Tänk om en annan civilisation hade teleskop och rymdfarkoster bättre än vår? Skulle jorden vara detekterbar från en annan planet några ljusår bort? På samma sätt, vad kommer det att ta för oss att upptäcka liv på en jordliknande planet inom ett liknande avstånd? Det är intressant att överväga dessa frågor, och nu finns det data som hjälper till att svara på dem. I december 1990, när rymdfarkosten Galileo flög av jorden i sin runda resa till Jupiter, pekade forskare på några av instrumenten på jorden bara för att se hur den gamla hemplaneten såg ut från rymden. Eftersom vi visste att livet definitivt kunde hittas på jorden, hjälpte denna övning att skapa några kriterier som, om de hittas någon annanstans, skulle peka på livets existens också. Men tänk om jordens klimat var annorlunda än det nu är? Skulle den signaturen fortfarande vara upptäckbar? Och kan potentiella biomarkörer från extra solplaneter som håller klimat mycket kallare eller varmare än våra vara uppenbara? En grupp forskare i Frankrike lade fram några olika kriterier som samlats in från olika epoker i jordens historia för att testa denna hypotes. Vad hittade de?
En av de mest berättigande kriterierna från Galileo flyby som avslöjade livet på jorden var det som kallas vegetationens röda kant - en kraftig ökning av ljusreflektionen vid en våglängd på cirka 700 nanometer. Detta är resultatet av klorofyll som absorberar synligt ljus men reflekterar starkt nära infraröd. Galileosonden fann sig stark för detta bevis på jorden 1990.
Luc Arnold och hans team på Saint-Michel-l'Observatoire i Frankrike ville bestämma några olika parametrar där växter som liknar jordens fortfarande skulle kunna upptäckas via den vegetativa röda kanten på en jordliknande planet som kretsar om en stjärna flera ljusår bort .
På det avståndet skulle planeten vara en icke-upplösbar (i synligt ljus) punktliknande prick, så den första frågan att överväga är om den röda kanten skulle vara synlig i olika vinklar. Planeten kommer troligen att rotera, och till exempel på jorden finns de kontinenter som har mest vegetation främst på den norra halvklotet. Om den halvklotet inte ledde vyn, skulle en biosignatur fortfarande kunna upptäckas? De ville också tillåta de olika årstiderna, där en halvklot på vintern skulle vara mindre benägna att få vegetativa biomarkörer än en på sommaren, och potentiellt tung molntäcke.
De anger också olika klimatkriterier från de sista kvartära klimatekstremerna, med klimatsimuleringar har gjorts av allmänna cirkulationsmodeller. De använde data från nuet och jämförde det med en istid, The Last Glacial Maximum (LGM) som inträffade för cirka 21 000 år sedan. Temperaturerna globalt var i storleksordningen 4 grader C kallare än idag, och isark täckte större delen av den norra halvklotet. Sedan använde de en varmare tid, under Holocene-epoken för 6 000 år sedan, när jordens norra halvklot var cirka 0,5 grader varmare än idag. Havsnivån ökade och Saharaöknen innehöll mer vegetation.
Förvånande nog fann forskarna att även under vintern under en istid skulle den röda vegetationssignalen inte minskas markant jämfört med dagens klimat och till och med det varmare klimatet.
Så om en annan jord finns där ute, bör den röda kanten på vegetaion låta oss hitta den jordliknande planeten. Men vi behöver bättre teleskop och rymdfarkoster för att hitta det.
Det bästa hoppet på horisonten är Terrestrial Planet Finder. ESA har ett liknande instrument i verk som heter Darwin.
Teamen bakom dessa instrument säger att de kunde upptäcka jordliknande planeter som kretsar runt stjärnor på avstånd på upp till 30 ljusår med en exponering uppmätt på ett par timmar.
Arnolds team säger att det skulle vara mycket svårare att upptäcka tecken på liv på en sådan planet. Den röda kanten på vegetationen kan bara ses med en exponering på 18 veckor med ett teleskop som Terrestrial Planet Finder. En 18 veckors exponering av en planet som kretsar runt en annan stjärna skulle vara en nästan omöjlig uppgift.
Så när kan vi så småningom se vegetation på en annan planet? Terrestrial Planet Finder (TPF) verkar osannolikt att lanseras före 2025 och även då kanske inte har kraften att göra jobbet.
Mer ambitiösa teleskop senare under seklet, som en bildning av 150 3-metersspeglar skulle samla in tillräckligt med fotoner på 30 minuter för att frysa planetens rotation och producera en bild med minst 300 pixlar upplösning, och upp till tusentals beroende på matrisgeometri. "På denna nivå av rumslig upplösning kommer det att vara möjligt att identifiera moln, hav och kontinenter, antingen karga eller kanske (förhoppningsvis) erövrade av vegetation," skriver forskarna.
Källor: arXiv, arXiv blogg
