विदेशी जीवन की खोज का सपना नई आशा पाता है

कई बार में से एक लिसा कल्टेनेगरएक दशक पहले एक खगोल विज्ञान सम्मेलन में एक ठंडी अप्रैल की सुबह का सपना वास्तविकता की ओर थोड़ा करीब आ गया था। वह याद कर रही थी कि वह एक भयानक, भयानक कप कॉफी थी, इसलिए नहीं कि वह इसे और पीने जा रही थी, बल्कि इसलिए कि वह लाइन में इंतजार कर रही थी और यह उसके हाथों में गर्म थी। तब बिल बोरुकी ने उसकी दिशा में कदम बढ़ाया।

उसने खुद को कॉफी से बचने के लिए कहने के लिए तैयार किया। लेकिन नासा के केपलर मिशन के प्रमुख बोरुकी, एक अंतरिक्ष दूरबीन जिसे अन्य सितारों (या "एक्सोप्लैनेट") की परिक्रमा करने वाले ग्रहों का शिकार करने के लिए डिज़ाइन किया गया था, के पास चर्चा करने के लिए कुछ और था। केप्लर ने देखा था इसके पहले दो पृथ्वी के आकार के एक्सोप्लैनेट की सतहों पर तरल पानी होने की एक अच्छी संभावना है। ये उस तरह की अजीब नई दुनियाएँ थीं, जिनकी सम्मेलन में सभी ने - और संभवतः अधिकांश मानव जाति ने - कम से कम एक बार कल्पना की थी। क्या कल्टेनेगर इस बात की पुष्टि करेंगे कि ग्रह रहने योग्य हो सकते हैं?

कल्टेनेगर, उस समय जर्मनी के हीडलबर्ग में मैक्स प्लैंक इंस्टीट्यूट फॉर एस्ट्रोनॉमी में एक खगोल भौतिकीविद्, ने सम्मेलन समाप्त होने से पहले नए जलवायु मॉडल चलाना शुरू कर दिया था, जिसमें ग्रहों के व्यास और उनके तारे की गुनगुनी चमक जैसे बुनियादी तथ्यों को शामिल किया गया था। उसका अंतिम उत्तर: एक योग्य हाँ. ग्रह जीवन के लिए, या कम से कम तरल पानी के लिए उपयुक्त हो सकते हैं; वे पानी के संसार भी हो सकते हैं, जो अंतहीन महासागरों में घिरे हुए हैं और लहरों के ऊपर एक भी चट्टानी बहिर्गमन नहीं है। चेतावनी यह थी कि उसे सुनिश्चित करने के लिए और अधिक उन्नत टिप्पणियों की आवश्यकता होगी।

तब से कल्टनेगर संभवत: रहने योग्य दुनिया के दुनिया के अग्रणी कंप्यूटर मॉडलर बन गए हैं। 2019 में, जब TESS नामक एक अन्य एक्सोप्लैनेट-शिकार नासा अंतरिक्ष यान ने अपना खुद का पाया पहली चट्टानी, समशीतोष्ण दुनिया, उन्हें कॉस्मिक होम इंस्पेक्टर की भूमिका निभाने के लिए फिर से बुलाया गया। हाल ही में, बेल्जियम स्थित SPECULOOS सर्वेक्षण ने उसकी मदद को समझने के लिए संपर्क किया एक नया पाया गया पृथ्वी के आकार का ग्रह SPECULOOS-2c को डब किया गया है जो अनिश्चित रूप से अपने तारे के करीब है। उसने और उसके सहयोगियों ने एक विश्लेषण पूरा किया, इस रूप में अपलोड किया गया एक पूर्वमुद्रण सितंबर में, यह दर्शाता है कि SPECULOOS-2c का पानी सौना वाष्प की तरह भाप बनने की प्रक्रिया में हो सकता है, जैसा कि शुक्र के किसी भी समुद्र ने बहुत पहले किया था और जैसा कि पृथ्वी के अपने महासागर आधे अरब वर्षों में करना शुरू कर देंगे। टेलीस्कोप अवलोकन कुछ वर्षों के भीतर यह बताने में सक्षम होना चाहिए कि क्या ऐसा हो रहा है, जो हमारे अपने ग्रह के भविष्य को प्रकट करने में मदद करेगा और आकाशगंगा में शत्रुतापूर्ण और रहने योग्य दुनिया के बीच चाकू के किनारे के अंतर को और सीमांकित करेगा।

ersatz Earths और जीवित ग्रहों के अधिक सट्टा दृश्यों का अनुकरण करने में, Kaltenegger पृथ्वी पर पाए जाने वाले विचित्र जीवन और भूविज्ञान का लाभ उठाता है ताकि अन्यत्र क्या संभव हो सकता है, इसके बारे में अपेक्षाओं का अधिक व्यवस्थित सेट विकसित किया जा सके। "मैं बुनियादी बातों को करने की कोशिश कर रही हूं," उसने कॉर्नेल विश्वविद्यालय की हालिया यात्रा के दौरान मुझसे कहा, जहां वह कार्ल सागन के नाम पर एक संस्थान का नेतृत्व करती है, जो एक अन्य करिश्माई इथाका-आधारित खगोलशास्त्री है, जो ब्रह्मांड में मानवता के एकाकी प्रवास को समाप्त करने के बारे में बड़े विचारों के साथ है।

उसकी व्यापक खोज - विदेशी जीवन की खोज - एक अभूतपूर्व चरण में प्रवेश कर रही है। एक अलौकिक रेडियो प्रसारण जैसी किसी चीज़ के बोल्ट-टू-द-ब्लू आगमन को छोड़कर, अधिकांश खगोलविदों का मानना ​​​​है कि ब्रह्मांड में अन्य जीवन का सामना करने का हमारा सबसे अच्छा निकट-अवधि का मौका बायोसिग्नेचर गैसों का पता लगाना है - गैसें जो केवल जीवन से आ सकती हैं - एक्सोप्लैनेट के वायुमंडल में तैरते हुए। उस तरह का पता लगाने के लिए आवश्यक दूरस्थ माप ने मानवता की सबसे उन्नत वेधशालाओं की क्षमताओं को भी प्रभावित किया है। लेकिन जेम्स वेब स्पेस टेलीस्कोप (JWST) के साथ अब अपने पहले कुछ महीनों के अवलोकन में, ऐसी खोज संभव हो गई है।

अगले कुछ वर्षों में, विशाल अंतरिक्ष दूरबीन मुट्ठी भर चट्टानी दुनिया की बारीकी से छानबीन करेगी, जिन्हें रहने योग्य माना जाता है, संभवतः नए SPECULOOS-2c सहित। कम से कम, JWST के अध्ययनों से यह पता लगाना चाहिए कि क्या इन ग्रहों में वायुमंडल है; वे यह भी दिखा सकते हैं कि कुछ तरल पानी से टपक रहे हैं। सबसे आशावादी रूप से - यदि जीवमंडल पृथ्वी जैसी दुनिया से आसानी से खिलते हैं - तो दूरबीन इन ग्रहों में से एक पर कार्बन डाइऑक्साइड, ऑक्सीजन और मीथेन के विषम अनुपात का पता लगा सकती है। खगोलविदों को एक अलौकिक पारिस्थितिकी तंत्र की उपस्थिति के लिए शंखनाद का श्रेय देने के लिए बेहद लुभाया जा सकता है।

बायोसिग्नेचर खोजने के लिए कल्टेनेगर और उसके साथियों के एक छोटे समूह को बहुत कम फोटॉन से निश्चितता को निचोड़ने की आवश्यकता होगी। वे न केवल वायुमंडलीय संकेतों की तलाश कर रहे हैं, बल्कि उन्हें और उनके सहयोगियों को ग्रह के तारों, चट्टान और हवा के संभावित परस्पर क्रिया को सटीक रूप से मॉडल करना चाहिए ताकि यह सुनिश्चित हो सके कि जीवन के अलावा कुछ भी एक विशेष वायुमंडलीय गैस की उपस्थिति की व्याख्या नहीं कर सकता है। इस तरह के किसी भी विश्लेषण को एक स्काइला और चारीबडीस के बीच नेविगेट करना चाहिए, दोनों झूठी नकारात्मकताओं से बचना चाहिए - जीवन था लेकिन आपने इसे याद किया - और झूठी सकारात्मकता जो जीवन को ढूंढती है जहां कोई नहीं है।

इसे गलत करने से परिणाम होते हैं। अधिकांश वैज्ञानिक प्रयासों के विपरीत, अलौकिक जीवन के संकेतों की खोज एक अपरिहार्य स्पॉटलाइट के तहत होती है, और एक टर्बोचार्ज्ड सूचना पारिस्थितिकी तंत्र में जहां कोई भी वैज्ञानिक "जीवन!" वित्त पोषण, ध्यान और जनता के विश्वास के ताने-बाने को विकृत करता है। कल्टेनेगर ने हाल ही में ऐसे ही एक एपिसोड के लिए फ्रंट-रो सीट की थी।

उनकी पीढ़ी को एक और दबाव का सामना करना पड़ता है, एक मैं नाजुक ढंग से पोज देने का इरादा रखता था लेकिन उनसे मिलने के एक घंटे बाद ही समाप्त हो गया। उसने और उसके सहयोगियों ने अपने करियर की शुरुआत एक्सोप्लैनेट के युग की शुरुआत में की थी। अब वे मरने से पहले एक पर जीवन की खोज करने की होड़ में हैं।

ग्रहों के सपने देखने वाले

बायोसिग्नेचर की आधुनिक खोज 1995 के पहले एक्सोप्लैनेट की खोज के लगभग तुरंत बाद शुरू हुई - एक गैस विशाल - जिसने एक सूर्य जैसे तारे की परिक्रमा की। ग्रह-शिकार जल्द ही भग्न और प्रतिस्पर्धी बन गया, सुर्खियों की दौड़। कुछ वरिष्ठ खगोलविदों को संदेह था कि आकर्षक, संसाधन-भूख ​​उपक्षेत्र कुछ अद्वितीय ग्रहों के एक से अधिक माप प्रदान कर सकता है। "लोगों को खुले तौर पर संदेह था, और कुछ लोग इसके खिलाफ गुस्से में थे," ने कहा सारा सीगरमैसाचुसेट्स इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी में एक एक्सोप्लैनेट खगोलशास्त्री। इस बीच, खुले आसमान के नए सवालों का पता लगाने के लिए समान विचारधारा वाले शोधकर्ताओं के एन्क्लेव कार्यशालाओं में इकट्ठा होने लगे। "हमने कभी किसी विचार को ना नहीं कहा," सीगर ने कहा, जो उस समय स्नातक छात्र थे।

कल्टेनेगर विश्वविद्यालय में एक नए व्यक्ति थे जब पहले विशाल एक्सोप्लैनेट की खबर गिर गई। वह ऑस्ट्रिया के एक छोटे से शहर में पली-बढ़ी थी, जिसके माता-पिता गणित, भौतिकी और भाषाओं में उसकी रुचि का समर्थन करते थे; शहर के पुस्तकालयाध्यक्ष उसे इतनी अच्छी तरह से जानते थे कि वे उसे वे नई किताबें देंगे जिन्हें उन्होंने अभी तक वर्गीकृत नहीं किया था। "सब कुछ संभव था," उसने अपनी परवरिश के बारे में कहा। ग्राज़ विश्वविद्यालय में, वह नई दुनिया की नई खोज की ओर आकर्षित हुई। सीगर, जो 1997 में एक ग्रीष्मकालीन स्कूल कार्यक्रम में कल्टेनेगर से मिले थे, अब उस उल्लेखनीय साहस की सराहना करते हैं जिसने एक स्नातक को एक उपक्षेत्र में शामिल होने के लिए प्रेरित किया जो अभी भी इतना फ्रिंज और क्षणिक था। "शुरुआत में वहाँ रहने में सक्षम होने के नाते - यह सिर्फ एक संयोग नहीं था," सीगर ने कहा। Kaltenegger के स्नातक अध्ययन के अंत तक, उसने यूरोपीय संघ से धन प्राप्त किया था और खुद को कैनरी द्वीप पर टेनेरिफ़ में एक वेधशाला में एक खुले स्थान में आमंत्रित किया था। वहां उसने एक्सोप्लैनेट का शिकार करने वाली लंबी, कॉफी की लत वाली रातें बिताईं, एक पोस्टडॉक के डायर स्ट्रेट्स एल्बम को लूप पर सुनने के लिए बाहर ठोकर खाने से पहले एक लावा-बिखरे हुए परिदृश्य पर सूरज की वृद्धि देखने के लिए।

इस बीच, अंतरिक्ष एजेंसियां ​​कार्रवाई में जुट गई थीं। 1996 में, नासा के एक प्रशासक, डैन गोल्डिन ने एक योजना का प्रचार किया, जो प्रभावी रूप से पहले गैस विशाल एक्सोप्लैनेट की खोज से लेकर अंत क्षेत्र तक सभी तरह से प्रभावी रूप से फैल गई होगी। उनकी योजना ने बड़े पैमाने पर अंतरिक्ष-आधारित वेधशालाओं का आह्वान किया, जिन्हें टेरेस्ट्रियल प्लैनेट फाइंडर्स कहा जाता है, जो कि उनके रासायनिक मेकअप को समझने के लिए उनके घटक रंगों में उनके प्रकाश को तोड़ते हुए, विदेशी पृथ्वी के विस्तृत स्पेक्ट्रोस्कोपिक माप ले सकते हैं।

बेहतर अभी भी, गोल्डिन ग्रहों की वास्तविक तस्वीरें चाहता था। 1990 में नासा की वोयाजर जांच ने सागन के कहने पर नेप्च्यून की कक्षा के बाहर से घर की एक तस्वीर खींची थी, जिससे हमारे पूरे जीवन, श्वास, नाजुक दुनिया को शून्य में निलंबित एक हल्के नीले रंग के बिंदु में बदल दिया गया था। क्या होगा अगर हम काले रंग में टिमटिमाते हुए एक और हल्का नीला बिंदु देख सकें?

यूरोपीय अंतरिक्ष एजेंसी ने डार्विन नामक पृथ्वी जुड़वां-स्काउटिंग, जीवन-खोज मिशन के अपने संस्करण का दायरा बढ़ाया। 24 साल के कल्टनेगर ने इस पर काम करने के लिए आवेदन किया और नौकरी मिल गई। "मैंने खुद से पूछा: यदि आप ऐसे समय में रहते हैं जहाँ आप यह पता लगा सकते हैं कि क्या हम ब्रह्मांड में अकेले हैं, और क्या मैं मदद कर सकता हूँ?" उसने कॉर्नेल में कहा, फ़िरोज़ा रत्न का हार पहने हुए, जो एक हल्के नीले बिंदु का प्रतीक है और अपने घुटने पर एक चायपत्ती को संतुलित करता है। "मेरे जीवन को देखते हुए, शायद मैं यही करना चाहता था।" उसे मिशन के डिजाइन ट्रेड-ऑफ पर विचार करने और सितारों की सूची तैयार करने का काम सौंपा गया था, जिसे डार्विन के दूरबीनों के बेड़े को ग्रहों के लिए स्कैन करना चाहिए; समानांतर में, उसने डॉक्टरेट की पढ़ाई की।

लेकिन 2000 के दशक में, अटलांटिक के दोनों किनारों पर भव्य विदेशी-शिकार दूरबीनों के दर्शन टूट गए। 2007 में डार्विन का अध्ययन विफल हो गया। एक कारण JWST का स्वयं का विकास कार्यक्रम था, जिसने बजट और ध्यान आकर्षित किया। एक और वैज्ञानिक संदेह था: उस समय, खगोलविदों को कोई सुराग नहीं था कि आकाशगंगा के सितारों के किस अंश में स्थिर, समशीतोष्ण जलवायु की संभावना के साथ चट्टानी ग्रह हैं।

यह अंश पांच में से एक के बारे में निकलेगा, जैसा कि केप्लर स्पेस टेलीस्कोप द्वारा प्रकट किया गया था, जो 2009 में लॉन्च हुआ और हजारों एक्सोप्लैनेट की खोज की। एक स्थलीय ग्रह खोजक मिशन, जिसे किसी को पुनर्जीवित किया जाना चाहिए, उसके पास इंगित करने के लिए बहुत सारे स्थान होंगे।

केप्लर के लॉन्च के बाद से, हालांकि, व्यावहारिक समझौतों ने ज्योतिषविदों को छोटे सपने देखने के लिए प्रेरित किया है, अपने संसाधनों को एक विनम्र पथ पर मोड़ दिया है। डार्विन जैसी वेधशाला एक अधिक चमकीले तारे के बगल में एक चट्टानी ग्रह के संकेत को चुन सकती थी - एक जुगनू की तस्वीर लेने की तुलना में अक्सर एक चुनौती होती है क्योंकि यह एक सर्चलाइट के चारों ओर उड़ता है। लेकिन अब एक और सस्ता तरीका है।

सीजर और हार्वर्ड खगोलशास्त्री दिमितार ससेलोव सपने देखा वैकल्पिक तरीका 2000 में - एक एक्सोप्लैनेट के वातावरण में सूँघने का एक तरीका भले ही ग्रह और उसके तारे से प्रकाश एक साथ मिश्रित हो। सबसे पहले, टेलिस्कोप ऐसे ग्रहों की तलाश करते हैं जो पृथ्वी के दृष्टिकोण से देखे गए अपने तारे के सामने "पारगमन" करते हैं, जिससे तारों की रोशनी में थोड़ी कमी आती है। ये पारगमन जानकारी से भरपूर हैं। एक पारगमन के दौरान, एक तारे का स्पेक्ट्रम नए धक्कों और झटकों को उगलता है, क्योंकि कुछ तारों की रोशनी ग्रह के चारों ओर वायुमंडल की अंगूठी के माध्यम से चमकती है और वातावरण में अणु विशिष्ट आवृत्तियों के प्रकाश को अवशोषित करते हैं। वर्णक्रमीय विगल्स के कलात्मक विश्लेषण से उच्च-ऊंचाई वाले रसायन विज्ञान का पता चलता है। हबल स्पेस टेलीस्कोप ने 2002 में इस तकनीक का परीक्षण शुरू किया, सोडियम वाष्प ढूँढना एक दूर गैस विशाल ग्रह के आसपास; अन्य दूरबीनों के साथ, इसने दर्जनों लक्ष्यों पर चाल को दोहराया है।

अब ब्रह्मांड को देखने के लिए कुछ उपयुक्त पृथ्वी जैसी दुनिया को खांसने की जरूरत है।

एक्सोप्लैनेट सर्वेक्षणों में बहुत अधिक पके हुए ज्यूपिटर का सामना करना पड़ा और अन्य सितारों के आसपास नेप्च्यून्स को कम किया गया, लेकिन केप्लर युग तक तरल पानी की संभावना वाले चट्टानी ग्रह दुर्लभ रहे। 2010 के मध्य तक, केप्लर ने दिखाया था कि पृथ्वी के आकार की दुनिया आम हैं; इसने कुछ संभावित रहने योग्य लोगों को अपने सितारों के सामने पारगमन करते हुए भी देखा, जैसे कि कल्टेनेगर की जोड़ी ने बोरुकी के लिए मॉडलिंग की। फिर भी, केप्लर के विशिष्ट उदाहरण अच्छे अनुवर्ती अध्ययन के लिए बहुत दूर थे। इस बीच, 2016 में खगोलविदों ने पाया कि पृथ्वी के सबसे नज़दीकी तारे, प्रॉक्सिमा सेंटॉरी में, संभावित रूप से रहने योग्य पृथ्वी के आकार का ग्रह है। लेकिन वह ग्रह अपने तारे का पारगमन नहीं करता है।

2009 में, कल्टेनेगर, फिर हार्वर्ड में और अपने आप में क्षेत्र को आकार देने वाले, और एक सहयोगी, वेस्ली ट्रब ने एक और योग्यता जोड़ी। उन्होंने सोचा कि एक विदेशी सभ्यता के लिए क्या करना होगा पृथ्वी पर बायोसिग्नेचर गैसों का पता लगाएं - एक ऐसा ग्रह जिसके पास अपेक्षाकृत तंग वातावरण है, जो एक चमकीले तारे को पार कर रहा है। उन्होंने महसूस किया कि JWST जैसी दूरबीन प्रत्येक पारगमन के दौरान वायुमंडलीय गैसों से केवल छोटे संकेतों को देखेगी, इसलिए किसी भी सांख्यिकीय निश्चितता को प्राप्त करने के लिए, खगोलविदों को दर्जनों या सैकड़ों पारगमन का निरीक्षण करने की आवश्यकता होगी, जिसमें वर्षों लगेंगे। इस अंतर्दृष्टि पर कार्य करते हुए, खगोलविदों ने मंद, ठंडे लाल बौने सितारों के आसपास की कक्षाओं में पृथ्वी की तलाश करना शुरू कर दिया, जहां वायुमंडलीय संकेतों को तारों की रोशनी से कम डूबना होगा और पारगमन अधिक बार दोहराया जाएगा।

ब्रह्मांड के माध्यम से आया था। 2017 में, खगोलविदों ने TRAPPIST-1 नामक एक लाल बौने तारे के चारों ओर सात चट्टानी ग्रहों की खोज की घोषणा की। फिर सितंबर में, SPECULOOS-2 सिस्टम एक बैकअप के रूप में उभरा। ये सितारे करीब हैं। वे मंद और लाल हैं। उनमें से प्रत्येक के पास कई चट्टानी ग्रह हैं जो पारगमन करते हैं। और गर्मियों के रूप में, JWST उम्मीद से भी बेहतर चल रहा है। यह अगले पांच वर्षों का एक बड़ा हिस्सा अपने अजीब सितारों के चारों ओर घूमते हुए चट्टानों और रसायनों के इन गन्दे ग्लोब को घूरते हुए बिताएगा। कल्टेनेगर जैसे सिद्धांतकारों के लिए, जो वैकल्पिक पृथ्वी के दिवास्वप्न से अपने वायुमंडलीय रसायन विज्ञान के बारे में भविष्यवाणियों पर मंथन करने के लिए गए थे, दशकों की प्रत्याशा ने कंप्यूटर मॉनीटर पर स्क्विगली स्पेक्ट्रा की धीमी गति से फीका-इन का रास्ता दिया है।

ग्लोइंग एलियन लेडी

दो साल से भी अधिक समय से, कल्टनेगर का कार्यालय - वही सागन जिसमें काम करता था - समय के साथ जमी हुई थी। पहले महामारी आई, फिर विश्राम। अगस्त में, वह अपने व्हाइटबोर्ड पर हाथ में एक मार्कर के साथ आगे बढ़ रही थी, उन विचारों की एक सूची की समीक्षा कर रही थी जो लेखक के कमरे में जगह से बाहर नहीं दिखेंगे। स्टार ट्रेक श्रृंखला। (गैया और सेटी। डार्क महासागर। ओजोन। भूमि। उथला महासागर। लोहा?) "यह मजेदार हिस्सा है," उसने पहले ही प्रकाशित किए गए कागजात के विषयों के माध्यम से कहा।

2015 में हार्वर्ड में, फिर हीडलबर्ग में, जहां उन्होंने अपनी पहली प्रयोगशाला चलाई, केल्टेनेगर कार्ल सगन इंस्टीट्यूट के संस्थापक निदेशक बने। एक दिन हीडलबर्ग में उसके समय के दौरान, एक ईमेल आया जोनाथन लूनिन, कॉर्नेल में खगोल विज्ञान विभाग की प्रमुख ने पूछा कि क्या वह महत्वपूर्ण अवसरों के बारे में बात करना चाहती हैं। "मैं जाता हूँ, हे भगवान, यह एक 'विज्ञान में महिला' घटना है। एक निश्चित बिंदु पर, आपको उनमें से बहुत से निमंत्रण मिलते हैं।" लूनिन इसके बजाय एक नए प्रोफेसर को नियुक्त करना चाह रहा था। Kaltenegger ने जवाब दिया कि वह एक अंतःविषय, खगोल जीव विज्ञान-केंद्रित संस्थान में काम करना पसंद करेगी। तो यहां एक का नेतृत्व करें, उन्होंने सुझाव दिया।

हाल ही में एक सुबह हम संस्थान के पास परिसर में एक बगीचे में बैठे, जो रोडोडेंड्रोन से घिरा हुआ था। जैसे ही मंद धूप छनती गई, एक छोटा पक्षी एक पेड़ के तने पर चढ़ गया, एक सिकाडा गुलजार हो गया, और एक लॉन घास काटने की मशीन का ड्रोन पास, फिर दूर चला गया। यह स्पष्ट रूप से एक आबाद दुनिया थी।

व्यापार में कल्टेनेगर का स्टॉक कल्पना है: जेडब्लूएसटी जैसे $ 10 बिलियन स्पेस टेलीस्कोप की योजना बनाते समय खगोलविदों पर भरोसा है, और अधिक काव्य प्रकार जो सार्वजनिक दर्शकों को प्रभावित करता है। तो यह दृश्य उसे कैसा लगा?

उसने नज़र उठाई। पेड़ों में हरे पत्ते थे, जैसा कि प्रकाश संश्लेषण करने वाले अधिकांश ज्ञात जीवों में होता है। वे हमारे पीले सूरज और उसके प्रचुर दृश्य-प्रकाश विकिरण का लाभ उठाने के लिए विकसित हुए थे, जो कि हरे रंग की तरंग दैर्ध्य को उछालते हुए नीले और लाल फोटॉन को छीनने वाले पिगमेंट का उपयोग करते हैं। लेकिन ठंडे तारों के आसपास के पौधे, प्रकाश के लिए लालची, गहरे रंग के हो सकते हैं। "मेरे दिमाग की नज़र में, अगर मैं चाहूँ, तो यह हमारे साथ बगीचे में लाल सूरज के नीचे पूरी तरह से बदल जाता है," उसने कहा। "आपके चारों ओर सब कुछ बैंगनी है, आपके पीछे," पत्तियों सहित।

2000 के दशक की शुरुआत में डार्विन मिशन पर अपने काम के दौरान विकसित होने वाले संदेह के कारण, पृथ्वी के अलौकिक-घाटी संस्करणों ने दो दशकों के लिए कल्टेनेगर की सोच में भारी रूप से चित्रित किया है।

उस समय का लक्ष्य चट्टानी, समशीतोष्ण ग्रहों से स्पेक्ट्रा की तुलना करना था कि पृथ्वी का स्पेक्ट्रम दूर से कैसा दिखेगा, व्यापक प्रकाश संश्लेषण के कारण ऑक्सीजन के अधिशेष जैसे विशिष्ट संकेतों की तलाश करना। कल्टेनेगर की आपत्ति थी कि, पृथ्वी के अस्तित्व के पहले 2 अरब वर्षों तक, इसके वातावरण में ऑक्सीजन नहीं थी। फिर ऑक्सीजन को उच्च स्तर तक बनने में एक और अरब साल लग गए। और इस बायोसिग्नेचर ने अपनी उच्चतम सांद्रता को पृथ्वी के वर्तमान स्पेक्ट्रम में नहीं, बल्कि क्रेटेशियस अवधि के अंत में एक छोटी खिड़की के दौरान मारा जब प्रोटो-पक्षियों ने आकाश के माध्यम से विशाल कीड़ों का पीछा किया।

पृथ्वी का अपना स्पेक्ट्रम कैसे बदल गया है, इसके लिए एक अच्छे सैद्धांतिक मॉडल के बिना, कल्टेनेगर को डर था, बड़े ग्रह-खोज मिशन आसानी से एक जीवित दुनिया को याद कर सकते हैं जो एक संकीर्ण अस्थायी टेम्पलेट से मेल नहीं खाती। उसे समय के साथ विकसित होने वाले एक एक्सोप्लैनेट के रूप में पृथ्वी की कल्पना करने की आवश्यकता थी। ऐसा करने के लिए, उसने भू-वैज्ञानिक जेम्स कास्टिंग द्वारा विकसित पहले वैश्विक जलवायु मॉडल में से एक को अनुकूलित किया, जिसमें अभी भी 1970 के चुंबकीय-टेप युग के संदर्भ शामिल हैं। कल्टेनेगर ने इस कोड को एक बीस्पोक टूल में विकसित किया जो न केवल पृथ्वी का विश्लेषण कर सकता है समय के माध्यम से लेकिन मौलिक रूप से विदेशी परिदृश्य भी, और यह उसकी प्रयोगशाला का वर्कहॉर्स बना हुआ है।

बगीचे में हमारी बातचीत के एक दिन बाद, मैं कल्टेनेगर के बगल में कार्यालय में बैठ गया, पोस्टडॉक रेबेका पायने के कंधे को देख रहा था क्योंकि हम दोनों एक काले रंग की पृष्ठभूमि पर पाठ की तंग पंक्तियों में बैठे थे। "अगर मैं एक काले रंग की योजना के साथ नहीं जाती, तो दिन के अंत तक मेरी आँखें मेरे सिर से गिरना चाहती हैं," उसने कहा।

पायने और उनके सहयोगी अपने सॉफ़्टवेयर को किसी ग्रह के बारे में बुनियादी तथ्य, जैसे कि उसकी त्रिज्या और कक्षीय दूरी, और उसके तारे का प्रकार खिलाते हैं। फिर वे इसकी संभावित वायुमंडलीय संरचना के बारे में अनुमान लगाते हैं, और यह देखने के लिए अपने मॉडल चलाते हैं कि युगों से ग्रह का वातावरण कैसा दिखाई देगा। जब उन्होंने SPECULOOS-2c के लिए ऐसा किया, तो उन्होंने देखा कि आभासी रसायन आभासी तारों की रोशनी में नहाते हैं, गिरते हैं और नकली रासायनिक प्रतिक्रियाओं के माध्यम से एक दूसरे का सत्यानाश करते हैं। काल्पनिक वातावरण अंततः एक संतुलन में बस गया, और सॉफ्टवेयर एक तालिका से बाहर हो गया। पायने ने स्क्रीन पर एक को ऊपर खींच लिया। उसने अलग-अलग ऊंचाई पर नए ग्रह के तापमान और रसायन विज्ञान पर अनुमान दिखाते हुए, पंक्ति के बाद अपने माउस को घुमाया। उस जानकारी का उपयोग करके, वह और उसके सहयोगी विशेष रूप से प्रचुर मात्रा में यौगिकों की पहचान कर सकते हैं जिन्हें JWST या कोई अन्य उपकरण देख सकता है।

से पृथ्वी के माध्यम से समय का अध्ययन पर, काल्टनेगर के कई पेपर एक ही पैटर्न का पालन करते हैं। उसकी चाल यह है कि हम उसकी सैद्धांतिक हथेली में पृथ्वी की अपनी समृद्धि के बारे में जो कुछ भी जानते हैं उसे इकट्ठा करें, फिर इसे अलग-अलग कुल्हाड़ियों के साथ बास्केटबॉल की तरह घुमाएं। क्या होगा अगर हम इसे समय पर रिवाउंड कर दें? क्या होगा यदि एक विदेशी पृथ्वी का भूविज्ञान अलग हो? एक अलग माहौल? एक अखिल महासागर सतह? क्या होगा अगर यह एक लाल सूरज, या एक सफेद बौने की धधकती-गर्म राख की परिक्रमा करता है?

2010 में, उदाहरण के लिए, उसने पा लिया कि तत्कालीन आगामी JWST फिलीपींस में 1991 के माउंट पिनातुबो विस्फोट जैसे ज्वालामुखी विस्फोट से गैसों की उपस्थिति का अनुमान लगाने में सक्षम होना चाहिए, यदि इसी तरह की घटना किसी एक्सोप्लैनेट पर हुई हो। या यह सतह और वायुमंडल (जैसे पृथ्वी पर) के बीच कार्बन के चक्र द्वारा शासित दुनिया की पहचान कर सकता है, बल्कि इसके बजाय सल्फर द्वारा ज्वालामुखियों द्वारा छोड़ा गया और फिर तारों की रोशनी से टूट गया। ऐसे जलवायु चक्र मायने रखते हैं जब आप बायोसिग्नेचर गैसों की पहचान करने की कोशिश कर रहे हों, और इसलिए भी कि वे ग्रहों के बड़े भौतिकी का हिस्सा हैं। इन परियोजनाओं पर कल्टेनेगर के साथ सहयोग करने वाले सैसेलोव ने कहा, "बायोसिग्नेचर केक के शीर्ष पर चेरी के रूप में बैठे हैं, लेकिन मूल रूप से, खाने के लिए बहुत सारे केक हैं।"

अपने वायुमंडलीय मॉडलिंग के बाहर, कल्टेनेगर ने पिछले दशक में पृथ्वी को परिमार्जन करने में भी बिताया है ताकि एक ज्योतिषविज्ञानी की जिज्ञासाओं के कैबिनेट को इकट्ठा किया जा सके: अजीब स्पेक्ट्रा का एक सार्वजनिक डेटाबेस। यदि खगोलविद एक्सोप्लैनेट स्पेक्ट्रम में एक विषम विग्गल खोजने का प्रबंधन करते हैं, तो उसका डेटाबेस इसे समझने की कुंजी प्रदान कर सकता है।

उदाहरण के लिए, येलोस्टोन नेशनल पार्क की यात्रा पर, काल्टनेगर ने गर्म तालाबों की सतहों पर बहुरंगी माइक्रोबियल स्लिक्स पर अचंभा किया। इसने उन्हें और उनके सहयोगियों को पेट्री डिश में 137 जीवाणु प्रजातियों की खेती करने के लिए प्रेरित किया, फिर उनके स्पेक्ट्रा प्रकाशित करें. "इंद्रधनुष में शायद ऐसा कोई रंग नहीं है जो आप अभी पृथ्वी पर नहीं पा सके," कहा लिन रोथ्सचाइल्ड, नासा के एम्स रिसर्च सेंटर में एक सिंथेटिक जीवविज्ञानी और परियोजना पर एक सहयोगी। आर्कटिक में बर्फ के कोर की ड्रिलिंग के एक अलग सहयोगी के काम से प्रेरित होकर, कल्टेनेगर के समूह ने 80 ठंडे-प्यार वाले रोगाणुओं को अलग कर दिया, जो एक बर्फ ग्रह पर विकसित हो सकते हैं, एक संदर्भ डेटाबेस प्रकाशित करना इन स्पेक्ट्रा के इस मार्च।

अन्य दुनिया बायोफ्लोरेसेंट हो सकता है. पृथ्वी पर, कोरल जैसे बायोफ्लोरेसेंट जीव इसे अवशोषित करके और इसे दृश्य प्रकाश के रूप में फिर से उत्सर्जित करके पराबैंगनी प्रकाश से अपनी रक्षा करते हैं। यह देखते हुए कि TRAPPIST-1 जैसे लाल बौने तारा प्रणालियों में ग्रह पराबैंगनी विकिरण में नहाए हुए हैं, कल्टेनेगर का तर्क है कि विदेशी जीवन एक समान प्रक्रिया विकसित कर सकता है। (उसके बाद से उसे "उस चमकती विदेशी महिला" के रूप में संदर्भित किया गया है।) वह संभावित लावा दुनिया का प्रतिनिधित्व करने वाले स्पेक्ट्रा की एक श्रृंखला प्राप्त करने की भी योजना बना रही है; एक भू-वैज्ञानिक सहयोगी और एक नया पोस्टडॉक जल्द ही चट्टानों को पिघलाना शुरू कर देगा।

जैसे-जैसे उनकी प्रकाशन सूची बढ़ी है, कल्टेनेगर ने एक उभरती हुई सितारा महिला वैज्ञानिक के अवसरों और आक्रोश दोनों का अनुभव किया है। एक बार, जब वह जीवन की तलाश में हवाई में एक IMAX शॉर्ट फिल्म कर रही थीं, तो निर्माताओं ने उन्हें एक वैज्ञानिक, लौरा डर्न की धारणा से मेल खाने के लिए शॉर्ट्स पहनाए। जुरासिक पार्क चरित्र; निर्णय के बाद सभी मच्छरों के काटने को कवर करने के लिए अधिक मेकअप की आवश्यकता थी।

सहयोगियों ने कहा कि एक तंग-बुनने वाले क्षेत्र में सीमित मात्रा में टेलीस्कोप समय साझा करने के लिए मजबूर किया जाता है, वह एक उत्साही, गर्म उपस्थिति है। बात करते समय उसकी उँगलियाँ हवा में बुनती हैं; वाक्य और कहानियाँ हँसी के बड़े विस्फोटों तक पहुँचती हैं। रोथ्सचाइल्ड ने कहा, "वह मुझे 'हग्स' के लिए हर पाठ पर हस्ताक्षर करती है।" "मेरे पास कोई अन्य सहयोगी नहीं है जो ऐसा करता है।"

मानचित्र पर पहले बिंदु

पहले बायोसिग्नेचर छोटे, अस्पष्ट संकेत होंगे जो युद्धरत व्याख्याओं के अधीन होंगे। दरअसल, कुछ दावे पहले ही सामने आ चुके हैं।

सबसे प्रासंगिक केस स्टडी ने 2020 के पतन में खगोल विज्ञान की दुनिया को हिलाकर रख दिया। सीगर . सहित एक टीम की घोषणा कि उन्होंने शुक्र के ऊपरी वायुमंडल में फॉस्फीन नामक एक असामान्य यौगिक देखा था, जो एक प्रचंड, अम्ल-धोया हुआ ग्रह है जिसे आमतौर पर बाँझ के रूप में खारिज कर दिया जाता है। पृथ्वी पर, फॉस्फीन आमतौर पर रोगाणुओं द्वारा निर्मित होता है। जबकि कुछ अजैविक प्रक्रियाएं भी कुछ शर्तों के तहत यौगिक बना सकती हैं, टीम के विश्लेषण ने सुझाव दिया कि शुक्र पर उन प्रक्रियाओं के होने की संभावना नहीं थी। उनके विचार में, इसने छोटे तैरते हुए शुक्र के जीवों को एक प्रशंसनीय व्याख्या के रूप में छोड़ दिया। "शुक्र पर जीवन?" न्यूयॉर्क टाइम्स शीर्षक आश्चर्य.

बाहरी समूहों ने विरोधी खेमे बना लिए। कुछ विशेषज्ञ, जिनमें शामिल हैं विक्टोरिया मीडोज, वाशिंगटन विश्वविद्यालय में एक एक्सोप्लैनेट वायुमंडल मॉडलर, जो कल्टेनेगर के समान दृष्टिकोण का उपयोग करता है, ने वीनस डेटा का पुन: विश्लेषण किया और निष्कर्ष निकाला कि फॉस्फीन संकेत सिर्फ एक मृगतृष्णा था: रसायन भी नहीं है। कॉर्नेल में लूनिन सहित अन्य लोगों ने तर्क दिया कि भले ही फॉस्फीन मौजूद हो, वास्तव में, यह भूगर्भिक स्रोतों से आ सकता है।

कल्टेनेगर इन आलोचनाओं को वैध मानते हैं। उनके विचार में, फॉस्फीन गाथा विज्ञान और विज्ञान के वित्त पोषण के बीच एक फीडबैक लूप को उजागर करती है जो भविष्य के उम्मीदवार बायोसिग्नेचर को भी उलझा सकती है। फॉस्फीन की घोषणा के समय, नासा चार छोटे सौर मंडल मिशनों के बीच चयन करने के अंतिम चरण में था, जिनमें से दो शुक्र-बाध्य थे। निम्नलिखित गर्मियों तक नासा ने घोषणा की कि उन दोनों को उड़ान भरने के लिए चुना गया है। फॉस्फीन अध्ययन "शुक्र को स्वीकृत मिशन प्राप्त करने का एक शानदार तरीका था," कल्टेनेगर ने हँसी में तोड़ते हुए कहा। "यह व्यंग्यात्मक टेक है।" (फॉस्फीन अध्ययन के प्रमुख लेखक जेन ग्रीव्स ने कहा कि उनकी टीम ने मिशन चयन प्रक्रिया पर विचार नहीं किया और पेपर का समय एक संयोग था।)

एक्सोप्लैनेट बायोसिग्नेचर की खोज में अगला चरण इस बात पर टिका है कि JWST TRAPPIST-1 ग्रहों के बारे में क्या बताता है। उनके आसमान में वास्तविक बायोसिग्नेचर देखने की संभावना नहीं है। लेकिन दूरबीन कार्बन डाइऑक्साइड और जल वाष्प का उस अनुपात में पता लगा सकती है जैसा कि पृथ्वी और शुक्र-आधारित मॉडल भविष्यवाणी करते हैं। यह इस बात की पुष्टि करेगा कि मॉडलर के पास एक अच्छा हैंडल है जिस पर आकाशगंगा में भू-रासायनिक चक्र मायने रखते हैं, और कौन सी दुनिया वास्तव में रहने योग्य हो सकती है। कुछ और अप्रत्याशित देखने से शोधकर्ताओं को अपने मॉडल को सही करने में मदद मिलेगी।

एक गंभीर संभावना यह है कि इन ग्रहों में वायुमंडल बिल्कुल नहीं है। TRAPPIST-1 जैसे लाल बौने तारे सौर ज्वालाओं का उत्सर्जन करने के लिए जाने जाते हैं जो नंगे चट्टान को छोड़कर सब कुछ छीन सकते हैं। (काल्टनेगर इस पर संदेह करते हुए तर्क देते हैं कि ग्रहों के गैसीय उत्सर्जन को उनके आसमान को फिर से भरना चाहिए।)

इस दशक के उत्तरार्ध तक, कई ग्रहों के पारगमन से डेटा ढेर हो जाएगा, खगोलविदों के लिए न केवल इन दुनिया पर रसायन शास्त्र की तलाश करने के लिए, बल्कि यह भी जांचने के लिए कि अणुओं को मौसम से मौसम में कैसे मोम और कमजोर किया जाता है। तब तक पूरक अवलोकन डेटा में जोड़ सकते हैं। 2027 से ब्रह्मांड के लिए बेसिन-आकार के दर्पण खोलने के लिए कई नई, आश्चर्यजनक रूप से बड़ी वेधशालाएं निर्धारित हैं - जिनमें सबसे बड़ा, चिली में बेहद बड़ा टेलीस्कोप शामिल है। ये टेलिस्कोप JWST की तुलना में प्रकाश की विभिन्न तरंग दैर्ध्य के प्रति संवेदनशील होंगे, वर्णक्रमीय विशेषताओं के एक वैकल्पिक सेट की जांच कर रहे हैं, और उन्हें पारगमन के बाहर ग्रहों का अध्ययन करने में भी सक्षम होना चाहिए।

ये सभी उपकरण अभी भी बायोसिग्नेचर शिकारी वास्तव में क्या चाहते हैं, जो वे हमेशा से चाहते थे, उससे कम पड़ जाते हैं: उन विशाल अंतरिक्ष-आधारित स्थलीय ग्रह खोजकर्ताओं में से एक। इस साल की शुरुआत में, जब नेशनल एकेडमी ऑफ साइंसेज ने एक प्रभावशाली, एजेंडा-सेटिंग रिपोर्ट जारी की, जिसे डिकैडल सर्वे कहा जाता है, जो खगोल विज्ञान समुदाय के विचारों को सारांशित करता है कि नासा को क्या प्राथमिकता देनी चाहिए, उन्होंने प्रभावी रूप से इस मुद्दे पर 2030 के दशक में एक बड़ा धक्का दिया।

"मैं इस बारे में सोच रहा था: अगर यह हम नहीं हैं तो क्या होगा?" कल्टेनेगर ने कहा। "क्या होगा अगर यह हमारी पीढ़ी नहीं है?" जल्द से जल्द एक सच्ची अगली पीढ़ी के ग्रह-शिकार दूरबीन उड़ सकती है, वह बताती है कि इस तरह के मिशन का नेतृत्व करने के लिए सबसे संभावित उम्मीदवार शायद अब ग्रेड स्कूल में है।

फिर से, शुरुआती एक्सोप्लैनेट वैज्ञानिकों का उनका समूह हमेशा सपने देखने वाला रहा है, उसने कहा। और विज्ञान हमेशा एक अंतर-पीढ़ीगत गतिविधि रहा है।

सागन के अपने कार्यालय में बैठकर, उसने एक विशिष्ट दृश्य की रूपरेखा तैयार की। एक दूर-भविष्य का यात्री एक प्रस्थान करने वाले अंतरिक्ष यान के पुल पर चलता है जैसे उद्यम, एक नई दुनिया की यात्रा के लिए तैयार। Kaltenegger को यकीन है कि वह खुद जहाज पर नहीं होगी, लेकिन, उसने कहा, "मेरे दिमाग की नज़र में, मैं उन्हें इस पुराने स्टार चार्ट के साथ देखती हूँ।" प्राचीन नक्शा उम्मीदवार के रहने वाले ग्रहों के स्थानों को चिह्नित करेगा। यह शायद पुराना होगा, केवल भावुक कारणों से साथ लाया जाएगा। "लेकिन मैं वह व्यक्ति बनना चाहता हूं जो इस नक्शे पर पहला बिंदु रखता है।"