Tento mesiac bude znamenať novú kapitolu v hľadaní mimozemského života, keď najvýkonnejší vesmírny ďalekohľad, ktorý bol doteraz postavený, začne špehovať planéty obiehajúce okolo iných hviezd. Astronómovia dúfajú, že vesmírny teleskop Jamesa Webba odhalí, či niektoré z týchto planét majú atmosféru, ktorá by mohla podporovať život.

Určenie atmosféry v inej slnečnej sústave by bolo dosť cool. Existuje však šanca – aj keď malá – že jedna z týchto atmosfér ponúka to, čo je známe ako biosignatúra: odkaz na samotný život.

„Myslím si, že sa nám podarí nájsť planéty, o ktorých si myslíme, že sú zaujímavé – viete, dobré vyhliadky na život,“ povedala Megan Mansfield, astronómka z University of Arizona. „Ale nemusíme byť schopní identifikovať život hneď.“

Zem zatiaľ zostáva jedinou planétou vo vesmíre, kde je známy život. Vedci posielajú sondy na Mars už takmer 60 rokov a zatiaľ Mars nenašli. Je však možné, že život sa skrýva pod povrchom červenej planéty alebo čaká na objavenie na mesiaci Jupiter alebo Saturn. Niektorí vedci v to vyjadrili nádej VenušaNapriek spaľujúcej atmosfére oblakov oxidu siričitého môže byť domovom detí Venuše.

Aj keď sa ukáže, že Zem je jedinou planétou v našej slnečnej sústave, na ktorej sa nachádza život, mnohé iné slnečné sústavy vo vesmíre obsahujú takzvané exoplanéty.

V roku 1995 objavili švajčiarski astronómovia prvú exoplanétu obiehajúcu okolo hviezdy podobnej slnku. Exoplanéta, známa ako 51 Pegasi b, je neperspektívnym domovom pre život – nafúknutý plynný obr väčší ako Jupiter a teplý 1800 stupňov Fahrenheita.

V nasledujúcich rokoch vedci zistili Viac ako 5000 ďalších exoplanét. Niektoré sú veľmi podobné Zemi – približne rovnakej veľkosti, vyrobené z kameňa namiesto plynu a obiehajú v „zóne Zlatovlásky“ okolo svojej hviezdy, nie príliš blízko varenia, ale nie dosť ďaleko na to, aby zamrzli.

Žiaľ, relatívne malá veľkosť týchto exoplanét ich doteraz mimoriadne sťažovala na štúdium. Vesmírny teleskop Jamesa Webba, vypustený minulé Vianoce, to zmení a bude pôsobiť ako lupa, ktorá astronómom umožní bližšie sa pozrieť na tieto svety.

Od svojho štartu z Kourou vo Francúzskej Guyane má ďalekohľad cestoval som Milión míľ od Zeme vstupuje na obežnú dráhu okolo Slnka. Tam štít chráni jeho 21-stopové zrkadlo pred akýmkoľvek teplom alebo svetlom zo slnka alebo zeme. V tejto hlbokej tme dokáže teleskop odhaliť slabé vzdialené lúče svetla, vrátane tých, ktoré by mohli odhaliť nové detaily o vzdialených planétach.

Dr. Mansfield povedal, že vesmírny teleskop „je prvé veľké vesmírne observatórium, ktoré pri svojom návrhu zohľadňuje štúdium atmosfér exoplanét.“

Inžinieri NASA začali fotografovať rad objektov pomocou Webbovho teleskopu v polovici júna a svoje prvé snímky zverejnia verejnosti 12. júla.

Exoplanéty budú v prvej sérii snímok, povedal Eric Smith, hlavný vedec programu. Keďže teleskop strávi pozorovaním exoplanét relatívne krátky čas, Dr. Smith považoval tieto prvé snímky za „rýchly a špinavý“ pohľad na silu teleskopu.

Tieto rýchle pohľady budú nasledovať po sérii oveľa dlhších pozorovaní, ktoré začnú v júli a poskytnú jasnejší obraz o exoplanétach.

Niekoľko tímov astronómov sa plánuje pozrieť sedem planét obiehajúca okolo hviezdy s názvom Trappist-1. Predchádzajúce pozorovania ukázali, že tri z planét zaberajú obývateľnú zónu.

„Je to ideálne miesto na hľadanie stôp života mimo slnečnej sústavy,“ povedala Olivia Lim, postgraduálna študentka Montrealskej univerzity, ktorá bude okolo 4. júla pozorovať planéty Trappist-1.

Keďže Trappist-1 je malá studená hviezda, jej obývateľná zóna je bližšie ako v našej slnečnej sústave. Výsledkom je, že jeho potenciálne obývateľné planéty obiehajú v tesnej blízkosti, pričom obeh okolo hviezdy trvá len niekoľko dní. Zakaždým, keď planéty prejdú popred Trappist-1, budú vedci schopní odpovedať na základnú, ale zásadnú otázku: Má niektorá z nich atmosféru?

„Ak by to nemalo vzduch, nebolo by to obývateľné, aj keby to bolo v obývateľnej oblasti,“ povedala Nicole Lewis, astronómka z Cornell University.

Dr. Lewis a ďalší astronómovia by neboli prekvapení, keby nenašli atmosféru okolo planét Trappist-1. Aj keby sa na planétach pri svojom vzniku vyvinula atmosféra, hviezda ich mohla už dávno odfúknuť pomocou ultrafialového a röntgenového žiarenia.

„Je možné, že by mohli odstrániť všetku atmosféru planéty skôr, než bude mať šancu začať vytvárať život,“ povedal Dr. Mansfield. „To je prvá otázka, na ktorú sa tu snažíme odpovedať: či by tieto planéty mohli mať atmosféru dostatočne dlhú na to, aby sa v nich mohol vyvinúť život.“

Planéta prechádzajúca popred Trappist-1 vytvorí malý tieň, ale ten bude príliš malý na to, aby ho zachytil vesmírny teleskop. Namiesto toho teleskop zaznamená mierne stmievanie vo svetle hviezdy.

„Je to ako pozerať sa na zatmenie Slnka so zatvorenými očami,“ povedal Jacob Lustig-Jeiger, astronóm, ktorý absolvoval postdoktorandské štipendium v ​​Johns Hopkins Laboratory of Applied Physics. „Možno máš pocit, že svetlo stmavlo.“

Planéta s atmosférou by hviezdu za ňou zatemnila inak ako holá planéta. Časť svetla hviezdy bude prechádzať priamo cez atmosféru, ale plyny budú absorbovať svetlo na určitých vlnových dĺžkach. Ak by sa astronómovia pozerali na svetlo hviezd iba pri týchto vlnových dĺžkach, planéta by Trappist-1 ešte viac stlmila.

Teleskop pošle tieto pozorovania Trappist-1 späť na Zem. A potom dostanete e-mail ako: ‚Hej, vaše údaje sú dostupné,‘ povedal Dr. Mansfield.

Ale svetlo z Trappist-1 bude také slabé, že bude chvíľu trvať, kým mu dá zmysel. „Vaše oko je zvyknuté na prácu s miliónmi fotónov za sekundu,“ povedal Dr. Smith. „Ale tieto teleskopy zbierajú len niekoľko fotónov za sekundu.“

Predtým, ako Dr. Mansfield alebo jej kolegovia astronómovia budú môcť analyzovať exoplanéty prechádzajúce popred Trappist-1, budú ich musieť najprv rozlíšiť od drobných fluktuácií, ktoré vytvára špeciálny mechanizmus ďalekohľadu.

„Veľa práce, ktorú robím, spočíva v tom, že sa uistíme, že starostlivo opravíme akúkoľvek zvláštnu vec, ktorú teleskop robí, aby sme mohli vidieť tie veľmi malé signály,“ povedal Dr. Mansfield.

Na konci tohto úsilia môže doktorka Mansfield a jej kolegovia objaviť atmosféru okolo Trappist-1. Ale tento výsledok sám o sebe neodhalí povahu atmosféry. Môže byť bohatá na dusík a kyslík, ako je to na Zemi, alebo podobné toxickej polievke oxidu uhličitého a kyseliny sírovej na Venuši. Alebo to môže byť kombinácia, ktorú vedci ešte nevideli.

„Nemáme potuchy, z čoho sú tieto atmosféry vyrobené,“ povedal Alexander Rathke, astronóm z Technickej univerzity v Dánsku. „Máme nápady a simulácie a všetky tieto veci, ale naozaj nemáme žiadnu predstavu. Musíme sa ísť pozrieť.“

Vesmírny teleskop Jamesa Webba, niekedy nazývaný JWST, sa môže ukázať ako dostatočne výkonný na určenie špecifických zložiek atmosféry exoplanét, pretože každý typ častice absorbuje iný rozsah vlnových dĺžok svetla.

Tieto objavy však budú závisieť od počasia na vonkajších planétach. Jasná, reflexná prikrývka mrakov by mohla zablokovať akékoľvek hviezdne svetlo pred vstupom do atmosféry exoplanéty a zničiť akýkoľvek pokus nájsť vesmírny vzduch.

„Je naozaj ťažké rozlíšiť medzi atmosférou s mrakmi a bez atmosféry,“ povedal Dr. Rathcke.

Ak počasie spolupracuje, astronómovia chcú najmä zistiť, či exoplanéty majú vo svojej atmosfére vodu. Minimálne na Zemi je voda nevyhnutným predpokladom biológie. „Myslíme si, že by to bol pravdepodobne dobrý štartovací bod pre hľadanie života,“ povedal Dr. Mansfield.

Vodná atmosféra však nevyhnutne neznamená, že na exoplanéte je život. Aby si boli istí, že planéta je nažive, vedci budú musieť objaviť biomarker, molekulu alebo skupinu niekoľkých molekúl, ktoré sú charakteristické pre živé organizmy.

Vedci stále diskutujú o tom, čo je spoľahlivý biologický podpis. Atmosféra Zeme je v našej slnečnej sústave jedinečná v tom, že obsahuje veľa kyslíka, ktorý je prevažne produktom rastlín a rias. Ale kyslík sa dá vyrobiť aj bez pomoci života, keď sa molekuly vody vo vzduchu rozdelia. Rovnako tak metán môžu uvoľňovať živé mikróby, ale aj sopky.

Je možné, že existuje určitá rovnováha plynov, ktorá môže poskytnúť jasný vitálny odtlačok, ktorý nemožno udržať bez pomoci života.

„Potrebujeme veľmi priaznivé scenáre, aby sme našli tieto životne dôležité odtlačky prstov,“ povedal Dr. Rathcke. „Nehovorím, že to nie je možné. Len si myslím, že je to pritiahnuté za vlasy. Musíme mať veľké šťastie.“

Nájdenie takejto rovnováhy by vyžadovalo, aby Webbov teleskop pozoroval planétu, ktorá často prechádza popred Trappist-1, povedal Joshua Krissansen-Totton, planetárny vedec z Kalifornskej univerzity v Santa Cruz.

„Ak by sa niekto v nasledujúcich piatich rokoch ozval a povedal: ‚Áno, našli sme život s JWST‘, bol by som voči tomuto tvrdeniu veľmi skeptický,“ povedal Dr. Krissansen-Totton.

Je možné, že vesmírny teleskop Jamesa Webba jednoducho nenájde biometrické údaje. Táto misia možno bude musieť počkať na ďalšiu generáciu vesmírnych teleskopov, o viac ako desať rokov neskôr. Študoval by tieto exoplanéty rovnakým spôsobom, akým sa ľudia pozerajú na Mars alebo Venušu na nočnej oblohe: pozorovaním odrazu hviezdneho svetla na nich na čiernom pozadí vesmíru, a nie pri prechode pred hviezdou.

„Väčšinou urobíme veľmi dôležité základy pre budúce teleskopy,“ predpovedal Dr. Rathcke. „Bol by som veľmi prekvapený, keby spoločnosť JWST zaviedla biometrické detekcie odtlačkov prstov, ale dúfam, že to bude opravené. V podstate to je to, kvôli čomu túto prácu robím.“