Technologie dalekohledu postupuje rychle, protože se vyrábějí větší a větší nástroje. Pokud tam bude život, poznáme to? Vědci z Harvard-Smithsonianova centra pro astrofyziku a NASA vyvinuli seznam epoch v historii atmosféry Země, které by bylo možné vidět pomocí tohoto nástroje; od nejranějších dob, kdy se život objevil do naší současné atmosféry bohaté na kyslík / dusík.
Je jen otázkou času, než astronomové najdou planetu Země, která obíhá kolem vzdálené hvězdy. Když to udělají, první otázky, které si lidé položí, jsou: Je to obyvatelné? A co je ještě důležitější, je na tom už život? Vědci hledají odpověď na odpovědi na svou domovskou planetu Zemi.
Astronomové Lisa Kaltenegger z Harvard-Smithsonianova centra pro astrofyziku (CfA) a Wesley Traub z NASA's Jet Propulsion Laboratory a CfA, navrhují využití zemské atmosférické historie k pochopení jiných planet.
"Dobré planety je těžké najít," řekl Kaltenegger. "Naše práce poskytuje směry, které budou astronomové hledat při zkoumání skutečných světů podobných Zemi."
Geologické záznamy ukazují, že se zemská atmosféra během posledních 4,5 miliardy let dramaticky změnila, částečně kvůli vývoji životních forem na naší planetě. Kaltenegger a Traub mapují, jaké plyny během své historie obsahovaly zemskou atmosféru, a navrhují, že hledáním podobného složení atmosféry v jiných světech budou vědci schopni určit, zda na této planetě existuje život, a pokud ano, v této vývojové fázi života. Výzkumný příspěvek popisující jejich práci je k dispozici online na adrese http://arxiv.org/abs/astro-ph/0609398.
K dnešnímu dni byly všechny extrasolární planety zkoumány nepřímo, například sledováním způsobu, jak se hostitelská hvězda zakolísá, když ji gravitační síla táhne. Přímo byly detekovány pouze čtyři extrasolární planety a jsou to obrovské světy velikosti Jupiteru. Atmosféru jednoho z těchto světů odhalil další vědec CfA David Charbonneau pomocí kosmického dalekohledu NASA Spitzer Space Telescope. Příští generace vesmírných misí, jako je NASA Terrestrial Planet Finder (TPF) a ESA Darwin, budou moci přímo studovat blízké planety Země.
Astronomové zejména chtějí pozorovat viditelná a infračervená spektra vzdálených pozemských planet, aby se dozvěděli o jejich atmosféře. Jednotlivé plyny zanechávají podpisy ve spektru planety, jako jsou otisky prstů nebo značky DNA. Zjistením těchto otisků prstů se vědci mohou dozvědět o složení atmosféry a dokonce odvodit přítomnost mraků.
Dnes je zemská atmosféra tvořena asi třemi čtvrtinami dusíku a čtvrtinou kyslíku, s malým procentem dalších plynů, jako je oxid uhličitý a metan. Ale před čtyřmi miliardami let nebyl přítomen žádný kyslík. Atmosféra Země se vyvinula v šesti různých epochách, z nichž každá se vyznačuje zvláštní směsí plynů. Kaltenegger a Traub pomocí počítačového kódu vyvinutého Traubem a kolegou CfA Kenem Jucksem modelovali každou ze šesti epoch Země, aby určili, jaké spektrální otisky prstů by viděl vzdálený pozorovatel.
"Studiem minulosti Země se můžeme dozvědět o současném stavu jiných světů," vysvětlil Traub. "Pokud je nalezena extrasolární planeta se spektrem podobným jednomu z našich modelů, mohli bychom potenciálně charakterizovat geologický stav této planety, její obyvatelnost a míru, v jaké se na ní život vyvíjel."
Abychom lépe porozuměli těmto časovým obdobím nebo „epochám“ a abychom je uvedli do perspektivy, můžeme škálovat historii Země 4,5 miliardy let až na jeden rok a připojit data začínající 1. ledna - datum, kdy se Země vytvořila.
EPOCH 0 - 12. února
V době 0 (před 3,9 miliardami let) měla mladá Země turbulentní, zapařenou atmosféru složenou převážně z dusíku, oxidu uhličitého a sirovodíku. Dny byly kratší a Slunce bylo slabší a zářilo jako červená koule naší oranžovou cihlovou barvou. Jediným oceánem, který pokrýval celou naši planetu, byla blátivá hnědá, která pohltila bombardování přicházejícími meteory a komety. Oxid uhličitý pomohl zahřát náš svět, protože kojenecké slunce bylo o třetinu méně světelné než dnes. Ačkoli z tohoto časového období nepřežily žádné fosílie, v grónských horninách možná zůstaly izotopové podpisy života.
EPOCH 1 - 17. března
Asi před 3,5 miliardami let (Epocha 1) se na planetě objevovaly sopečné ostrovní řetězy, které vyrazily z obrovského globálního oceánu. Prvním životem na Zemi byly anaerobní bakterie - bakterie, které mohly žít bez kyslíku. Tyto bakterie čerpaly velké množství metanu do atmosféry planety a změnily jej detekovatelným způsobem. Pokud podobné bakterie existují na jiné planetě, mohly by budoucí mise, jako je TPF a Darwin, detekovat svůj otisk prstu v atmosféře.
EPOCH 2 - 5. června
Asi před 2,4 miliardami let (Epocha 2) atmosféra dosáhla maximální koncentrace metanu. Dominantní plyny byly dusík, oxid uhličitý a metan. Začaly se formovat kontinentální pevniny. Modré zelené řasy začaly pumpovat velké množství kyslíku do atmosféry. Chystaly se velké změny.
"Je mi líto říct první známky E.T. pravděpodobně to nebude rozhlasové nebo televizní vysílání; místo toho to mohl být kyslík z řas, “bědoval Kaltenegger.
EPOCH 3 - 16. července
Před dvěma miliardami let (Epocha 3) tyto první fotosyntetické organismy trvale posunuly rovnováhu atmosféry - produkovaly kyslík, vysoce reaktivní plyn, který zbavil většinu metanu a oxidu uhličitého a zároveň dusil anaerobní bakterie produkující metan. Přitom atmosféra planety získala svůj první volný kyslík. Krajina byla nyní plochá a vlhká. S kouřením sopek v dálce vytvořily brilantně zbarvené bazény zelenohnědé pěny lesk na vodě naplněné zápachem. Kyslíková revoluce plně probíhala.
"Zavádění kyslíku bylo katastrofální pro dominantní život na Zemi v té době; otrávilo to, “řekl Traub. "Zároveň to však umožnilo mnohobuněčný život, včetně lidského života."
EPOCH 4 - 13. října
Před 800 miliony let Země vstoupila do epochy 4 s pokračujícím zvyšováním hladiny kyslíku. Toto časové období se shoduje s tím, co je dnes známé jako „Cambrian Explosion“. Počínaje 550 až 500 miliony let je kambrianské období významným markerem v historii života na Zemi: Je to čas, kdy se ve fosilních záznamech poprvé objevily hlavní skupiny zvířat. Země byla nyní pokryta bažinami, moři a několika aktivními sopkami. Oceány se spojily se životem.
EPOCH 5 - 8. listopadu
Nakonec, před 300 miliony let v epochě 5, se život přesunul z oceánů na pevninu. Atmosféra Země dosáhla svého současného složení především dusíku a kyslíku. To byl začátek mezozoického období, které zahrnovalo dinosaury. Krajina vypadala v neděli odpoledne jako Jurský park.
EPOCH 6 - 31. prosince (11:59:59)
Zajímavá otázka, která zbývá, zní: Jak by vypadala epocha 6, doba, kterou dnes lidé zabírají? Dokázali bychom odhalit prozrazující známky mimozemských technologií ve vzdálených světech?
Jak se obecný konsenzus mezi vědci staví na tom, že lidská činnost změnila zemskou atmosféru tím, že přivádí oxid uhličitý a plyny, jako je Freon, můžeme identifikovat spektrální otisky těchto vedlejších produktů v jiných světech? Ačkoli satelity a balónové experimenty na Zemi obíhají tyto změny zde doma, detekování podobných účinků na vzdálený svět je nad rámec možností připravovaných programů, jako je Terrestrial Planet Finder a Darwin. K dosažení těchto měření bude zapotřebí obrovských flotillas budoucích kosmických dalekohledů založených na vesmíru.
"Jak skličující, jak tato výzva zní," řekl Kaltenegger, "věřím, že v příštích několika desetiletích budeme vědět, zda náš malý modrý svět je ve vesmíru úplně sám, nebo jestli tam venku jsou sousedé, kteří na nás čekají."
Tento výzkum byl financován NASA.
Harvard-Smithsonianovo centrum pro astrofyziku (CfA), se sídlem v Cambridge, Massachusetts, je společnou spoluprací mezi Smithsonianskou astrofyzikální observatoří a Harvard College Observatory. Vědci CfA, organizovaní do šesti výzkumných divizí, studují původ, vývoj a konečný osud vesmíru.
Původní zdroj: CfA News Release
