James Webb Uzay Teleskobu, Uzaylı Yaşam Arayışında Değerini Kanıtladı

Gökbilimciler uzaylı yaşamı aramak için uzak gezegenlerin atmosferlerinde ipuçları arayacak – ve NASA‘s James Webb Uzay Teleskobu sadece bunun mümkün olduğunu kanıtladı.

Yaşam için gerekli malzemeler şunlardır: evrene yayılmış. Dünya, evrende yaşamın olduğu bilinen tek yer olsa da, gezegenimizin ötesindeki yaşamı tespit etmek, ana hedef nın-nin modern astronomi ve gezegen bilimi.

Biz okuyan iki araştırmacıyız ötegezegenler ve astrobiyoloji. Büyük ölçüde James Webb gibi güçlü yeni nesil teleskoplar sayesinde, bizim gibi bilim adamları yakında diğer yıldızların etrafında dönen gezegenlerin atmosferlerinin kimyasal yapısını ölçebilecekler. Bu ötegezegenlerden bir veya daha fazlasında yaşamın kimyasal bir izini tespit edeceğimiz umulmaktadır.

Hem güneş sistemi hem de gezegenleriyle birlikte Kepler-186 yıldız sistemi için yeşil renkle işaretlendiği gibi, yaşanabilir bölgelerde bilinen birçok ötegezegen vardır – bir yıldıza suyun kaynadığı kadar yakın olmayan, ancak gezegenin donmuş olduğu kadar uzak olmayan yörüngeler. b, c, d, e ve f olarak etiketlenir. Kredi: NASA Ames/SETI Enstitüsü/JPL-Caltech

yaşanabilir ötegezegenler

Hayat güneş sistemimizde var olabilir sıvı suyun olduğu yerlerde – okyanuslarda olduğu gibi JüpiterAy Europa’da veya yer altı akiferlerinde Mars. Bu yerlerde yaşam aramak inanılmaz derecede zordur, ancak ulaşılması zor olduğundan ve yaşamı tespit etmek, fiziksel örnekleri toplamak ve iade etmek için bir sonda gönderilmesini gerektirecektir.

Birçok gökbilimci, bir diğer yıldızların yörüngesinde dönen gezegenlerde yaşamın var olma şansıve muhtemelen dünya dışı hayat ilk bulunacak.

Dünyada yaklaşık 300 milyon potansiyel olarak yaşanabilir gezegen var. Samanyolu teorik hesaplamalara göre tek başına galaksi ve birkaç yaşanabilir Dünya boyutunda gezegen Dünya’nın sadece 30 ışıkyılı içinde – esasen insanlığın galaktik komşuları. Gökbilimciler, bir gezegenin yakındaki yıldızını nasıl etkilediğini ölçen dolaylı yöntemler kullanarak, yüzlerce potansiyel olarak yaşanabilir olanlar da dahil olmak üzere şimdiye kadar 5.000’den fazla ötegezegen keşfettiler. Bu ölçümler, gökbilimcilere bir ötegezegenin kütlesi ve boyutu hakkında temel bilgiler verebilirken, fazla bir şey sağlamazlar.

Farklı klorofil türleri tarafından en kolay emilen ışığın dalga boylarını gösteren bu şemada gösterildiği gibi, her malzeme belirli dalga boylarını emer. Kredi: Daniele Pugliesi/Wikimedia Commons, CC BY-SA

Biyoimza aramak

Astrobiyologlar, uzak bir gezegendeki yaşamı tespit etmek için yıldız ışığını inceleyecekler. bir gezegenin yüzeyi veya atmosferi ile etkileşime girdi. Atmosfer veya yüzey yaşam tarafından dönüştürülmüşse, ışık “biyo-imza” adı verilen bir ipucu taşıyabilir.

Dünya, basit, tek hücreli yaşama ev sahipliği yapmasına rağmen, varlığının ilk yarısında oksijensiz bir atmosfere sahipti. Bu erken dönemde Dünya’nın biyolojik imzası çok zayıftı. Bu aniden değişti 2.4 milyar yıl önce yeni bir alg ailesi evrimleştiğinde. Algler bir süreç kullandı fotosentez serbest oksijen üreten – başka hiçbir elemente kimyasal olarak bağlı olmayan oksijen. O zamandan beri, Dünya’nın oksijenle dolu atmosferi, içinden geçen ışıkta güçlü ve kolayca saptanabilir bir biyolojik imza bıraktı.

Işık bir malzemenin yüzeyinden yansıdığında veya bir gazdan geçtiğinde, ışığın belirli dalga boylarının gaz veya malzemenin yüzeyinde diğerlerinden daha fazla hapsolmuş kalması daha olasıdır. Işığın dalga boylarının bu seçici şekilde yakalanması, nesnelerin farklı renkler olmasının nedenidir. Yapraklar yeşildir çünkü klorofil, kırmızı ve mavi dalga boylarındaki ışığı emmede özellikle iyidir. Işık bir yaprağa çarptığında, kırmızı ve mavi dalga boyları emilir ve çoğunlukla yeşil ışığın gözlerinize geri dönmesini sağlar.

Eksik ışığın modeli, ışığın etkileşime girdiği malzemenin spesifik bileşimi ile belirlenir. Bu nedenle, astronomlar bir cismin bileşimi hakkında bir şeyler öğrenebilirler. ötegezegenözünde, bir gezegenden gelen ışığın belirli rengini ölçerek atmosferi veya yüzeyi.

Bu yöntem, oksijen veya metan gibi yaşamla ilişkili belirli atmosferik gazların varlığını tanımak için kullanılabilir, çünkü bu gazlar ışıkta çok özel imzalar bırakır. Bir gezegenin yüzeyindeki tuhaf renkleri tespit etmek için de kullanılabilir. Örneğin Dünya’da, klorofil ve bitkilerin ve alglerin fotosentez için kullandığı diğer pigmentler, ışığın belirli dalga boylarını yakalar. Bu pigmentler karakteristik renkler üretmek hassas bir kızılötesi kamera kullanılarak tespit edilebilir. Bu rengin uzak bir gezegenin yüzeyinden yansıdığını görseydiniz, bu potansiyel olarak klorofilin varlığına işaret ederdi.

James Webb Uzay Teleskobu, ötegezegenlerden gelen kimyasal işaretleri tespit edebilen ilk teleskoptur, ancak yetenekleri sınırlıdır. Kredi: NASA/Desiree Stover

Uzayda ve Dünya’da teleskoplar

Potansiyel olarak yaşanabilir bir ötegezegenden gelen ışıktaki bu ince değişiklikleri tespit etmek için inanılmaz derecede güçlü bir teleskop gerekir. Şimdilik, böyle bir başarıya sahip tek teleskop, yeni James Webb Uzay Teleskobu. Temmuz 2022’de bilim operasyonlarına yeni başladığı için Webb, gaz devi ötegezegen WASP-96b’nin spektrumunu okudu. Spektrum su ve bulutların varlığını gösterse de, WASP-96b kadar büyük ve sıcak bir gezegenin yaşam barındırması pek olası değildir.

Ancak bu erken veriler, James Webb’in ötegezegenlerden gelen ışıkta zayıf kimyasal imzaları tespit edebildiğini gösteriyor. Yeni birkaç ayda Webb, aynalarını, Dünya’dan sadece 39 ışıkyılı uzaklıkta bulunan, potansiyel olarak yaşanabilir Dünya boyutunda bir gezegen olan TRAPPIST-1e’ye çevirmeye hazırlanıyor.

Webb, ev sahibi yıldızlarının önünden geçen gezegenleri inceleyerek ve onları yakalayarak biyo-imzalar arayabilir. gezegenin atmosferinden süzülen yıldız ışığı. Ancak Webb, yaşamı aramak için tasarlanmamıştır, bu nedenle teleskop yalnızca en yakın potansiyel olarak yaşanabilir dünyalardan birkaçını inceleyebilir. Ayrıca yalnızca değişiklikleri algılayabilir atmosferdeki karbondioksit, metan ve su buharı seviyeleri. Bu gazların belirli kombinasyonları hayat önerebilirWebb, yaşam için en güçlü sinyal olan bağlanmamış oksijenin varlığını tespit edemez.

Gelecek için önde gelen kavramlar, daha da güçlü, uzay teleskopları, gezegenden yansıyan yıldız ışığını ortaya çıkarmak için bir gezegenin ev sahibi yıldızının parlak ışığını engelleme planlarını içerir. Bu fikir, uzaktaki bir şeyi daha iyi görmek için güneş ışığını engellemek için elinizi kullanmaya benzer. Gelecekteki uzay teleskopları, bunu yapmak için küçük, dahili maskeler veya büyük, harici, şemsiye benzeri uzay aracı kullanabilir. Yıldız ışığı engellendiğinde, bir gezegenden yansıyan ışığı incelemek çok daha kolay hale gelir.

Ayrıca şu anda yapım aşamasında olan ve biyo-imzaları arayabilecek üç devasa, yer tabanlı teleskop var: Dev Macellan Teleskobu, Otuz Metre Teleskopve Avrupa Son Derece Büyük Teleskop. Her biri, Dünya’daki mevcut teleskoplardan çok daha güçlü ve bu teleskoplar, Dünya’nın atmosferinin yıldız ışığını bozan engeline rağmen, oksijen için en yakın dünyaların atmosferlerini araştırabilir.

İnekler de dahil olmak üzere hayvanlar metan üretir, ancak birçok jeolojik süreç de metan üretir.

Biyoloji mi yoksa jeoloji mi?

Astrobiyologlar, önümüzdeki on yılların en güçlü teleskoplarını kullansalar bile, yalnızca yaşam tarafından tamamen dönüştürülmüş dünyaların ürettiği güçlü biyo-imzaları tespit edebilecekler.

Ne yazık ki, karasal yaşam tarafından salınan gazların çoğu biyolojik olmayan süreçler tarafından da üretilebilir – hem inekler hem de volkanlar metan salmaktadır. Fotosentez oksijen üretir, ancak güneş ışığı da su moleküllerini oksijen ve hidrojene böldüğünde yapar. Var astronomların bazı yanlış pozitifleri tespit etmesi için iyi bir şans uzak yaşam ararken. Yanlış pozitifleri ekarte etmeye yardımcı olmak için, gökbilimcilerin ilgilenilen bir gezegeni, gezegenin gerçek olup olmadığını anlayacak kadar iyi anlamaları gerekecektir. jeolojik veya atmosferik süreçler bir biyo-imzayı taklit edebilir.

Yeni nesil ötegezegen çalışmaları, dünyanın çıtasını geçme potansiyeline sahiptir. olağanüstü kanıt Yaşamın varlığını kanıtlamak için gereklidir. James Webb Uzay Teleskobu’ndan ilk veri yayını, bize yakında gerçekleşecek olan heyecan verici ilerleme hakkında bir fikir veriyor.

Tarafından yazılmıştır:

• Chris Impey, Üniversite Seçkin Astronomi Profesörü, Arizona Üniversitesi
• Daniel Apai, Arizona Üniversitesi Astronomi ve Gezegen Bilimleri Profesörü

Bu makale ilk olarak Konuşma.