Het was een goede week voor astrobiologie. Binnen enkele dagen na de aankondiging van NASA dat de noodzakelijke ingrediënten voor leven aanwezig zijn in de pluimen die uitbarsten vanaf de zuidpool van Saturnusmaan Enceladus, wetenschappers verzamelden zich aan de Stanford University om te discussiëren over het ontdekken van leven buiten het zonnestelsel.

Opmerkend hoe, "De zoektocht naar leven in het heelal is getransformeerd van speculatie naar een datagestuurde wetenschap, " Sprekers zoals Stanford-natuurkundige Peter Michelson boden gedetailleerde plannen voor het vinden van leven op exoplaneten. In de loop van twee dagen op 20-21 april, tientallen wetenschappers die de Breakthrough Discuss Conference bijwoonden, overwogen opties voor het verkennen van planeten in andere sterrenstelsels. Deze optie omvatte het gebruik van een nieuwe generatie krachtige telescopen voor observaties op lange afstand, evenals het bevorderen van een eerste-van-zijn-soort technologie om andere sterrenstelsels te bezoeken - allemaal binnen de volgende generatie.

Wat deze strategieën gemeen hadden, was een focus op het observeren van bewoonbare zoneplaneten in onze lokale stellaire omgeving. Alleen in deze buurt, binnen 30 lichtjaar of zo van ons zonnestelsel, astrobiologen hebben al verschillende aardachtige exoplaneten en tientallen systemen geïdentificeerd die aardachtige werelden kunnen herbergen. Deze exoplaneten, geïdentificeerd door het effect dat ze hebben op hun moederster, zijn rotsachtig en hebben ongeveer dezelfde grootte en dichtheid als de aarde. Ze draaien om hun sterren op een afstand die vloeibaar water op het oppervlak zou laten bestaan. Er is, echter, ten minste één groot verschil tussen onze planeet en deze potentieel bewoonbare exoplaneten. Dat is, het zijn geen cirkelende sterren zoals onze zon.

Op het spectrum van sterren, onze zon is wat bekend staat als een gele dwerg. Het is helder, en niet erg groot in vergelijking met de grootste sterren in onze melkweg. Nog, zelfs middelmatige sterren zoals onze zon komen niet zo vaak voor. Onze lokale stellaire omgeving — en waarschijnlijk in het heelal als geheel — is gevuld met veel meer lage-massasterren. Er zijn 20 gele dwergsterren zoals onze zon in de buurt en 250 M-dwergen, een verscheidenheid aan sterren zo klein en zwak dat, ondanks hun overvloed, niet met het blote oog te zien. In de afgelopen drie tot vier jaar is elke afzonderlijke ster met een lage massa die we hebben bestudeerd, lijkt op zijn minst één planeet te hebben. Gebruikelijk, ze hebben er meer dan één.

"Hoe vaak komen planeten in een baan om sterren met een lage massa voor? Heel gewoon, " legde Courtney Dressing uit, een astronoom aan UC Berkeley aan de verzamelde groep. "Voor een typische M-dwerg, er zijn meestal 2,5 planeten. Een op de vier sterren heeft een planeet van dezelfde grootte en temperatuur als de aarde in de bewoonbare zone."

Dressing's punt was dat, gezien het aantal M-dwergen in de lokale regio, er zouden minstens 60 potentieel aardachtige planeten in bewoonbare zones moeten zijn binnen ongeveer 32 lichtjaar van hier, en misschien nog veel meer. Daten, de meeste van onze exoplaneetgegevens zijn afkomstig van het Kepler-ruimtevaartuig. Het Kepler-ruimtevaartuig heeft zijn zoektocht naar planeten gericht op grote M-dwergsterren. In de nabije toekomst, wanneer de kleine en middelgrote M-dwergen worden bestudeerd, we kunnen ontdekken dat dichter bij een op de drie sterren een aarde-achtige planeet in de bewoonbare zone ligt.

Behalve dat ze overvloediger zijn, het bestuderen van de potentieel bewoonbare exoplaneten rond deze sterren met een lage massa heeft nog andere voordelen. Deze exoplaneten hebben nauwe banen rond hun sterren omdat de bewoonbare zones dichtbij zijn, wetenschappers de kans geven om hun transits om de paar weken te bekijken. Het is tijdens deze transits, wanneer de exoplaneten voor hun sterren passeren, dat we de beste kans hebben om hun atmosferen te bestuderen op tekenen van leven. Veel congresgangers, waaronder Mercedes López-Morales van het Harvard Center for Astrophysics, legde uit hoe we de atmosferen van de dichtstbijzijnde planeten in de bewoonbare zone zullen onderzoeken op tekenen van leven aan het oppervlak of in een oceaan. "We gaan zuurstof zoeken, " ze zei.

Omdat de opkomst van zuurstof in de atmosfeer van de aarde overeenkwam met het verschijnen van leven, we gebruiken dat specifieke molecuul vaak als een marker voor de aanwezigheid van leven elders. Ook, zuurstof houdt van interactie met andere chemicaliën. Als we een planeet ontdekken waar nog zuurstof in de atmosfeer rondhangt, iets, mogelijk leven, is er actief mee bezig. Dus, de zoektocht naar leven zal zich richten op elementen en moleculen zoals waterstof, zuurstof, en methaan. Echter, zoals López-Morales uitlegde, er is een keerzijde aan deze benadering.

"De atmosfeer van een planeet is slechts 1 procent zo groot als de planeet. De grootte van het signaal is klein. Je moet minstens een biljoen fotonen verzamelen om er zeker van te zijn dat je echt naar zuurstof kijkt."

Het goede nieuws is dat er een nieuwe generatie telescopen, ontworpen voor planetaire verkenning en astrobiologie, online zal komen om ons te helpen die fotonen te verzamelen. Volgend jaar rond deze tijd de Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) zal klaar zijn voor lancering. Tijdens zijn tweejarige missie, TESS onderzoekt 200, 000 sterren, inclusief de betere in onze lokale systemen. De Giant Magellan Telescope (GMT) in Chili, gepland om in 2022 operationeel te zijn, zal een oplossend vermogen hebben dat 10 keer groter is dan de Hubble-ruimtetelescoop. De GMT zal een apparaat bevatten dat de G-CLEF-spectrograaf wordt genoemd, die in staat zal zijn om moleculen zoals zuurstof in verre planetaire atmosferen te zien. Eindelijk, wanneer de Extreem Grote Telescoop (ELT) in 2024 wordt geopend, het zal meer licht verzamelend vermogen hebben dan de huidige 8 tot 10 meter telescopen van de aarde samen. Astrobiologen rekenen erop dat deze grote telescopen tussen nu en 2024 online komen om de belangrijkste kandidaten te identificeren om naar zuurstof en leven in onze sterrenomgeving te zoeken.

Zelfs als we een schat aan atmosferische gegevens van deze missies verwachten, wetenschappers ontdekken soorten die heel gelukkig leven zonder zuurstof, licht, en andere kenmerken waarvan we dachten dat ze nodig waren voor het leven. Deze ontdekkingen benadrukken hoe atmosferische bio-signaturen zoals zuurstof een onvolmaakte, als verleidelijk, manier om het leven op afstand te zoeken. De vraag wordt dan:kan er een andere manier zijn om naar buitenaards leven te zoeken buiten het bestuderen van exoplaneetatmosferen?

Ideaal, om het leven op andere werelden definitief te identificeren, we zouden nabijgelegen planeten zoals Proxima b bezoeken, slechts 4 lichtjaar verwijderd, hetzij in persoon of met een ruimtevaartuig. Dit is het doel van het Starshot-initiatief van Breakthrough. Iets meer dan een jaar geleden aangekondigd, Het doelpunt van Starshot, volgens de oprichter is om 'letterlijk de sterren te bereiken tijdens ons leven'. Het plan om deze prestatie te bereiken omvat de lancering van een vloot van zeer kleine ruimtevaartuigen. Starshot zal die vaartuigen vervolgens versnellen tot zo dicht mogelijk bij de lichtsnelheid. Door krachtige lasers op deze gram-sized camera's in de ruimte te richten, kunnen we de tijd misschien verkorten, kosten, en gewicht dat nodig is om planeten rond andere sterren van dichtbij te bekijken.

"Het doel is om een ​​sonde heel dicht bij een planeet te vliegen en erachter te komen of er leven is, " zei Avi Loeb, een natuurkundige aan het Harvard Smithsonian Center for Astrophysics. "Wat is de kleur van de planeet? Is het groen? Heeft het vegetatie? Is het blauw, zijn er oceanen? Of is het woestijnachtig?"

Bij de conferentie, NASA-ingenieur Ruslan Belikov bracht simulaties in première van hoe een exoplaneet eruit zou kunnen zien vanuit het oogpunt van Starshot. Zelfs als het vaartuig met 90 procent van de lichtsnelheid zou bewegen, de camera's aan boord moeten nog steeds tekenen van grote oceanen kunnen opvangen, wolken, en landmassa's die een exoplaneet zou kunnen hebben.

De hoop is dat op een dag, door laserversnelling van deze zeer kleine vaartuigen te combineren met camera's en andere sensoren, kunnen we eindelijk eens uit de eerste hand kijken naar planeten in bewoonbare zones die rond nabije sterren cirkelen, en bij het doen, misschien definitief het leven elders in het heelal vinden. Door gegevens van onze nieuwe generatie zeer grote telescopen te combineren met atmosferische waarnemingen van nabije exoplaneten rond M-dwergen, kunnen we misschien de beste doelen kiezen voor het langsvliegen van kleine Starshot-vaartuigen.

"We worden de generatie die herinnerd wordt voor het vinden van exoplaneten. Dat is een feit, "zei López-Morales. "Gaan wij ook de generatie zijn die herinnerd zal worden als de eersten die het leven op die planeten hebben gevonden?"

Dat, inderdaad, zou de doorbraak van je leven zijn.

Dit verhaal is opnieuw gepubliceerd met dank aan NASA's Astrobiology Magazine. Verken de aarde en daarbuiten op www.astrobio.net.