Jak wykrylibyśmy planetę Doppelganger na Ziemi?

Z naszą obecną technologią lub technologią dostępną w najbliższej przyszłości (do 2025 r.), W jaki sposób wykrywalibyśmy planetę dokładnie taką samą jak nasza i jak blisko musiałaby być wykrywalna?

Jakie metody okazały się jak dotąd najskuteczniejsze w wykrywaniu planet podobnych do Ziemi i co mogłyby one ujawnić w odniesieniu do atmosfery naszej planety, właściwości orbit i naszego gatunku?

To pytanie jest ciekawym pomysłem na zastanowienie się nad tym, jak łatwo może nas znaleźć cywilizacja pozaziemska o porównywalnej technologii, i jak łatwo możemy je znaleźć.

Na potrzeby tego pytania założymy, że istnieje planeta z cywilizacją o równoważnych postępach technologicznych, która mogłaby istnieć gdziekolwiek.

Avi Loeb i Edwin Turner napisali artykuł o możliwości wykrycia cywilizacji podobnej do naszej na innym świecie, szukając świateł miasta.

Proponowana metoda sugeruje obserwowanie ciemnych stron planet, gdy przechodzą przed gwiazdą macierzystą. Chociaż powiedzieli, że ta metoda będzie wymagać przyszłych generacji teleskopów.

Źródło:

• Światła miasta mogą ujawnić cywilizację ET - Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics

Stosując obecną technologię (a przez to mam na myśli eksperymenty i teleskopy, które są teraz dostępne), nie wykryliśmy planety „podobnej do Ziemi” i prawdopodobnie nie bylibyśmy w stanie wykryć życia na Ziemi, nawet gdyby obserwowano ją z odległości kilku lat świetlnych . Dlatego obecnie nie ma szans na wykrycie życia na „ziemskim sobowtórze”. Opracowuję poniżej:

1. Żadne planety takie jak Ziemia nie zostały jeszcze wykryte wokół innej gwiazdy. Innymi słowy, żadna z nich nie ma podobnej masy, promienia i orbity w odległości 1 au (lub blisko niej) od gwiazdy typu słonecznego. Przy obecnej technologii, to jest po prostu poza zasięgiem. Dlatego każde ukierunkowane poszukiwanie życia na planecie podobnej do Ziemi nie wiedziałoby od czego zacząć. Jeśli nie można wykryć planety w ogóle to nie ma absolutnie żadnych szans na patrząc na jego składu atmosfery w poszukiwaniu biomarkerów (np tlen wraz z gazu redukującego jak metan czy chlorofluorowęglowodorów od cywilizacji przemysłowej - Lin i wsp 2014.). Jedynymi egzoplanetami, dla których (atmosferycznie i wstępnie) zmierzono kompozycje atmosferyczne, są „gorące Jowisze”. - gigantyczne egzoplanety krążące bardzo blisko swoich gwiazd.

2. „Ślepe” wyszukiwanie może szukać sygnatur radiowych i oczywiście to właśnie robi SETI. Jeśli mówimy o wykryciu „Ziemi”, to musimy założyć, że nie mówimy o umyślnych próbach transmisji na odległość, a więc musimy polegać na wykrywaniu przypadkowych „rozmów” radia i przypadkowych sygnałów generowanych przez naszą cywilizację. Projekt SETI Phoenix był najbardziej zaawansowanym poszukiwaniem sygnałów radiowych z innego inteligentnego życia. Cytując Cullers i in. (2000) : „ Typowe sygnały, w przeciwieństwie do naszych najsilniejszych sygnałów, spadają poniżej progu wykrywalności większości badań, nawet jeśli sygnał miałby pochodzić z najbliższej gwiazdy ”. Cytowanie z Tarter (2001) : „Przy obecnych poziomach czułości ukierunkowane wyszukiwania mikrofalowe mogą wykryć równoważną moc silnych nadajników telewizyjnych w odległości 1 roku świetlnego (w obrębie której nie ma innych gwiazd) ... ”. Niejednoznaczność w tych stwierdzeniach wynika z faktu, że możemy zrobić emitować silniejsze belki sygnały w pewnych ściśle określonych kierunkach, na przykład do prowadzenia metrologii w układzie słonecznym za pomocą radaru. Takie sygnały zostały obliczone być obserwowalne ponad tysiąca lat świetlnych lub więcej. Ale te sygnały są krótkie, rozpromienił się w produkt bardzo wąski kąt i mało prawdopodobne, że się powtórzy. Miałbyś szczęście mieć obserwację we właściwym kierunku we właściwym czasie, jeśli przeprowadzałeś ukierunkowane wyszukiwania.

Stąd moje twierdzenie, że przy obecnych metodach i teleskopach nie ma dużych szans na sukces. Ale oczywiście postęp technologiczny i w ciągu następnych 10-20 lat mogą pojawić się lepsze możliwości.

Pierwszym krokiem w ukierunkowanym poszukiwaniu byłoby znalezienie planet takich jak Ziemia. Pierwszą dużą szansą będzie wystrzelenie w 2017 roku statku kosmicznego TESS , zdolnego do wykrywania planet wielkości Ziemi wokół najjaśniejszych 500 000 gwiazd. Jednak jego dwuletnia misja ograniczyłaby zdolność wykrywania analogu ziemskiego. Najlepszy zakład na znalezienie innych Ziem pojawi się później (być może w 2024 r.) Wraz z uruchomieniem Platona, sześcioletnia misja, która ponownie bada najjaśniejsze gwiazdy. Jednak do przeprowadzenia badań atmosfery tych planet potrzebny jest duży krok naprzód. Bezpośrednie obrazowanie i spektroskopia prawdopodobnie wymagałoby kosmicznych interferometrów zerujących; pośrednie obserwacje efektów fazowych i spektroskopii transmisyjnej w atmosferze egzoplanet nie wymagają dużej rozdzielczości kątowej, a jedynie ogromnej precyzji i obszaru gromadzenia. Spektroskopia czegoś wielkości Ziemi wokół normalnej gwiazdy będzie prawdopodobnie wymagać większego następcy Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba ( JWST - premiera 2018 r.) Lub nawet więcej powierzchni zbierającej niż E-ELT w następnej dekadzie. Na przykład Snellen (2013) twierdzi, że zajęłoby 80–400 tranzytów czasu ekspozycji (tj. 80–400 lat!), aby wykryć sygnał biomarkera analogu Ziemi za pomocą E-ELT!

$\sim 150$

"prawdopodobnie nie". Chyba, że ​​były tak blisko, że sygnały telewizyjne lub radiowe, takie jak my przypadkowo wysyłaliśmy, można wykryć powyżej poziomów promieniowania tła, których nie możemy wiedzieć o cywilizacji.
Sygnały są bardzo słabe i nie pasują do naukowo interesujących pasm (oczywiście celowo, ponieważ nie chcemy, aby nasze telewizory odbierały naturalne sygnały, które zakłócałyby nasze sztuczne sygnały), chyba że twoim zainteresowaniem naukowym jest szpiegowanie wysyłanych komunikatów przez potencjalnych kosmitów (przychodzi mi na myśl SETI, fajne hobby i coś wspólnego z radioteleskopami na czas, gdy nie ma nic ciekawszego do słuchania).

Jeśli chodzi o planety wielkości Ziemi, nigdy nie byliśmy w stanie ich znaleźć, nie mówiąc już o skalistym w strefie zamieszkania gwiazdy. Mechanizmy stosowane do wykrywania egzoplanet po prostu nie są wystarczająco czułe.

Pozostawia jedną opcję: ich ekwiwalent Voyager 1 wchodzi do naszego Układu Słonecznego, a my faktycznie wykrywamy go i rozpoznajemy, czym on jest, i znajdujemy sposób na jego odzyskanie. Ale jeśli będą na naszym poziomie technologicznym, minie jeszcze tysiące lat, zanim to się stanie.

Gdyby istniała planeta z tą samą cywilizacją „dokładnie tak jak my”, prawdopodobieństwo, że była ona wystarczająco blisko, aby można ją było wykryć, jest niezwykle odległe. Nie zero, ale tak niskie, jak przekroczenie ściany za pomocą mechaniki kwantowej.