Procurando, ouvindo e cheirando

“Dentro de uma década, encontraremos evidências convincentes de vida além da Terra”, disse Ellen Stofan, diretora científica da agência, na Conferência Mundos Habitaveis no Espaço da NASA em abril de 2015. Ela acrescentou que fatos irrefutáveis ​​e definitivos sobre a existência de vida extraterrestre serão coletados dentro de 20 a 30 anos.

“Sabemos onde procurar e como procurar”, disse Stofan. "E como estamos no caminho certo, não há motivos para duvidar que encontraremos o que procuramos." O que exatamente significava um corpo celeste, os representantes da agência não especificaram. Suas alegações indicam que poderia ser, por exemplo, Marte, outro objeto no sistema solar, ou algum tipo de exoplaneta, embora neste último caso seja difícil supor que evidências conclusivas serão obtidas em apenas uma geração. Definitivamente As descobertas dos últimos anos e meses mostram uma coisa: a água - e em estado líquido, que é considerada condição necessária para a formação e manutenção dos organismos vivos - é abundante no sistema solar.

"Até 2040, teremos descoberto vida extraterrestre", ecoou Seth Szostak, da NASA, do Instituto SETI, em suas inúmeras declarações à mídia. No entanto, não estamos falando de contato com uma civilização alienígena - nos últimos anos, ficamos fascinados por novas descobertas de precisamente os pré-requisitos para a existência de vida, como recursos hídricos líquidos nos corpos do sistema solar, vestígios de reservatórios e córregos. em Marte ou a presença de planetas semelhantes à Terra nas zonas de vida das estrelas. Assim, ouvimos falar das condições propícias à vida e dos vestígios, na maioria das vezes químicos. A diferença entre o presente e o que aconteceu há algumas décadas é que agora as pegadas, os sinais e as condições de vida não são excepcionais em quase nenhum lugar, mesmo em Vênus ou nas entranhas das luas distantes de Saturno.

O número de ferramentas e métodos usados ​​para descobrir essas pistas específicas está crescendo. Estamos aprimorando os métodos de observação, escuta e detecção em vários comprimentos de onda. Ultimamente, tem-se falado muito sobre a procura de vestígios químicos, assinaturas de vida mesmo em torno de estrelas muito distantes. Este é o nosso "cheiro".

Excelente dossel chinês

Nossos instrumentos são maiores e mais sensíveis. Em setembro de 2016, a gigante entrou em operação. Radiotelescópio chinês FASTcuja tarefa será procurar sinais de vida em outros planetas. Cientistas de todo o mundo depositam grandes esperanças em seu trabalho. "Será capaz de observar mais rápido e mais longe do que nunca na história da exploração extraterrestre", disse Douglas Vakoch, presidente METI Internacional, uma organização dedicada à busca de formas alienígenas de inteligência. O campo de visão FAST será duas vezes maior que Telescópio Arecibo em Porto Rico, que tem estado na vanguarda nos últimos 53 anos.

O dossel FAST (telescópio esférico com quinhentos metros de abertura) tem um diâmetro de 500 m. É composto por 4450 painéis triangulares de alumínio. Ocupa uma área comparável a trinta campos de futebol. Para trabalhar, ele precisa de silêncio absoluto em um raio de 5 km, portanto, quase 10 pessoas do entorno foram realocadas. pessoas. O radiotelescópio está localizado em uma bacia natural entre a bela paisagem de formações cársticas verdes na província de Guizhou, no sul.

No entanto, antes que o FAST possa monitorar adequadamente a vida extraterrestre, ele deve primeiro ser calibrado adequadamente. Portanto, os primeiros dois anos de seu trabalho serão dedicados principalmente à pesquisa preliminar e à regulamentação.

Milionário e físico

Um dos projetos recentes mais famosos de busca de vida inteligente no espaço é um projeto de cientistas britânicos e americanos, apoiado pelo bilionário russo Yuri Milner. O empresário e físico gastou US$ 100 milhões em pesquisas que devem durar pelo menos dez anos. “Em um dia, coletaremos tantos dados quanto outros programas semelhantes coletaram em um ano”, diz Milner. O físico Stephen Hawking, que está envolvido no projeto, diz que a busca faz sentido agora que tantos planetas extra-solares foram descobertos. “Existem tantos mundos e moléculas orgânicas no espaço que parece que pode existir vida lá”, comentou. O projeto será chamado de o maior estudo científico até hoje à procura de sinais de vida inteligente além da Terra. Liderado por uma equipe de cientistas da Universidade da Califórnia, Berkeley, terá amplo acesso a dois dos telescópios mais poderosos do mundo: banco verde na Virgínia Ocidental e Parques de telescópios em Nova Gales do Sul, Austrália.

Podemos reconhecer uma civilização avançada de longe por:

• a presença de gases, especialmente poluentes do ar, clorofluorcarbonos, dióxido de carbono, metano, amônia;
• luzes e reflexos de luz de objetos construídos pela civilização;
• dissipação de calor;
• liberações intensas de radiação;
• objetos misteriosos - por exemplo, grandes estações e navios em movimento;
• a existência de estruturas cuja formação não pode ser explicada por referência a causas naturais.

Milner introduziu outra iniciativa chamada. Ele prometeu pagar US$ 1 milhão. prêmios para quem cria uma mensagem digital especial para enviar ao espaço que melhor representa a humanidade e a Terra. E as ideias da dupla Milner-Hawking não param por aí. Recentemente, a mídia noticiou um projeto que envolve o envio de uma nanossonda guiada por laser para um sistema estelar que atinge velocidades de... um quinto da velocidade da luz!

química espacial

Nada é mais reconfortante para aqueles que procuram vida no espaço sideral do que a descoberta de substâncias químicas "familiares" bem conhecidas nos confins do espaço. Até nuvens de vapor d'água "pendurado" no espaço sideral. Alguns anos atrás, essa nuvem foi descoberta em torno do quasar PG 0052+251. De acordo com o conhecimento moderno, este é o maior reservatório de água conhecido no espaço. Cálculos precisos mostram que, se todo esse vapor de água se condensasse, haveria 140 trilhões de vezes mais água do que a água em todos os oceanos da Terra. A massa do "reservatório de água" encontrado entre as estrelas é de 100 XNUMX. vezes a massa do sol. Só porque em algum lugar há água não significa que há vida lá. Para que ela floresça, muitas condições diferentes devem ser atendidas.

Recentemente, ouvimos com bastante frequência sobre "descobertas" astronômicas de substâncias orgânicas em cantos remotos do espaço. Em 2012, por exemplo, cientistas descobriram a uma distância de cerca de XNUMX anos-luz de nós hidroxilaminaque é formado por átomos de nitrogênio, oxigênio e hidrogênio e, quando combinado com outras moléculas, é teoricamente capaz de formar as estruturas da vida em outros planetas.

Compostos orgânicos em um disco protoplanetário orbitando a estrela MWC 480.

Cianeto de metilo (CH₃CN) я cianoacetileno (JSC₃N) que estavam no disco protoplanetário orbitando a estrela MWC 480, descoberto em 2015 por pesquisadores do Centro Americano de Astrofísica Harvard-Smithsonian (CfA), é outra pista de que pode haver química no espaço com chance de bioquímica. Por que essa relação é uma descoberta tão importante? Eles estavam presentes em nosso sistema solar na época em que a vida estava se formando na Terra e, sem eles, nosso mundo provavelmente não teria a aparência que tem hoje. A própria estrela MWC 480 tem o dobro da massa da nossa estrela e está a cerca de 455 anos-luz do Sol, o que não é muito comparado às distâncias encontradas no espaço.

Recentemente, em junho de 2016, pesquisadores de uma equipe que inclui, entre outros, Brett McGuire do Observatório NRAO e o professor Brandon Carroll do Instituto de Tecnologia da Califórnia notaram vestígios de moléculas orgânicas complexas pertencentes às chamadas moléculas quirais. A quiralidade se manifesta no fato de que a molécula original e seu reflexo no espelho não são idênticos e, como todos os outros objetos quirais, não podem ser combinados por translação e rotação no espaço. A quiralidade é característica de muitos compostos naturais - açúcares, proteínas, etc. Até agora, não vimos nenhum deles, exceto a Terra.

Essas descobertas não significam que a vida se origina no espaço. No entanto, eles sugerem que pelo menos algumas das partículas necessárias para o seu nascimento podem ser formadas lá e depois viajar para os planetas junto com meteoritos e outros objetos.

Cores de vida

Mereciam telescópio espacial Kepler contribuiu para a descoberta de mais de uma centena de planetas terrestres e tem milhares de candidatos a exoplanetas. A partir de 2017, a NASA planeja usar outro telescópio espacial, o sucessor de Kepler. Satélite de Exploração de Exoplanetas em Trânsito, TESS. Sua tarefa será procurar planetas extra-solares em trânsito (isto é, passando por estrelas-mãe). Ao enviá-lo para uma órbita elíptica alta ao redor da Terra, você pode escanear todo o céu em busca de planetas orbitando estrelas brilhantes em nossa vizinhança imediata. A missão deve durar dois anos, durante os quais cerca de meio milhão de estrelas serão exploradas. Graças a isso, os cientistas esperam descobrir várias centenas de planetas semelhantes à Terra. Outras novas ferramentas, como por exemplo. Telescópio espacial James Webb (Telescópio Espacial James Webb) deve seguir e cavar as descobertas já feitas, sondar a atmosfera e procurar pistas químicas que possam levar à descoberta da vida.

Projeto Transiting Exoplanet Survey Satellite - Visualização

No entanto, até onde sabemos aproximadamente o que são as chamadas bioassinaturas da vida (por exemplo, a presença de oxigênio e metano nas atmosferas), não se sabe quais desses sinais químicos a uma distância de dezenas e centenas de luz anos finalmente decidem o assunto. Os cientistas concordam que a presença de oxigênio e metano ao mesmo tempo é um forte pré-requisito para a vida, já que não há processos não vivos conhecidos que produzam os dois gases ao mesmo tempo. No entanto, como se vê, essas assinaturas podem ser destruídas por exo-satélites, possivelmente orbitando exoplanetas (como fazem em torno da maioria dos planetas do sistema solar). Pois se a atmosfera da Lua contém metano e os planetas contêm oxigênio, então nossos instrumentos (no estágio atual de seu desenvolvimento) podem combiná-los em uma assinatura de oxigênio-metano sem perceber a exolua.

Talvez devêssemos procurar não por traços químicos, mas por cores? Muitos astrobiólogos acreditam que as halobactérias estavam entre os primeiros habitantes do nosso planeta. Esses micróbios absorveram o espectro verde da radiação e o converteram em energia. Por outro lado, eles refletiam a radiação violeta, devido à qual nosso planeta, quando visto do espaço, tinha exatamente essa cor.

Para absorver a luz verde, as halobactérias retina, ou seja, roxo visual, que pode ser encontrado nos olhos dos vertebrados. No entanto, com o tempo, as bactérias exploradoras começaram a dominar em nosso planeta. clorofilaque absorve a luz violeta e reflete a luz verde. É por isso que a Terra tem a aparência que tem. Os astrólogos especulam que em outros sistemas planetários, as halobactérias podem continuar a crescer, então eles especulam procurar vida em planetas roxos.

Objetos dessa cor provavelmente serão vistos pelo já mencionado telescópio James Webb, que está programado para ser lançado em 2018. Tais objetos, no entanto, podem ser observados, desde que não estejam muito distantes do sistema solar, e a estrela central do sistema planetário seja pequena o suficiente para não interferir em outros sinais.

Outros organismos primordiais em um exoplaneta semelhante à Terra, com toda a probabilidade, plantas e algas. Como isso significa a cor característica da superfície, tanto da terra quanto da água, deve-se procurar certas cores que sinalizam vida. Os telescópios de nova geração devem detectar a luz refletida pelos exoplanetas, que revelarão suas cores. Por exemplo, no caso de observar a Terra do espaço, você pode ver uma grande dose de radiação. radiação infravermelha próximaque é derivado da clorofila na vegetação. Tais sinais, recebidos nas proximidades de uma estrela cercada por exoplanetas, indicariam que “lá” também poderia estar crescendo. Green sugeriria isso ainda mais fortemente. Um planeta coberto de líquenes primitivos estaria na sombra bile.

Os cientistas determinam a composição das atmosferas de exoplanetas com base no trânsito acima mencionado. Este método permite estudar a composição química da atmosfera do planeta. A luz que passa pela atmosfera superior altera seu espectro - a análise desse fenômeno fornece informações sobre os elementos ali presentes.

Pesquisadores da University College London e da University of New South Wales publicaram em 2014 na revista Proceedings of the National Academy of Sciences uma descrição de um método novo e mais preciso para analisar a ocorrência de metano, o mais simples dos gases orgânicos, cuja presença é geralmente reconhecida como um sinal de vida potencial. Infelizmente, os modelos modernos que descrevem o comportamento do metano estão longe de ser perfeitos, então a quantidade de metano na atmosfera de planetas distantes é geralmente subestimada. Utilizando supercomputadores de última geração fornecidos pelo projeto DiRAC() e pela Universidade de Cambridge, foram modeladas cerca de 10 bilhões de linhas espectrais, que podem ser associadas à absorção de radiação por moléculas de metano em temperaturas de até 1220°C . A lista de novas linhas, cerca de 2 vezes maior que as anteriores, permitirá um melhor estudo do teor de metano em uma faixa de temperatura muito ampla.

O metano sinaliza a possibilidade de vida, enquanto outro gás muito mais caro oxigenio - acontece que não há garantia da existência de vida. Este gás na Terra vem principalmente de plantas fotossintéticas e algas. O oxigênio é um dos principais sinais de vida. No entanto, segundo os cientistas, pode ser um erro interpretar a presença de oxigênio como equivalente à presença de organismos vivos.

Estudos recentes identificaram dois casos em que a detecção de oxigênio na atmosfera de um planeta distante poderia dar uma falsa indicação da presença de vida. Em ambos, o oxigênio foi produzido como resultado da produtos não abióticos. Em um dos cenários que analisamos, a luz ultravioleta de uma estrela menor que o Sol poderia danificar o dióxido de carbono na atmosfera de um exoplaneta, liberando moléculas de oxigênio dele. Simulações de computador mostraram que o decaimento do CO₂ dá não só₂, mas também uma grande quantidade de monóxido de carbono (CO). Se esse gás for fortemente detectado além do oxigênio na atmosfera do exoplaneta, isso pode indicar um alarme falso. Outro cenário diz respeito a estrelas de baixa massa. A luz que emitem contribui para a formação de moléculas de O de curta duração.₄. Sua descoberta ao lado de O₂ também deve disparar um alarme para os astrônomos.

Procurando metano e outros vestígios

O principal modo de trânsito diz pouco sobre o próprio planeta. Ele pode ser usado para determinar seu tamanho e distância da estrela. Um método de medição da velocidade radial pode ajudar a determinar sua massa. A combinação dos dois métodos permite calcular a densidade. Mas é possível examinar o exoplaneta mais de perto? Acontece que é. A NASA já sabe como visualizar melhor planetas como Kepler-7 b, para os quais os telescópios Kepler e Spitzer foram usados ​​para mapear nuvens atmosféricas. Descobriu-se que este planeta é quente demais para as formas de vida como a conhecemos, com temperaturas variando de 816 a 982 ° C. No entanto, o próprio fato de uma descrição tão detalhada é um grande passo à frente, já que estamos falando de um mundo que está a cem anos-luz de distância de nós.

A óptica adaptativa, que é usada em astronomia para eliminar distúrbios causados ​​por vibrações atmosféricas, também será útil. Seu uso é controlar o telescópio com um computador para evitar a deformação local do espelho (da ordem de vários micrômetros), que corrige erros na imagem resultante. sim funciona Scanner do Planeta Gêmeos (GPI) localizada no Chile. A ferramenta foi lançada pela primeira vez em novembro de 2013. O GPI usa detectores infravermelhos, que são poderosos o suficiente para detectar o espectro de luz de objetos escuros e distantes, como exoplanetas. Graças a isso, será possível aprender mais sobre sua composição. O planeta foi escolhido como um dos primeiros alvos de observação. Nesse caso, o GPI funciona como um coronógrafo solar, o que significa que escurece o disco de uma estrela distante para mostrar o brilho de um planeta próximo.

A chave para observar "sinais de vida" é a luz de uma estrela que orbita o planeta. Os exoplanetas, passando pela atmosfera, deixam um rastro específico que pode ser medido da Terra por métodos espectroscópicos, ou seja, análise da radiação emitida, absorvida ou espalhada por um objeto físico. Uma abordagem semelhante pode ser usada para estudar as superfícies dos exoplanetas. No entanto, há uma condição. As superfícies devem absorver ou dispersar suficientemente a luz. Planetas em evaporação, ou seja, planetas cujas camadas externas flutuam em uma grande nuvem de poeira, são bons candidatos.

Como se vê, já podemos reconhecer elementos como nebulosidade do planeta. A existência de uma densa cobertura de nuvens em torno dos exoplanetas GJ 436b e GJ 1214b foi estabelecida com base em uma análise espectroscópica da luz das estrelas-mãe. Ambos os planetas pertencem à categoria das chamadas super-Terras. GJ 436b está localizado a 36 anos-luz da Terra na constelação de Leão. GJ 1214b está na constelação de Ophiuchus, a 40 anos-luz de distância.

A Agência Espacial Europeia (ESA) está atualmente trabalhando em um satélite cuja tarefa será caracterizar e estudar com precisão a estrutura de exoplanetas já conhecidos (CHEOPS). O lançamento desta missão está previsto para 2017. A NASA, por sua vez, quer enviar o já mencionado satélite TESS ao espaço no mesmo ano. Em fevereiro de 2014, a Agência Espacial Europeia aprovou a missão PLATÃO, associado ao envio de um telescópio para o espaço projetado para procurar planetas semelhantes à Terra. De acordo com o plano atual, em 2024 ele deve começar a procurar objetos rochosos com teor de água. Essas observações também devem ajudar na busca da exolua, da mesma forma que os dados de Kepler foram usados.

A ESA europeia desenvolveu o programa há vários anos. Darwin. A NASA tinha um "rastreador planetário" semelhante. TPF (). O objetivo de ambos os projetos era estudar planetas do tamanho da Terra quanto à presença de gases na atmosfera que sinalizam condições favoráveis ​​para a vida. Ambos incluíam ideias ousadas para uma rede de telescópios espaciais colaborando na busca de exoplanetas semelhantes à Terra. Há dez anos, as tecnologias ainda não estavam suficientemente desenvolvidas e os programas foram fechados, mas nem tudo foi em vão. Enriquecidos pela experiência da NASA e da ESA, eles estão atualmente trabalhando juntos no Telescópio Espacial Webb mencionado acima. Graças ao seu grande espelho de 6,5 metros, será possível estudar as atmosferas de grandes planetas. Isso permitirá que os astrônomos detectem traços químicos de oxigênio e metano. Serão informações específicas sobre as atmosferas dos exoplanetas - o próximo passo para refinar o conhecimento sobre esses mundos distantes.

Várias equipes estão trabalhando na NASA para desenvolver novas alternativas de pesquisa nessa área. Um desses menos conhecidos e ainda em seus estágios iniciais é o . Será sobre como obscurecer a luz de uma estrela com algo como um guarda-chuva, para que você possa observar os planetas em seus arredores. Analisando os comprimentos de onda, será possível determinar os componentes de suas atmosferas. A NASA avaliará o projeto este ano ou no próximo e decidirá se a missão vale a pena. Se começar, então em 2022.

Civilizações na periferia das galáxias?

Encontrar vestígios de vida significa aspirações mais modestas do que a busca de civilizações extraterrestres inteiras. Muitos pesquisadores, incluindo Stephen Hawking, não aconselham o último - por causa das potenciais ameaças à humanidade. Em círculos sérios, geralmente não há menção a quaisquer civilizações alienígenas, irmãos espaciais ou seres inteligentes. No entanto, se quisermos procurar alienígenas avançados, alguns pesquisadores também têm ideias de como aumentar as chances de encontrá-los.

Por exemplo. A astrofísica Rosanna Di Stefano, da Universidade de Harvard, diz que civilizações avançadas vivem em aglomerados globulares densamente compactados nos arredores da Via Láctea. A pesquisadora apresentou sua teoria na reunião anual da American Astronomical Society em Kissimmee, Flórida, no início de 2016. Di Stefano justifica esta hipótese bastante controversa pelo fato de que na borda de nossa galáxia existem cerca de 150 aglomerados esféricos antigos e estáveis ​​que fornecem um bom terreno para o desenvolvimento de qualquer civilização. Estrelas muito próximas podem significar muitos sistemas planetários muito próximos. Tantas estrelas agrupadas em bolas é um bom terreno para saltos bem-sucedidos de um lugar para outro, mantendo uma sociedade avançada. A proximidade de estrelas em aglomerados pode ser útil para sustentar a vida, disse Di Stefano.