Σε αναζήτηση της αναπνοής των E.T.

Από σελίδα της NASA, 20 Μαρτίου 2002

Τα προηγμένα διαστημικά τηλεσκόπια σύντομα θα εξετάσουν τους μακρυνούς κόσμους για τις χημικές υπογραφές της εξωγήινης ζωής.

Εάν η εξωγήινη ζωή (E.T.) είναι πέρα μακρυά, είτε υπό μορφή ευφυών οντων ή πολύ απλούστερων οργανισμών, μπορούμε σύντομα να είμαστε κοντά στα ίχνη της. Για πρώτη φορά στην ιστορία, το όνειρο της έρευνας για ενδείξεις της ζωής σε άλλα ηλιακά συστήματα ανήκει όχι μόνο στον κατάλογο επιθυμιών των φιλοσόφων, αλλά και στον κατάλογο των πραγματοποιήσιμων και προγραμματισμένων από τον άνθρωπο προσπαθειών.

Η προσπάθεια για την έρευνα της Ε.Τ. ζωής, προχωράει γρήγορα. Μόνο πριν από 6 χρόνια, ανακαλύφθηκε από τους επιστήμονες ο πρώτος πλανήτης που περιστρεφόταν γύρω από έναν άλλο ήλιο, που ανακαλύφθηκε  χρησιμοποιώντας την μέθοδο Doppler -- μια μέθοδος που αποκαλύπτει τους   πλανήτες τους μεγαλύτερους από τον Κρόνο, κοντά στους ήλιους-γονείς τους. Σήμερα, ξέρουμε περισσότερους από 80 υποψηφίους για τέτοιους κόσμους, και συνεχώς βρίσκονται νέοι.

Οι επιστήμονες έφεραν νέα σύνορα στην έρευνα των "εξω-πλανητών" ακριβώς πέρυσι όταν, χρησιμοποιώντας το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble, ανίχνευσαν το νάτριο στην ατμόσφαιρα ενός μεγάλου αλλοδαπού κόσμου,  που βρισκόταν  σε τροχιά στο αστέρι HD 209458. Τα στοιχεία του Hubble όχι μόνο αποκάλυψαν ότι οι εξω-πλανήτες έχουν ατμόσφαιρες, αλλά και ότι μπορούμε να τις αναλύσουμε από απόσταση. Για πρώτη φορά, οι άνθρωποι ανακαλύπτουν και εξερευνούν κόσμους έξω από το ηλιακό τους σύστημα.

Ανωτέρω: Ένας άλλος κόσμος με την φαντασία ενός καλλιτέχνη των. 

"Τα μικρά μόρια πρόκειται να είναι πιό καθολικά," συμφωνεί ο Des Marais. "Τα μεγάλα μόρια όπως το DNA και η χλωροφύλλη αντιπροσωπεύουν ύστερες, ιδιαίτερα σημαντικές καινοτομίες της ζωής πάνω στη Γη, αλλά και αυτές που μπορούν να έχουν διαφορές αλλού."

Για αυτό και για άλλους λόγους, στην εξερεύνηση των απόμακρων πλανητών από τη Γη -σαν τους πλανήτες που θα ψάξει το Terrestrial Planet Finder, θα στραφούμε στα απλά αέρια όπως το οξυγόνο, το όζον, το διοξείδιο άνθρακα, το μεθάνιο, και, φυσικά, ο υδρατμός.

Ανωτέρω:Το αέριο του οξυγόνου είναι ένας καλός δείκτης της ζωής. Αλλά, οι επιστήμονες προσέχουν, ότι το οξυγόνο είναι άφθονο στη Γη μόνο μετά την εμφάνιση της φωτοσύνθεσης -- πιθανώς ένα δισεκατομμύριο έτη ή και περισσότερο μετά που άρχισε η ζωή! Για να έχουν τη μέγιστη πιθανότητα να βρούν εξωγήινη ζωή, οι αστροβιολόγοι πρέπει να κοιτάξουν με ποιό τρόπο φαινόταν η ζωή στη νεαρή Γη, επίσης, όταν η ατμόσφαιρα ήταν διαφορετική.

Το οξυγόνο και η συγγενική του ένωση το όζον, θα ολοκληρώσουν τον κατάλογο των στόχων των μορίων που θα ανιχνευτούν.

Χωρίς τη ζωή, το οξυγόνο πρέπει να είναι σπάνιο στους αφιλόξενους σε ζωή κόσμους. Ένα μικρό ποσό από αυτό μπορεί να δημιουργηθεί χωρίς τη ζωή, από την υπεριώδη ακτινοβολία που θα διαχωρίζει τον υδρατμό σε υδρογόνο και σε οξυγόνο. Αλλά δυστυχώς εκείνο το οξυγόνο θα καταναλωνόταν εύκολα από τους βράχους και τα μεταλλεύματα στην επιφάνεια του πλανήτη στις "οξειδωτικές" αντιδράσεις παράγοντας, παραδείγματος χάριν, τη σκουριά. Τα ηφαιστειακά αέρια αντιδρούν επίσης με το οξυγόνο και το αφαιρούν από την ατμόσφαιρα. Οι γεωλογικές διαδικασίες συνήθως εργάζονται ενάντια στη συσσώρευση του οξυγόνου.

Μια ατμόσφαιρα πλούσια σε οξυγόνο που είναι, επομένως, μακρυά από τη χημική ισορροπία, δηλώνει ότι κάποια  ενεργή δραστηριότητα -- συγκεκριμένα η φωτοσυνθετική ζωή -- την αναφοδιάζει συνεχώς με οξυγόνο. Δεδομένου ότι ο Carl Sagan σημείωνε σε ένα  άρθρο, το 1997 στο επιστημονικό περιοδικό Scientific American, "η μεγάλη συγκέντρωση του οξυγόνου (20 τοις εκατό) στη γήινη πυκνή ατμόσφαιρα είναι πολύ δύσκολο να εξηγηθεί από οποιαδήποτε μέσα εκτός από τη ζωή." Το ίδιο πράγμα θα ήταν αλήθεια για τους εξωγήινους πλανήτες γύρω από άλλα αστέρια.

Κατωτέρω: Αυτός ο πλανήτης, που φιλοξενεί άφθονη ζωή, έχει μια πλούσια σε οξυγόνο ατμόσφαιρα (με μια μικρή προσθήκη του μεθανίου) και τα αποκαλυπτικά σημάδια της χλωροφύλλης στο έδαφος.

Κατόπιν στον κατάλογο των μορίων που ψάχνουμε είναι το μεθάνιο. Οι επιστήμονες υποψιάζονται πως για, κατά προσέγγιση, τα πρώτα δισεκατομμύριο έτη της ιστορίας της Γης, η ζωή πάνω στη Γη δεν είχε εξελιχθεί ακόμα ώστε να παράγει  οξυγόνο λόγω της φωτοσύνθεσης. Αντ' αυτού, οι μικροοργανισμοί που κυριαρχούσαν τότε στον πλανήτη μας, χρησιμοποιούσαν τα αέρια που διέρρεαν από το εσωτερικό της Γης, με μερικά μικρόβια να δημιουργούν το μεθάνιο ως υποπροϊόν τους.

Σε έναν πλανήτη με μια παρόμοια γεωλογία με τη Γη, επίπεδα μεθανίου μεγαλύτερα από, περίπου, 100 μέρη ανά εκατομμύριο θα έδειχναν την παρουσία ζωής. Αλλά το μεθάνιο θα ήταν μια πιό διφορούμενη ανακάλυψη από το οξυγόνο, επειδή οι πλανήτες μιας διαφορετικής γεωλογικής σύνθεσης από τη Γη, μπορούν να  παράγουν άφθονο μεθάνιο χωρίς την ύπαρξη ζωής.

Άλλες λεπτομέρειες για αυτούς τους πλανήτες -- όπως το μέγεθός τους, η απόστασή τους από το γονικό άστρο, γύρω από το οποίο περιστρέφονται, τα επίπεδα του διοξειδίου του άνθρακά τους και των υδρατμών, και η ανακλαστικότητά τους -- θα βοηθήσουν τους επιστήμονες να ερμηνεύσουν ακριβώς μια ανακάλυψη μεθανίου ή οξυγόνου. Αυτές οι άλλες λεπτομέρειες μπορούν επίσης να μετρηθούν (ή να υπολογιστεί τουλάχιστον) χρησιμοποιώντας το TPF και άλλα τηλεσκόπια.

Μερικές από αυτές τις ιδέες έχουν εξεταστεί ήδη σε έναν πλανήτη που είναι γνωστό πως υποστηρίζει τη ζωή -- τη Γη.

Το 1990, το διαστημικό σκάφος Γαλιλαίος, πέταξε γύρω από τον πλανήτη μας, σε ένα παρακαμπτήριο ταξίδι του προς τον Δία. Καθώς πέρασε από κοντά μας, οι αισθητήρες του Γαλιλαίου ανίχνευσαν υψηλά επίπεδα οξυγόνου και μεθανίου στη γήινη ατμόσφαιρα και σημάδια της χλωροφύλλης στο έδαφος. Η χλωροφύλλη, που απορροφά το φως στο υπέρυθρο άκρο, κοντά στο τέλος του ορατού φάσματος, είναι μια "κόκκινη σημαία" για τη ζωή. Δυστυχώς ο TPF δεν θα είναι ευαίσθητος στη χλωροφύλλη στην επιφάνεια ενός πλανήτη, επειδή ο ατμοσφαιρικός υδρατμός, που είναι αδιαφανής στη μέση υπέρυθρη περιοχή συχνοτήτων, στην οποία ο TPF θα παρατηρεί, θα κρύψει την κάτω επιφάνεια. Ακόμη και χωρίς τη χλωροφύλλη, τα σημάδια του οξυγόνου και του μεθανίου -- που ο TPF μπορεί να ανιχνεύσει -- θα έκαναν πειστική την περίπτωση για τη ζωή.

Εάν το TPF βρεί έναν κατοικήσιμο πλανήτη με άφθονο οξυγόνο και κάποιο μεθάνιο στην ατμόσφαιρά του, θα ήταν μια βαρυσήμαντη ανακάλυψη.

Αλλά τέτοια στοιχεία θα απεδείκνυαν πραγματικά ότι τη ζωή είναι εκεί πάνω;
"Η απόδειξη" βρίσκεται πάντα σε μια ψηλή κατάταξη στην επιστήμη, ειδικά όταν συζητούν για την εξωγήινη ζωή, οι αστροβιολόγοι. Εντούτοις, λένε οι αστροβιολόγοι, ότι τέτοια στοιχεία θα ήταν "πολύ δύσκολα."

Ανωτέρω: Αυτό το προτεινόμενο σχέδιο για την αποστολή Terrestrial Planet Finder της NASA θα συνδυάσει το φως από τέσσερα ισχυρά τηλεσκόπια για να κάνει τους πλανήτες, με το μέγεθος της Γης, που βρίσκονται σε τροχιά γύρω από άλλα μακρινά άστρα, ορατά [περισσότερα.

Η απόδειξη θα είναι για τον ασθενή: Ακόμα και χρησιμοποιώντας τις προηγμένες τεχνολογίες προώθησης , ένα όχημα μπορεί να χρειαστεί δεκαετίες για να φθάσει σε ένα γειτονικό αστέρι. Αλλά για να απαντηθεί μια ερώτηση που ταλανίζει την ανθρωπότητα αιώνες τώρα, ίσως να μην είναι πάρα πολύς ο χρόνος για να περιμένουμε την απάντηση.