Οι άνθρωποι ανησυχούν πάντα ότι οι εξωγήινοι πολιτισμοί θα εντοπίσουν τις εκπομπές από τις παλιές μας ραδιοφωνικές εκπομπές και τις τηλεοπτικές εκπομπές και θα στείλουν τον στόλο εισβολής. Αλλά η πραγματικότητα είναι ότι η ίδια η ζωή μεταδίδει την ύπαρξη ζωής στη Γη εδώ και 500 εκατομμύρια χρόνια.
Κατηγορήστε το στα φυτά.
Εκτός από το ότι γεμίζουν την ατμόσφαιρα με οξυγόνο, τα φυτά εκπέμπουν ένα πολύ συγκεκριμένο μήκος κύματος ορατό στην υπέρυθρη ακτινοβολία. Είναι το είδος του σήματος που άλλοι πολιτισμοί θα μπορούσαν να αναζητήσουν καθώς σαρώνουν τον γαλαξία.
Είναι αυτό που θα ψάξουμε κι εμείς.
Αλλά μην κατηγορείτε μόνο τα φυτά. Άλλες μορφές ζωής δίνουν επίσης σήματα, σήματα που μπορούμε να αναζητήσουμε καθώς ανακαλύπτουμε νέους εξωπλανήτες και αναρωτιόμαστε αν έχουν ζωή εκεί.
Το διαστημόπλοιο Galileo της NASA εκτοξεύτηκε στις 18 Οκτωβρίου 1989. Η αποστολή του, φυσικά, ήταν να πετάξει στον Δία και να μπει σε τροχιά, μελετώντας τον πλανήτη και τα φεγγάρια του για χρόνια.
Δυστυχώς, η NASA δεν διέθετε τον πύραυλο ανώτερου σταδίου βαριάς ανύψωσης που ήλπιζε να χρησιμοποιήσει για να στείλει το διαστημόπλοιο απευθείας στον Δία. Αντίθετα, σχεδίασαν μια σειρά από έξυπνους ελιγμούς που θα έδιναν στο διαστημόπλοιο την ταχύτητα που χρειαζόταν για να βγει στον Δία.
Πρώτα πέταξε δίπλα από την Αφροδίτη στις 10 Φεβρουαρίου 1990, μετά τη Γη στις 8 Δεκεμβρίου και μετά τη Γη πάλι ακριβώς δύο χρόνια αργότερα.
Η εικόνα του Γαλιλαίου της Γης και της Σελήνης καθώς εκτελούσε ένα πέταγμα. Πίστωση εικόνας: NASA/JPL/USGS
Καθώς ο Galileo περνούσε από τη Γη, απαθανάτισε φωτογραφίες της Γης και της Σελήνης, δείχνοντας τον πλανήτη μας από ένα μοναδικό πλεονέκτημα.
Ο Carl Sagan κοίταξε τις φωτογραφίες και δεδομένα που προέρχονταν από το Galileo και δήλωσαν ότι το διαστημόπλοιο είχε βρει «αποδείξεις άφθονο αέριο οξυγόνο, μια ευρέως κατανεμημένη επιφανειακή χρωστική ουσία με αιχμηρή απορρόφηση στο κόκκινο μέρος του ορατού φάσματος και ατμοσφαιρικό μεθάνιο σε ακραία θερμοδυναμική ανισορροπία».
Με άλλα λόγια, ο Γαλιλαίος είχε ανακαλύψει τη ζωή στη Γη.
Μια έγχρωμη σύνθετη εικόνα της Γης που λήφθηκε στις 22 Σεπτεμβρίου από την κάμερα MapCam στο διαστημόπλοιο OSIRIS-REx της NASA. Πίστωση: NASA/Goddard/Πανεπιστήμιο της Αριζόνα
Στην πραγματικότητα, όταν Η αποστολή OSIRIS-REx της NASA πέρασαν μια παρόμοια πτήση, οι ερευνητές με την αποστολή πραγματοποίησαν ξανά το πείραμα, σημειώνοντας αυτή τη φορά ότι η ατμόσφαιρα της Γης περιείχε επίπεδα μεθανίου, οξυγόνου και όζοντος που ήταν πολύ υψηλότερα από ό,τι θα περίμενε κανείς από έναν νεκρό κόσμο.
Για άλλη μια φορά, οι αστρονόμοι ανακάλυψαν ότι υπάρχει ζωή στη Γη.
Βρήκαν επίσης τα επίπεδα διοξειδίου του άνθρακα το 2017 ήταν 14% υψηλότερα, καθώς και 12% περισσότερο μεθάνιο από όταν ο Galileo έκανε τις ίδιες παρατηρήσεις 30 χρόνια νωρίτερα.
Παραδείγματα της Γης σε διάφορες εποχές: Εικονογράφηση από Wendy Kenigsberg/Cornell Brand Communications
Μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε αυτή την τεχνική για να βρούμε ζωή σε άλλους κόσμους;
Σε πρόσφατο άρθρο του περιοδικού με τίτλο « Επέκταση του χρονοδιαγράμματος για τη βιουπογραφή της φωτοσυνθετικής κόκκινης άκρης της Γης », οι ερευνητές Jack T. O'Malley-James και Lisa Kaltenegger εξερευνούν πώς θα ήταν η Γη σε διαφορετικές εποχές της ιστορίας της τα τελευταία δισεκατομμύρια χρόνια. Και τι είδους σήματα θα εκπέμπουν, ανιχνεύσιμα από τα τηλεσκόπια μας.
Επισκεφτείτε σχεδόν οποιοδήποτε σημείο στη Γη και θα δείτε φυτά παντού. Δέντρα, ζούγκλες, χόρτα, ακόμα και οι ωκεανοί είναι γεμάτοι φυτά.
Και τα τελευταία 500 εκατομμύρια χρόνια περίπου, η χλωροφύλλη υπάρχει παντού, δίνοντας στα φυτά το πράσινο χρώμα τους, το οποίο οφείλεται στο ότι αντανακλούν πολύ φως στα 500 νανόμετρα.
Υπάρχουν πολλά πράγματα που μπορούν να φαίνονται πράσινα σε ορατά μήκη κύματος. Φυτά όμως είναι ιδιαίτερα ανακλαστικά στο υπέρυθρο φάσμα, μεταξύ περίπου 700 και 750 nm μήκος κύματος. Όπως, μια τάξη μεγέθους πιο ανακλαστική από οποιοδήποτε άλλο μέρος του φάσματος.
Εικόνα της Γης που καταγράφηκε από το διαστημικό σκάφος MESSENGER της NASA, υπογραμμίζοντας τα δάση της Νότιας Αμερικής στο υπέρυθρο. Πίστωση εικόνας: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Carnegie Institute of Washington
Κοιτάξτε τη Γη σε αυτό το πολύ συγκεκριμένο μήκος κύματος και δείτε την να φλέγεται μακριά. Αυτή είναι η κόκκινη άκρη.
Αλλά σύμφωνα με αυτό το νέο έγγραφο, όχι μόνο τα φυτά θα εκπέμπουν ένα προφανές σήμα. Οι ερευνητές μοντελοποίησαν τη ζωή στη Γη αντίστροφα στο χρόνο σε διάφορες εποχές για να προσομοιώσουν πώς θα έμοιαζε ο πλανήτης μας στους μακρινούς παρατηρητές.
Πριν πιάσουν τα φυτά, οι πιο επιτυχημένες μορφές ζωής ήταν οι λειχήνες, μια συμβιωτική συνεργασία μεταξύ φωτοσυνθετικών βακτηρίων και μυκήτων. Ένα τοπίο λειχήνων φαίνεται από το φασκόμηλο έως το πράσινο της μέντας. Αυτή η κάλυψη λειχήνων θα δημιουργούσε επίσης μια φωτοσυνθετική κόκκινη ακμή, η οποία ήταν σαφώς διαφορετική από έναν πλανήτη που καλύπτεται από φυτά.
Μεταξύ 500 εκατομμυρίων ετών και πριν από 1,2 δισεκατομμύρια χρόνια, η Γη θα εκπέμπει το σήμα των λειχήνων.
Ένα φυτοπλαγκτόν άνθισε στη λίμνη Erie στα ανοικτά των ακτών του Τολέδο, OH. Πίστωση εικόνας: NASA
Πριν από αυτό, τα κυανοβακτήρια, όπως τα φύκια που καλύπτουν τις λίμνες, θα ήταν κυρίαρχα, καλύπτοντας μέρη του πλανήτη. Και για άλλη μια φορά, αυτό θα είχε δημιουργήσει και το δικό του σήμα κόκκινου άκρου.
Από 1,2 δισεκατομμύρια έως 2 δισεκατομμύρια χρόνια πριν, η Γη μετέδιδε κυανοβακτήρια.
Τι γίνεται αν οι εξωγήινοι κόσμοι δεν έχουν φυτά πάνω τους; Άλλες μορφές ζωής δημιουργούν επίσης μια κόκκινη άκρη. Σύμφωνα με τους ερευνητές, ορισμένοι τύποι κοραλλιών αντανακλούν ακόμη περισσότερο στο υπέρυθρο. Δεν είναι ευρέως διαδεδομένοι εδώ στη Γη, αλλά ίσως θα μπορούσαν να κυριαρχήσουν σε έναν εξωγήινο κόσμο.
Ακόμη και ορισμένα ζώα, όπως οι θαλάσσιοι γυμνοσάλιαγκοι, έχουν αύξηση της κόκκινης άκρης της τάξης του 35%. Φανταστείτε έναν πλανήτη από θαλάσσιους γυμνοσάλιαγκες.
Πρέπει να είμαστε προσεκτικοί, ωστόσο, υπάρχουν ορισμένα μέταλλα που θα μπορούσαν να δώσουν ένα ψευδώς θετικό. Για παράδειγμα, ένας εντελώς νεκρός πλανήτης με εκτεθειμένους βράχους που περιέχουν θειούχο υδράργυρο θα μπορούσε να μιμηθεί την κόκκινη άκρη.
Τώρα λοιπόν γνωρίζουμε ότι η χλωροφύλλη ή μια παρόμοια χημική ουσία θα μπορούσε να είναι μια σαφής ένδειξη ζωής σε έναν εξωηλιακό πλανήτη, ποια τηλεσκόπια είναι στα σκαριά για να τα παρατηρήσουν πραγματικά; Πότε θα μπορέσουμε πραγματικά να παρατηρήσουμε έναν πλανήτη και να μάθουμε αν υπάρχουν εξωγήινα φυτά που αναπτύσσονται εκεί.
Η μέτρηση της ακτινικής ταχύτητας ανιχνεύει τη μετατόπιση doppler από τη βαρυτική αλληλεπίδραση ενός πλανήτη και του αστέρα του. Πίστωση: NASA/JPL
Οι μέθοδοι μας για την ανίχνευση πλανητών αυτή τη στιγμή χρησιμοποιούν τη μέθοδο της ακτινικής ταχύτητας, όπου το μήκος κύματος του φωτός από ένα αστέρι είναι κόκκινο και μπλε-μετατοπισμένο καθώς οι πλανήτες του το περιστρέφουν με τη βαρύτητα τους.
Αυτό μας λέει τη μάζα των πλανητών, αλλά δεν μας δείχνει από τι αποτελούνται.
Η μέθοδος διέλευσης μετρά το φως που μπλοκάρεται καθώς ένας πλανήτης περνά μπροστά από ένα αστέρι. Πίστωση εικόνας: NASA/JPL
Η μέθοδος διέλευσης μετρά την ποσότητα του φωτός που μπλοκάρεται καθώς ένας πλανήτης περνάει απευθείας ανάμεσα σε εμάς και ένα αστέρι. Μετρώντας την ποσότητα του αστρικού φωτός που έχει μειωθεί, οι αστρονόμοι μπορούν να υπολογίσουν το μέγεθος του πλανήτη.
Μόλις τα τελευταία χρόνια, οι αστρονόμοι έχουν αναπτύξει μια τεχνική για την ανάλυση του φωτός που προέρχεται από τον ίδιο τον πλανήτη. Μετρούν το χημικό φάσμα του φωτός που προέρχεται από το αστέρι και τον πλανήτη μαζί και μετά διαχωρίζουν αυτό που μόλις έρχεται από τον πλανήτη.
Οι τρεις πλανήτες που ανακαλύφθηκαν στο σύστημα L98-59 από το Transiting Exoplanet Survey Satellite της NASA συγκρίνονται με τον Άρη και τη Γη κατά σειρά αυξανόμενου μεγέθους σε αυτήν την απεικόνιση. Πίστωση: Κέντρο Διαστημικών Πτήσεων Goddard της NASA
Χρησιμοποιώντας αυτή την τεχνική, οι αστρονόμοι βρήκαν βάναυσα θερμοί πλανήτες με σύννεφα που περιέχουν σίδηρο και βράχο. Ως συνήθως, οι αστρονόμοι αρχίζουν να ανακαλύπτουν ακραίους κόσμους και στη συνέχεια βελτιώνουν τις τεχνικές τους καθώς αποκτούν καλύτερα εργαλεία.
Αλλά η πιο παραγωγική μέθοδος θα είναι η μέθοδος άμεσης απεικόνισης. Με αυτό, ένα τηλεσκόπιο με βάση τη Γη ή το διάστημα χρησιμοποιεί έναν στεφανογράφο για να μπλοκάρει το φως από το αστέρι, επιτρέποντας μόνο το φως από τον πλανήτη να παρατηρηθεί.
Χρησιμοποιώντας αυτή την τεχνική, ένα ισχυρό τηλεσκόπιο θα μπορούσε να αναλύσει το φως μόνο από την ατμόσφαιρα ενός πλανήτη. Έχουμε κάνει ένα ολόκληρο επεισόδιο για αυτήν την τεχνική, αλλά Η αποστολή ARIEL της ESA , που αναμένεται να κυκλοφορήσει το 2028, θα είναι ένα από τα πρώτα όργανα αφιερωμένα στη σάρωση της ατμόσφαιρας άλλων κόσμων.
Τα επίγεια σούπερ παρατηρητήρια, όπως το τηλεσκόπιο Magellan και το European Extremely Large Telescope, θα μπορούν να παρατηρούν απευθείας ατμόσφαιρες εξωπλανητών και από το έδαφος. Θα έρθουν στο Διαδίκτυο την επόμενη μισή δεκαετία, επομένως δεν θα αργήσει πολύ να περιμένετε.
Μια τελευταία ιδέα, είναι πολύ ωραία, χρησιμοποιώντας ένα είδος ανακλώμενου φωτός που ονομάζεται πλανητίνη . Όταν η Σελήνη βρίσκεται σε μια πολύ λεπτή ημισέληνο, μόνο ένα μικροσκοπικό κομμάτι της Σελήνης φωτίζεται από τον Ήλιο. Το υπόλοιπο φωτίζεται από το ανακλώμενο φως από τη Γη. Αυτό το ονομάζουμε Earthshine.
Τρισδιάστατη απόδοση της Σελήνης που δείχνει τη γήινη λάμψη στο σκιερό τμήμα της Σελήνης. Πίστωση: NASA/GSFC
Παρατηρώντας μόνο το ανακλώμενο φως στη Σελήνη, οι αστρονόμοι θα μπορούσαν πραγματικά να μάθουν πολλά για τη Γη. Οι αλλαγές στη φωτεινότητα θα μπορούσαν να επιτρέψουν στους αστρονόμους να χαρτογραφήσουν τις ηπείρους στη Γη και να υπολογίσουν το μέγεθος των ωκεανών του πλανήτη μας. Μπορούσαν να δουν τα καιρικά μοτίβα και καθώς αλλάζουν οι εποχές, η κάλυψη του χιονιού κοντά στους πόλους θα άλλαζε την ποσότητα του φωτός που αντανακλάται από τη Σελήνη.
Και η ανακλώμενη υπέρυθρη ακτινοβολία θα μπορούσε να δείξει την παρουσία φυτικής ζωής στη Γη, χάρη στην ανακλώμενη κόκκινη άκρη.
Κάθε φορά που οι επιστήμονες προτείνουν την αποστολή ενός σήματος στο διάστημα, για να ενημερώσουν εξωγήινους πολιτισμούς ότι είμαστε εδώ, μην ανησυχείτε για μια εξωγήινη εισβολή. Όλοι οι εξωγήινοι αρκετά κοντά για να λάβουν αυτά τα σήματα γνωρίζουν ήδη ότι είμαστε εδώ. Τα φυτά, οι λειχήνες και τα βακτήρια μας εγκατέλειψαν εκατομμύρια και ακόμη και δισεκατομμύρια χρόνια πριν.
Αλλά παρηγορηθείτε, καθώς τα νέα μας τηλεσκόπια έρχονται στο διαδίκτυο, τα φυτά τους θα τα προδώσουν επίσης.