Živimo u veoma uzbudljivom vremenu: odgovori na neka od najstarijih pitanja koja je čovječanstvo zamislilo su nam na dohvat ruke. Jedno od njih je da li je Zemlja jedino mjesto na kome postoji život.

Foto: Ilustracija/ Pixabay

U posljednjih 30 godina, pitanje da li je Sunce jedinstveno po tome što je domaćin planetarnom sistemu dobilo je ubjedljiv odgovor: sada znamo za hiljade egzoplaneta koje kruže oko drugih zvijezda.

Ali možemo li koristiti teleskope da otkrijemo da li na nekom od ovih udaljenih svjetova takođe postoji život? Jedan od metoda koji najviše obećava je analiza gasova prisutnih u atmosferama ovih planeta.

Sada znamo za više od 6.000 egzoplaneta. Sa toliko katalogizovanih, postoji niz načina da se suzi izbor svjetova koji su najperspektivniji za biologiju. Koristeći udaljenost planete od njene zvijezde, na primjer, astronomi mogu da izračunaju vjerovatnu temperaturu na njenoj površini.

Zemlja je jedina planeta u Sunčevom sistemu sa okeanima tečne vode na svojoj površini, tako da su blage temperature mogući uslov za nastanjivu planetu. Na to da li planeta ima odgovarajuću temperaturu za tečnu vodu snažno utiču prisustvo i priroda atmosfere planete.

Zaprepašćujuće je da možemo da identifikujemo molekule prisutne u atmosferama egzoplaneta. Kvantna mehanika uzrokuje da svaka atmosferska hemikalija ima svoj poseban obrazac sličan bar-kodu, koji ostavlja na svjetlosti koja prolazi kroz nju. Sakupljanjem zvjezdanog svjetla koja je filtrirana kroz atmosferu egzoplanete, teleskopi mogu da vide bar-kodove molekula koji čine tu atmosferu.

Da bi iskoristila ovu prednost, planeta mora da prođe preko zvijezde iz naše perspektive. To znači da funkcioniše samo za mali dio poznatih egzoplaneta.

Jačina signala zavisi od zastupljenosti molekula u atmosferi: jača za najzastupljenije molekule i postepeno slabija kako se zastupljenost smanjuje. To znači da je generalno najlakše detektovati dominantne molekule, iako to nije uvijek tačno. Neki od bar-kodova su suštinski jaki, dok su drugi slabi.

Na primjer, Zemljinom atmosferom dominira dvoatomski azot (N₂), ali ovaj molekul ima slab bar-kod u poređenju sa mnogo manje zastupljenim dvoatomski kiseonikom (O₂), ozonom (O₃), ugljen-dioksidom (CO₂) i vodom (H₂O).

Detekcija molekula

Svemirski teleskop Džejms Veb (JWST) je veliki svemirski teleskop koji sakuplja svjetlost na infracrvenim talasnim dužinama. Korišćen je za ispitivanje atmosfera raznih egzoplaneta.

Detekcija molekularnih otisaka u atmosferi egzoplanete nije potpuno jednostavna. Različiti timovi naučnika mogu izvući različite rezultate u zavisnosti od toga na koji način obrađuju iste podatke. Ali uprkos ovim poteškoćama, postignuta su relevantna otkrića molekula. Detektovani su jednostavni molekuli sa jakim bar-kodovima kao što su metan, ugljen-dioksid i voda.

Planete veće od Zemlje, ali manje od Neptuna – takozvani pod-Neptuni – najčešći su tip poznatih egzoplaneta. Upravo je za jednu od ovih planeta, K2-18b, 2025. godine iznesena smjela tvrdnja o otkrivanju biološkog potpisa. Analiza je otkrila dimetil-sulfid, sa tvrdnjom da je šansa da je rezultat pogrešan manja od jedan prema hiljadu.

Na Zemlji, dimetil-sulfid proizvodi fitoplankton u okeanima, ali se brzo razgrađuje u morskoj vodi osvetljenoj sunčevom svjetlošću. Pošto je K2-18b možda planeta potpuno prekrivena vodenim okeanom, otkrivanje dimetil-sulfida u njenoj atmosferi moglo bi da implicira kontinuirano snabdijevanje njime iz mikrobnog morskog života tamo.

Ipak, ponovna analiza otkrića dimetil-sulfida na K2-18b koja su sproveli drugi istraživači baca sumnju na ovu tvrdnju. Najznačajnija je bila demonstracija Luisa Velbanksa i kolega sa Državnog univerziteta Arizona iz 2025. godine, koja je pokazala da je izbor molekularnih bar-kodova za uključivanje u analizu radikalno uticao na rezultate.

Otkriju su da brojne alternative, koje nisu istražene u originalnom radu, pružaju podjednako dobro ili bolje poklapanje sa izmjerenim podacima.

Za planete veličine Zemlje, za koje se pretpostavlja da su stjenovite, prilično je veliki izazov uopšte detektovati atmosferu pomoću Svemirskog teleskopa Džejms Veb. Međutim, budućnost je obećavajuća, jer će nam brojne planirane misije omogućiti da saznamo mnogo više o planetama koje bi mogle biti slične Zemlji.

Predstojeće misije

Sa planiranim lansiranjem 2026. godine, teleskop Evropske svemirske agencije „PLATO“ (PLAnetary Transits and Oscillations of stars) identifikovaće planete daleko sličnije Zemlji i pogodnije za transmisijsku spektroskopiju od onih koje trenutno poznajemo.

Nasin svemirski teleskop Nensi Grejs Roman, čije je lansiranje planirano za 2029. godinu, biće pionir u koronografskim tehnikama koje omogućavaju poništavanje zvjezdanog svjetla kako bi se mnogo slabije planete koje kruže oko obližnjih zvijezda mogle direktno da proučavaju.

Teleskop Ariel Evropske svemirske agencije, sa planiranim lansiranjem 2029. godine, je namjenska misija transmisijske spektroskopije, dizajnirana da ima mogućnost određivanja sastava atmosfera egzoplaneta.

Nasina Opservatorija za nastanjive svjetove (Habitable Worlds Observatory – HWO) trenutno je u fazi planiranja. Ova misija će koristiti koronograf za proučavanje oko 25 planeta sličnih Zemlji, tražeći razne obeležja nastanjivosti.

HWO će imati široku pokrivenost talasnih dužina od ultraljubičastog do bliskog infracrvenog spektra. Ako bi blizanac Zemlje kružio oko jedne od obližnjih ciljnih zvijezda HWO-a, teleskop bi sakupljao svjetlost zvijezda koja se reflektuje sa planete. Ova reflektovana svjetlost zvijezda bi sadržala bar-kodove dvoatomskog kiseonika (O₂) i drugih gasova karakterističnih za atmosferu naše planete. Takođe bi otkrila potpis svjetlosti zvijezda koju apsorbuju biljke koje fotosintetišu: takozvanu „crvenu ivicu vegetacije“.

Zemljina površina je podijeljena na kopno i okeane, koji različito reflektuju svjetlost. HWO bi mogao da rekonstruiše mapu površine niske rezolucije na osnovu promjena u reflektovanoj svjetlosti dok se kontinenti i okeani rotiraju u i van vidnog polja.

Dakle, budućnost izgleda veoma obećavajuće. Sa letelicom koja će biti lansirana u narednim godinama, mogli bismo se približiti pitanju da li je Zemlja jedinstvena po tome što na njoj postoji život, zaključuje Karol Hasfel, profesorka astrofizike na Otvorenom univerzitetu u svom članku na portalu Konverzejšn.