Како астрономи планирају да открију трагове ванземаљског живота у атмосферама удаљених планета

У последњих 30 година, питање да ли је Сунце јединствено по томе што је домаћин планетарном систему добило је убедљив одговор: сада знамо за хиљаде егзопланета које круже око других звезда.

Али можемо ли користити телескопе да откријемо да ли на неком од ових удаљених светова такође постоји живот? Један од метода који највише обећава је анализа гасова присутних у атмосферама ових планета.

Сада знамо за више од 6.000 егзопланета. Са толико каталогизованих, постоји низ начина да се сузи избор светова који су најперспективнији за биологију. Користећи удаљеност планете од њене звезде, на пример, астрономи могу да израчунају вероватну температуру на њеној површини.

Земља је једина планета у Сунчевом систему са океанима течне воде на својој површини, тако да су благе температуре могући услов за настањиву планету. На то да ли планета има одговарајућу температуру за течну воду снажно утичу присуство и природа атмосфере планете.

Запањујуће је да можемо да идентификујемо молекуле присутне у атмосферама егзопланета. Квантна механика узрокује да свака атмосферска хемикалија има свој посебан образац сличан бар-коду, који оставља на светлости која пролази кроз њу. Сакупљањем звездане светлости која је филтрирана кроз атмосферу егзопланете, телескопи могу да виде бар-кодове молекула који чине ту атмосферу.

Да би искористила ову предност, планета мора да прође преко звезде из наше перспективе. То значи да функционише само за мали део познатих егзопланета.

Јачина сигнала зависи од заступљености молекула у атмосфери: јача за најзаступљеније молекуле и постепено слабија како се заступљеност смањује. То значи да је генерално најлакше детектовати доминантне молекуле, иако то није увек тачно. Неки од бар-кодова су суштински јаки, док су други слаби.

На пример, Земљином атмосфером доминира двоатомски азот (N₂), али овај молекул има слаб бар-код у поређењу са много мање заступљеним двоатомским кисеоником (O₂), озоном (O₃), угљен-диоксидом (CO₂) и водом (H₂O).

Детекција молекула

Свемирски телескоп Џејмс Веб (JWST) је велики свемирски телескоп који сакупља светлост на инфрацрвеним таласним дужинама. Коришћен је за испитивање атмосфера разних егзопланета.

Детекција молекуларних отисака у атмосфери егзопланете није потпуно једноставна. Различити тимови научника могу извући различите резултате у зависности од тога на који начин обрађују исте податке. Али упркос овим потешкоћама, постигнута су релевантна открића молекула. Детектовани су једноставни молекули са јаким бар-кодовима као што су метан, угљен-диоксид и вода.

Планете веће од Земље, али мање од Нептуна – такозвани под-Нептуни – најчешћи су тип познатих егзопланета. Управо је за једну од ових планета, K2-18b, 2025. године изнета смела тврдња о откривању биолошког потписа. Анализа је открила диметил сулфид, са тврдњом да је шанса да је резултат погрешан мања од један према хиљаду.

На Земљи, диметил сулфид производи фитопланктон у океанима, али се брзо разграђује у морској води осветљеној сунчевом светлошћу. Пошто је K2-18b можда планета потпуно прекривена воденим океаном, откривање диметил сулфида у њеној атмосфери могло би да имплицира континуирано снабдевање њиме из микробног морског живота тамо.

Ипак, поновна анализа открића диметил сулфида на K2-18b која су спровели други истраживачи баца сумњу на ову тврдњу. Најзначајнија је била демонстрација Луиса Велбанкса и колега са Државног универзитета Аризоне из 2025. године, која је показала да је избор молекуларних бар-кодова за укључивање у анализу радикално утицао на резултате.

Открили су да бројне алтернативе, које нису истражене у оригиналном раду, пружају подједнако добро или боље поклапање са измереним подацима.

За планете величине Земље, за које се претпоставља да су стеновите, прилично је велики изазов уопште детектовати атмосферу помоћу Свемирског телескопа Џејмс Веб. Међутим, будућност је обећавајућа, јер ће нам бројне планиране мисије омогућити да сазнамо много више о планетама које би могле бити сличне Земљи.

Предстојеће мисије

Са планираним лансирањем 2026. године, телескоп Европске свемирске агенције „Плато“ (PLAnetary Transits and Oscillations of stars) идентификоваће планете далеко сличније Земљи и погодније за трансмисиону спектроскопију од оних које тренутно познајемо.

Насин свемирски телескоп Ненси Грејс Роман, чије је лансирање планирано за 2029. годину, биће пионир у коронографским техникама које омогућавају поништавање звездане светлости како би се много слабије планете које круже око оближњих звезда могле директно да проучавају.

Телескоп Ариел Европске свемирске агенције, са планираним лансирањем 2029. године, је наменска мисија трансмисионе спектроскопије, дизајнирана да има могућност одређивања састава атмосфера егзопланета.

Насина Опсерваторија за настањиве светове (Habitable Worlds Observatory - HWO) тренутно је у фази планирања. Ова мисија ће користити коронограф за проучавање око 25 планета сличних Земљи, тражећи разне обележја настањивости.

HWO ће имати широку покривеност таласних дужина од ултраљубичастог до блиског инфрацрвеног спектра. Ако би близанац Земље кружио око једне од оближњих циљних звезда HWO-а, телескоп би сакупио светлост звезда која се рефлектује са планете. Ова рефлектована светлост звезда би садржала бар-кодове двоатомског кисеоника (O₂) и других гасова карактеристичних за атмосферу наше планете. Такође би открила потпис светлости звезда коју апсорбују биљке које фотосинтетишу: такозвану „црвену ивицу вегетације“.

Земљина површина је подељена на копно и океане, који различито рефлектују светлост. HWO би могао да реконструише мапу површине ниске резолуције на основу промена у рефлектованој светлости док се континенти и океани ротирају у и ван видног поља.

Дакле, будућност изгледа веома обећавајуће. Са летелицом која ће бити лансирана у наредним годинама, могли бисмо се приближити питању да ли је Земља јединствена по томе што на њој постоји живот, закључује Карол Хасфел, професорка астрофизике на Отвореном универзитету у свом чланку на порталу Конверзејшн.