Fundamentalne pytanie o ŻYCIE. Rój teleskopów LIFE poszuka go poza Ziemią
Czy jesteśmy sami we Wszechświecie? A może po prostu nie znamy jeszcze metody zdolnej odnaleźć pozaziemskie formy życia? Te pytania stoją u samej podstawy badań i eksploracji kosmosu. Niedawno Instytut Badań Kosmicznych im. W.M. Kecka opublikował raport opisujący misję Large Interferometer For Exoplanets (LIFE), która – jak mają nadzieję jej twórcy – pomoże udzielić ostatecznej odpowiedzi na to fundamentalne pytanie.
Wielkie obserwatoria naziemne i kosmiczne nieustannie przeczesują niebo. Ale nawet te najlepsze, jak Teleskop Kosmiczny Jamesa Webba (JWST), dostarczyły jedynie kuszących przebłysków informacji o atmosferach innych światów. To wciąż niewystarczająco dużo, by jednoznacznie stwierdzić, czy istnieje tam życie w formie, jaką znamy. Być może wsparciem dla tych badań stanie się obserwatorium kosmiczne ARIEL tworzone przez Europejską Agencję Kosmiczną. Ten teleskop, przy którym pracują też uczeni z Centrum Badań Kosmicznych PAN, ma zbadać atmosfery tysiąca planet pozasłonecznych i zrobić to z niebywałą precyzją.
Jednak wedle raportu W.M. Keck Institute for Space Studies (Caltech) pod tytułem „Exploring Exoplanets with Interferometry”, jeden teleskop to za mało. Należy zbudować całą konstelację współpracujących ze sobą teleskopów kosmicznych.
Konstelacja pięciu statków kosmicznych
Raport opisuje misję Large Interferometer For Exoplanets (LIFE), która – jak mają nadzieję jej twórcy – pomoże udzielić ostatecznej odpowiedzi na fundamentalne pytanie astronomii i astrobiologii. Misja miałaby obejmować pięć statków kosmicznych poruszających się w swobodnej formacji.
Używając techniki zwanej interferometrią zerującą (ang. nulling interferometry), statki te wydobywałyby słabe sygnatury cieplne planet skalistych spośród oślepiającego blasku ich gwiazd macierzystych. Cztery statki-teleskopy należałoby rozmieścić w konfiguracji o kształcie X, z regulowanymi liniami bazowymi od 10 do 600 metrów, a piąty centralny statek łączy zbierane wiązki światła.
Teleskopy mają badać niebo w zakresie średniej podczerwieni. W zakresie długości fal 4–18,5 mikrometra różnica jasności między gwiazdą a egzoplanetą podobną do Ziemi spada z około dziesięciu miliardów (w świetle widzialnym) do około dziesięciu milionów.
Gazowe biosygnatury
Co ważniejsze, właśnie w tym zakresie para wodna, dwutlenek węgla, ozon, metan i podtlenek azotu wykazują swoje najsilniejsze spektralne linie absorpcyjne. Żaden istniejący ani planowany teleskop nie potrafi odczytać emisji termicznej skalistej, nietranzytującej planety wokół gwiazdy podobnej do Słońca. Wspomniane gazy są prawdziwą kopalnią potencjalnych biosygnatur spektralnych, czyli oznak mogących wskazywać na obecność życia.
JWST również obserwuje niebo w podczerwieni, jednak wykrywa atmosfery egzoplanet poprzez spektroskopię tranzytową – technikę wymagającą, by planeta przechodziła przed tarczą swojej gwiazdy widzianą z Ziemi. Ta metoda preferuje planety znajdujące się w pobliżu czerwonych karłów, a nie gwiazd podobnych do Słońca. Dla umiarkowanych, skalistych światów w strefie zamieszkiwalnej takich gwiazd JWST nie jest w stanie zebrać użytecznego sygnału, niezależnie od czasu obserwacji.
Obserwatorium światów zamieszkiwalnych
Aby móc lepiej spełnić swoje zadanie, konstelacja LIFE musiałaby współpracować z Habitable Worlds Observatory (HWO) – planowanym flagowym teleskopem kosmicznym NASA, który ma bazować na osiągnięciach Hubble’a, Webba i czekającego na wystrzelenie Teleskopu Kosmicznego Nancy Grace Roman. Celem HWO jest poszukiwanie śladów życia na pobliskich planetach podobnych do Ziemi. Połączy technologie ultrafioletowe, optyczne i podczerwone, by badać fundamentalne pytania o życie we Wszechświecie, pochodzenie galaktyk i miejsce człowieka w kosmosie.
LIFE i HWO to doskonałe uzupełniające się instrumenty, badające zupełnie odrębne aspekty tego samego problemu. HWO skupi się na świetle widzialnym i ultrafiolecie, podczas gdy LIFE zmierzy emisję termiczną w średniej podczerwieni, by wyznaczyć temperaturę, promień i skład atmosferyczny planet. Połączenie danych obu misji jest kluczowe dla eliminacji „fałszywych pozytywów”, gdzie coś wyglądającego jak biosygnatura jest w rzeczywistości wynikiem procesów abiotycznych.
Kiedy możemy spodziewać się tych potężnych łowców kosmicznego życia? Raport mówi o latach 40. tego wieku. Jednak patrząc na obecne cięcia w programach naukowych NASA, termin może ulec zmianie. Szacowany koszt HWO to co najmniej 11 miliardów dolarów. Dla porównania – James Webb kosztował ok. 10 mld dolarów i był wielokrotnie opóźniany. Jednak amerykański kongres obciął finansowanie projektu HWO o, bagatela, 97 procent. Projekt LIFE nie ma jeszcze oficjalnej wyceny – misja jest na zbyt wczesnym etapie. Biorąc pod uwagę, że wymaga czterech latających w formacji teleskopów i centralnego statku, eksperci spodziewają się kosztów porównywalnych z HWO lub wyższych.
Źródła: ArXiv, Universe Today
Nasza autorka
Ewelina Zambrzycka-Kościelnicka
Dziennikarka i redaktorka zajmująca się tematyką popularnonaukową. Pisze przede wszystkim o eksploracji kosmosu, astronomii i historii. Związana z Centrum Badań Kosmicznych PAN oraz magazynami portali Gazeta.pl i Wp.pl. Ambasadorka Śląskiego Festiwalu Nauki. Współautorka książek „Człowiek istota kosmiczna”, „Kosmiczne wyzwania” i „Odważ się robić wielkie rzeczy”.