Das Teleskop, das wir brauchen, um die Erde 2.0 zu finden

  • 2019

Northrop Grumman Aerospace Systems & NASA / STScI

Die letzten zwei Jahrzehnte der Exoplanetenjagd Hunderte von neuen Welten sind aufgetaucht, und in den letzten Jahren hat sich diese Zahl auf viele vergrößert, die scheinbar nahe an der Erde liegen. Die meisten dieser neuen Planeten werden jedoch indirekt entdeckt, obwohl das Wackeln oder Abnehmen ihrer Elternsterne eintritt. Die Planeten selbst sind einfach zu weit weg, um sie zu sehen.

Für Wissenschaftler, die wirklich weltähnliche Welten im Kosmos suchen, ist dies ein Problem. Diese Astronomen wollen nicht nur die Größe und die wahrscheinliche Temperatur eines Exoplaneten wissen, sondern auch, ob er die Zutaten für das Leben hat. Während die NASA eine neue Generation von leistungsstarken Satellitenteleskopen plant, die bewohnbare Welten ausfindig machen sollen - das neueste Design ist das ATLAST-Weltraumteleskop (Advanced Technology Large Aperture Space - ATLAST) -, fragen sich die Wissenschaftler auch, ob unsere beste Technologie sogar gut genug sein könnte, um Biomarker wie solche zu erfassen als Wasser, Sauerstoff oder photosynthetisches Grün.

"Das ist sicherlich eine große Herausforderung", sagt Timothy Brandt, ein Astrophysiker am Institute for Advanced Study der Princeton University, der die Aufgabe als "versucht, das Licht zu fangen, das von der im Dunkeln leuchtenden Hand einer Armbanduhr kommt direkt vor einem Flutlicht… von [6 Meilen] entfernt. "

Wir haben die Technologie

Brandt und der Astrophysiker Dave Spiegel haben gerade eine neue Studie veröffentlicht, in der die Spezifikationen beschrieben sind, die ein ATLAST-Teleskop benötigt. Und die Ergebnisse waren für die Planetenjäger des nächsten Jahrzehnts relativ hoffnungsvoll.

Durch Verwendung eines einfachen Modells, das variable Exoplanetenatmosphären erzeugte - und eine kleine, aber überschaubare Verbesserung der Technologie zulässt - sollte ein Teleskop vom ATLAST-Typ in der Lage sein, das Vorhandensein von Wasser und (etwas schwieriger als bisher als Astrophysiker eingeschätzte) Sauerstoff zu bestätigen. Um das Vorhandensein von Molekülen wie Chlorophyll zu bestätigen, wäre jedoch extremes Glück erforderlich. Außerdem gibt es keine Garantie dafür, dass Chlorophyll-ähnliche Moleküle für das Leben auf der Erde nicht einzigartig sind, so Spiegel.

Spiegel betont auch, dass das gemeinsame Auffinden von Wasser und Sauerstoff nicht unbedingt bedeutet, dass der Planet für ein erdähnliches Leben geeignet ist. Umgekehrt kann ein Exoplanet ohne Wasser oder Sauerstoff nicht hoffnungslos unfruchtbar sein.

"Wenn man sich die Erde von vor 3 Milliarden Jahren anschaut, hätte man sicherlich Leben gesehen, aber keinen Sauerstoff", sagt Spiegel. Wesley Traub, Chefwissenschaftler des Exoplanet-Explorationsprogramms der NASA, sagt, dass selbst mit diesen Vorbehalten die Bestätigung, wie viele andere wässrige, mit Sauerstoff angereicherte, erdähnliche Welten da draußen sind (vorausgesetzt, es gibt welche), tiefgreifende Auswirkungen auf unser Verständnis darüber haben, wie reichhaltiges Leben Sein.

"Und ich glaube nicht, dass sich die Menschen heute bewusst sind, dass wir mit den Ressourcen, die wir bereits haben, eine Mission wie ATLAST erreichen können - wir brauchen nur die Mittel und die Autorität, um dies zu erreichen", sagt Traub. "Wenn dies geschieht, spiegelt sich einfach wider, wann unsere Raumfahrtagenturen entscheiden, dass es eine lohnende Verfolgung ist."

Drei-Pferderennen

Seth Shostak, der leitende Astronom von SETI, sagt, wenn wir eine Mission wie ATLAST von der Erde aus starten könnten, würde dies ziemlich gut zu den anderen lebenssuchenden Bemühungen passen, die sich in den nächsten Jahrzehnten zuspitzen.

"Von den drei Pferden, die an diesem Rennen teilnehmen, ist SETI eins, denn es wird wahrscheinlich 10 bis 20 Jahre dauern, bis wir ein paar Millionen Sternensysteme durchsucht haben", sagt Shostak. (Er sagt, dass die Anzahl eine statistische Notwendigkeit ist, basierend auf unseren besten Schätzungen für die mögliche Verbreitung von intelligentem Leben, wie der Drake-Gleichung).

"Der zweite Weg, wie wir [außerirdisches] Leben finden könnten, ist, wenn es in der Nähe ist", sagt Shostak. Hier spricht er über die Möglichkeit, Mikroorganismen auf dem Mars oder auf Jupiters Mond Europa zu entdecken. Missionen, die dieses Ziel erreichen könnten, werden in den nächsten 10 bis 20 Jahren kommen.

"Der dritte Weg, den wir suchen, betrifft das, worüber wir hier sprechen - in den Atmosphären von Exoplaneten nach diesen Biomarkern suchen", sagte er und nickte zu ATLASTs aktuellem NASA-Slot für 2025.

Laut Shostak könnten wir - wenn wir es wirklich wollten - die Frage beantworten, ob es Leben außerhalb der Erde gibt.

"Es gibt Zeiten in der Geschichte, in denen die Menschheit plötzlich die Werkzeuge zur Erforschung unglaublich alter Fragen erhielt", sagt Shostak, "und wir werden dort sein - sollten wir uns entscheiden, die Ressourcen und die Zeit zu widmen."

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