Onko jotain muuta maapalloa galaksissamme? Äskettäisen Kepler-avaruusaluksen sijoituksen myötä tähtitieteilijät pääsevät yhä lähemmäksi etsimään maapallon kokoista planeettaa maapallomaisella kiertoradalla. Mutta kun haku onnistuu, seuraavat tutkimusta ajavat kysymykset ovat: Onko planeetta asuttava? Onko siinä maapallomainen ilmapiiri? Näihin kysymyksiin vastaaminen ei ole helppoa. Mutta tehtävänä oleva teleskooppi on James Webbin avaruusteleskooppi (JWST), joka on asetettu suunniteltuun laukaisuun vuonna 2013. Kaksi tutkijaa tutki hiljattain JWST: n kykyä karakterisoida hypoteettisten Maan kaltaisten planeettojen ilmapiiriä ja havaitsi tämän olevan teleskooppi. jotka pystyisivät havaitsemaan tietyt biomarkkereiksi kutsutut kaasut, kuten otsoni ja metaani, lähellä maapallon kokoisia maailmoja. (Katso aiheeseen liittyvä artikkeli: Q&A Dr. John Matherin kanssa JWST: llä.)
Suureen peilistä ja sijainnista L2-pisteessä ulkoavaruudessa James Webbin avaruusteleskooppi tarjoaa tähtitieteilijöille ensimmäisen todellisen mahdollisuuden löytää vastauksia läheisten maapallomaisten maailmojen asettavuudesta, sanoo Lisa Kaltenegger Harvard-Smithsonian-keskuksesta. Astrophysicsille ja Wesley Traubille Jet Propulsion Laboratory: sta. "Meidän on todella onnistuttava tulkitsemaan maapallon planeetan ilmapiiri kauttakulkutapahtuman aikana, jotta voimme sanoa, että se on maan kaltainen", Kaltenegger sanoi. "Meidän on lisättävä useita kauttakulkuja tehdäksesi niin - satoja niistä, jopa tähtiä varten, jotka ovat jopa 20 valovuoden päässä."
"Vaikka se on vaikeaa, se on uskomattoman jännittävä pyrkimys karakterisoida kaukaisen planeetan ilmapiiri", hän lisäsi.
Kauttakulkutapahtumassa etäinen, ekstrasolaarinen planeetta ylittää tähtensä edessä maasta nähtynä. Kun planeetta kulkee, kaasut ilmakehässään absorboivat pienen osan tähden valosta, jättäen kunkin kaasun omat sormenjäljet. Jakaamalla tähden valo väri- tai spektrin sateenkaareen, tähtitieteilijät voivat etsiä nuo sormenjäljet. Kaltenegger ja Traub tutkivat, olisiko JWST havainnut nuo sormenjäljet.
Lähetystekniikka on erittäin haastava. Jos Maa olisi koripallon kokoinen, ilmapiiri olisi yhtä ohut kuin arkki, joten tulosignaali on uskomattoman pieni. Lisäksi tämä menetelmä toimii vain, kun planeetta on tähtiä edessä, ja jokainen kulku kestää korkeintaan muutaman tunnin.
Kaltenegger ja Traub harkitsivat ensin maapallomaista maailmaa, joka kiertää auringon kaltaista tähteä. Jotta havaittavissa oleva signaali saataisiin yhdestä kauttakulusta, tähden ja planeetan on oltava erittäin lähellä maata. Ainoa aurinkoa muistuttava tähti, joka on riittävän lähellä, on Alpha Centauri A. Tällaista maailmaa ei ole vielä löydetty, mutta tekniikka on vasta nyt kykenevä havaitsemaan maan kokoiset maailmat.
Tutkimuksessa tarkasteltiin myös punaisten kääpiötähteiden kiertäviä planeettoja. Tällaisia tähtiä, nimeltään tyyppi M, on runsaimmin Linnunradalla - paljon yleisempiä kuin keltaisia, tyypin G tähtiä, kuten aurinko. Ne ovat myös aurinkoa viileämpiä ja himmeämpiä, sekä pienempiä, mikä helpottaa M-tähtien kautta kulkevan maapallomaisen planeetan löytämistä.
Maan kaltaisen maailman tulisi kiertää lähellä punaista kääpiötä, jotta se olisi tarpeeksi lämmin nestemäiselle vedelle. Seurauksena planeetta kiertäisi nopeammin ja jokainen kauttakulku kesti muutamasta tunnista vain minuutteihin. Mutta se läpikäyisi enemmän kauttakulkuja tietyn ajan kuluessa. Tähtitieteilijät voisivat parantaa mahdollisuuksiaan ilmaista ilmapiiri lisäämällä useiden kauttakulkujen signaali, tekemällä punaisista kääpiötähdistä houkuttelevia kohteita, koska ne kulkevat useammin.
Maan kaltainen tähti, joka kiertää Auringon kaltaista tähteä, suorittaisi 10 tunnin kulun kerran vuodessa. 100 tunnin kauttakulkuhavaintojen kerääminen kesti 10 vuotta. Sitä vastoin keskikokoisen punaisen kääpiötähden kiertävä maa läpikäyisi tunnin välein 10 päivän välein. 100 tunnin kauttakulkuhavaintojen kertyminen vie vähemmän kuin kolme vuotta.
"Lähistöllä olevat punaiset kääpiötähdet tarjoavat parhaan mahdollisuuden havaita biomarkkereita kulkevassa maan ilmakehässä", sanoi Kaltenegger.
"Viime kädessä suora kuvantaminen - valon fotonien tutkiminen itse planeetalta - voi osoittautua tehokkaammaksi menetelmäksi maapallomaisten maailmojen ilmapiirin karakterisoimiseksi kuin kauttakulkutekniikka", Traub sanoi.
Suorat tutkimukset on jo käytetty luomalla raaka lämpötilakarttoja erittäin kuumille, jättiläisille ekstrasolaarisille planeetoille. Seuraavan sukupolven instrumenteilla tähtitieteilijät voivat pystyä tutkimaan ilmakehän koostumuksia, ei vain lämpötiloja. ”Vaaleansinisen pisteen” karakterisointi on seuraava askel sieltä, lisäämällä yhteen satoja planeetan kauttakulkuja tai sulkemalla tähtivalo ja analysoimalla planeetan valo suoraan.
Parhaimmassa tapauksessa Alpha Centauri A: lla saattaa osoittautua olevan kauttakulkeva maapallomainen planeetta, jota kukaan ei ole vielä huomannut. Sitten tähtitieteilijät tarvitsevat vain kourallisen siirtymiä planeetan ilmapiirin salaamiseksi ja mahdollisesti ensimmäisen kaksois Maapallon olemassaolon vahvistamiseksi.
Lähde: Harvardin astrofysiikan keskus
