Mimpi Menemukan Kehidupan Alien Menemukan Harapan Baru

Salah satu dari banyak kali Lisa KalteneggerMimpi itu tersentak sedikit lebih dekat ke kenyataan pada pagi April yang dingin satu dekade lalu di sebuah konferensi astronomi. Dia mencengkeram apa yang dia ingat adalah secangkir kopi yang mengerikan, hanya mengerikan, bukan karena dia akan meminumnya lagi tetapi karena dia telah menunggu dalam antrean dan itu hangat di tangannya. Kemudian Bill Borucki berbelok ke arahnya.

Dia mempersiapkan diri untuk memberitahunya untuk menghindari kopi. Tapi Borucki, kepala misi Kepler NASA, sebuah teleskop luar angkasa yang dirancang untuk berburu planet yang mengorbit bintang lain (atau "planet ekstrasurya"), memiliki hal lain untuk didiskusikan. Kepler telah melihat sekilas dua eksoplanet pertama seukuran Bumi dengan peluang yang layak untuk memiliki air cair di permukaannya. Ini adalah jenis dunia baru yang aneh yang semua orang di konferensi — dan mungkin sebagian besar umat manusia — bayangkan setidaknya sekali. Akankah Kaltenegger memastikan bahwa planet-planet itu mungkin layak huni?

Kaltenegger, pada saat itu seorang astrofisikawan di Institut Astronomi Max Planck di Heidelberg, Jerman, mulai menjalankan model iklim baru sebelum konferensi selesai, menggabungkan fakta-fakta dasar seperti diameter planet dan cahaya suam-suam kuku bintang mereka. Jawaban pamungkasnya: yang memenuhi syarat ya. Planet-planet mungkin cocok untuk kehidupan, atau setidaknya untuk air cair; mereka bahkan bisa menjadi dunia air, terbungkus dalam lautan tak berujung tanpa satu pun singkapan batu yang menyembul di atas ombak. Peringatannya adalah dia membutuhkan pengamatan lebih lanjut untuk memastikannya.

Kaltenegger mungkin telah menjadi pembuat model komputer terkemuka di dunia yang berpotensi layak huni. Pada tahun 2019, ketika pesawat luar angkasa NASA pemburu planet ekstrasurya lain bernama TESS menemukan miliknya dunia berbatu dan beriklim sedang, dia dipanggil lagi untuk memainkan peran sebagai inspektur rumah kosmik. Baru-baru ini, survei SPECULOOS yang berbasis di Belgia meminta bantuannya untuk memahami sebuah planet seukuran Bumi yang baru ditemukan dijuluki SPECULOOS-2c yang sangat dekat dengan bintangnya. Dia dan rekan-rekannya menyelesaikan analisis, diunggah sebagai pracetak pada bulan September, menunjukkan bahwa air SPECULOOS-2c mungkin sedang dalam proses menguap seperti uap sauna, seperti yang dilakukan lautan Venus dahulu kala dan lautan di Bumi sendiri akan mulai terjadi dalam setengah miliar tahun. Pengamatan teleskop harus dapat mengetahui dalam beberapa tahun jika itu terjadi, yang akan membantu mengungkapkan masa depan planet kita sendiri dan lebih jauh lagi membatasi perbedaan tajam antara dunia yang bermusuhan dan layak huni di seluruh galaksi.

Dalam mensimulasikan Bumi palsu dan visi yang lebih spekulatif tentang planet hidup, Kaltenegger memanfaatkan kehidupan aneh dan geologi yang ditemukan di Bumi untuk mengembangkan serangkaian harapan yang lebih sistematis tentang apa yang mungkin terjadi di tempat lain. “Saya mencoba melakukan hal-hal mendasar,” katanya kepada saya selama kunjungan baru-baru ini ke Universitas Cornell, di mana dia memimpin sebuah institut yang dinamai Carl Sagan, astronom karismatik lain yang berbasis di Ithaca dengan ide-ide besar untuk mengakhiri persinggahan kesepian umat manusia di kosmos.

Pencarian menyeluruhnya — pencarian kehidupan asing — memasuki fase yang belum pernah terjadi sebelumnya. Kecuali datangnya sesuatu seperti siaran radio luar angkasa, sebagian besar astronom percaya bahwa peluang jangka pendek terbaik kita untuk menemukan kehidupan lain di kosmos adalah untuk mendeteksi gas biosignature — gas yang hanya bisa berasal dari kehidupan — mengambang di atmosfer planet ekstrasurya. Jenis pengukuran jarak jauh yang diperlukan untuk membuat deteksi semacam itu telah membebani kemampuan observatorium manusia yang paling canggih sekalipun. Tetapi dengan Teleskop Luar Angkasa James Webb (JWST) sekarang dalam beberapa bulan pertama pengamatannya, penemuan seperti itu menjadi mungkin.

Selama beberapa tahun ke depan, teleskop luar angkasa yang sangat besar akan meneliti dengan cermat beberapa dunia berbatu yang dianggap paling mungkin untuk dihuni, mungkin termasuk SPECULOOS-2c yang baru. Setidaknya, studi JWST harus melihat apakah planet-planet ini memiliki atmosfer; mereka mungkin juga menunjukkan bahwa ada yang meneteskan air cair. Paling optimis - jika biosfer berkembang dengan mudah dari dunia mirip Bumi - teleskop dapat mendeteksi rasio ganjil, katakanlah, karbon dioksida, oksigen, dan metana di salah satu planet ini. Para astronom kemudian mungkin sangat tergoda untuk mengaitkan ramuan itu dengan keberadaan ekosistem luar angkasa.

Menemukan biosignatures akan membutuhkan Kaltenegger dan sekelompok kecil rekan-rekannya untuk memeras kepastian dari sangat sedikit foton. Tidak hanya sinyal atmosfer yang mereka cari menjadi lemah, tetapi dia dan rekan-rekannya harus memodelkan kemungkinan interaksi cahaya bintang, batu, dan udara di planet dengan cukup akurat untuk memastikan bahwa tidak ada apa pun selain kehidupan yang dapat menjelaskan keberadaan gas atmosfer tertentu. Analisis semacam itu harus menavigasi antara Scylla dan Charybdis, menghindari kedua negatif palsu — kehidupan ada di sana tetapi Anda melewatkannya — dan positif palsu yang menemukan kehidupan di mana tidak ada.

Melakukannya salah membawa konsekuensi. Tidak seperti kebanyakan upaya ilmiah, pencarian tanda-tanda kehidupan di luar bumi terjadi di bawah sorotan yang tak terhindarkan, dan dalam ekosistem informasi turbocharged di mana setiap ilmuwan berteriak "Hidup!" membelokkan struktur pendanaan, perhatian, dan kepercayaan publik. Kaltenegger sendiri baru-baru ini memiliki kursi barisan depan untuk episode seperti itu.

Generasinya menghadapi tekanan lain, yang saya maksudkan untuk berpose dengan lembut tetapi akhirnya keluar hanya satu jam setelah bertemu dengannya. Dia dan rekan-rekannya memulai karir mereka pada awal era planet ekstrasurya. Sekarang mereka berlomba untuk menemukan kehidupan sebelum mereka mati.

Pemimpi Planet

Pencarian modern untuk biosignatures dimulai segera setelah penemuan tahun 1995 dari planet ekstrasurya pertama — raksasa gas — yang mengorbit bintang mirip matahari. Perburuan planet segera menjadi rewel dan kompetitif, perlombaan untuk berita utama. Beberapa astronom senior meragukan bahwa subbidang yang mencolok dan haus sumber daya dapat memberikan lebih dari satu kali pengukuran beberapa planet unik. “Orang-orang secara terbuka skeptis, dan beberapa orang dengan marah menentangnya,” kata Sarah Seager, seorang astronom planet ekstrasurya di Massachusetts Institute of Technology. Sementara itu, daerah kantong peneliti yang berpikiran sama mulai berkumpul di lokakarya untuk mengeksplorasi pertanyaan baru yang bernilai di langit terbuka. “Kami tidak pernah mengatakan tidak pada ide apa pun,” kata Seager, yang merupakan mahasiswa pascasarjana saat itu.

Kaltenegger adalah mahasiswa baru di universitas ketika berita tentang planet ekstrasurya raksasa pertama turun. Dia dibesarkan di sebuah kota kecil di Austria, dengan orang tua yang mendukung minatnya dalam matematika, fisika, dan bahasa; pustakawan kota mengenalnya dengan baik sehingga mereka akan memberinya buku-buku baru yang belum mereka kategorikan. "Semuanya mungkin," katanya tentang asuhannya. Di Universitas Graz, dia tertarik pada pencarian baru untuk dunia baru. Seager, yang bertemu Kaltenegger di program sekolah musim panas pada tahun 1997, sekarang memuji keberanian luar biasa yang membuat seorang sarjana bergabung dengan subbidang yang masih sangat terbatas dan fana. “Mampu berada di sana pada awalnya — itu bukan hanya kebetulan,” kata Seager. Pada akhir studi sarjana Kaltenegger, dia telah membujuk pendanaan dari Uni Eropa dan mengundang dirinya ke tempat terbuka di sebuah observatorium di Tenerife di Kepulauan Canary. Di sana dia menghabiskan malam-malam yang panjang sambil minum kopi untuk berburu exoplanet, mendengarkan album Dire Straits seorang postdoc secara berulang-ulang sebelum tersandung di luar untuk melihat matahari terbit di atas lanskap yang dipenuhi lava.

Sementara itu, badan antariksa mulai beraksi. Pada tahun 1996, seorang administrator NASA, Dan Goldin, memublikasikan sebuah rencana yang secara efektif akan melesat langsung dari penemuan eksoplanet raksasa gas pertama sampai ke zona akhir. Rencananya menyerukan observatorium berbasis ruang angkasa besar, dijuluki Pencari Planet Terestrial, yang dapat melakukan pengukuran spektroskopik terperinci dari Bumi asing, memecah cahaya mereka menjadi warna komponennya untuk memahami susunan kimianya.

Lebih baik lagi, Goldin menginginkan gambar planet yang sebenarnya. Pada tahun 1990, wahana Voyager NASA, atas perintah Sagan, telah mengambil foto rumah dari luar orbit Neptunus, mereduksi seluruh dunia kita yang hidup, bernapas, dan rapuh menjadi titik biru pucat yang tergantung dalam kehampaan. Bagaimana jika kita bisa melihat titik biru pucat lain di luar sana berkelap-kelip dalam hitam?

Badan Antariksa Eropa mengembangkan versinya sendiri dari misi pencarian kehidupan kembar-kembar Bumi, yang disebut Darwin. Kaltenegger, saat itu berusia 24 tahun, melamar untuk mengerjakannya dan mendapatkan pekerjaan itu. "Saya bertanya pada diri sendiri: Jika Anda hidup di masa di mana Anda dapat mengetahui apakah kita sendirian di alam semesta, dan apakah saya dapat membantu?" katanya di Cornell, mengenakan kalung permata pirus yang melambangkan titik biru pucat dan menyeimbangkan cangkir teh di lututnya. “Melihat kembali kehidupan saya, mungkin itulah yang ingin saya lakukan.” Dia ditugaskan untuk mempertimbangkan pertukaran desain misi dan menyusun daftar bintang yang harus dipindai oleh armada teleskop Darwin untuk mencari planet; secara paralel, dia mengejar gelar doktornya.

Namun pada tahun 2000-an, visi teleskop pemburu alien yang agung runtuh di kedua sisi Atlantik. Studi Darwin gagal pada tahun 2007. Salah satu alasannya adalah jadwal pengembangan JWST sendiri yang lesu, yang memakan anggaran dan rentang perhatian. Yang lain adalah keraguan ilmiah: Pada saat itu, para astronom tidak tahu bagian mana dari bintang Bima Sakti yang memiliki planet berbatu dengan kemungkinan iklim sedang dan stabil.

Fraksi itu akan berubah menjadi sekitar satu dari lima, seperti yang diungkapkan oleh teleskop luar angkasa Kepler, yang diluncurkan pada 2009 dan kemudian menemukan ribuan exoplanet. Misi Pencari Planet Terestrial, jika seseorang dibangkitkan, akan memiliki banyak tempat untuk dituju.

Namun, sejak peluncuran Kepler, kompromi pragmatis telah membuat para ahli astrobiologi bermimpi lebih kecil, mengalihkan sumber daya mereka ke jalan yang lebih sederhana. Sebuah observatorium seperti Darwin dapat mengambil sinyal dari planet berbatu di sebelah bintang yang jauh lebih terang — sebuah tantangan yang sering kali dibandingkan dengan memotret kunang-kunang saat terbang di sekitar lampu sorot. Tapi sekarang ada cara lain yang lebih murah.

Seager dan astronom Harvard Dimitar Sasselov bermimpi metode alternatif pada tahun 2000 — cara untuk mengendus atmosfer planet ekstrasurya bahkan jika cahaya dari planet dan bintangnya bercampur menjadi satu. Pertama, teleskop mencari planet yang “transit”, melintas di depan bintangnya seperti yang terlihat dari sudut pandang Bumi, yang menyebabkan sedikit pengurangan cahaya bintang. Transit ini kaya dengan informasi. Selama transit, spektrum bintang menumbuhkan tonjolan dan goyangan baru, karena sebagian cahaya bintang bersinar melalui cincin atmosfer di sekitar planet dan molekul di atmosfer menyerap cahaya dengan frekuensi tertentu. Analisis cerdik dari goyangan spektral mengungkapkan kimia ketinggian tinggi yang bertanggung jawab. Teleskop Luar Angkasa Hubble mulai menguji teknik ini pada tahun 2002, menemukan uap natrium di sekitar planet raksasa gas yang jauh; bersama dengan teleskop lain, sejak itu mengulangi trik pada lusinan target.

Sekarang alam semesta hanya perlu mengeluarkan beberapa dunia mirip Bumi yang cocok untuk dilihat.

Survei planet ekstrasurya tampaknya menemukan banyak Jupiter yang terlalu matang dan Neptunus yang berukuran terlalu kecil di sekitar bintang lain, tetapi planet berbatu dengan potensi air cair tetap langka sampai era Kepler. Pada pertengahan 2010, Kepler telah menunjukkan bahwa dunia seukuran Bumi adalah umum; bahkan melihat beberapa yang berpotensi layak huni transit di depan bintang mereka, seperti pasangan Kaltenegger yang dimodelkan untuk Borucki. Namun, contoh spesifik yang Kepler muncul terlalu jauh untuk studi lanjutan yang baik. Sementara itu, pada 2016 para astronom menemukan bahwa bintang terdekat dengan Bumi, Proxima Centauri, memiliki planet seukuran Bumi yang berpotensi layak huni. Tapi planet itu tidak transit bintangnya.

Pada tahun 2009, Kaltenegger, saat itu di Harvard dan membentuk bidangnya sendiri, dan seorang kolaborator, Wesley Traub, menambahkan kualifikasi lain. Mereka berpikir tentang apa yang diperlukan untuk peradaban asing mendeteksi gas biosignature di Bumi — sebuah planet dengan lapisan atmosfer yang relatif rapat, transit di sebuah bintang terang. Mereka menyadari bahwa teleskop seperti JWST hanya akan melihat sinyal kecil dari gas atmosfer selama setiap transit, jadi untuk mencapai kepastian statistik, para astronom perlu mengamati lusinan atau bahkan ratusan transit, yang akan memakan waktu bertahun-tahun. Bertindak berdasarkan wawasan ini, para astronom mulai mencari Bumi dalam orbit dekat di sekitar bintang katai merah yang lebih redup dan lebih dingin, di mana sinyal atmosfer akan lebih sedikit tenggelam oleh cahaya bintang dan transit berulang lebih sering.

Kosmos datang melalui. Pada tahun 2017, para astronom mengumumkan penemuan tujuh planet berbatu di sekitar bintang katai merah yang disebut TRAPPIST-1. Kemudian pada bulan September, sistem SPECULOOS-2 muncul sebagai cadangan. Bintang-bintang ini dekat. Mereka redup dan merah. Mereka masing-masing memiliki beberapa planet berbatu yang transit. Dan pada musim panas, JWST aktif dan berjalan lebih baik dari yang diharapkan. Ini akan menghabiskan sebagian besar dari lima tahun ke depan menatap keras pada bola batu dan bahan kimia yang berputar di sekitar bintang aneh mereka. Bagi para ahli teori seperti Kaltenegger yang beralih dari melamun tentang Bumi alternatif hingga membuat prediksi tentang kimia atmosfernya, antisipasi selama beberapa dekade telah memberi jalan pada memudarnya spektrum berlekuk-lekuk pada monitor komputer secara perlahan.

Wanita Alien Bersinar

Selama lebih dari dua tahun, kantor Kaltenegger — kantor yang sama dengan tempat Sagan bekerja — membeku dalam waktu. Pertama datang pandemi, lalu cuti panjang. Pada bulan Agustus, dia kembali, maju di papan tulis dengan spidol di tangan, meninjau daftar ide yang tidak akan terlihat tidak pada tempatnya di ruang penulis sebuah Star Trek seri. (Gaia dan SETI. Lautan gelap. Ozon. Daratan. Lautan Dangkal. Besi?) “Ini adalah bagian yang menyenangkan,” katanya, menyoroti topik makalah yang telah dia terbitkan.

Kaltenegger menjadi direktur pendiri Institut Carl Sagan pada tahun 2015 setelah bertugas di Harvard, kemudian di Heidelberg, tempat ia menjalankan lab pertamanya. Suatu hari selama waktunya di Heidelberg, sebuah email masuk dari Jonathan Luni, kepala departemen astronomi di Cornell, menanyakan apakah dia ingin berbicara tentang peluang penting. “Ya Tuhan, ini adalah acara 'wanita dalam sains'. Pada titik tertentu, Anda mendapatkan terlalu banyak undangan itu.” Lunine malah mencari untuk mempekerjakan seorang profesor baru. Kaltenegger menjawab bahwa dia lebih suka bekerja di lembaga interdisipliner yang berfokus pada astrobiologi. Jadi pimpin satu di sini, sarannya.

Suatu pagi baru-baru ini kami duduk di sebuah taman di kampus tidak jauh dari institut, diapit oleh rhododendron. Saat sinar matahari belang-belang menyaring, seekor burung kecil melompat ke atas batang pohon, jangkrik berdengung, dan dengung mesin pemotong rumput bergerak mendekat, lalu menjauh. Ini jelas merupakan dunia yang berpenghuni.

Saham Kaltenegger dalam perdagangan adalah imajinasi: baik jenis yang dipercaya oleh para astronom ketika merencanakan teleskop luar angkasa senilai $10 miliar seperti JWST, dan jenis yang lebih puitis yang menggugah khalayak umum. Jadi seperti apa adegan ini baginya?

Dia mendongak. Pohon-pohon memiliki daun hijau, seperti halnya organisme yang paling dikenal yang melakukan fotosintesis. Mereka telah berevolusi untuk memanfaatkan matahari kuning kita dan radiasi cahaya tampak yang melimpah, menggunakan pigmen yang menangkap foton biru dan merah sambil membiarkan panjang gelombang hijau memantul. Tapi tanaman di sekitar bintang yang lebih dingin, lebih rakus akan cahaya, mungkin mengambil warna yang lebih gelap. “Dalam benak saya, jika saya mau, itu benar-benar berubah dengan kami di taman, duduk di bawah matahari merah,” katanya. “Semuanya berwarna ungu di sekitar Anda, di belakang Anda,” termasuk dedaunan.

Versi lembah luar biasa dari Bumi telah banyak ditampilkan dalam pemikiran Kaltenegger selama dua dekade, karena keraguan yang mengganggu yang dia kembangkan selama pekerjaannya di misi Darwin di awal 2000-an.

Tujuannya pada saat itu adalah untuk membandingkan spektrum dari planet berbatu dan beriklim sedang dengan seperti apa spektrum Bumi dari jauh, mencari sinyal yang mencolok seperti kelebihan oksigen karena fotosintesis yang meluas. Keberatan Kaltenegger adalah bahwa, selama 2 miliar tahun pertama keberadaan Bumi, atmosfernya tidak memiliki oksigen. Kemudian butuh satu miliar tahun lagi bagi oksigen untuk membangun ke tingkat tinggi. Dan biosignature ini mencapai konsentrasi tertingginya bukan dalam spektrum Bumi saat ini, tetapi selama periode singkat di akhir Periode Cretaceous ketika burung proto mengejar serangga raksasa melintasi langit.

Tanpa model teoretis yang baik tentang bagaimana spektrum Bumi sendiri telah berubah, Kaltenegger khawatir, misi pencarian planet besar dapat dengan mudah melewatkan dunia hidup yang tidak cocok dengan kerangka temporal yang sempit. Dia perlu membayangkan Bumi sebagai planet ekstrasurya yang berevolusi seiring waktu. Untuk melakukan ini, ia mengadaptasi salah satu model iklim global pertama, yang dikembangkan oleh geoscientist James Kasting, yang masih menyertakan referensi ke era pita magnetik tahun 1970-an. Kaltenegger mengembangkan kode ini menjadi alat khusus yang tidak hanya dapat menganalisis Bumi. melalui waktu tetapi juga skenario yang sangat asing, dan itu tetap menjadi pekerja keras labnya.

Sehari setelah obrolan kami di taman, saya duduk di kantor di sebelah kantor Kaltenegger, melihat dari balik bahu postdoc Rebecca Payne saat kami berdua menyipitkan mata pada baris teks yang ketat dengan latar belakang hitam. “Jika saya tidak mengikuti skema warna hitam, pada akhirnya mata saya ingin lepas dari kepalaku,” katanya.

Payne dan rekan-rekannya memberikan fakta dasar perangkat lunak mereka tentang sebuah planet, seperti radius dan jarak orbitnya, dan jenis bintangnya. Mereka kemudian membuat tebakan tentang kemungkinan komposisi atmosfernya, dan menjalankan model mereka untuk melihat bagaimana atmosfer planet akan muncul selama ribuan tahun. Ketika mereka melakukan ini untuk SPECULOOS-2c, mereka melihat bahan kimia virtual bermandikan cahaya bintang virtual naik, turun, dan saling memusnahkan melalui simulasi reaksi kimia. Suasana imajiner akhirnya menjadi keseimbangan, dan perangkat lunak muncul di meja. Payne menarik satu di layar. Dia menjentikkan mouse ke baris demi baris, menunjukkan tebakan pada suhu dan kimia planet baru di berbagai ketinggian. Dengan menggunakan informasi itu, dia dan rekan-rekannya dapat mengidentifikasi senyawa yang sangat melimpah yang mungkin dapat dilihat oleh JWST atau instrumen lain.

Dari Studi bumi-melalui-waktu pada, banyak makalah Kaltenegger mengikuti pola yang sama. Triknya adalah mengumpulkan apa yang kita ketahui tentang kekayaan Bumi di telapak teoretisnya, lalu memutarnya seperti bola basket di sepanjang sumbu yang berbeda. Bagaimana jika kita memutar ulang tepat waktu? Bagaimana jika Bumi asing memiliki geologi yang berbeda? Suasana yang berbeda? Permukaan semua lautan? Bagaimana jika ia mengitari matahari merah, atau bara api kerdil putih?

Di 2010, misalnya, dia menemukan bahwa JWST yang akan datang seharusnya dapat menyimpulkan adanya gas dari letusan gunung berapi seperti letusan Gunung Pinatubo tahun 1991 di Filipina, jika peristiwa serupa terjadi di sebuah planet ekstrasurya. Atau itu bisa mengidentifikasi dunia yang tidak diatur oleh siklus karbon antara permukaan dan atmosfer (seperti di Bumi), melainkan oleh belerang dilepaskan oleh gunung berapi dan kemudian dipecah oleh cahaya bintang. Siklus iklim seperti itu penting ketika Anda mencoba mengidentifikasi gas biosignature, dan juga karena mereka adalah bagian dari fisika planet yang lebih besar. “Biosignatures hanya duduk di sana sebagai ceri di atas kue, tetapi pada dasarnya, ada banyak kue untuk dimakan,” kata Sasselov, yang berkolaborasi dengan Kaltenegger dalam proyek ini.

Di luar pemodelan atmosfernya, Kaltenegger juga telah menghabiskan dekade terakhir menjelajahi Bumi untuk mengumpulkan sesuatu dari lemari keingintahuan seorang ahli astrobiologi: database publik tentang spektrum aneh. Jika para astronom berhasil menemukan goyangan anomali dalam spektrum planet ekstrasurya, basis datanya dapat memberikan kunci untuk menguraikannya.

Dalam perjalanan ke Taman Nasional Yellowstone, misalnya, Kaltenegger mengagumi lapisan mikroba warna-warni di permukaan kolam panas. Itu membuatnya dan rekan-rekannya membudidayakan 137 spesies bakteri di cawan petri, lalu mempublikasikan spektrum mereka. “Mungkin tidak ada warna dalam pelangi yang tidak dapat Anda temukan di Bumi saat ini,” kata Lynn Rothschild, seorang ahli biologi sintetis di Pusat Penelitian Ames NASA dan kolaborator dalam proyek tersebut. Terinspirasi oleh pekerjaan rekan yang berbeda yang mengebor inti es di Kutub Utara, kelompok Kaltenegger mengisolasi 80 mikroba pencinta dingin yang mirip dengan apa yang mungkin berevolusi di planet es, menerbitkan database referensi spektrum ini Maret ini.

Dunia lain mungkin biofluoresen. Di Bumi, organisme biofluoresen seperti karang melindungi diri dari sinar ultraviolet dengan menyerapnya dan memancarkannya kembali sebagai cahaya tampak. Mengingat bahwa planet-planet dalam sistem bintang katai merah seperti TRAPPIST-1 bermandikan radiasi ultraviolet, Kaltenegger berpendapat bahwa kehidupan alien di sana dapat mengembangkan proses serupa. (Dia telah disebut sebagai "wanita alien yang bersinar.") Dia juga berencana untuk mendapatkan serangkaian spektrum yang mewakili kemungkinan dunia lava; kolega geoscientist dan postdoc yang baru tiba akan segera mulai mencairkan batu.

Seiring dengan bertambahnya daftar publikasinya, Kaltenegger telah mengalami baik peluang maupun penghinaan sebagai ilmuwan wanita yang sedang naik daun. Suatu ketika, ketika dia sedang syuting film pendek IMAX di Hawai'i tentang pencarian kehidupan, produser mendandaninya dengan celana pendek agar sesuai dengan gagasan mereka tentang seorang ilmuwan, karya Laura Dern. Taman jurassic karakter; keputusan itu kemudian mengharuskan lebih banyak riasan untuk menutupi semua gigitan nyamuk.

Dalam bidang yang erat yang dipaksa untuk berbagi waktu teleskop dalam jumlah terbatas, dia adalah kehadiran yang bersemangat dan menghangatkan, kata kolaborator. Jari-jarinya bergerak di udara saat dia berbicara; kalimat dan cerita cenderung menjadi ledakan tawa yang besar. "Dia menandatangani setiap teks untuk saya 'pelukan,'" kata Rothschild. "Saya tidak punya rekan lain yang melakukan itu."

Titik Pertama di Peta

Biosignatures pertama akan menjadi sinyal kecil dan ambigu yang tunduk pada interpretasi yang saling bertentangan. Bahkan, beberapa klaim telah muncul.

Studi kasus yang paling relevan mengguncang dunia astronomi pada musim gugur 2020. Sebuah tim termasuk Seager mengumumkan bahwa mereka telah melihat senyawa yang tidak biasa yang disebut fosfin di bagian atas atmosfer Venus, sebuah planet yang terik dan tersiram asam yang biasanya dianggap steril. Di Bumi, fosfin umumnya diproduksi oleh mikroba. Sementara beberapa proses abiotik juga dapat membuat senyawa dalam kondisi tertentu, analisis tim menunjukkan bahwa proses tersebut tidak mungkin terjadi di Venus. Dalam pandangan mereka, hal itu meninggalkan organisme kecil yang mengambang di Venus sebagai penjelasan yang masuk akal. "Kehidupan di Venus?" itu membintangi bertanya-tanya.

Kelompok-kelompok luar membentuk kubu-kubu yang berlawanan. Beberapa ahli, termasuk Padang Rumput Victoria, seorang pemodel atmosfer planet ekstrasurya di University of Washington yang menggunakan pendekatan serupa dengan Kaltenegger, menganalisis kembali data Venus dan menyimpulkan bahwa sinyal fosfin hanyalah fatamorgana: Bahan kimianya bahkan tidak ada di sana. Lainnya, termasuk Lunine di Cornell, berpendapat bahwa bahkan jika fosfin ada, sebenarnya bisa berasal dari sumber geologis.

Kaltenegger menganggap kritik ini valid. Dalam pandangannya, saga fosfin menyoroti lingkaran umpan balik antara sains dan pendanaan sains yang mungkin juga melibatkan calon biosignatures di masa depan. Pada saat pengumuman fosfin, NASA sedang dalam tahap akhir memilih antara empat misi tata surya kecil, dua di antaranya menuju Venus. Pada musim panas berikutnya, NASA mengumumkan bahwa keduanya telah dipilih untuk terbang. Studi fosfin "adalah cara yang bagus untuk membuat misi disetujui ke Venus," kata Kaltenegger, tertawa terbahak-bahak. "Itu adalah pernyataan sarkastis." (Jane Greaves, penulis utama studi fosfin, mengatakan timnya tidak mempertimbangkan proses pemilihan misi dan waktu pembuatan makalah adalah suatu kebetulan.)

Fase selanjutnya dalam perburuan biosignatures exoplanet bergantung pada apa yang diungkapkan JWST tentang planet-planet TRAPPIST-1. Melihat biosignatures yang sebenarnya di langit mereka mungkin tidak mungkin. Tetapi teleskop dapat mendeteksi karbon dioksida dan uap air dalam rasio yang diprediksi oleh model berbasis Bumi dan Venus. Ini akan mengkonfirmasi bahwa pemodel memiliki pegangan yang layak tentang siklus geokimia yang penting di seluruh galaksi, dan dunia mana yang benar-benar layak huni. Melihat sesuatu yang lebih tidak terduga akan membantu peneliti memperbaiki model mereka.

Kemungkinan yang lebih suram adalah bahwa planet-planet ini tidak memiliki atmosfer sama sekali. Bintang katai merah seperti TRAPPIST-1 diketahui memancarkan jilatan api matahari yang dapat melucuti segalanya kecuali batu telanjang. (Kaltenegger meragukan ini, dengan alasan bahwa emisi gas planet harus terus mengisi langit mereka.)

Pada paruh kedua dekade ini, data dari beberapa transit planet akan menumpuk, cukup bagi para astronom untuk tidak hanya mencari kimia di dunia ini, tetapi juga untuk memeriksa bagaimana molekul tertentu bertambah dan berkurang dari musim ke musim. Pada saat itu pengamatan pelengkap dapat menambah data. Beberapa observatorium baru yang sangat besar dijadwalkan untuk membuka cermin seukuran cekungan ke kosmos mulai tahun 2027 - termasuk yang terbesar, Teleskop Sangat Besar di Chili. Teleskop ini akan peka terhadap panjang gelombang cahaya yang berbeda dari JWST, menyelidiki serangkaian fitur spektral alternatif, dan mereka juga harus dapat mempelajari planet di luar transit.

Semua instrumen ini masih jauh dari apa yang benar-benar diinginkan oleh para pemburu biosignature, apa yang selalu mereka inginkan: salah satu Pencari Planet Terestrial raksasa yang berbasis di luar angkasa. Awal tahun ini, ketika National Academy of Sciences merilis laporan penetapan agenda yang berpengaruh yang disebut survei dekadal, yang merangkum gagasan komunitas astronomi tentang apa yang harus diprioritaskan NASA, mereka secara efektif menunda dorongan besar pada masalah ini hingga tahun 2030-an.

"Saya sudah memikirkan ini: Bagaimana jika bukan kita?" kata Kaltenegger. "Bagaimana jika itu bukan generasi kita?" Berdasarkan teleskop pemburu planet generasi berikutnya yang paling cepat bisa terbang, dia memperkirakan bahwa kandidat yang paling mungkin untuk memimpin misi semacam itu mungkin adalah di sekolah pascasarjana sekarang.

Kemudian lagi, kelompok ilmuwan planet ekstrasurya awal selalu menjadi pemimpi, katanya. Dan sains selalu menjadi aktivitas antargenerasi.

Duduk di kantornya yang merupakan milik Sagan, dia membuat sketsa adegan tertentu. Seorang penjelajah masa depan yang jauh berjalan di jembatan pesawat ruang angkasa yang akan berangkat seperti Enterprise, siap untuk melakukan perjalanan ke dunia baru. Kaltenegger yakin dia tidak akan berada di kapal itu sendiri, tetapi, katanya, "di mata pikiran saya, saya melihat mereka dengan bagan bintang tua ini." Peta antik akan menandai lokasi calon planet hidup. Mungkin akan ketinggalan zaman, dibawa hanya untuk alasan sentimental. “Tapi saya ingin menjadi orang yang menempatkan titik pertama di peta ini.”