Als er een geavanceerde buitenaardse beschaving in een nabijgelegen sterrenstelsel woont, we kunnen het misschien detecteren met behulp van zijn eigen luchtvervuiling, volgens nieuw NASA-onderzoek. In het onderzoek is gekeken naar de aanwezigheid van stikstofdioxidegas (NO ₂ ), die op aarde wordt geproduceerd door fossiele brandstoffen te verbranden, maar ook uit niet-industriële bronnen kan komen, zoals biologie, bliksem, en vulkanen.

"Op aarde, het grootste deel van de stikstofdioxide wordt uitgestoten door menselijke activiteiten - verbrandingsprocessen zoals voertuigemissies en elektriciteitscentrales op fossiele brandstof, " zei Ravi Kopparapu van NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland. "In de lagere atmosfeer (ongeveer 10 tot 15 kilometer of ongeveer 6,2 tot 9,3 mijl), NEE ₂ van menselijke activiteiten domineren in vergelijking met niet-menselijke bronnen. Daarom, NEE observeren ₂ op een bewoonbare planeet kan mogelijk wijzen op de aanwezigheid van een geïndustrialiseerde beschaving." Kopparapu is hoofdauteur van een paper over dit onderzoek dat is aanvaard door de Astrofysisch tijdschrift en dinsdag online gepubliceerd, 9 februari in arXiv.

Astronomen hebben meer dan 4 gevonden, 000 planeten die tot nu toe in een baan om andere sterren draaien. Sommigen hebben misschien omstandigheden die geschikt zijn voor het leven zoals wij dat kennen, en op sommige van deze bewoonbare werelden, het leven kan zijn geëvolueerd tot het punt waarop het een technologische beschaving voortbrengt. Omdat planeten rond andere sterren (exoplaneten) zo ver weg zijn, wetenschappers kunnen niet zoeken naar tekenen van leven of beschaving door ruimtevaartuigen naar deze verre werelden te sturen. In plaats daarvan, ze moeten krachtige telescopen gebruiken om te zien wat zich in de atmosferen van exoplaneten bevindt.

Een mogelijke indicatie van leven, of biohandtekening, kan een combinatie zijn van gassen zoals zuurstof en methaan in de atmosfeer. evenzo, een teken van technologie op een exoplaneet, een technosignatuur genoemd, zou kunnen zijn wat hier op aarde als vervuiling wordt beschouwd - de aanwezigheid van een gas dat vrijkomt als een bijproduct van een wijdverbreid industrieel proces, zoals NEE ₂ .

Deze studie is de eerste keer NEE ₂ is onderzocht als een mogelijke technosignatuur.

"Andere studies hebben chloorfluorkoolwaterstoffen (CFK's) onderzocht als mogelijke technologische kenmerken, dit zijn industriële producten die op grote schaal werden gebruikt als koelmiddel totdat ze werden uitgefaseerd vanwege hun rol bij de aantasting van de ozonlaag, " zei Jacob Haqq-Misra, een co-auteur van het artikel aan het Blue Marble Institute of Science, Seattle, Washington. "CFK's zijn ook een krachtig broeikasgas dat kan worden gebruikt om een ​​planeet als Mars te terravormen door voor extra opwarming van de atmosfeer te zorgen. Voor zover we weten, CFK's worden helemaal niet door de biologie geproduceerd, dus ze zijn een meer voor de hand liggende technosignatuur dan NO ₂ . Echter, CFK's zijn zeer specifiek vervaardigde chemicaliën die elders misschien niet gangbaar zijn; NEE ₂ , ter vergelijking, is een algemeen bijproduct van elk verbrandingsproces."

In hun studie hebben het team gebruikte computermodellering om te voorspellen of NO ₂ vervuiling zou een signaal produceren dat praktisch te detecteren is met huidige en geplande telescopen. Atmosferisch NO2 absorbeert sterk sommige kleuren (golflengten) van zichtbaar licht, die kan worden gedetecteerd door het licht te observeren dat wordt gereflecteerd door een exoplaneet terwijl deze om zijn ster draait. Ze ontdekten dat voor een aardachtige planeet die rond een zonachtige ster draait, een beschaving die dezelfde hoeveelheid NO . produceert ₂ zoals de onze kon worden gedetecteerd tot op ongeveer 30 lichtjaar afstand met ongeveer 400 uur observatietijd met behulp van een toekomstige grote NASA-telescoop die waarneemt op zichtbare golflengten. Dit is een aanzienlijke, maar niet ongekende hoeveelheid tijd, aangezien de Hubble-ruimtetelescoop van NASA een vergelijkbare hoeveelheid tijd kostte voor de beroemde Deep Field-waarnemingen. Een lichtjaar, de afstand die het licht in een jaar aflegt, is bijna 6 biljoen mijl (ongeveer 9,5 biljoen kilometer). Ter vergelijking, de sterren die zich het dichtst bij onze zon bevinden, bevinden zich in het Alpha Centauri-systeem op iets meer dan 4 lichtjaar afstand, en onze melkweg is ongeveer 100, 000 lichtjaar in doorsnede.

Ze ontdekten ook dat sterren die koeler zijn en veel vaker voorkomen dan onze zon, zoals K- en M-type sterren, zal een sterkere, gemakkelijker gedetecteerd NEE ₂ signaal. Dit komt omdat dit soort sterren minder ultraviolet licht produceren dat uit elkaar kan vallen NO ₂ . Meer overvloedige sterren vergroten de kans dat er een buitenaardse beschaving wordt gevonden.

sinds NEE ₂ wordt ook op natuurlijke wijze geproduceerd, wetenschappers zullen een exoplaneet zorgvuldig moeten analyseren om te zien of er een overschot is dat kan worden toegeschreven aan een technologische samenleving. "Op aarde, ongeveer 76 procent van NO ₂ emissies zijn het gevolg van industriële activiteit, " zei Giada Arney van NASA Goddard, een co-auteur van het artikel. "Als we NEE in acht nemen ₂ op een andere planeet, we zullen modellen moeten draaien om de maximaal mogelijke NO . te schatten ₂ emissies die men zou kunnen hebben van niet-industriële bronnen. Als we meer NEE . observeren ₂ dan onze modellen suggereren aannemelijk is uit niet-industriële bronnen, dan de rest van de NO ₂ kan worden toegeschreven aan industriële activiteit. Toch is er altijd een mogelijkheid van een vals positief in de zoektocht naar leven buiten de aarde, en toekomstig werk zal nodig zijn om het vertrouwen te verzekeren in het onderscheiden van echte positieven van valse positieven."

Andere complicaties zijn de aanwezigheid van wolken of aerosolen in de atmosfeer. Wolken en aerosolen absorberen licht van vergelijkbare golflengten als stikstofdioxide, zodat ze de handtekening konden nabootsen. Het team is van plan een meer geavanceerd model te gebruiken om te zien of de natuurlijke variabiliteit van bewolking kan worden gebruikt om onderscheid te maken tussen de twee. Voor dit eerste onderzoek de onderzoekers gebruikten een model dat ervan uitgaat dat de atmosfeer van een planeet een enkele kolom is van de grond naar de ruimte met vele lagen. Dit is een goede aanname voor de meeste doeleinden en voor snelle berekeningen. Maar planeten zijn 3D-objecten, geen enkele kolommen. De vervolgstudie van het team zal 3D-modellen gebruiken om te vergelijken hoe nauwkeurig hun eerste resultaten waren.