Ar lengva atrasti gyvybę už šviesmečių?

Patikimiausi yra tiesioginiai įrodymai, kai užfiksuojame vaizdą pro teleskopą arba kosminio zondo kamerą. Bet egzoplanetos skrieja labai toli nuo mūsų. Artimiausia, vadinama Kentauro Proksima b, nutolusi už 4,2 šviesmečių. Jos link paleistas zondas skrietų daugiau nei 100 metų. kitos egzoplanetos yra dar toliau. Dar neturime teleskopų, kad galėtume pamatyti, kas vyksta planetų paviršiuje. Todėl tyrinėjame tik egzoplanetų atmosferas.

Vienas populiariausių būdų yra tranzitų metodas. Planetai slenkant per žvaigždės, šalia kurios ji yra, diską, dalis žvaigždės šviesos srauto užblokuojama. Mokslininkai užfiksuoja tą nedidelį srauto sumažėjimą. Žvaigždės šviesa perskrodžia planetos atmosferą ir joje esančios deguonies, ozono, vandens, anglies dioksido molekulės sugeria dalį šviesos fotonų. Žemę pasiekusiame žvaigždės spektre matome ir jos planetos atmosferos paliktus pėdsakus – sugerties linijas.

Planeta skleidžia šilumą – infraraudonuosius spindulius. Atmosferos molekulės sugeria tam tikrus šios šiluminės spinduliuotės fotonus ir tuomet planetos infraraudonojo diapazono spektre taip pat matome sugerties linijas. Žinome, kokie atomai ar molekulės sugeria tam tikrą energiją nešančius fotonus, galime tiksliai pasakyti, kokiam cheminiam elementui ar junginiui priklauso konkreti sugerties linija. Taip ieškoma medžiagų, kurias būtų galima susieti su gyvų organizmų gyvybinėmis funkcijomis.

Visi gyvi organizmai patys pasigamina energiją ir jiems reikalingus ląstelės komponentus. Šią medžiagų apykaitą galima registruoti. Pavyzdžiui, mes valgome, geriame, įkvepiame deguonį, o iškvepiame anglies dvideginį. Žemės atmosferoje esantis deguonis yra pats vaizdžiausias pavyzdys, kaip gyvi organizmai keičia savo aplinką. Du milijardus metų po Žemės susiformavimo jos atmosferoje deguonies buvo tik pėdsakai. Tačiau melsvabakterės „atrado“ fotosintezę ir ėmė gaminti tiek daug deguonies, jog planetos atmosferos sudėtis pasikeitė iš esmės.

Gyvi organizmai išskiria ir metaną. Tačiau Žemės atmosferoje metanas greitai oksiduojasi ir „virsta“ anglies dioksidu arba monoksidu. Tačiau Žemės spektre mes galime jį užfiksuoti. Taigi, dvi ar kelios medžiagos, kurių kiekiai planetos atmosferoje liudija, kad joje gali būti gyvybė.

Norint gauti tvirtus įrodymus, reikia kompleksinių tyrimų. Nustatyti, kokios sąlygos yra planetos paviršiuje. Ar temperatūra palanki gyvybei, ar yra vandens ir kitų gyvybei būtinų medžiagų, ypač anglies junginių. Deja, jei gyvi organizmai slepiasi po paviršiumi arba po ledu, aptikti juos kol kas būtų neįmanoma.

Kuo geresni teleskopai, tuo daugiau galimybių pastebėti nežemišką gyvybę. Todėl didžiausios viltys nukreiptos į ateities misijas, nors ir dabar veikiančio Jameso Webbo kosminio teleskopo negalima nuvertinti. Čilėje statomi Europos pietų observatorijos Ekstremaliai didelis teleskopas, kurio skersmuo bus 39 m (ELT), ir Gigantiškas Magelano teleskopas GMT), kurio skersmuo bus kiek didesnis nei 25 m. Jie turėtų pradėti veikti kitame dešimtmetyje. Prie jų prisijungs ir Trisdešimties metrų teleskopas (TMT). Tikimasi, kad tuomet tikrai aptiksime gyvybei svarbias medžiagas (deguonį, vandens garus, ozoną) planetų atmosferose, tiesiogiai jas stebint.

2026-ųjų metų rugpjūčio 30 d. į kosmosą pakilo NASA Nancy Grace Roman kosminis teleskopas. Jo matymo laukas bus 200 kartų platesnis nei Hubble teleskopo. Periodiškai juo fotografuodami dangų ir analizuodami gautus vaizdus astronomai viliasi sudaryti detalų galaktikų žemėlapį. Rasti naujų supernovų ir egzoplanetų. Juo atrasime laisvai klajojančias planetas ir ypač Žemės tipo planetas. Teleskope įmontuotas koronagrafas leis gauti tiesioginių egzoplanetų ir net egzomėnulių vaizdų. Nepavyks išsiversti be galingo, 8 m klasės kosminio teleskopo, kuris į kosmosą bus paleistas vėliau, po 2040 metų. Šiuo metu dar tik rengiama jo koncepcija. Tai bus Gyvybei tinkamų pasaulių observatorija (angl. Habitable Worlds Observatory).

Stebėjimai vyksta ir dabar. Su Jameso Webbo teleskopu yra pavykę užfiksuoti pėdsakų medžiagų, kurias galima susieti su gyvybine veikla. Žinomiausias pavyzdys yra K2–18 b, kurios atmosferoje aptiktos ne tik aiškios metano ir anglies dioksido linijos, bet ir silpnas dimetilsulfido signalas. Šiai medžiagai pasigaminti ne biologiniu keliu Žemėje yra itin nedaug galimybių. Dideliems atradimams reikia pakloti tvirtą pagrindą. Dabar kaupiame patirtį, ieškome arčiausiai esančių ir labiausiai į Žemę panašių planetų, renkame žinias apie jas. Tai padeda suprasti, kokio reikia teleskopo, kad galėtume įsitikinti, ar už Saulės sistemos ribų klesti gyvybė, panaši į žemiškąją.

Plačiau apie tai – dr. Renatos Minkevičiūtės paskaitoje „Ar lengva atrasti gyvybę už šviesmečių?“, kuri įvyks Mokslo festivalio metu rugsėjo 15 d. 11 val. Nacionalinio Fizinių ir technologijos mokslų centro B435 auditorijoje (Saulėtekio al. 3, Vilnius).