Sissejuhatus
Üks paljudest kordadest Lisa KalteneggerTema unistus jõudis reaalsusele veidi lähemale, oli ühel külmal aprillihommikul kümmekond aastat tagasi ühel astronoomiakonverentsil. Ta hoidis kinni sellest, mida ta mäletab, kohutavat, lihtsalt kohutavat tassi kohvi, mitte sellepärast, et ta kavatses seda rohkem juua, vaid sellepärast, et ta oli oodanud järjekorras ja see oli tal soe. Seejärel kaldus Bill Borucki tema suunas.
Ta oli valmis ütlema talle, et ta kohvi väldiks. Kuid NASA Kepleri missiooni juhil, kosmoseteleskoobil, mis on loodud teiste tähtede (või "eksoplaneetide") ümber tiirlevate planeetide jahtimiseks, oli veel midagi arutada. Kepler oli aimanud selle kaks esimest Maa-suurust eksoplaneeti, mille pinnal on korralik võimalus vedelat vett. Need olid omamoodi kummalised uued maailmad, mida kõik konverentsil osalejad – ja võib-olla ka suurem osa inimkonnast – olid vähemalt korra ette kujutanud. Kas Kaltenegger kinnitaks, et planeedid võivad olla elamiskõlblikud?
Kaltenegger, tol ajal Saksamaal Heidelbergis asuva Max Plancki astronoomiainstituudi astrofüüsik, alustas uute kliimamudelite käivitamist enne konverentsi lõppu, hõlmates selliseid põhifakte nagu planeetide läbimõõt ja nende tähe leige sära. Tema lõplik vastus: kvalifitseeritud jah. Planeedid võivad sobida eluks või vähemalt vedelaks veeks; need võivad olla isegi veemaailmad, mis on ümbritsetud lõpututesse ookeanidesse, ilma et ükski kivine paljand lainete kohal paistaks. Hoiatus oli see, et ta vajab kindluse tagamiseks täpsemaid vaatlusi.
Kalteneggerist on sellest ajast peale saanud võib-olla maailma juhtiv potentsiaalselt elamiskõlblike maailmade arvutimodelleerija. 2019. aastal, kui teine eksoplaneete jahtiv NASA kosmoselaev nimega TESS leidis enda oma esimesed kivised, parasvöötme maailmad, kutsuti ta taas täitma kosmilise kodu inspektori rolli. Viimati otsis Belgias asuv SPECULOOS-uuring, et ta aitaks teda mõista vastleitud Maa-suurune planeet nimega SPECULOOS-2c, mis on oma tähele ebakindlalt lähedal. Ta ja ta kolleegid lõpetasid analüüsi, laaditi üles kui eeltrükk septembris, näidates, et SPECULOOS-2c vesi võib olla auramas nagu saunaaur, nagu seda tegid kõik Veenuse mered ammu ja nagu Maa enda ookeanid hakkavad poole miljardi aasta pärast tegema. Teleskoobivaatlused peaksid mõne aasta jooksul suutma kindlaks teha, kas see juhtub, mis aitab paljastada meie planeedi tuleviku ja veelgi enam piiritleda vaenulike ja elamiskõlblike maailmade vahet galaktikas.
Ersats-Maad ja elavate planeetide spekulatiivsemaid nägemusi simuleerides kasutab Kaltenegger Maalt leitud veidrat elu ja geoloogiat, et töötada välja süstemaatilisemad ootused selle kohta, mis mujal võimalik on. "Ma üritan põhitõdesid teha," ütles ta mulle hiljutisel visiidil Cornelli ülikooli, kus ta juhib Carl Sagani nimelist instituuti, teise karismaatilise Ithaca astronoomi järgi, kellel on suured ideed inimkonna üksildase viibimise lõpetamiseks kosmoses.
Sissejuhatus
Tema kõikehõlmav püüdlus – tulnukate elu otsimine – on jõudmas enneolematusse faasi. Kui välistada maavälise raadiosaadete taolise kiire saabumine, usub enamik astronoome, et meie lähiaja parim võimalus kosmoses muu eluga kokku puutuda on tuvastada biosignatuurgaase – gaase, mis võisid pärineda ainult elust – hõljub eksoplaneetide atmosfääris. Selliseks tuvastamiseks vajalik kaugmõõtmine on pingutanud isegi inimkonna kõige arenenumate vaatluskeskuste võimeid. Kuid James Webbi kosmoseteleskoobi (JWST) esimestel vaatluskuudel on selline avastus muutunud võimalikuks.
Järgmise paari aasta jooksul uurib tohutu kosmoseteleskoop tähelepanelikult käputäis kiviseid maailmu, mida peetakse kõige tõenäolisemalt elamiskõlbulikuks, sealhulgas tõenäoliselt uus SPECULOOS-2c. JWSTi uuringud peaksid vähemalt tuvastama, kas neil planeetidel on atmosfäär; need võivad näidata ka seda, et mõned neist tilguvad vedelast veest. Kõige optimistlikum – kui biosfäärid õitsevad kergesti Maa-sarnastest maailmadest – võib teleskoop tuvastada mõnel neist planeetidest näiteks süsinikdioksiidi, hapniku ja metaani paaritu suhte. Astronoomidel võib sel juhul tekkida suur kiusatus seostada segu maavälise ökosüsteemi olemasoluga.
Biosignatuuride leidmine nõuab, et Kaltenegger ja väike grupp tema eakaaslasi saaksid kindluse liiga väheste footonitega kokku suruda. Mitte ainult otsitavad atmosfäärisignaalid ei ole nõrgad, vaid ta ja ta kolleegid peavad piisavalt täpselt modelleerima planeedi võimalikku tähevalguse, kivimi ja õhu koosmõju, et olla kindel, et miski peale elu ei saa seletada konkreetse atmosfäärigaasi olemasolu. Iga selline analüüs peab liikuma Scylla ja Charybdise vahel, vältides nii valenegatiive – elu oli seal, aga sul jäi see kahe silma vahele – ja valepositiivseid tulemusi, mis leiavad elu seal, kus seda pole.
Eksimisel on tagajärjed. Erinevalt enamikust teaduslikest ettevõtmistest toimub maavälise elu märkide otsimine vältimatu tähelepanu all ja turboülelaaduriga infoökosüsteemis, kus iga teadlane hüüab "Elu!" moonutab rahastamise, tähelepanu ja avalikkuse usaldust. Kalteneggeril endal oli hiljuti just sellise episoodi esireas.
Tema põlvkond seisab silmitsi veel ühe survega, mille ma kavatsesin õrnalt poseerida, kuid pahvatasin välja vaid tund pärast temaga kohtumist. Tema ja ta kolleegid alustasid oma karjääri eksoplaneetide ajastu koidikul. Nüüd võistlevad nad selle nimel, et enne surma avastada elu.
Planetaarsed unistajad
Kaasaegne biosignatuuride otsimine algas peaaegu kohe pärast seda, kui 1995. aastal avastati esimene eksoplaneet – gaasihiiglane –, mis tiirles ümber päikesetaolise tähe. Planeedijaht muutus peagi pingeliseks ja võitluslikuks, võidujooks pealkirjade pärast. Mõned kõrgemad astronoomid kahtlesid, kas toretsev ja ressursinäljas alamväli suudab pakkuda palju enamat kui mõne ainulaadse planeedi ühekordsed mõõtmised. "Inimesed olid avalikult skeptilised ja mõned inimesed olid selle vastu vihaselt," ütles Sara Seager, Massachusettsi Tehnoloogiainstituudi eksoplaneedi astronoom. Samal ajal hakkasid sarnaselt mõtlevate teadlaste enklaavid kogunema töötubadesse, et uurida avatud taevast uusi küsimusi. "Me ei öelnud kunagi ühelegi ideele ära," ütles Seager, kes oli sel ajal magistrant.
Kaltenegger oli ülikooli uustulnuk, kui uudised esimestest hiiglaslikest eksoplaneetidest langesid. Ta oli üles kasvanud Austria väikelinnas koos vanematega, kes toetasid tema huvisid matemaatika, füüsika ja keelte vastu; linna raamatukoguhoidjad tundsid teda nii hästi, et andsid talle uued raamatud, mida nad polnud veel kategoriseerinud. "Kõik oli võimalik," ütles ta oma kasvatuse kohta. Grazi ülikoolis tõmbas teda uued otsingud uute maailmade poole. Seager, kes kohtus Kalteneggeriga 1997. aasta suvekooliprogrammis, kiidab nüüd tähelepanuväärset julgust, mis viis bakalaureuseõppe üliõpilase liitumiseni alamvaldkonnaga, mis oli veel nii ääretu ja lühiajaline. "Alguses kohal olemine ei olnud lihtsalt juhus," ütles Seager. Kalteneggeri bakalaureuseõpingute lõpuks oli ta rahastanud Euroopa Liidult ja kutsunud end avatud kohale Kanaari saartel asuvas Tenerifel asuvas observatooriumis. Seal veetis ta pikki kohvirohkeid öid eksoplaneete jahtides, kuulates järeldoktori Dire Straitsi albumit, enne kui komistas õue, et näha, kuidas päike tõuseb üle laavaga kaetud maastiku.
Vahepeal hakkasid kosmoseagentuurid tegutsema. 1996. aastal avalikustas NASA administraator Dan Goldin plaani, mis oleks tõhusalt liikunud otse esimeste gaasihiiglaslike eksoplaneetide avastamisest kuni lõpptsoonini. Tema plaan nägi ette massiivseid kosmosepõhiseid vaatluskeskusi, mille nimeks on Terrestrial Planet Finders, mis võiksid teha tulnukate Maade üksikasjalikke spektroskoopilisi mõõtmisi, jagades nende valguse koostisosade värvideks, et mõista nende keemilist koostist.
Veelgi parem, Goldin tahtis tegelikke pilte planeetidest. 1990. aastal tegi NASA sond Voyager Sagani käsul Neptuuni orbiidi taga olevast kodust foto, muutes kogu meie elava, hingava ja hapra maailma tühjusesse riputatud kahvatusiniseks täpiks. Mis siis, kui näeksime seal väljas veel üht kahvatusinist täppi mustas sädelemas?
Sissejuhatus
Euroopa Kosmoseagentuur otsis välja oma versiooni Maa kaksikuurimise ja elu leidmise missioonist, mida nimetatakse Darwiniks. Tollal 24-aastane Kaltenegger kandideeris sellele tööle ja sai selle töökoha. "Ma küsisin endalt: kui elate ajal, kus saate aru, kas me oleme universumis üksi ja kas ma saan aidata?" ütles ta Cornellis, kandes türkiissinist kalliskivist kaelakeed, mis sümboliseerib kahvatusinist täppi ja tasakaalustades tema põlvel teetassi. "Oma elule tagasi vaadates tahan ilmselt seda teha." Ta sai ülesandeks kaaluda missiooni disainilahendusi ja koostada tähtede nimekiri, mida Darwini teleskoobid peaksid planeete otsima; paralleelselt omandas ta doktorikraadi.
Kuid 2000. aastatel varisesid nägemused suurepärastest tulnukaid jahtivatest teleskoopidest mõlemal pool Atlandi ookeani. Darwini uuringud katkesid 2007. aastal. Üks põhjus oli JWST-i enda aeglane arendusgraafik, mis sõi ära eelarved ja tähelepanuvõime. Teine oli teaduslik kahtlus: tol ajal polnud astronoomidel aimugi, millisel osal Linnutee tähtedest on kivised planeedid, millel on stabiilne parasvöötme kliima.
See murdosa oleks umbes üks viiest, nagu näitas Kepleri kosmoseteleskoop, mis käivitati 2009. aastal ja avastas tuhandeid eksoplaneete. Maapealse planeedi leidja missioonil, kui see peaks üles tõusma, oleks palju kohti, kuhu osutada.
Pärast Kepleri käivitamist on aga pragmaatilised kompromissid pannud astrobioloogid unistama väiksematest unistustest, suunates oma ressursid tagasihoidlikumale teele. Observatoorium nagu Darwin oleks võinud märgata palju heledama tähe kõrval asuva kivise planeedi signaali – see on sageli väljakutse võrreldes prožektori ümber lendleva tulikärbse pildistamisega. Aga nüüd on teine, odavam viis.
Seager ja Harvardi astronoom Dimitar Sasselov unistanud alternatiivne meetod aastal 2000 – viis nuusutada eksoplaneedi atmosfääri isegi siis, kui planeedilt ja selle tähelt tulev valgus segunevad. Esiteks otsivad teleskoobid planeete, mis "transiidavad", ristuvad Maa perspektiivist vaadatuna nende tähe ees, mis põhjustab tähevalguse kerge vähenemise. Need transiidid on teaberikkad. Transiidi ajal tärkab tähe spekter uusi konarusi ja kõigub, sest osa tähevalgust paistab läbi planeeti ümbritseva atmosfäärirõnga ja atmosfääri molekulid neelavad teatud sagedusega valgust. Spektraalsete võngete kunstiline analüüs paljastab vastutava kõrgmäestiku keemia. Hubble'i kosmoseteleskoop hakkas seda tehnikat katsetama 2002. naatriumi auru leidmine kauge gaasihiidplaneedi ümber; koos teiste teleskoopidega on see sellest ajast peale korranud seda trikki kümnete sihtmärkide peal.
Nüüd pidi universum lihtsalt välja köhima mõned sobivad Maa-sarnased maailmad, mida vaadata.
Eksoplaneetide uuringud tundusid leidvat teiste tähtede ümber palju üleküpsenud Jupitereid ja alamõõdulisi Neptuuneid, kuid vedela vee potentsiaaliga kiviplaneete oli kuni Kepleri ajastuni vähe. 2010. aastate keskpaigaks oli Kepler näidanud, et Maa-suurused maailmad on levinud; see isegi märkas mõningaid potentsiaalselt elamiskõlbulikke inimesi oma tähtede ees läbi sõitmas, näiteks paar Kalteneggerit, kelle eeskujuks oli Borucki. Siiski olid Kepleri toodud konkreetsed näited hea järeluuringu jaoks liiga kaugel. Vahepeal leidsid astronoomid 2016. aastal, et Maale lähimal tähel Proxima Centauril on potentsiaalselt elamiskõlbulik Maa-suurune planeet. Kuid see planeet ei liigu oma tähte läbi.
2009. aastal lisasid Kaltenegger, kes töötas Harvardis ja kujundas valdkonda omaette, ja kaastöötaja Wesley Traub veel ühe kvalifikatsiooni. Nad mõtlesid, mida tulnuka tsivilisatsiooni jaoks vaja on biosignatuurigaaside tuvastamine Maal — suhteliselt tiheda atmosfäärikattega planeet, mis liigub läbi heleda tähe. Nad mõistsid, et teleskoop nagu JWST näeks iga transiidi ajal ainult pisikesi atmosfäärigaaside signaale, nii et statistilise kindluse saavutamiseks peavad astronoomid jälgima kümneid või isegi sadu transiite, mis võtavad aega aastaid. Sellele arusaamale tuginedes hakkasid astronoomid otsima Maad tihedate orbiitidega hämaramate ja külmemate punaste kääbustähtede ümber, kus atmosfäärisignaale tähevalgus vähem summutab ja transiidid korduvad sagedamini.
Kosmos tuli läbi. 2017. aastal teatasid astronoomid seitsme kivise planeedi avastamisest punase kääbustähe TRAPPIST-1 ümber. Seejärel ilmus septembris varuvariandiks süsteem SPECULOOS-2. Need tähed on lähedal. Need on tuhmid ja punased. Igal neist on mitu kivist planeeti, mis läbivad. Ja alates suvest on JWST üleval ja töötab oodatust paremini. See kulutab järgmisest viiest aastast märkimisväärse osa nende veidrate tähtede ümber keerlevate kivimite ja kemikaalide segadustest maakeradele. Teoreetikute jaoks, nagu Kaltenegger, kes hakkasid unistama alternatiivsetest Maadest kuni ennustusteni nende atmosfäärikeemia kohta, on aastakümneid kestnud ootusärevus andnud teed arvutimonitoride kõverate spektrite aeglasele hääbumisele.
Hõõguv tulnukas leedi
Üle kahe aasta oli Kalteneggeri kontor – seesama, kus Sagan varem töötas – ajas kinni. Kõigepealt tuli pandeemia, seejärel hingamispäev. Augustis oli ta tagasi, liikus oma tahvlil, marker käes, ja vaatas üle nimekirja ideedest, mis ei paistaks kirjaniku toas kohatu. Star Trek seeria. (Gaia ja SETI. Tumedad ookeanid. Osoon. Maa. Madalad ookeanid. Raud?) „See on lõbus osa,“ ütles ta, lüües läbi juba avaldatud paberite teemad.
Kalteneggerist sai Carl Sagani Instituudi asutajadirektor 2015. aastal pärast staaži Harvardis, seejärel Heidelbergis, kus ta juhtis oma esimest laborit. Ühel päeval, mil ta Heidelbergis viibis, tuli meilt Jonathan Lunine, Cornelli astronoomiaosakonna juhataja, küsides, kas ta soovib rääkida olulistest võimalustest. "Ma lähen, issand jumal, see on "naine teaduses" üritus. Teatud hetkel saate neid kutseid liiga palju. Lunine soovis selle asemel palgata uut professorit. Kaltenegger vastas, et ta töötaks pigem interdistsiplinaarses astrobioloogiale keskenduvas instituudis. Nii et juhatage üks siia, soovitas ta.
Ühel hiljutisel hommikul istusime instituudi lähedal asuvas ülikoolilinnakus aias, mida ääristasid rododendronid. Kui laiguline päikesevalgus alla filtreerus, hüppas väike lind mööda puutüve üles, tsikaadi sumises ja muruniiduki uin liikus lähemale, seejärel kaugemale. See oli ilmselgelt asustatud maailm.
Kalteneggeri kaubanduses seisneb kujutlusvõime: nii astronoomid usaldavad 10 miljardi dollari suuruse kosmoseteleskoopi, nagu JWST, kavandamisel, kui ka poeetilisemat laadi, mis avalikku publikut erutab. Kuidas see stseen tema jaoks välja nägi?
Ta vaatas üles. Puudel olid rohelised lehed, nagu ka enamikul tuntud organismidel, mis teostavad fotosünteesi. Need olid arenenud selleks, et kasutada ära meie kollast päikest ja selle rikkalikku nähtava valguse kiirgust, kasutades pigmente, mis haaravad endasse sinised ja punased footonid, lastes samal ajal rohelistel lainepikkustel eemale põrgata. Kuid külmemate tähtede ümber asuvad taimed, mis on ahnemad valguse järele, võivad omandada tumedamaid toone. "Minu vaimusilmas, kui ma tahan, muutub see meiega aias punase päikese all istudes lihtsalt täielikult ümber," ütles ta. "Su ümber, selja taga on kõik lilla," kaasa arvatud lehed.
Maa kummalised oru versioonid on Kalteneggeri mõtteviisis olnud kaks aastakümmet tüütu kahtluse tõttu, mis tal tekkis 2000. aastate alguses Darwini missioonil töötades.
Eesmärk oli sel ajal võrrelda kiviste ja parasvöötme planeetide spektreid Maa spektriga kaugelt, otsides silmatorkavaid signaale, nagu laialt levinud fotosünteesi tõttu tekkinud hapniku ülejääk. Kalteneggeri vastuväide oli, et Maa eksistentsi esimese 2 miljardi aasta jooksul ei olnud selle atmosfääris hapnikku. Siis kulus veel miljard aastat, enne kui hapnik kogunes kõrgele tasemele. Ja see biosignatuur saavutas oma suurima kontsentratsiooni mitte Maa praeguses spektris, vaid lühikese kriidiajastu hilise perioodi jooksul, mil protolinnud jälitasid läbi taeva hiiglaslikke putukaid.
Ilma hea teoreetilise mudelita selle kohta, kuidas Maa enda spekter on muutunud, kartis Kaltenegger, et suured planeediotsingu missioonid võivad kergesti mööda minna elusmaailmast, mis ei vastaks kitsale ajalisele mallile. Ta pidi Maad ette kujutama eksoplaneedina, mis aja jooksul areneb. Selleks kohandas ta üht esimestest globaalsetest kliimamudelitest, mille töötas välja geoteadlane James Kasting ja mis sisaldab endiselt viiteid 1970. aastate magnetlindi ajastule, millest see alguse sai. Kaltenegger arendas selle koodi kohandatud tööriistaks, mis suudab analüüsida mitte ainult Maad. läbi aja, aga ka radikaalselt võõraste stsenaariumide ja see jääb tema labori tööhobuseks.
Päev pärast meie aias vestlust istusin Kalteneggeri kõrval kontoris ja vaatasin üle järeldoktor Rebecca Payne’i õla, samal ajal kui me mõlemad mustal taustal kitsaid tekstiridu silmitsesime. "Kui ma ei kasuta musta värvilahendust, tahavad mu silmad päeva lõpuks peast välja kukkuda," ütles ta.
Payne ja tema kolleegid edastavad oma tarkvarale põhilisi fakte planeedi kohta, nagu selle raadius ja orbiidi kaugus ning tähe tüüp. Seejärel teevad nad oletusi selle võimaliku atmosfääri koostise kohta ja käitavad oma mudeleid, et näha, kuidas planeedi atmosfäär läbi eoonide ilmub. Kui nad seda SPECULOOS-2c jaoks tegid, nägid nad virtuaalses tähevalguses ujuvaid virtuaalseid kemikaale, mis tõusid, langevad ja hävitasid üksteist simuleeritud keemiliste reaktsioonide kaudu. Kujutletav atmosfäär asus lõpuks tasakaalu ja tarkvara avas tabeli. Payne tõmbas ühe ekraanil üles. Ta liigutas hiirt ridade kaupa, näidates oletusi uue planeedi temperatuuri ja keemia kohta erinevatel kõrgustel. Seda teavet kasutades võisid ta ja tema kolleegid tuvastada eriti rikkalikke ühendeid, mida JWST või mõni muu instrument võib näha.
Alates Maa-aja uuring kohta järgivad paljud Kalteneggeri paberid sama mustrit. Tema nipp on koguda oma teoreetilises peopesas kokku see, mida me Maa enda rikkusest teame, ja seejärel keerutada seda nagu korvpalli mööda erinevaid telgesid. Mis siis, kui me selle õigel ajal tagasi kerime? Mis siis, kui võõral Maal oleks teistsugune geoloogia? Teistsugune atmosfäär? Kogu ookeani pind? Mis siis, kui see tiirleks ümber punase päikese või valge kääbuse lõõmava tuha?
Näiteks aastal 2010 ta leidis et tulevane JWST peaks suutma järeldada gaaside olemasolu vulkaanipurskest nagu 1991. aasta Pinatubo vulkaanipurse Filipiinidel, kui sarnane sündmus leidis aset eksoplaneedil. Või võib see tuvastada maailmu, mida ei valitse süsiniku ringkäik pinna ja atmosfääri vahel (nagu Maal), vaid hoopis väävli abil vabastavad vulkaanid ja lõhuvad seejärel tähevalgus. Sellised kliimatsüklid on olulised, kui proovite tuvastada biosignatuuriga gaase, ja ka seetõttu, et need on osa planeetide suuremast füüsikast. "Biosignatuurid istuvad seal kui kirss tordi peal, aga põhimõtteliselt on kooki süüa palju," ütles Kalteneggeriga nende projektide kallal koostööd teinud Sasselov.
Sissejuhatus
Lisaks atmosfääri modelleerimisele on Kaltenegger viimase kümnendi ka Maad uurinud, et koostada midagi astrobioloogi kurioosumite kabinetist: kummaliste spektrite avalik andmebaas. Kui astronoomidel õnnestub eksoplaneedi spektris anomaalne vingerdus leida, võib tema andmebaas anda võtme selle dešifreerimiseks.
Näiteks reisil Yellowstone'i rahvusparki imestas Kaltenegger kuumade tiikide pindadel olevate mitmevärviliste mikroobilaikude üle. See viis tema ja kolleegide kasvatamiseni Petri tassides 137 bakteriliiki avaldavad oma spektrid. "Tõenäoliselt pole vikerkaarel värvi, mida te praegu Maalt ei leiaks," ütles Lynn Rothschild, NASA Amesi uurimiskeskuse sünteetiline bioloog ja projekti kaastöötaja. Inspireerituna ühe kolleegi tööst Arktikas jääsüdamike puurimisel, eraldas Kalteneggeri rühm 80 külma armastavat mikroobi, mis on sarnased jääplaneedil arenevatele. viiteandmebaasi avaldamine nendest spektritest tänavu märtsis.
Teised maailmad võib olla biofluorestseeruv. Maal kaitsevad biofluorestseeruvad organismid nagu korallid end ultraviolettvalguse eest, neelates seda ja kiirgades uuesti nähtava valgusena. Arvestades, et punaste kääbustähtede süsteemide, nagu TRAPPIST-1, planeedid on ultraviolettkiirguse käes, väidab Kaltenegger, et tulnukate elu võib seal arendada sarnast protsessi. (Teda on sellest ajast peale nimetatud "selleks hõõguvaks tulnukate daamiks".) Samuti kavatseb ta hankida spektrite seeria, mis esindab võimalikke laavamaailmu; geoteadlasest kolleeg ja äsja saabunud järeldoktor hakkavad varsti kive sulatama.
Publikatsioonide nimekirja kasvades on Kaltenegger kogenud nii tõusva tähe naisteadlase võimalusi kui ka nördimust. Kord, kui ta filmis Hawaiil eluotsingutel IMAX-i lühifilmi, riietasid produtsendid ta lühikestesse pükstesse, et vastata nende ettekujutusele teadlasest, Laura Dernist. Jurassic Park iseloom; otsus nõudis seejärel rohkem meiki, et katta kõik sääsehammustused.
Kaastöötajad ütlesid, et kitsas valdkonnas, mis on sunnitud jagama piiratud hulgal teleskoobi aega, on ta särav ja soojendav kohalolek. Ta sõrmed koovad läbi õhu, kui ta räägib; laused ja lood kipuvad tõusma suurte naerupahvakuteni. "Ta kirjutab mulle igale tekstile alla" kallistused," ütles Rothschild. "Mul pole ühtegi teist kolleegi, kes seda teeks."
Esimesed punktid kaardil
Esimesed biosignatuurid on väikesed, mitmetähenduslikud signaalid, mida tõlgendatakse vastuoluliselt. Tegelikult on mõned väited juba esile kerkinud.
Kõige asjakohasem juhtumiuuring raputas astronoomiamaailma 2020. aasta sügisel. Meeskond, kuhu kuulus Seager teatas et nad olid märganud Veenuse atmosfääri ülakihtides ebaharilikku ühendit nimega fosfiin. See on lämmatav, happega pestud planeet, mida tavaliselt peetakse steriilseks. Maal toodavad fosfiini tavaliselt mikroobid. Kuigi mõned abiootilised protsessid võivad teatud tingimustel ühendit tekitada, näitas meeskonna analüüs, et need protsessid Veenusel tõenäoliselt ei toimu. Nende arvates jättis see usutavaks seletuseks pisikesed ujuvad Veenuse organismid. "Elu Veenusel?" a New York Timesile pealkiri imestas.
Sissejuhatus
Välised rühmad moodustasid vastandlikud leerid. Mõned eksperdid, sealhulgas Victoria Meadows, Washingtoni ülikooli eksoplaneedi atmosfääri modelleerija, kes kasutab Kalteneggeri omaga sarnast lähenemist, analüüsis uuesti Veenuse andmeid ja jõudis järeldusele, et fosfiinisignaal oli lihtsalt miraaž: kemikaali pole isegi seal. Teised, sealhulgas Lunine Cornellis, väitsid, et isegi kui fosfiin on olemas, võib see tegelikult pärineda geoloogilistest allikatest.
Kaltenegger peab neid kriitikat õigeks. Tema arvates toob fosfiini saaga esile teaduse ja teaduse rahastamise vahelise tagasisideahela, mis võib segada ka tulevasi kandidaatide biosignatuure. Fosfiini väljakuulutamise ajal oli NASA viimases etapis, et valida nelja väikese päikesesüsteemi missiooni vahel, millest kaks olid seotud Veenusega. Järgmisel suvel teatas NASA, et need kaks valiti lendama. Fosfiiniuuring "oli suurepärane viis Veenuse missioonide heakskiitmiseks," ütles Kaltenegger naerdes. "See on sarkastiline arusaam." (Fosfiiniuuringu juhtiv autor Jane Greaves ütles, et tema meeskond ei võtnud missiooni valimise protsessi arvesse ja paberi ajastus oli juhus.)
Eksoplaneetide biosignatuuride jahtimise järgmine etapp sõltub sellest, mida JWST paljastab TRAPPIST-1 planeetide kohta. Tegelike biosignatuuride nägemine nende taevas võib olla ebatõenäoline. Kuid teleskoop suudab tuvastada süsinikdioksiidi ja veeauru sellistes suhetes, mida Maa ja Veenuse mudelid ennustavad. See kinnitaks, et modelleerijatel on korralik käepide selle kohta, millised geokeemilised tsüklid kogu galaktikas on olulised ja millised maailmad võivad olla tõeliselt elamiskõlblikud. Millegi ootamatuma nägemine aitaks teadlastel oma mudeleid parandada.
Kurvem võimalus on see, et neil planeetidel pole üldse atmosfääri. Punased kääbustähed, nagu TRAPPIST-1, kiirgavad teadaolevalt päikesepurskeid, mis võivad eemaldada kõike, välja arvatud palja kivi. (Kaltenegger kahtleb selles, väites, et planeetide gaasilised heitmed peaksid nende taevast pidevalt täiendama.)
Selle kümnendi teiseks pooleks on kogunenud andmed mitme planeedi transiidi kohta, mis on piisav, et astronoomid saaksid mitte ainult nende maailmade kohta keemiat otsida, vaid ka uurida, kuidas antud molekulid hooajati vahanevad ja vähenevad. Selleks ajaks võivad täiendavad vaatlused andmeid täiendada. Alates 2027. aastast on kavas avada mitmed uued jahmatavalt suured observatooriumid kosmosele basseinisuurused peeglid – sealhulgas suurim, Tšiilis asuv ülisuur teleskoop. Need teleskoobid on tundlikud erinevatele valguse lainepikkustele kui JWST, sondeerides alternatiivseid spektraalseid omadusi, ja nad peaksid suutma uurida ka planeete väljaspool transiiti.
Kõik need instrumendid ei vasta sellele, mida biosignatuuri jahtijad tegelikult tahavad, mida nad on alati soovinud: üks neist hiiglaslikest kosmosepõhistest maapealsete planeetide leidjatest. Selle aasta alguses, kui Riiklik Teaduste Akadeemia avaldas mõjuka, päevakorda seadva aruande, mida nimetatakse kümnendiküsitluseks, mis võtab kokku astronoomiakogukonna ideed selle kohta, mida NASA peaks prioriteediks seadma, lükkasid nad selle küsimuse olulise tõuke 2030. aastatesse.
"Ma olen sellele mõelnud: mis siis, kui see pole meie?" ütles Kaltenegger. "Mis siis, kui see pole meie põlvkond?" Lähtudes sellest, kui kiiresti saaks lennata tõelise järgmise põlvkonna planeedi jahtimise teleskoobi, arvab ta, et kõige tõenäolisem kandidaat sellist missiooni juhtima on praegu tõenäoliselt koolis.
Ta ütles, et tema varajaste eksoplaneediteadlaste rühm on alati olnud unistajad. Ja teadus on alati olnud põlvkondadevaheline tegevus.
Istudes oma kabinetis, mis oli Sagani, visandas ta konkreetse stseeni. Kauge tuleviku reisija kõnnib lahkuva kosmoseaparaadi sillast üles ettevõte, valmis reisima uude maailma. Kaltenegger on kindel, et ta ise laeval ei viibi, kuid "oma vaimusilmas näen ma neid selle vana tähekaardiga." Antiikne kaart tähistaks kandidaatide elusplaneetide asukohad. See oleks ilmselt aegunud, kaasa võetud ainult sentimentaalsetel põhjustel. "Aga ma tahan olla see inimene, kes paneb sellele kaardile esimesed punktid."
