Infračervený klíč k nalezení života na vzdálených světech

Život na Zemi je skutečně možný. To bylo prokázáno ve studii provedené Institutem částicové fyziky a astrofyziky na ETH Zürich (Eidgenössische Technische Hochschule Zürich). Samozřejmě že záměrem výzkumníků nebylo odpovědět na otázku samotnou. Místo toho použili Zemi jako příklad, aby dokázali, že plánovaná vesmírná mise LIFE (Large Interferometer for Exoplanets) může být úspěšná – a že plánovaný postup měření skutečně funguje.

Hledání života

Mezinárodní iniciativa LIFE vedená ETH Zürich se sítí pěti satelitů doufá, že jednoho dne odhalí stopy života na některých exoplanetách. Jeho cílem je provést podrobnější výzkum exoplanet podobných Zemi – kamenných planet, které jsou velikostí a teplotou podobné Zemi, ale obíhají kolem jiných hvězd.

V plánu je umístit pět menších satelitů ve vesmíru blízko vesmírného dalekohledu Jamese Webba, tedy v libračním bodě L2 soustavy Slunce-Země. Společně tyto satelity vytvoří velký dalekohled, který bude fungovat jako interferometr pro snímání infračerveného (tepelného) záření exoplanet. Spektrum záření pak lze použít k odvození složení těchto exoplanet a jejich atmosfér. „Naším cílem je detekovat chemické sloučeniny ve světelném spektru, které naznačují život na exoplanetách,“ vysvětluje Sascha Quanz, který vede iniciativu LIFE.

Země jako nenáročná skvrna

Ve studii, která byla právě publikována v The Astrophysical Journal, výzkumníci Jean-Noël Mettler, Björn S. Konrad, Sascha P. Quanz a Ravit Helled zkoumali, jak dobře by mise LIFE mohla charakterizovat obyvatelnost exoplanet. Za tímto účelem se rozhodli zacházet se Zemí jako s exoplanetou a provádět pozorování na naší domovské planetě.

Na studii je unikátní to, že tým testoval schopnosti budoucí mise LIFE na skutečných, nikoli na simulovaných spektrech. Pomocí dat z jednoho ze zařízení pro měření atmosféry na pozorovacím satelitu NASA s názvem Aqua Earth vytvořili emisní spektra Země ve středním infračerveném rozsahu, jaké by bylo možné zaznamenat při budoucích pozorováních exoplanet.

Ústředním bodem projektu byly dvě úvahy. Za prvé, pokud by velký vesmírný dalekohled pozoroval Zemi z vesmíru, jaké infračervené spektrum by zaznamenal? Protože by Země byla pozorována z velké vzdálenosti, vypadala by jako nenápadná skvrna bez rozpoznatelných rysů, jako jsou moře nebo pohoří. To znamená, že spektra by pak byla prostorová a závisela by na tom, jaké pohledy na planetu by dalekohled zachytil a na jak dlouho.

Jak perspektiva a roční období ovlivňují pozorování?

Z toho fyzikové ve své studii odvodili druhou úvahu: pokud by tato zprůměrovaná spektra byla analyzována za účelem získání informací o zemské atmosféře a podmínkách na jejím povrchu, jakým způsobem by výsledky závisely na faktorech, jako je pozorovací geometrie a sezónní výkyvy? Výzkumníci zvažovali tři pozorovací geometrie – dva pohledy z pólů a další rovníkový pohled – a zaměřili se na data zaznamenaná v lednu a červenci, aby zohlednili největší sezónní variace.

Úspěšná identifikace jako obyvatelná planeta

Klíčové zjištění studie je povzbudivé: pokud by vesmírný dalekohled jako LIFE pozoroval planetu Zemi ze vzdálenosti asi 30 světelných let, našel by známky mírného, obyvatelného světa. Tým byl schopen detekovat koncentrace atmosférických plynů oxidu uhličitého, vodní páry, ozonu a metanu v infračerveném spektru zemské atmosféry, a také povrchové podmínky, které podporují výskyt kapalné vody. Důkaz ozonu a metanu je zvláště důležitý, protože tyto plyny jsou zjevně produkovány biosférou Země.

Tyto výsledky jsou nezávislé na geometrii pozorování, jak ukázali vědci. To je dobrá zpráva, protože přesná pozorovací geometrie pro budoucí pozorování exoplanet podobných Zemi bude pravděpodobně neznámá.

Při srovnání sezónních výkyvů byl ale výsledek méně objevný. „I když se sezónnost atmosféry nedá snadno pozorovat, naše studie ukazuje, že vesmírné mise nové generace mohou posoudit, zda jsou blízké terestrické exoplanety mírného pásma obyvatelné nebo dokonce obydlené,“ říká Sascha Quanz.

Zdroj: https://scitechdaily.com/earths-infrared-secrets-key-to-finding-life-in-distant-worlds/

autor: František Martinek