Under de senaste decennierna har det inträffat en explosion i antalet extra solplaneter som har upptäckts. Från och med 1 april 2018 totalt 3 758 exoplaneter har bekräftats i 2 808 system, med 627 system som har mer än en planet. Förutom att utöka vår kunskap om universum har syftet med denna sökning varit att hitta bevis på liv bortom vårt solsystem.
Under loppet av att leta efter bebodda planeter har astronomer använt Jorden som vägledande exempel. Men skulle vi känna igen en riktigt ”jordliknande” planet om vi såg en? Denna fråga behandlades i ett nyligen uppsats av två professorer, varav en är en exoplanet-jägare och den andra, en jordvetenskaplig och astrobiologisk expert. Tillsammans överväger de vilka framsteg (tidigare och framtid) som kommer att vara nyckeln till sökandet efter Earth 2.0.
Uppsatsen, med titeln "Jorden som en exoplanet", dykte nyligen upp online. Studien genomfördes av Tyler D. Robinson, en tidigare NASA postdoktor och en lektor från norra Arizona University, och Christopher T. Reinhard - biträdande professor från Georgia Institute of Technology's School of Earth and Atmospheric Studies.
För deras studie fokuserar Robinson och Reinhard på hur jakten på bebodda och bebodda planeter bortom vårt solsystem vanligtvis fokuserar på jordanaloger. Detta kan förväntas, eftersom Jorden är den enda planeten som vi känner till som kan stödja livet. Som professor Robinson berättade för Space Magazine via e-post:
”Jorden är - för närvarande! - vårt enda exempel på en beboelig och bebodd värld. Således, när någon frågar, "Hur kommer en bebodd exoplanet att se ut?" eller "Hur kommer en livbärande exoplanet att se ut?", vårt bästa alternativ är att peka på Jorden och säga, "Kanske kommer den att se mycket ut så här." Medan många studier har antagit andra bebodda planeter (t.ex. vattentäckta superjordar), kommer vårt ledande exempel på en fullt fungerande beboelig planet alltid att vara Jorden. ”
Författarna överväger därför hur observationer gjorda av rymdskepp av solsystemet har lett till utvecklingen av metoder för att upptäcka signaturer om livsmiljö och liv i andra världar. Dessa inkluderar Pioneer 10 och11 uppdrag och Voyager 1 och2 rymdskepp, som genomförde flybys av många solsystemkroppar under 1970-talet.
Dessa uppdrag, som genomförde studier på solsystemets planeter och månar med fotometri och spektroskopi, gjorde det möjligt för forskare att lära sig mycket om dessa kroppers atmosfäriska kemi och sammansättning, samt meteorlogiska mönster och kemi. Senare uppdrag har lagt till detta genom att avslöja viktiga detaljer om ytdetaljer och geologisk utveckling av solplaneter och månar.
Dessutom har Galileo sonden genomförde flybys av jorden i december 1990 och 1992, vilket gav planetforskare den första möjligheten att analysera vår planet med samma verktyg och tekniker som tidigare använts i hela solsystemet. Det var också Voyager 1 sond som tog en avlägsen bild av jorden, som Carl Sagan refererade till som "Pale Blue Dot" -fotoet.
De noterar emellertid också att jordens atmosfär och ytmiljö har utvecklats avsevärt de senaste 4,5 miljarder år sedan. I själva verket, enligt olika atmosfäriska och geologiska modeller, har jorden liknat många miljöer tidigare som skulle anses vara ganska "främmande" enligt dagens standarder. Dessa inkluderar jordens många istiden och de tidigaste epokarna, när jordens primordiala atmosfär var produkten av vulkanisk utgasning.
Som professor Robinson förklarade ger detta några komplikationer när det gäller att hitta andra exempel på "bleka blå prickar":
”Den viktigaste komplikationen är att vara noga med att inte falla i fällan att tro att Jorden alltid har framträtt som den gör idag. Så vår planet presenterar faktiskt en enorm mängd alternativ för hur en beboelig och / eller bebodd planet kan se ut. ”
Med andra ord kan vår jakt på jordanaloger avslöja en mängd världar som är "jordliknande", i den meningen att de liknar en tidigare (eller framtida) geologisk period av jorden. Dessa inkluderar "Snowball Earth's", som skulle täckas av glaciala ark (men fortfarande kan vara livsbärande), eller till och med hur jorden såg ut under Hadean eller Archean Eons, när syrgasfotosyntes inte hade ägt rum ännu.
Detta skulle också få konsekvenser när det gäller vilken typ av liv som skulle kunna existera där. Till exempel, om planeten fortfarande är ung och dess atmosfär fortfarande var i sitt ursprungliga tillstånd, kan livet vara strikt i mikrobiell form. Men om planeten var miljarder år gammal och under en interglacial period kan mer komplexa livsformer ha utvecklats och vandrade runt jorden.
Robinson och Reinhard fortsätter att överväga vilken framtida utveckling som kommer att hjälpa till att upptäcka "Pale Blue Dots". Dessa inkluderar nästa generations teleskop som James Webb rymdteleskop (JWST) - planerad för distribution 2020 - och Infrarött undersökningsteleskop med bred fält (WFIRST), som för närvarande håller på att utvecklas. Andra teknologier inkluderar begrepp som Starshade, som är avsett att eliminera stjärnbländningen så att exoplaneter kan direkt avbildas.
"Att upptäcka verkliga blekblå prickar - vattentäckta markvärldar i den bebodda zonen av solliknande stjärnor - kommer att kräva framsteg i vår förmåga att" direkt avbilda "exoplaneter," sade Robinson. "Här använder du antingen optik inuti teleskopet eller en futuristisk-klingande" stjärnskärm "som flyger bortom teleskopet för att avbryta ljuset från en ljus stjärna och därigenom låta dig se en svag planet som kretsar kring den stjärnan. Ett antal olika forskningsgrupper, inklusive några vid NASA-centra, arbetar för att göra dessa tekniker perfekt. ”
När astronomer har kunnat avbilda klippiga exoplaneter direkt, kommer de äntligen kunna studera deras atmosfärer i detalj och lägga mer exakta begränsningar för deras potentiella livsmiljö. Utöver det kan det komma en dag då vi kommer att kunna avbilda ytorna på dessa planeter, antingen genom extremt känsliga teleskop eller rymdskeppsuppdrag (som Project Starshot).
Huruvida vi hittar en annan "blek blå prick" eller inte återstår att se. Men under de kommande åren kan vi äntligen få en bra uppfattning om hur vanlig (eller sällsynt) vår värld verkligen är.
