A távcső technológia gyorsan halad, mivel egyre nagyobb műszerek készülnek. Ha ott van élet, felismerjük? A Harvard-Smithsonian Asztrofizikai Központ és a NASA kutatói kidolgozták a Föld légkörének történetében szereplő korszakok listáját, amelyek ezen eszköz segítségével láthatóak lehetnek; az élet legkorábbi időiből a jelenlegi, oxigén / nitrogénben gazdag légkörünkbe.
Csak idő kérdése, hogy a csillagászok egy távoli csillag körül keringő Föld méretű bolygót találjanak. Amikor megteszik, az első kérdések az emberek felteszik a következőket: lakható-e? És ami még fontosabb, létezik-e már élet rajta? A válaszok nyomában a tudósok hazájukra, a Földre keresnek.
Lisa Kaltenegger a Harvard-Smithsonian Asztrofizikai Központból (CfA) és Wesley Traub a NASA Jet Propulziós Laboratóriumából és a CfA-ból azt javasolja, hogy a Föld légköri történetét használják más bolygók megértésére.
"Nehéz megtalálni a jó bolygókat" - mondta Kaltenegger. "Munkánk biztosítja a jelzőtáblákat, amelyeket az csillagászok fognak keresni, amikor valóban Föld-szerű világokat vizsgálnak."
A földtani nyilvántartások azt mutatják, hogy a Föld légköre drasztikusan megváltozott az elmúlt 4,5 milliárd év alatt, részben a bolygónkon fejlődő életformák miatt. Feltérképezve, hogy mely gázok képezték a Föld légkörét története során, Kaltenegger és Traub javasolja, hogy más atmoszférák hasonló légköri összetételének keresésével a tudósok meg tudják határozni, hogy ezen a bolygón van-e élet rajta, és ha igen, akkor az élet evolúciós szakaszában. Munkájukat leíró kutatási cikk elérhető a következő címen: http://arxiv.org/abs/astro-ph/0609398.
A mai napig az összes ekstrasoláris bolygót közvetett módon tanulmányozták, például annak nyomon követésével, ahogy a gazdaszervezet csillag hullámzik, ahogy a bolygó gravitációja behúzza. Csak négy külsõ bolygót fedeztek fel közvetlenül, és ezek hatalmas Jupiter méretû világok. Ezen világok egyik légkörét egy másik CfA tudós, David Charbonneau fedezte fel a NASA Spitzer Űrtávcsőjével. Az űr alapú küldetések következő generációja, mint például a NASA Terrestrial Planet Finder (TPF) és az ESA Darwin, közvetlenül képes lesz kutatni a közeli Föld méretű világokat.
A csillagászok különösen a távoli szárazföldi bolygók látható és infravörös spektrumát szeretnék megfigyelni, hogy megismerjék légkörüket. Különleges gázok hagyják aláírásokat a bolygó spektrumában, például ujjlenyomatok vagy DNS-markerek. Az ujjlenyomatok foltozásával a kutatók megismerhetik a légkör összetételét, és akár a felhők jelenlétéről is következtethetnek.
Manapság a Föld légköre körülbelül háromnegyed nitrogénből és egynegyed oxigénből áll, kis százalékban más gázokkal, például szén-dioxiddal és metánnal. De négy milliárd évvel ezelőtt nincs jelen oxigén. A Föld légköre hat különálló korszakon ment keresztül, amelyek mindegyikét egy adott gázkeverék jellemzi. A Traub és a CfA kollégája, Ken Jucks által kifejlesztett számítógépes kód segítségével Kaltenegger és Traub a Föld hat korszakát modellezték annak meghatározására, hogy milyen spektrális ujjlenyomatokat láthat egy távoli megfigyelő.
"A Föld múltjának tanulmányozásával megismerhetjük más világok jelenlegi állapotát" - magyarázta Traub. "Ha egy extraszoláris bolygót találunk olyan spektrummal, amely hasonló az egyik modellünkhöz, akkor potenciálisan jellemezhetjük a bolygó geológiai állapotát, alkalmazhatóságát és az élet fejlődésének mértékét rajta."
Ezen időszakok vagy „korszakok” jobb megértése és a perspektíva szemléltetése érdekében a Föld 4,5 milliárd éves története egy évre csökkenthető, a dátumok január 1-jétől kezdődően - a Föld kialakulásának időpontjáig.
EPOCH 0 - február 12
A 0. korban (3,9 milliárd évvel ezelőtt) a fiatal Föld turbulens, gőzös légkörben volt, amely főleg nitrogénből, szén-dioxidból és hidrogén-szulfidból állt. A napok rövidebbek voltak, és a Nap tompította, mint egy piros gömb ragyogott át a narancssárga tégla színű égbolton. Az egyetlen óceán, amely az egész bolygónkat lefedte, egy sáros barna volt, amely felszívta a beérkező meteorok és üstökösök bombázását. A szén-dioxid hozzájárult a világ melegítéséhez, mivel a csecsemő Nap harmadával kevésbé volt ragyogó, mint a mai nap. Noha ebből az időszakból nem maradtak fenn fosszilis tünetek, az izotópos élet aláírása elmaradhatott a grönlandi sziklákban.
EPOCH 1 - március 17
Körülbelül 3,5 milliárd évvel ezelőtt (1. korszak) a bolygó tájában a hatalmas globális óceánból kilógó vulkáni szigetláncok láthatók. Az első élet a Földön anaerob baktériumok volt - baktériumok, amelyek oxigén nélkül élhetnek. Ezek a baktériumok nagy mennyiségű metánt pumpáltak a bolygó légkörébe, észlelhető módon megváltoztatva azt. Ha hasonló baktériumok léteznek egy másik bolygón, akkor a jövőbeli missziók, mint például a TPF és a Darwin, felfedezhetik ujjlenyomatukat a légkörben.
EPOCH 2 - június 5
Körülbelül 2,4 milliárd évvel ezelőtt (2. korszak) a légkör elérte a maximális metánkoncentrációt. Az uralkodó gázok a nitrogén, a szén-dioxid és a metán. Kontinentális földtömeg kezdték kialakulni. A kék zöld algák nagy mennyiségű oxigént pumpáltak a légkörbe. Nagy változások készültek.
„Sajnálom, hogy elmondom az E.T első jeleit. valószínűleg nem lesz rádió vagy TV adás; inkább algákból származó oxigén lehet ”- panaszolta Kaltenegger.
EPOCH 3 - július 16
Két milliárd évvel ezelőtt (3. korszak) ezek az első fotoszintetikus organizmusok állandóan megváltoztatták a légkör egyensúlyát - oxigént állítottak elő, egy nagyon reakcióképes gázt, amely a metán és a szén-dioxid nagy részét kiürítette, ugyanakkor megfojtja az anaerob, metánt termelő baktériumokat is. Ezzel a bolygó légköre megszerezte első szabad oxigénjét. A táj most sima és nedves volt. A távolban dohányzó vulkánok révén a zöldes-barna sárgák ragyogó színű medencéje fényesvé vált a szaggal töltött vízen. Az oxigénforradalom teljes mértékben folyamatban volt.
Az oxigén bevezetése katasztrofális volt a Föld akkoriban uralkodó életében; megmérgezte - mondta Traub. "De ugyanakkor lehetővé tette a többsejtű élet, beleértve az emberi életet is."
EPOCH 4 - október 13
800 millió évvel ezelőtt a Föld belépett a 4. korszakba, az oxigénszintek folyamatos emelkedésével. Ez az időtartam egybeesik azzal, amit ma a „kambriumi robbanásnak” hívnak. 550–500 millió évvel ezelőtt a kambriumi korszak jelentős jelzőtábla a földi élet történetében: Ez az idő, amikor a legtöbb fő állatcsoport először jelenik meg a fosszilis nyilvántartásokban. A Földet mocsarak, tengerek és néhány aktív vulkán borította. Az óceánok összekapcsolódtak az élettel.
EPOCH 5 - november 8
Végül, 300 millió évvel ezelőtt az 5. korszakban az élet az óceánoktól a földre ment. A Föld légköre elérte jelenlegi összetételét, elsősorban nitrogénből és oxigénből. Ez volt a mezozói időszak kezdete, amely magában foglalta a dinoszauruszokat. A táj úgy nézett ki, mint a Jurassic Park egy vasárnap délután.
EPOCH 6 - december 31 (11:59:59)
Az érdekes kérdés, amely továbbra is fennáll: Hogyan nézne ki a 6. kor, az az idő, amelyet az emberek ma elfoglalnak? Meg tudnánk mutatni az idegen technológiák visszajelző jeleit a távoli világokon?
Mivel a tudósok körében az általános konszenzus az, hogy az emberi tevékenység megváltoztatta a Föld légkörét szén-dioxid és olyan gázok bevitelével, mint a Freon, azonosíthatjuk-e ezen melléktermékek spektrális ujjlenyomatait más világokon? Noha a Föld körül keringő műholdak és léggömbkísérletek meg tudják mérni ezeket a változásokat otthon, a távoli világ hasonló hatásainak észlelése meghaladja még az olyan közelgő programok képességeit is, mint a Terrestrial Planet Finder és a Darwin. A mérések elvégzéséhez a jövőbeli űrben működő infravörös távcsövek óriási flotilláira lesz szükség.
"Olyan félelmetes, mint amilyennek ez a kihívás hangzik" - mondta Kaltenegger. "Hiszek abban, hogy az elkövetkező néhány évtizedben tudni fogjuk, vajon a mi kis kék világunk egyedül van-e az Univerzumban, vagy vannak-e ott szomszédok, akik várnak velünk szembenézni."
Ezt a kutatást a NASA támogatta.
A székhelyű, Cambridge-ben (Massachusetts) található Harvard-Smithsonian Astrofizikai Központ (CfA) a Smithsonian Astrophysical Observatory és a Harvard College Observatory közös együttműködése. A CfA tudósok, amelyek hat kutatási részleget alkotnak, megvizsgálják az univerzum eredetét, fejlődését és végső sorsát.
Eredeti forrás: CfA sajtóközlemény
