Supertelescopes akan datang, observatorium berbasis darat dan luar biasa yang memungkinkan kita secara langsung mengamati atmosfer dunia yang jauh. Kita tahu ada kehidupan di Bumi, dan atmosfer kita mengisahkannya, jadi bisakah kita melakukan hal yang sama dengan planet-planet luar surya? Ternyata, muncul dengan satu biosignature, bahan kimia di atmosfer yang memberitahu Anda bahwa ya, tentu saja, ada kehidupan di dunia itu, sangat sulit.
Saya harus mengakui, saya sangat buruk untuk ini di masa lalu. Dalam episode lama Astronomi Cast dan Weekly Space Hangout, bahkan di sini di Guide to Space, saya mengatakan bahwa jika kita bisa mencicipi suasana dunia yang jauh, kita bisa mengatakan dengan keyakinan jika ada kehidupan di sana.
Cukup deteksi ozon di atmosfer, atau metana, atau bahkan polusi dan Anda bisa mengatakan, "ada kehidupan di sana." Nah, Fraser masa depan ada di sini untuk mengoreksi Fraser masa lalu. Sementara saya mengagumi antusiasme naifnya untuk mencari alien, ternyata, seperti biasa, segala sesuatunya akan menjadi lebih sulit daripada yang kita pikirkan sebelumnya.
Ahli astrobiologi sebenarnya berjuang untuk menemukan biosignature pistol merokok tunggal yang dapat digunakan untuk mengatakan ada kehidupan di luar sana. Dan itu karena proses alami tampaknya memiliki cara pintar untuk membodohi kita.
Apa beberapa biosignature potensial, mengapa mereka bermasalah, dan apa yang diperlukan untuk mendapatkan konfirmasi itu?
Mari kita mulai dengan dunia yang dekat dengan rumah: Mars.
Selama hampir dua dekade, para astronom telah mendeteksi awan besar metana di atmosfer Mars. Di sini di Bumi, metana berasal dari makhluk hidup, seperti bakteri dan kentut. Selain itu, metana mudah dihancurkan oleh sinar matahari, yang berarti bahwa ini bukan sisa metana kuno dari miliaran tahun yang lalu. Beberapa proses di Mars terus-menerus diisi ulang.
Tapi apa?
Nah, selain kehidupan, metana dapat terbentuk secara alami melalui vulkanisme, ketika batu berinteraksi dengan air panas.
NASA mencoba menyelesaikan pertanyaan ini dengan penemu Spirit and Opportunity, dan diharapkan Curiosity harus memiliki alat di atas kapal untuk menemukan sumber metana.
Selama beberapa bulan, Curiosity mendeteksi adanya peningkatan metana di permukaan sana, tetapi bahkan itu telah menimbulkan kontroversi. Ternyata bajak itu sendiri membawa metana, dan bisa saja mencemari daerah di sekitar itu sendiri. Mungkin metana yang terdeteksi berasal dari dirinya sendiri. Mungkin juga bahwa meteorit berbatu jatuh di dekatnya dan melepaskan beberapa gas yang mencemari hasil.
Misi ExoMars dari Badan Antariksa Eropa tiba di Mars pada Oktober 2016. Meskipun Schiaparelli Lander dihancurkan, Trace Gas Orbiter selamat dari perjalanan dan mulai memetakan atmosfer Mars dengan sangat rinci, mencari tempat-tempat yang bisa menjadi tempat pelepasan metana, dan sebagainya. Sejauh ini, kami tidak memiliki hasil konklusif.
Dengan kata lain, kami memiliki armada pengorbit dan pendarat di Mars, dilengkapi dengan instrumen yang dirancang untuk mengendus aroma metana yang paling samar di Mars.
Ada beberapa petunjuk yang sangat menarik tentang bagaimana tingkat metana di Mars nampak naik dan turun seiring musim, mengindikasikan kehidupan, tetapi para ahli astrobiologi masih tidak setuju.
Klaim luar biasa membutuhkan bukti luar biasa dan semua itu.
Beberapa teleskop sudah dapat mengukur atmosfer planet yang mengorbit bintang lain. Selama dekade terakhir, Teleskop Luar Angkasa Spitzer NASA telah memetakan atmosfer berbagai dunia. Misalnya, inilah peta hot jupiter HD 189733b
. Tempatnya payah, tapi wow, untuk mengukur atmosfer, dari planet lain, itu cukup spektakuler.
Mereka melakukan hal ini dengan mengukur bahan kimia bintang saat planet lewat di depannya, dan kemudian mengukurnya ketika tidak ada planet. Itu memberi tahu Anda bahan kimia apa yang dibawa planet ini ke pesta itu.
Mereka juga dapat mengukur atmosfer HAT-P-26b, yang merupakan dunia berukuran relatif Neptunus yang mengorbit bintang terdekat, dan terkejut menemukan uap air di atmosfer planet ini.
Apakah itu berarti ada kehidupan? Di mana pun kami menemukan air di Bumi, kami menemukan kehidupan. Tidak, Anda benar-benar bisa mendapatkan air tanpa kehidupan.
Ketika diluncurkan pada tahun 2019, James Webb Space Telescope milik NASA akan membawa penginderaan atmosfer ini ke tingkat berikutnya, memungkinkan para astronom untuk mempelajari atmosfer dari banyak dunia dengan resolusi yang jauh lebih tinggi.
Salah satu target pertama untuk Webb adalah sistem TRAPPIST-1 dengan setengah lusin planetnya yang mengorbit di zona layak huni bintang katai merah. Webb harus dapat mendeteksi ozon, metana, dan biosignature potensial lainnya untuk kehidupan.
Jadi apa yang diperlukan untuk bisa melihat dunia yang jauh dan tahu pasti ada kehidupan di sana.
Ahli astrobiologi John Lee Grenfell dari German Aerospace Center baru-baru ini membuat laporan, memeriksa semua biosignature eksoplanet yang mungkin ada di luar sana, dan mengulasnya untuk mengetahui seberapa besar kemungkinan mereka menjadi indikasi kehidupan di dunia lain.
Target pertama adalah oksigen molekuler, atau O2. Anda menghirupnya sekarang. Yah, bagaimanapun, 21% dari setiap napas. Oksigen akan bertahan di atmosfer dunia lain selama ribuan tahun tanpa sumber.
Ini diproduksi di sini di Bumi oleh fotosintesis, tetapi jika dunia dihancurkan oleh bintangnya, dan kehilangan atmosfer, maka hidrogen tertiup ke luar angkasa, dan oksigen molekuler dapat tetap ada. Dengan kata lain, Anda tidak dapat memastikannya.
Bagaimana dengan ozon, alias O3? O2 diubah menjadi O3 melalui proses kimia di atmosfer. Kedengarannya seperti kandidat yang baik, tetapi masalahnya adalah ada proses alami yang dapat menghasilkan ozon juga. Ada lapisan ozon di Venus, satu di Mars, dan mereka bahkan telah terdeteksi di sekitar bulan-bulan es di Tata Surya.
Ada dinitrogen oksida, juga dikenal sebagai gas tertawa. Ini diproduksi sebagai hasil oleh bakteri di tanah, dan membantu berkontribusi pada siklus nitrogen Bumi. Dan ada kabar baik, Bumi tampaknya menjadi satu-satunya dunia di Tata Surya yang memiliki dinitrogen oksida.
Tetapi para ilmuwan juga telah mengembangkan model bagaimana bahan kimia ini bisa dihasilkan dalam sejarah awal Bumi ketika lautnya yang kaya belerang berinteraksi dengan nitrogen di planet ini. Faktanya, baik Venus dan Mars bisa saja melalui siklus yang sama.
Dengan kata lain, Anda mungkin melihat kehidupan, atau Anda mungkin melihat planet muda.
Lalu ada metana, bahan kimia yang kami habiskan banyak waktu untuk dibicarakan. Dan seperti yang saya sebutkan, ada metana yang dihasilkan oleh kehidupan di Bumi, tetapi juga di Mars, dan ada lautan metana cair di Titan.
Ahli astrobiologi telah menyarankan hidrokarbon lain, seperti etana, isoprena, tetapi ini juga memiliki masalah mereka sendiri.
Bagaimana dengan polutan yang dihasilkan oleh peradaban maju? Astrobiologis menyebut ini "tanda-tanda teknologi", dan mereka dapat memasukkan hal-hal seperti klorofluorokarbon, atau kejatuhan nuklir. Tetapi sekali lagi, bahan kimia ini akan sulit untuk mendeteksi tahun cahaya jauhnya.
Para astronom menyarankan bahwa kita harus mencari bumi mati, hanya untuk menetapkan garis dasar. Ini akan menjadi dunia yang terletak di zona layak huni, tetapi jelas kehidupan tidak pernah berjalan. Hanya bebatuan, air, dan atmosfer yang diciptakan secara non-biologis.
Masalahnya adalah kita mungkin bahkan tidak bisa menemukan cara untuk mengonfirmasi bahwa dunia sudah mati. Jenis bahan kimia yang Anda harapkan untuk dilihat di atmosfer, seperti karbon dioksida dapat diserap oleh lautan, sehingga Anda bahkan tidak dapat membuat konfirmasi negatif.
Satu metode bahkan mungkin tidak melibatkan pemindaian atmosfer sama sekali. Vegetasi di Bumi ini memantulkan kembali panjang gelombang cahaya yang sangat spesifik di wilayah 700-750 nanometer. Ahli astrobiologi menyebut ini "tepi merah", karena Anda akan melihat peningkatan reflektifitas 5X dibandingkan permukaan lainnya.
Meskipun kami tidak memiliki teleskop untuk melakukan hal ini hari ini, ada beberapa ide yang sangat pintar, seperti melihat bagaimana cahaya dari sebuah planet memantulkan ke bulan di dekatnya, dan menganalisisnya. Mencari planet bumi exoplanet.
Faktanya, pada sejarah awal Bumi, itu akan terlihat lebih ungu karena bakteri Archaean.
Ada seluruh armada pesawat ruang angkasa dan observatorium darat yang online yang akan membantu kami mendorong lebih jauh ke pertanyaan ini.
Misi Gaia ESA akan memetakan dan mengkarakterisasi 1% bintang di Bima Sakti, memberi tahu kami jenis bintang apa di luar sana, serta mendeteksi ribuan planet untuk pengamatan lebih lanjut.
The Transiting Exoplanet Space Survey, atau TESS, diluncurkan pada tahun 2018, dan akan menemukan semua planet ekstrasurya yang berukuran lebih besar dan lebih besar di lingkungan kita.
Misi PLATO 2 akan menemukan dunia berbatu di zona layak huni, dan James Webb akan dapat mempelajari atmosfernya. Kami juga berbicara tentang teleskop LUVOIR besar yang bisa online pada tahun 2030-an, dan membawa pengamatan ini ke tingkat berikutnya.
Dan ada lebih banyak ruang dan observatorium berbasis darat dalam karya.
Ketika ronde teleskop berikutnya datang online, yang mampu mengukur langsung atmosfer dunia seukuran Bumi yang mengorbit bintang lain, para astrobiolog akan berjuang untuk menemukan biosignature yang memberikan tanda yang jelas bahwa ada kehidupan di sana.
Alih-alih kepastian, sepertinya kita akan memiliki perjuangan yang sama untuk memahami apa yang kita lihat. Para astronom akan saling tidak setuju, mengembangkan teknik baru dan instrumen baru untuk menjawab pertanyaan yang tidak terpecahkan.
Ini akan memakan waktu cukup lama, dan ketidakpastian akan sulit untuk ditangani. Tapi ingat, ini mungkin pertanyaan ilmiah paling penting yang bisa ditanyakan siapa pun: apakah kita sendirian di Semesta?
Jawabannya patut ditunggu.
Sumber: John Lee Grenfell: Tinjauan Biosignatures Exoplanetary.
Kiat ujung kepada Dr. Kimberly Cartier karena mengarahkan saya ke makalah ini. Ikuti pekerjaannya di Majalah EOS.
