλον δημιουργηθεί τυχαία ο πρώτος μονοκύτταρος μικροοργανισμός θα αρχίσει να ακολουθεί την αλυσίδα της εξέλιξης που δεν τελειώνει πουθενά. Ακόμη και ο σημερινός άνθρωπος δεν είναι παρά μόνο ένας κρίκος μιας τέτοιας αλυσίδας και όχι το τελικό προϊόν. Και αν εδώ στη Γη υπάρχει άφθονη ζωή, τότε ποιες είναι οι πιθανότητες της ζωής, νοήμονος ζωής και κάπου αλλού στο Σύμπαν;

Πηγή: Γεωτρόπιο