Tuhansien vuosien ajan ihmiskunta on ollut utelias yön taivaan tähtiin. Planeetat, tähdet … ehkä jopa älykkään elämän kanssa ovat ympärillämme. Ja vasta viimeisten 25 vuoden aikana meillä on ollut mahdollisuus tietää varmasti vastaus tähän kysymykseen, kun näimme omin silmin aurinkokuntamme ulkopuolisen ensimmäisen maailman. Teleskooppien kehittyessä ihmisen kekseliäisyys antoi meille uusia menetelmiä maailmankaikkeuden tutkimiseen - joista tunnetuin on tähden heikon heilunnan havaitseminen ja myöhemmin menetelmä planeetan kauttakulkuun. Löydettyjen eksoplaneettojen määrä kasvaa harppauksin.
Ensimmäiset planeetat näyttivät olevan helpoimmin löydettävissä - massiiviset jättiläiset liian lähellä vanhempia tähtiään. Vähemmän massiivisia ja kauempana olevia tähtiä seurasi. Tähän mennessä Kepler-teleskooppi on jo löytänyt tuhansia kiinteitä maailmoja, joista 21 on samanlaisia kuin Maa ja joissa voi olla asuttuja.
Ajatus siitä, että maapallo oli harvinainen ja ainutlaatuinen - kiinteä planeetta, joka sisälsi elämän ainesosia, sijaitsi oikealla etäisyydellä auringosta nestemäisen veden olemassaolon puolesta, on menettänyt nopeasti tukensa kahden viime vuosikymmenen aikana. Ja tämän prosessin huipentuma tapahtui aivan äskettäin, 24. elokuuta 2016, jolloin Euroopan eteläisen observatorion tutkijat ilmoittivat löytäneensä vankan planeetan, jonka massa on 1,3 maata, kiertävän meille lähintä tähteä: Alpha Centauria. Tämä maailma pyörii emätähden ympärillä 11 päivässä, mutta itse tähdellä on vain 12% Auringon massasta ja loistaa vain 0,17% Auringon kirkkaudesta. Kyllä, punainen kääpiö ja kivinen planeetta ovat tulleet yhteen ja saattaneet tehdä tästä maailmasta mahdollisesti asuttavan. Mutta hauskinta ei ole, että merkittävällä osalla tähtiä saattaa olla maanpäällisiä planeettoja lähellä, mutta seettä melkein jokaisella on niitä. Voi olla.
Ainoastaan mittaamistamme kiertoradan parametreista ja tiedetyistä fysiikan laeista olemme saaneet valtavan määrän tietoa. Tämä planeetta on melkein varmasti lukittu tähteensä, eli se on aina tähtiä vasten yhden pallonpuoliskon kanssa, kuten kuu, joka ei koskaan käänny maapallolle "pimeällä puolellaan". Tähti itse aktiivisesti ja usein levittää soihdut. Planeetan aurinkopuolelle tämä tarkoittaa katastrofia, mutta ei pimeälle puolelle. Ja "vuodenajat" määräytyvät kiertoradan elliptisyyden, ei akselin kallistuksen perusteella. Mutta tämä on hyvin vähän tietoa, jonka onnistuimme saamaan, ja jos haluamme oppia lisää planeetasta, meidän on parannettava tekniikkaamme.
Meidän on esimerkiksi selvitettävä, onko planeetan ilmakehässä happea. Tai vesihöyryä. Tai hiilipitoisia allekirjoituksia, kuten metaania ja hiilidioksidia. Entä pilvet? Ovatko ne ohuita vai paksuja vai eivät ollenkaan? Mistä ne on tehty? Ovatko ne pimeitä vai heijastavatko he valoa? Voisiko ilmakehä siirtää lämpöä planeetan pimeälle puolelle vai onko yön puoli ikuisesti jäätynyt?
Jos voimme parantaa resoluutiomme ja suorittaa spektroskopian planeetalla suoralla kuvantamisella, näihin kysymyksiin voidaan vastata vastaamatta edes omalta planeetaltamme. Tämä vaatii erittäin suuren maanpäällisen kaukoputken tai teleskooppiverkoston. Tällä hetkellä rakenteilla olevat 30 metrin teleskoopit ovat iso askel tähän suuntaan, mutta planeettojen saavuttaminen lähellä punaisia kääpiöitä vaatii vielä enemmän: tarvitaan valtavia teleskooppia, joiden halkaisija on 100 tai jopa 200 metriä.
Planeetan pinnan koostumus on aivan toinen asia. Jos pilvet ovat läpinäkyviä ja kiertorata on elliptinen, Proximan 11 päivän vuodessa b on kesän (kun maailma on lähinnä tähteä) ja talven (kun se on kauimpana) välillä "kausiluonteinen ero". Koska maailma on lukittu eikä pyöri (kuten useimmat potentiaalisesti asutettavissa olevat maaplaneetat lähellä punaisia kääpiöitä), ilmastoalueita on kolme: paahtava ja paistettu tähtiä kohti olevalla pallonpuoliskolla; jäätynyt, jääkylmä ulkopuoliskoa pitkin ja lauhkea vyöhyke keskellä. Planeetalla voi olla mantereita ja valtameriä, samoin kuin jättiläinen jääpeite yön puolella. Tai voi tapahtua lämmönsiirtoa ilmakehän planeetalta ja tehokasta heijastavuutta, silloin koko planeetalla on sama lämpötila. Esimerkki tällaisesta tapahtumien kehityksestä on Venus.
Mainosvideo:
Jos voimme tehdä suoria havaintoja planeetan lähettämästä valosta - sekä näkyvästä että infrapunasta - eri aikoina tähtien kiertoradalla, saisimme vastauksia kaikkiin yllä oleviin kysymyksiin. Tässä auttaisi meitä jättimäiset teleskoopit, joilla on suuri valonkeräysvoima ja kyky kiinnittyä tähden valoon, mieluiten avaruudesta. Ehdotettu LUVOIR-avaruusteleskooppi ja siihen liittyvä sateenvarjo pystyvät käsittelemään tämän. Suunnitelman mukaan se on 12-metrinen kaukoputki (25 kertaa nopeampi kuin Hubble-teleskooppi), joka on varustettu koronakappaleella. Hieman kauempana siitä sateenvarjo lentää, joka estää tähden valon ja päästää planeetan valoon. Vaikka LUVOIR valmistuu vasta 2030-luvulla, sateenvarjo voidaan rakentaa seuraavien viiden vuoden aikana, jolloin voimme visualisoida Proxima b: n jo olemassa olevilla menetelmillä.
Millaista säteilyä planeetta lähettää? Voisiko olla jotain muuta heijastuneen auringon säteilyn, kosmisen säteilyn ja planeetan oman infrapunalämmön signaalien lisäksi? Esimerkiksi keinotekoiset signaalit radiossa tai muut sähkömagneettiset aallonpituudet? Jos älykäs elämä lähettää nämä signaalit, on aika löytää se. Tämä on haaste SETI: lle, joka on jo vakavasti kiinnostunut planeetasta. Meidän on myös mietittävä sitä vakavasti, koska viimeisten 20 vuoden aikana avaruuslähetyksemme avaruuteen ovat vähentyneet, mutta sähkömagneettiset signaalit ovat edelleen. On mahdollista, että keinotekoisten signaalien olemassaolo kannustaa meitä etsimään keinotekoista valaistusta planeetan yön puolelta.
Koska rakkain unelmamme on löytää elämän merkkejä, mieluiten älykkäitä. Biosignatuurit voivat olla monenlaisia: typpi-, happi- ja vesihöyry ilmakehässä; todisteet geotransformaatiosta tai keinotekoisesta valaistuksesta planeetan yön puolella. Kaikki tämä näkyy avaruudesta. Vaikka voimme tutkia näitä allekirjoituksia epäsuorasti ilmakehän, pinnan ja säteilevien signaalien kautta, paras tapa tutkia planeettaa on matkustaa sinne itse. 4,24 valovuotta ei ehkä tunnu niin kaukaiselta, mutta 0,006%: n valonopeudella kulkeva Voyager 1 -avaruusalus saavuttaa Proxima b: n monien tuhansien vuosien aikana.
Mutta muut menetelmät, käyttämällä modernia tekniikkaa, antaisivat meille pääsyn nopeammin. Breakthrough Starshot -hankkeessa ehdotetaan avaruuspohjaisten lasereiden käyttöä purjeella varustetun avaruusaluksen kiihdyttämiseksi. He voisivat kiihdyttää sen 20 prosenttiin valon nopeudesta, ja koko matka vie noin 21 vuotta. Esimerkiksi antimateriaa sisältävä uusi polttoainelähde, kuten tieteiskirjallisuustarinoissa, voisi hyvinkin tulla todellisuudeksi jonain päivänä. Jos kiihdytät matkan varrella jatkuvalla kiihdytyksellä, voit saavuttaa tähden 12 vuodessa.
Toisin sanoen, ottaen huomioon ennakoitu teknologinen kehitys ja jos emme riko fysiikan lakeja, voimme lähettää miehittämättömän avaruusaluksen lähimmälle maapallon kaltaiselle planeetalle seuraavien 30 tai 40 vuoden aikana, mahdollisesti robotit tai ihmiset. On aika lähteä, ja jos tämä löytö ei saa meitä etsimään toista maata, mikään ei tee meistä.
ILYA KHEL