In de afgelopen decennia is er een explosie geweest in het aantal ontdekte buitenzonne-planeten. Per 1 april 2018 waren er in totaal 3.758 exoplaneten zijn bevestigd in 2.808 systemen, met 627 systemen met meer dan één planeet. Naast het uitbreiden van onze kennis van het universum, was het doel van deze zoektocht om bewijs te vinden van leven buiten ons zonnestelsel.
Bij het zoeken naar bewoonbare planeten hebben astronomen de aarde als leidend voorbeeld gebruikt. Maar zouden we een echte "aarde-achtige" planeet herkennen als we er een zouden zien? Deze vraag werd in een recent artikel behandeld door twee professoren, van wie er één een exoplaneetjager is en de ander een expert in aardwetenschappen en astrobiologie. Samen bekijken ze welke vooruitgang (verleden en toekomst) de sleutel zal zijn bij het zoeken naar Earth 2.0.
Het artikel, getiteld "Earth as an Exoplanet", verscheen onlangs online. De studie werd uitgevoerd door Tyler D. Robinson, een voormalig NASA Postdoctoral Fellow en een assistent-professor aan de Northern Arizona University, en Christopher T. Reinhard - een assistent-professor aan de Georgia Institute of Technology's School of Earth and Atmospheric Studies.
Omwille van hun studie concentreren Robinson en Reinhard zich op hoe de jacht op bewoonbare en bewoonde planeten buiten ons zonnestelsel zich gewoonlijk richt op aardanalogen. Dit is te verwachten, aangezien de aarde de enige planeet is waarvan we weten dat deze het leven kan ondersteunen. Professor Robinson vertelde Space Magazine via e-mail:
'De aarde is - momenteel! - ons enige voorbeeld van een bewoonbare en een bewoonde wereld. Dus als iemand vraagt: "Hoe ziet een bewoonbare exoplaneet eruit?" of "Hoe ziet een levensdragende exoplaneet eruit?", onze beste optie is om naar de aarde te wijzen en te zeggen: "Misschien ziet het er zo uit." Hoewel veel studies andere hypothetische planeten (bijvoorbeeld met water bedekte superaarde) hebben verondersteld, zal ons leidende voorbeeld van een volledig functionerende bewoonbare planeet altijd de aarde zijn. '
De auteurs onderzoeken daarom hoe waarnemingen van ruimtevaartuigen van het zonnestelsel hebben geleid tot de ontwikkeling van benaderingen voor het detecteren van handtekeningen van bewoonbaarheid en leven op andere werelden. Deze omvatten de Pioneer 10 en11 missies en Voyager 1 en2 ruimtevaartuig, dat in de jaren zeventig flybys van veel zonnestelsellichamen uitvoerde.
Deze missies, waarbij studies werden uitgevoerd naar de planeten en manen van het zonnestelsel met behulp van fotometrie en spectroscopie, lieten wetenschappers veel leren over de atmosferische chemie en compositie van deze lichamen, evenals meteorlogische patronen en chemie. Daaropvolgende missies hebben hieraan bijgedragen door belangrijke details te onthullen over de oppervlaktedetails en de geologische evolutie van de zonneplaneten en manen.
tevens de Galileo sonde voerde flybys van de aarde uit in december 1990 en 1992, wat planetaire wetenschappers de eerste kans bood om onze planeet te analyseren met dezelfde gereedschappen en technieken die eerder in het hele zonnestelsel waren toegepast. Het was ook de Voyager 1 sonde die een verre opname van de aarde maakte, die Carl Sagan de "Pale Blue Dot" -foto noemde.
Ze merken echter ook op dat de atmosfeer en het oppervlak van de aarde de afgelopen 4,5 miljard jaar geleden aanzienlijk zijn geëvolueerd. Volgens verschillende atmosferische en geologische modellen lijkt de aarde in feite op veel omgevingen in het verleden die volgens de huidige normen als vrij 'buitenaards' zouden worden beschouwd. Deze omvatten de vele ijstijden van de aarde en de vroegste tijdperken, toen de oeratmosfeer van de aarde het product was van vulkanische ontgassing.
Zoals professor Robinson uitlegde, brengt dit een aantal complicaties met zich mee als het gaat om het vinden van andere voorbeelden van "Pale Blue Dots":
“De belangrijkste complicatie is ervoor te zorgen dat je niet in de val loopt door te denken dat de aarde altijd is verschenen zoals het nu is. Onze planeet biedt dus eigenlijk een enorm scala aan opties voor hoe een bewoonbare en / of bewoonde planeet eruit zou kunnen zien. ”
Met andere woorden, onze jacht op analogen van de aarde zou een overvloed aan werelden kunnen onthullen die "aarde-achtig" zijn, in die zin dat ze lijken op een eerdere (of toekomstige) geologische periode van de aarde. Deze omvatten 'Snowball Earth’s', die bedekt zouden zijn met gletsjervellen (maar nog steeds levensdragend kunnen zijn), of zelfs hoe de aarde eruit zag tijdens de Hadean of Archean Eons, toen er nog geen zuurstoffotosynthese had plaatsgevonden.
Dit zou ook implicaties hebben als het gaat om wat voor soort leven daar zou kunnen bestaan. Als de planeet bijvoorbeeld nog jong is en de atmosfeer nog in de oorspronkelijke staat was, zou het leven strikt in microbiële vorm kunnen zijn. Als de planeet echter miljarden jaren oud was en in een interglaciale periode, zouden er meer complexe levensvormen kunnen zijn ontstaan en over de aarde zwerven.
Robinson en Reinhard gaan verder na welke toekomstige ontwikkelingen zullen helpen bij het spotten van "Pale Blue Dots". Deze omvatten telescopen van de volgende generatie, zoals de James Webb Space Telescope (JWST) - gepland voor implementatie in 2020 - en de Wide-Field Infrared Survey Telescope (WFIRST), die momenteel in ontwikkeling is. Andere technologieën omvatten concepten zoals Starshade, die bedoeld is om de schittering van sterren te elimineren, zodat exoplaneten direct kunnen worden afgebeeld.
"Het ontdekken van echte lichtblauwe stippen - met water bedekte terrestrische werelden in de bewoonbare zone van zonachtige sterren - zal vooruitgang vereisen in ons vermogen om exoplaneten" direct in beeld te brengen "," zei Robinson. 'Hier gebruik je ofwel optica in de telescoop of een futuristisch klinkende' starshade 'die voorbij de telescoop vliegt om het licht van een heldere ster op te heffen, waardoor je een zwakke planeet in een baan om die ster kunt zien. Een aantal verschillende onderzoeksgroepen, waaronder enkele in NASA-centra, werken aan het perfectioneren van deze technologieën. ”
Zodra astronomen eenmaal in staat zijn om rotsachtige exoplaneten rechtstreeks in beeld te brengen, zullen ze eindelijk hun atmosfeer in detail kunnen bestuderen en nauwkeurigere beperkingen kunnen stellen aan hun potentiële bewoonbaarheid. Buiten dat kan er een dag komen dat we de oppervlakken van deze planeten in beeld kunnen brengen, hetzij door extreem gevoelige telescopen of ruimtevaartmissies (zoals Project Starshot).
Of we nog een "Pale Blue Dot" vinden of niet, valt nog te bezien. Maar in de komende jaren kunnen we eindelijk een goed idee krijgen van hoe gewoon (of zeldzaam) onze wereld werkelijk is.
