Как видят землю инопланетяне: Астрономы показали, как видят Землю инопланетяне

Ученые выяснили, что Земля может показаться необитаемой для инопланетян — Газета.Ru

Ученые выяснили, что Земля может показаться необитаемой для инопланетян — Газета.Ru | Новости

close

100%

Исследователи из Швейцарской высшей технической школы Цюриха выяснили, что обнаружение свидетельств жизни на Земле может зависеть от сезона и угла обзора, которые инопланетные астрономы выбрали бы для наблюдения. Работа опубликована в электронном каталоге препринтов Arxiv.

Для определения условий на планетах вне Солнечной системы астрономы используют ультрафиолетовое и инфракрасное излучение. Использующие их аппараты позволяют определить свойства поверхности и атмосферы планеты и оценить возможность существования жизни. Используя спектры, полученные с помощью инфракрасного зонда на борту спутника NASA Aqua, астрономы из Швейцарии показали, что на результаты наблюдений сильно влияет сезон.

Тепловое излучение Земли может соответствовать как оптимальным для жизни условиям, так и неблагоприятным. Кроме того, тепловое излучение сильно различается в зависимости от региона. В частности, вид с полюса в северном полушарии и вид с экватора с центром в Африке показали годовую изменчивость в 33% и 22%.

Это исследование показало, что планеты — это живые, динамичные системы, которые не могут быть охарактеризованы одним спектром теплового излучения. Необходима дальнейшая работа, чтобы исследовать влияние облаков на спектры планеты. Но в целом, стало ясно, что поиск потенциально обитаемых планет должен быть многоэтапным, учитывающим сезонные изменения.

Подписывайтесь на «Газету.Ru» в Новостях, Дзен и Telegram.
Чтобы сообщить об ошибке, выделите текст и нажмите Ctrl+Enter

Новости

Дзен

Telegram

Алена Солнцева

«Я даю тебе лям в рублях, а ты мне кино снимаешь»

О новом образе 90-х, Константинопольском, Византийском и о том, чем это кончилось

Дмитрий Воденников

Жестокий Андерсен

О том, какие сказки надо рассказывать под Новый год

Александр Тихомиров

Зарплата №13

О том, как грамотно распорядиться новогодним бонусом

Анастасия Миронова

Семейный выходной в магазине

О том, почему пропал смысл посещать гипермаркеты

Мария Дегтерева

Как на новогоднем на корпоративе

Об опасности главного праздника года

Найдена ошибка?

Закрыть

Спасибо за ваше сообщение, мы скоро все поправим.

Продолжить чтение

Книги о космосе в приложении «НЭБ Свет»

Коллекция лучших научно-популярных книг о космосе доступна бесплатно в мобильном приложении «НЭБ Свет» и на портале Национальной электронной библиотеки.


Карл Саган с металлической пластинкой, на которой выгравировано послание землян другим цивилизациям. Такие пластинки были отправлены в космос вместе с межзвёздными аппаратами «Пионер-10» и «Пионер-11». Фото: carlsagan.com

Эти книги выложены в Интернет в рамках соглашения о сотрудничестве НЭБ с проектом «Дигитека» по формированию и продвижению бесплатной и открытой коллекции научно-популярных книг.

Прочесть книги можно не только на портале Национальной электронной библиотеки, но и на сайте «Дигитеки» в удобном ридере платформы НЭБ, а на мобильных гаджетах — в приложении «НЭБ Свет».

Вся литература, представленная в коллекции, тщательно отбиралась и анализировалась экспертами «Всенауки», РГБ и РАН, чтобы всецело отразить современную научную картину мира и ответить на вопросы читателей. Мы нашли в «космической» коллекции ответы на некоторые вопросы и делимся этими ответами с вами. Список всех книг о космосе в приложении «НЭБ Свет» опубликован в конце статьи.

Какую форму имеет Вселенная?

На этот вопрос отвечает российский астрофизик и популяризатор науки Сергей Попов в книге «Вселенная. Краткий путеводитель по пространству и времени: от Солнечной системы до самых далёких галактик и от Большого взрыва до будущего Вселенной».

Та часть Вселенной, которую мы можем наблюдать, выглядит «однородной, изотропной и плоской». Однако мы не можем утверждать, что Вселенная является бесконечной или конечной — и то, что она может быть конечна, не подразумевает того, что она имеет границы. Вселенная может быть конечна, но при этом безгранична (это описано в работах Бернхарда Римана).

На сегодняшний день успешнее всего геометрию Вселенной изучают с помощью реликтового излучения. Эти исследования показывают: Вселенная, скорее всего, плоская.

Конечно, наша Вселенная трёхмерна, и, говоря о том, что она «плоская», мы имеем в виду применимость евклидовой геометрии для Вселенной в большом масштабе.

Этот факт позволяет учёным делать интересные предположения о том, что могло бы происходить и происходит в нашей плоской Вселенной. Например, «Одна из возможностей состоит в том, что при небольшом размере Вселенной за время её существования свет мог обогнуть её и мы видели бы копии („призраки“ или „духи“) далёких объектов или структур», — пишет Попов.

Спиральная галактика (фото NASA) и обложка книги Сергея Попова «Вселенная. Краткий путеводитель по пространству и времени: от Солнечной системы до самых далёких галактик и от Большого взрыва до будущего Вселенной»

Как выглядят инопланетяне?

Про то, какими могут быть гости с других планет и почему инопланетяне не торопятся дружить с нами, рассказывает знаменитый японский физик Митио Каку в книге «Будущее разума».

Судя по эпиграфу, которым Каку предваряет главу об инопланетном разуме, он не испытывает больших надежд на встречу землян с инопланетянами: «Иногда я думаю, что самый верный признак существования где-то во Вселенной разумной жизни — тот факт, что никто из них не пытается связаться с нами». Эта фраза Билла Уоттерсона, несмотря на обидный для нас смысл, скорее всего, верна.

Каку говорит о том, что, скорее всего, разумных форм жизни во Вселенной великое множество, но другие цивилизации не выходят на связь просто потому, что мы им не интересны. Каку приводит в пример муравейник:

«Представьте, что вы идёте по лесной дороге и видите муравейник. Станете ли вы стучаться к муравьям и объявлять: „Я принёс вам кое-какие мелочи. Я принёс вам бусы. Я дам вам ядерную энергию. Я создам для вас муравьиный рай. Отведите меня к вашему лидеру“?

Вероятно, нет.

А теперь представьте, что рабочие строят рядом с муравейником восьмиполосную автомагистраль. Поймут ли муравьи, на какой частоте общаются между собой рабочие? Поймут ли они хотя бы, что такое восьмиполосная автомагистраль? Точно так же любая разумная цивилизация, добравшаяся до Земли со звёзд, по определению должна обгонять нашу на тысячи, а то и на миллионы лет, и нам, может быть, нечего им предложить. Иными словами, мы слишком много о себе воображаем, если считаем, что инопланетяне полетят за триллионы триллионов километров, чтобы просто встретиться с нами».

Впрочем, возможно, более развитые цивилизации на самом деле следят за нами, но имеют при этом совсем не ту внешность, как у инопланетян в популярных кинофильмах, и непонятное людям поведение. Каку перечисляет версии о внешнем виде инопланетных гостей.

Можно предположить, что где-то во Вселенной есть цивилизация разумных пчёл или существ, похожих на пчёл, с таким же, как у пчёл, подходом к выживанию: значение имеет не индивидуальность, а вид или группа в целом. «В таком обществе рабочая пчела, отправляющаяся каждый день на поиски пыльцы, не имеет особой ценности и легко заменима». Если подобная пчела отправляется в космическое путешествие, то при таком подходе не потребуется обеспечивать её возвращение обратно: визит на Землю станет для неё дорогой в один конец.

Если мы встретим инопланетянина-пчелу, который будет выполнять на нашей планете свою главную задачу, он, скорее всего, не обратит на нас внимания, и наши ценности будут ему непонятны. А пластинки, отправленные в космос с межпланетными станциями «Пионер-10» и «Пионер-11», пчеле будут и непонятны, и неинтересны.

Внешность инопланетян определяется условиями их обитания. Сейчас астрономы полагают, что «самые многочисленные зоны возможной жизни во Вселенной — это не землеподобные планеты, где существа могут купаться в теплом свете звезды, а ледяные спутники планет-гигантов вроде Юпитера, которые отделяют от звезды миллиарды километров. На Европе, спутнике Юпитера, под ледяной коркой, скорее всего, скрывается жидкий океан, разогреваемый приливными силами. Поэтому самой распространённой формой жизни во Вселенной могут оказаться обитатели ледяных лун газовых гигантов, похожих на Юпитер.

Вероятнее всего, что первыми встреченными нами инопланетянами будут водные жители. Другой вопрос — как эти водные жители смогли бы развить свою цивилизацию, будучи скрытыми ледяной коркой от Вселенной и не имея возможности пользоваться электроникой. Возможно, их путь развития совсем не похож на путь землян.

Каку рассказывает о теории учёного Пола Дэвиса. Дэвис считает, что цивилизация, обогнавшая землян в развитии на тысячи лет, могла вовсе отказаться от биологических тел: «Я считаю весьма вероятным — и, по существу, даже неизбежным, — что биологический разум окажется всего лишь преходящим явлением, коротким этапом эволюции разума во Вселенной. Если мы когда-нибудь встретимся с внеземным разумом, я считаю, что он с ошеломляющей вероятностью окажется постбиологическим по своей природе». Но настолько продвинутая цивилизация, говорит Дэвис, наверняка создала виртуальные реальности, которые намного интереснее и увлекательнее реальности настоящей. «Сегодняшняя наша виртуальная реальность — детская игрушка по сравнению с виртуальной реальностью цивилизации, обогнавшей нас в развитии на тысячи лет».

Если такие постбиологические сущности всё-таки захотят встретиться с нами, они, скорее всего, направят на Землю вместо себя органические/механические суррогаты или аватары, которые лучше перенесут тяготы межзвездного перелёта. Ведь и мы сами так поступили, когда отправили на Марс не людей, а аппараты!

Как будет выглядеть гибель Млечного Пути?

Картину гибели нашей галактики рисует Митио Каку в другой своей книге «Гиперпространство: Научная одиссея через параллельные миры, дыры во времени и десятое измерение».

Галактика Млечный Путь, в которой находится наша родная планета Земля, погибнет через несколько миллиардов лет. Сейчас навстречу ей движется со скоростью 125 километров в секунду другая галактика (или туманность) Андромеды, и через 5—10 миллиардов лет они столкнутся. Каку описывает эту схватку:

Если наблюдать за происходящим из космоса, можно увидеть, как Андромеда сначала столкнется с Млечным Путём, а потом медленно вберёт его в себя.

Люди не могут увидеть в режиме реального времени столкновение галактик, но могут смоделировать его на компьютере. Как показывает эта модель, гравитационное притяжение большей из них — туманности Андромеды — постепенно пересилит гравитацию меньшей (Млечного Пути), и после нескольких оборотов меньшая галактика окажется «съеденной». Впрочем, даже когда звёзды соседних галактик начнут сталкиваться, наше Солнце, возможно, долго ещё будет дожидаться своей очереди, преодолевая огромные космические пространства.

Человечество или другая цивилизация, которая будет жить на Земле в далёком будущем, может не увидеть процесс поглощения галактик и по другой причине: Солнце может погаснуть ещё до того, как нашу галактику начнёт поглощать туманность Андромеды.

Митио Каку (фото: wikipedia.org) и обложка его книги «Гиперпространство: Научная одиссея через параллельные миры, дыры во времени и десятое измерение»

Что будет, если упасть в чёрную дыру?

«Если Солнце сжать так, чтобы его радиус был равен 3 км, оно станет чёрной дырой». Британский космолог и астрофизик Мартин Рис пишет в книге «Всего шесть чисел. Главные силы, формирующие Вселенную», что в нашей Галактике много миллионов чёрных дыр. Это — конечные состояния звёзд или результат их столкновения.

Чтобы найти в космосе чёрную дыру, нужно вести наблюдения за гравитационным воздействием, которое дыра оказывает на другие тела или лучи света, проходящие близко от неё. Если вокруг чёрной дыры вращается обычная звезда, образуя двойную систему, обнаружить такую чёрную дыру проще: «Видимая звезда имеет массу меньше, чем у тёмного объекта (вместо того, чтобы быть в тысячу или более раз тяжелее, как звезда по сравнению с планетой), и поэтому обращается по более широкой и быстрой орбите».

В центрах галактик находятся самые большие чёрные дыры. Они «выдают» себя интенсивным свечением окружающего их газа, либо очень быстрым движением ближних звёзд, проходящих неподалёку от них. В центре нашей Галактики тоже есть чёрная дыра. Она весит как два с половиной миллиона Солнц, а её радиус — 6 миллионов километров. В центре других галактик есть ещё более гигантские чёрные дыры, размером как вся Солнечная система, и весят они как несколько миллиардов Солнц.

Что происходит внутри чёрной дыры? В чёрных дырах другое время и другое пространство. Время идёт очень медленно. Пространство искажено так сильно, что кажется, будто оно всасывается внутрь. Свет движется по сложной траектории, не имея возможности вырваться за пределы чёрной дыры, и всасывается вместе с пространством. При этом внешняя Вселенная за границами чёрной дыры выглядит ускоренной.

Если бы человек падал вертикально на поверхность Земли, то его тело немного вытянулось бы в длину. Человек, падающий в чёрную дыру, имеющую массу звезды, испытает чудовищное воздействие силы тяготения, превращающей его в «спагетти» и разрывающей на части.

Но у сверхмассивных чёрных дыр, находящихся в центрах галактик, приливные эффекты проявляются более мягко: даже после прохождения внутрь через её поверхность останется несколько часов на исследование, прежде чем слишком большое приближение к центральной сингулярности станет чрезвычайно неприятным.

Мартин Рис (фото: wikipedia.org) и обложка его книги «Всего шесть чисел. Главные силы, формирующие Вселенную»

Есть ли разумная жизнь… на Земле?

Вот такой вопрос задаёт американский астроном, астрофизик и популяризатор науки Карл Саган в одной из глав книги «Голубая точка. Космическое будущее человечества». Странный вопрос, не правда ли? Ведь очевидно же, что на Земле есть разумная цивилизация, и мы, люди — её представители.

Но подождите. А будет ли это очевидно исследовательскому зонду инопланетян?

Не считая тонкой живой плёнки, покрывающей поверхность Земли, да пролетающего в небе космического корабля, а также радиосигналов, наше влияние на Вселенную практически равно нулю. Она ничего не знает о нас.

Так пишет Карл Саган, предлагая нам эксперимент. Представьте, что вы — инопланетный учёный, отправившийся в Солнечную систему. Долетев до Земли, вы анализируете то, что видите, но не вступаете с жителями Земли в контакт.

Вы заметите на планете большое количество субстанции, похожей на жидкую воду, а в атмосфере — много кислорода, но для вас странно, что это действительно вода и кислород: ведь во всей Солнечной системе больше нет планет с таким же количеством воды и с таким же воздухом.

Вам покажется странным, что в атмосфере Земли много метана — так много, что он не успевает разложиться на составляющие (земляне знают, что метан в атмосфере — продукт жизнедеятельности сельскохозяйственных животных, но инопланетянину это не очевидно). Вы придёте к выводу, что этот метан имеет биологическое происхождение.

Итак, в реконструкции Сагана первым признаком хоть какой-то биологической активности на Земле для инопланетян стал метан в атмосфере. Не красивые рисунки на металлической табличке, которые создала, кстати, жена Карла Сагана Линда, не мраморные статуи, произведения Моцарта и другие предметы нашей гордости — а коровьи газы.

Затем инопланетянин улавливает радиоволны и, проанализировав их, приходит к выводу, что они — продукт разума. Пытаясь рассмотреть этих разумных существ лучше, инопланетянин увеличивает детализацию своего телескопа и видит в него круги, прямые линии, квадраты, не проливающие, впрочем, свет на облик разумных землян.

Вероятно, вы лишь сможете заключить, что доминирующие на этой планете формы жизни одновременно проявляют склонности к территориальности и элементарной геометрии.

Разглядывая эти узоры из линий и пятен дальше, инопланетянин может решить, что разумные существа здесь — автомобили, которые организованно и терпеливо передвигаются по линиям. А люди в этой системе будут лишь паразитами.

В целом реконструируемую экспедицию на Землю можно считать успешной: здесь обнаружены благоприятные условия для жизни и сама жизнь. Но вместе с тем есть и странные явления, которые можно охарактеризовать как процесс самоуничтожения. Саган пишет:

С орбиты вы видите: несомненно, что-то на этой планете пошло не так. Доминирующие организмы, кем бы они ни были, — те, кто приложил столько сил для окультуривания поверхности планеты, — одновременно разрушают озоновый слой, сводят леса, допускают эрозию почв и устраивают колоссальные неконтролируемые эксперименты над климатом своего мира. Разве они не замечают, что происходит? Они равнодушны к собственной судьбе? Они не в состоянии вместе позаботиться об окружающей среде, от которой зависит их существование?


Вы решаете, что, пожалуй, следует пересмотреть гипотезу о наличии разумной жизни на Земле.

Коллекция научно-популярных книг на тему изучения и освоения космоса в приложении «НЭБ Свет»:

  • Владимир Сурдин. Астрономия. Популярные лекции. МЦНМО

  • Митио Каку. Будущее разума. АНФ

  • Мартин Рис. Всего шесть чисел: Главные силы, формирующие Вселенную. АНФ

  • Сергей Попов. Вселенная: Краткий путеводитель по пространству и времени: от Солнечной системы до самых далеких галактик и от Большого взрыва до будущего Вселенной. АНФ

  • Митио Каку. Гиперпространство: научная одиссея через параллельные миры, дыры во времени и десятое измерение. АНФ

  • Карл Саган. Голубая точка. Космическое будущее человечества. АНФ

  • Михаил Никитин. Происхождение жизни. От туманности до клетки. АНФ

  • Дэвид Дойч. Структура реальности: Наука параллельных вселенных. АНФ

  • Стивен Хокинг. Теория всего. От сингулярности до бесконечности: происхождение и судьба Вселенной. АСТ

Где за нами могут наблюдать инопланетяне

Вам когда-нибудь казалось, что кто-то наблюдает за вами? Они могут быть. И я не говорю о странных соседях в конце вашей улицы.

Этим летом в Институте Карла Сагана в Корнелльском университете и Американском музее естественной истории в Нью-Йорке мы с моим коллегой Джеки Фахерти идентифицировали 1715 звезд в нашем солнечном районе, которые могли видеть Землю за последние 5000 лет. 1 В завораживающем гравитационном танце звезд эти звезды оказались в нужном месте, чтобы увидеть Землю. Это потому, что наша бледно-голубая точка закрывает им часть солнечного света. Именно так мы находим большинство экзопланет, вращающихся вокруг других звезд. Мы замечаем временное потускнение света их звезды.

Идеальное космическое переднее сиденье для Земли с ее любопытными существами встречается довольно редко. Но с той же технологией, что и у нас, любые номинальные любопытные инопланетяне на планетах, вращающихся вокруг одной из 1715 звезд, могли бы нас заметить. Идентифицировали бы они нас как разумную жизнь?

Все мы каждую ночь наблюдаем за динамикой космоса. Звезды восходят и заходят, включая наше Солнце, потому что Земля вращается среди богатого звездного гобелена. Наше ночное небо меняется в течение года, потому что Земля движется по орбите вокруг Солнца. Мы видим звезды только ночью, когда солнце не затмевает их. Облетая вокруг Солнца, мы видим самые яркие звезды только в направлении, противоположном Солнцу. Таким образом, мы видим разные звезды в разные времена года.

Обсуждение переходит к следующему: «Можно ли считать жизнь на Земле развитой?»

Если бы мы могли смотреть тысячи лет, мы могли бы наблюдать динамичный танец космоса, разворачивающийся в нашем ночном небе. Но в качестве альтернативы мы можем использовать новейшие данные миссии GAIA Европейского космического агентства и компьютеры, чтобы ускорить время перед нашими глазами, когда десятилетия разворачиваются в считанные минуты. Хотя мы можем видеть только свет звезд, мы уже знаем, что более 4500 из этих звезд не одиноки. В них находятся внесолнечные планеты. Несколько тысяч дополнительных сигналов указывают на еще больше новых миров на нашем космическом горизонте.

Астрономы обнаружили большинство этих экзопланет за последние два десятилетия из-за временного затемнения их звезд, когда планета случайно пересекла наш луч зрения во время своего путешествия вокруг своей звезды. Планета временно блокирует часть горячей звезды и ее свет от нашего взгляда. Телескопы на земле и из космоса, включая миссию NASA Kepler и TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite), обнаружили тысячи экзопланет, заметив это затемнение, которое повторяется как часы.

Время между затемнением говорит нам, сколько времени нужно планете, чтобы совершить оборот вокруг своей звезды. Это позволяет нам выяснить, как далеко уходит экзопланета от своей горячей центральной звезды. Большинство известных экзопланет представляют собой раскаленные газовые шары. Мы можем сказать, когда планеты вращаются ближе к центральной звезде, чем другие, потому что им требуется меньше времени, чтобы совершить оборот вокруг нее — мы также находим те, которые быстрее, чем более холодные, находятся дальше. Но около трех десятков таких экзопланет уже достаточно крутые. Они вращаются на правильном расстоянии от своих звезд, где не слишком жарко и не слишком холодно. Температура поверхности может позволить рекам и океанам блестеть на поверхности этих планет в этой так называемой обитаемой зоне.

Этот наблюдательный пункт — возможность увидеть из поля зрения планетарную глыбу на горячей звездной поверхности — особенный. Выравнивание нас и планеты должно быть правильным. Таким образом, эти тысячи известных экзопланет являются лишь верхушкой условного айсберга экзопланет. Те, которые мы можем легко обнаружить, намекают на то, что большинство ждет своего открытия.

Но что, если мы изменим точку обзора? Если бы кто-то там искал, какие звезды находятся в нужном месте, чтобы заметить нас?

Наши возможности наблюдения были усилены миссией Европейского космического агентства Gaia. Запущенный в 2013 году космический аппарат Gaia составляет карту движущихся звезд вокруг центра нашей галактики, Млечного Пути. Агентство стремится исследовать 1 процент из 100 миллиардов звезд галактики. Он составил лучший каталог звезд в нашем районе в пределах 326 световых лет от Солнца. Менее 1 процента из 331 312 занесенных в каталог объектов — звезд, коричневых карликов и звездных трупов — находятся в правильном месте, чтобы рассматривать Землю как транзитную экзопланету. Эта особая точка зрения удерживается только теми объектами, которые находятся близко к плоскости земной орбиты. Примерно 1400 звезд сейчас находятся в нужном месте, чтобы можно было увидеть Землю как транзитную экзопланету.

Идеальное космическое переднее сиденье для Земли с ее любопытными существами встречается довольно редко.

Но это особое место не навсегда. Она приобретается и теряется в точном гравитационном танце в нашем динамичном космосе. Как долго длится транзит этого космического сиденья в первом ряду на Землю? Поскольку миссия Gaia записывает движение звезд, мы можем проследить их движение в будущем и проследить его в прошлом на компьютере. Он показывает нам ночное небо за тысячи лет с тех пор, как на Земле расцвели цивилизации, и дает нам представление о ночном небе далекого будущего, находящегося за тысячелетия.

Если бы мы наблюдали по небу транзитные планеты на тысячи лет раньше или позже, мы бы увидели другие. И разные могли найти нас. Мы подсчитали, что 1715 объектов в нашем солнечном районе могли наблюдать прохождение Земли с тех пор, как человеческие цивилизации начали расцветать около 5000 лет назад, и сохраняли эту особую точку зрения в течение сотен лет. Триста девятнадцать объектов войдут в транзитную зону Земли в ближайшие 5000 лет.

Среди этих 2034 звезд семь содержат известные экзопланеты, при этом экзопланеты трех звезд вращаются в этой умеренной обитаемой зоне. Однако небольшая область вокруг плоскости земной орбиты, где лежат все эти звезды, переполнена. Астрономы обычно не ищут там планеты. Как правило, экзопланеты легче найти вокруг звезд в малолюдных полях. Но теперь у нас есть причина: открыть планеты, которые также могут открыть нас.

Миссия НАСА «Кеплер» более трех лет изучала около 150 000 звезд на расстоянии около 1000 световых лет от нас. Эти 150 000 звезд умещаются на небольшой части неба. Его цель состояла в том, чтобы оценить, сколько звезд содержит экзопланеты. Ответ захватывающий. У каждой второй звезды есть по крайней мере одна планета, большая или маленькая, и примерно у каждой четвертой звезды есть планета в зоне Златовласки. Эти результаты вселяют осторожный оптимизм в отношении наших шансов быть не единственной жизнью в космосе. Это также означает, что около 500 экзопланет в обитаемой зоне должны быть в нашем списке, ожидая своего открытия.

Три системы, содержащие планеты в обитаемой зоне в транзитной зоне Земли, расположены достаточно близко, чтобы обнаруживать радиоволны Земли. Поскольку радиоволны распространяются со скоростью света, пока что они омывают только более 75 звезд из нашего списка. Эти звезды находятся в пределах 100 световых лет от Земли, потому что свету предстояло пройти 100 лет с тех пор, как Земля начала излучать радиосигналы.

Росс 128b, экзопланета, находящаяся всего в 11 световых годах от нас, могла видеть, как Земля блокирует солнечный свет около 3000 лет назад. Но он потерял это прямое попадание в яблочко около 9 часов. 00 лет назад. Другая экзопланета, Звезда Тигардена b, которая немного тяжелее Земли и вращается вокруг красного Солнца, находится примерно в 12,5 световых годах от нас, и через 29 лет она начнет проходить через Землю. А увлекательная система Trappist-1 с семью планетами размером с Землю на расстоянии 40 световых лет сможет увидеть Землю как транзитную планету, но только примерно через 1600 лет.

С запуском космического телескопа Джеймса Уэбба (JWST) в конце этого года у нас будет достаточно большой телескоп, чтобы собирать свет от небольших экзопланет, которые могут быть похожи на нашу. Особая комбинация кислорода и метана определила Землю как живую планету примерно на 2 миллиарда лет. Именно эту комбинацию газов мы и будем искать в атмосфере других миров. Это исследование экзопланеты будет на грани наших технологических возможностей, но это будет возможно впервые. Технологии будущего должны быть в состоянии охарактеризовать экзопланеты, а не только в пути. Но на данный момент такие телескопы, как JWST, собирают только достаточно света из атмосферы близлежащих транзитных миров, чтобы исследовать их, что позволяет нам задаться вопросом, не наблюдают ли за нами и номинальные любопытные астрономы из чужих миров.

Конечно, инопланетяне к нам еще не приходили, и мы не нашли от них никаких космических посланий. Это потому, что мы уникальны? Уничтожили ли себя другие цивилизации? Или они просто не заинтересованы в нас?

На курсе «Введение в астрономию» в Корнелле я спрашиваю студентов, будут ли они контактировать или посещать экзопланету, которая на 5000 лет моложе Земли или на 5000 лет старше. В обязательном порядке они выбирают более старую планету и ее потенциально более развитую жизнь. Более «продвинутые», чем мы. Во время наших дискуссий концепция развитой жизни неизменно возвращается к нам. Будет ли жизнь на Земле считаться разумной для любого наблюдателя?

В конце концов, мы используем радиоволны всего около 100 лет, и поэтому эти волны до сих пор прошли всего 100 световых лет. Мы ступили на Луну, но еще не дальше и только начинаем думать о межзвездных путешествиях. Итак, наше резюме о межзвездных путешествиях ужасно скудное.

Инопланетный астроном, скорее всего, увидит нашу атмосферу. Если бы они наблюдали за нами какое-то время, они бы увидели, что мы разрушили наш озоновый слой, но нам также удалось это исправить. Так что, возможно, мы бы получили балл по их шкале интеллекта. Теперь, конечно, они видят, что наша атмосфера обогащается углекислым газом и пока не показывает никаких признаков ослабления. Но, возможно, каждая цивилизация проходит через это, каждая цивилизация почти уничтожает свою среду обитания, прежде чем найти способ спасти себя от самих себя.

Если какие-то инопланетяне наблюдают за нами с этих 2043 звезд в нашем солнечном районе, я надеюсь, что они тоже болеют за нас.

Лиза Калтенеггер — основательница и директор Института Карла Сагана в Корнельском университете, доцент астрономии. Она является ведущим экспертом в области моделирования потенциально обитаемых миров и их обнаруживаемых спектральных отпечатков пальцев, которые можно обнаружить с помощью телескопов следующего поколения. Она работала, среди прочего, в Консультативном комитете по астрономии и астрофизике Национального научного фонда (AAAC), а также в старшем обзоре операционных миссий НАСА. Она является членом научной группы миссии НАСА TESS, а также инструмента NIRISS на космическом телескопе Джеймса Уэбба. В ее честь назван астероид Kaltenegger7734. Твиттер: @KalteneggerLisa и @CSInst.

Ссылки

1. Kaltenegger, L. & Faherty, J.K. Прошлые, настоящие и будущие звезды, которые могут видеть Землю как транзитную экзопланету. Природа 594 , 505-507 (2021).

Ведущее изображение: вид на Землю и Солнце с высоты в тысячи миль над нашей планетой, со звездами, на которых видно, как Земля движется вокруг Солнца, ярче, а Млечный Путь виден слева. Предоставлено: Open Space/ © AMNH

Эта статья впервые появилась в Интернете в нашем выпуске «Разумная жизнь» в сентябре 2021 года.

Получайте информационный бюллетень Nautilus

Самые новые и самые популярные статьи доставляются прямо на ваш почтовый ящик!

Если бы Земля была экзопланетой, могли бы инопланетяне сказать, что на ней есть жизнь? : ScienceAlert

Какой Земля покажется инопланетным астрономам? Что бы их наблюдения сказали им о Земле, если бы они, как и мы, искали в небе признаки обитаемости? Это забавный мысленный эксперимент.

Но эксперимент не просто забавный: он поучительный с научной точки зрения. Во многих отношениях легче изучить нашу планету и то, как она выглядит, а затем экстраполировать эти результаты настолько далеко, насколько они есть.

Новое исследование показывает, что обнаружение признаков жизни на Земле может зависеть от сезона, за которым наблюдают инопланетные астрономы.

Ничто в космической науке не вызывает такого всеобщего ажиотажа, как поиск потенциально обитаемой планеты. Заголовки распространяются по Интернету, как вирус, с небольшими мутациями от сайта к сайту.

Пока что у нас есть только проблески и намеки на экзопланеты, которые могут поддерживать жизнь. Нам предстоит долгий путь.

Потребуется много научных и новаторских рассуждений, прежде чем мы когда-нибудь дойдем до того, что сможем сказать: «Да. Эта далекая планета пригодна для жизни».

Новое исследование могло бы стать частью достижения этой цели путем изучения внешнего вида Земли в разные времена года.

Исследование «Земля как экзопланета: II. Переменное во времени тепловое излучение Земли и ее атмосферная сезонность биоиндикаторов». Он доступен на сайте допечатной подготовки arXiv.org, а ведущий автор — Жан-Ноэль Меттлер. Меттлер учится в докторантуре физического факультета ETH Zurich, изучает экзопланеты и обитаемость.

Исторические корни этого типа исследований восходят к [1970-х годов, когда космические корабли посещали планеты нашей Солнечной системы. Пионер 10 и 11 (Юпитер и Сатурн) и Вояджер 1 и 2 (Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун) совершили облет некоторых братьев и сестер Земли.

Это было началом более глубокого изучения других планет. Измеряя ультрафиолетовое и инфракрасное излучение, ученые многое узнали о свойствах планетарных атмосфер, поверхностей и общего энергетического баланса.

Но сегодня мы живем во времена экзопланетологии. Мы распространяем наблюдения того же типа на планеты, удаленные на несколько световых лет.

Невероятное разнообразие планет, которые мы открыли, интересны сами по себе, но если есть Святой Грааль в науке об экзопланетах, то это должна быть обитаемость. Мы хотим знать, живет ли что-то еще где-то там.

По мере развития наших технологий астрономы получают все более мощные инструменты для изучения далеких планет. Технологическая цивилизация в другом месте Млечного Пути, вероятно, сделала бы то же самое.

В этом исследовании изучается спектр инфракрасного излучения Земли, влияние различных геометрий наблюдения на эти спектры и то, как наблюдения будут выглядеть для гораздо более удаленного наблюдателя.

Исследователи также оценили влияние смены времен года на спектры. «Мы узнали, что существует значительная сезонная изменчивость в спектре теплового излучения Земли и сила спектральных особенностей биоиндикаторов, таких как N 2 O, CH 4 , O 3 и CO 2 , сильно зависит как от времени года, так и от геометрии обзора».

В ходе исследования рассматривались четыре различные геометрии наблюдений: по одной с центром на Северном и Южном полюсах, одна на экваториальной части Африки и одна на экваториальной части Тихого океана.

Спектры были получены с помощью атмосферного инфракрасного зонда на борту спутника NASA Aqua.

Исследователи обнаружили, что не существует единой репрезентативной выборки спектра теплового излучения Земли. Сезонные изменения делают это невозможным.

«Вместо этого, — говорится в статье, — в спектре теплового излучения Земли наблюдается значительная сезонная изменчивость, а интенсивность поглощения биосигнатур сильно зависит как от времени года, так и от геометрии обзора».

Исследователи также обнаружили, что тепловое излучение сильно различается в зависимости от геометрии. Изменчивость показаний над сушей с течением времени была намного выше, чем над океанами. Африканский экваториальный вид и вид на Северный полюс были сосредоточены на массивах суши и показали большую изменчивость.

«В частности, вид с полюса в северном полушарии (NP) и вид с экватора с центром в Африке (EqA) показали годовую изменчивость в 33 процента и 22 процента на пиковой длине волны Земли ≈ 10,2 мкм соответственно», — говорится в документе.

Но термическая стабильность океанов означала меньшую изменчивость. «С другой стороны, просмотр геометрии с высокой долей моря, такой как полюс южного полушария (SP) и экваториальный вид с центром в Тихом океане (EqP), показывает меньшую годовую изменчивость из-за большой тепловой инерции океанов. »

Общий вывод из этого исследования заключается в том, что живая, динамичная планета, такая как Земля, не может быть охарактеризована одним спектром теплового излучения. Слишком много всего происходит здесь, на Земле, а это исследование даже не касалось облаков и их влияния.

«Необходима дальнейшая работа, чтобы исследовать, как доля облачности, сезонность облаков и их термодинамические фазовые свойства влияют на обнаружение и результат атмосферной сезонности», — пишут авторы.

Авторы говорят, что некоторые вариации незначительны и их будет трудно распутать при наблюдении за далекими планетами. Грязные данные могут скрыть их.

«Даже для Земли и особенно для экваториальных изображений вариации характеристик потока и силы поглощения в данных, объединенных с диском, невелики и обычно составляют ≈ 10 процентов. Отделить эти вариации от шума в будущих наблюдениях за экзопланетами будет непросто. »

Сложность Земли делает ее сложной целью для такого рода наблюдений, и авторы признают это.

«Эта сложность делает удаленную характеристику планетарной среды очень сложной задачей», — объясняют они.

«Используя Землю в качестве испытательного стенда, мы узнали, что планета и ее характеристики не могут быть описаны одним спектром теплового излучения, а необходимы многоэтапные измерения, предпочтительно как в отраженном свете, так и в тепловом излучении.»

Большинство наших обнаружений экзопланет основано на нескольких прохождениях этих планет перед своими звездами. Это имеет свои ограничения.

Космический телескоп Джеймса Уэбба предназначен для изучения спектров некоторых экзопланет с большей мощностью, поэтому мы приближаемся к тому дню, когда нам нужно будет лучше понять, что мы видим.

В этом исследовании проверялся новый метод наблюдения за экзопланетами в среднем инфракрасном диапазоне, а не в отраженном свете.