Un vis de a descoperi viața extraterestră găsește o nouă speranță

Una dintre multele ori Lisa KalteneggerVisul lui s-a zguduit puțin mai aproape de realitate a fost într-o dimineață rece de aprilie cu un deceniu în urmă, la o conferință de astronomie. Ea strângea ceea ce își amintește că era o ceașcă de cafea îngrozitoare, doar îngrozitoare, nu pentru că urma să mai bea din ea, ci pentru că așteptase la coadă și îi era cald în mâini. Apoi Bill Borucki a virat în direcția ei.

Se pregăti să-i spună să evite cafeaua. Dar Borucki, șeful misiunii Kepler a NASA, un telescop spațial conceput să vâneze planete care orbitează în jurul altor stele (sau „exoplanete”), a avut altceva de discutat. întrezărise Kepler primele două exoplanete de dimensiunea Pământului, cu șanse decente de a avea apă lichidă pe suprafața lor. Acestea erau genul de noi lumi ciudate pe care toți cei de la conferință - și probabil majoritatea rasei umane - le imaginaseră cel puțin o dată. Ar confirma Kaltenegger că planetele ar putea fi locuibile?

Kaltenegger, la acea vreme astrofizician la Institutul Max Planck pentru Astronomie din Heidelberg, Germania, a început să ruleze noi modele climatice înainte de încheierea conferinței, încorporând date de bază precum diametrele planetelor și strălucirea călduță a stelei lor. Răspunsul ei final: un da calificat. Planetele ar putea fi potrivite pentru viață, sau cel puțin pentru apă lichidă; ar putea fi chiar lumi acvatice, încadrate în oceane nesfârșite, fără un singur aflorament stâncos care să se ridice deasupra valurilor. Avertismentul era că va avea nevoie de observații mai avansate pentru a fi sigură.

De atunci, Kaltenegger a devenit probabil cel mai important modelator computerizat de lumi potențial locuibile. În 2019, când o altă navă spațială NASA de vânătoare de exoplanete numită TESS și-a găsit propria sa primele lumi stâncoase, temperate, ea a fost chemată din nou să joace rolul de inspector al căminului cosmic. Cel mai recent, sondajul SPECULOOS din Belgia i-a cerut ajutorul pentru înțelegere o nouă planetă de dimensiunea Pământului numit SPECULOOS-2c, care este foarte aproape de steaua sa. Ea și colegii ei au finalizat o analiză, încărcată ca o preimprimare în septembrie, arătând că apa lui SPECULOOS-2c ar putea fi în proces de aburare ca vaporii de saună, așa cum au făcut orice mări din Venus cu mult timp în urmă și așa cum vor începe să facă oceanele Pământului în jumătate de miliard de ani. Observațiile telescopului ar trebui să poată spune în câțiva ani dacă acest lucru se întâmplă, ceea ce va ajuta la dezvăluirea viitorului propriei noastre planete și la delimitarea în continuare a distincției de vârf între lumile ostile și locuibile din întreaga galaxie.

Simulând Pământuri ersatz și viziuni mai speculative ale planetelor vii, Kaltenegger folosește viața și geologia bizare găsite pe Pământ pentru a dezvolta un set mai sistematic de așteptări cu privire la ceea ce ar putea fi posibil în altă parte. „Încerc să fac elementele fundamentale”, mi-a spus ea în timpul unei vizite recente la Universitatea Cornell, unde conduce un institut numit după Carl Sagan, un alt astronom carismatic din Ithaca, cu idei mari despre încheierea șederii singuratice a umanității în cosmos.

Căutarea ei globală - căutarea vieții extraterestre - intră într-o fază fără precedent. Cu excepția sosirii din albastru a ceva de genul unei emisiuni radio extraterestre, cei mai mulți astronomi cred că cea mai bună șansă pe termen scurt a noastră de a întâlni altă viață în cosmos este să detectăm gaze biosemnificative - gaze care ar fi putut proveni doar din viață - plutind în atmosferele exoplanetelor. Tipul de măsurare de la distanță necesară pentru a face acest tip de detectare a pus la încordare capacitățile chiar și ale celor mai avansate observatoare ale umanității. Dar odată cu telescopul spațial James Webb (JWST) aflat acum în primele luni de observații, o astfel de descoperire a devenit posibilă.

În următorii câțiva ani, enormul telescop spațial va examina îndeaproape o mână de lumi stâncoase care sunt considerate ca fiind cele mai probabile să fie locuibile, incluzând probabil noul SPECULOOS-2c. Cel puțin, studiile lui JWST ar trebui să discearnă dacă aceste planete au atmosfere; ar putea arăta, de asemenea, că unele picură cu apă lichidă. Cel mai optimist - dacă biosferele înfloresc cu ușurință din lumi asemănătoare Pământului - telescopul poate detecta rapoarte ciudate, de exemplu, de dioxid de carbon, oxigen și metan pe una dintre aceste planete. Astronomii ar putea fi atunci amarnic tentați să atribuie amestecul prezenței unui ecosistem extraterestre.

Găsirea biosemnăturilor va necesita ca Kaltenegger și un grup mic de colegi săi să obțină certitudinea de la extrem de puțini fotoni. Nu numai că semnalele atmosferice pe care le caută vor fi slabe, dar ea și colegii ei trebuie să modeleze posibila interacțiune a stelelor, rocii și aerului cu suficientă acuratețe pentru a fi siguri că nimic în afară de viață nu ar putea explica prezența unui anumit gaz atmosferic. Orice astfel de analiză trebuie să navigheze între o Scylla și Charybdis, evitând atât falsele negative - viața era acolo, dar ai ratat-o ​​- și falsele pozitive care găsesc viața acolo unde nu există.

A greșit are consecințe. Spre deosebire de majoritatea eforturilor științifice, căutarea semnelor de viață extraterestră are loc sub un reflector inevitabil și într-un ecosistem informațional turbo în care orice om de știință strigă „Viață!” deformează structura finanțării, atenției și încrederii publicului. Kaltenegger însăși a avut recent un loc în primul rând la un astfel de episod.

Generația ei se confruntă cu o altă presiune, una pe care intenționam să o pozez cu delicatețe, dar care a ajuns să scapă la doar o oră după ce o cunosc. Ea și colegii ei și-au început cariera în zorii erei exoplanetelor. Acum sunt într-o cursă pentru a descoperi viața pe unul înainte de a muri.

Visatori planetari

Căutarea modernă a biosemnăturilor a început aproape imediat după descoperirea, în 1995, a primei exoplanete – o gigantă gazoasă – care a orbit în jurul unei stele asemănătoare soarelui. Vânătoarea de planete a devenit curând agitată și competitivă, o cursă pentru titluri. Unii astronomi seniori s-au îndoit că subcâmpul strălucitor, avid de resurse, ar putea furniza mult mai mult decât măsurători unice ale câtorva planete unice. „Oamenii erau în mod deschis sceptici, iar unii oameni erau furioși împotriva asta”, a spus Sarah Seager, un astronom exoplanet la Institutul de Tehnologie din Massachusetts. Între timp, enclave de cercetători asemănători au început să se adune la ateliere de lucru pentru a explora valoarea unui cer deschis de noi întrebări. „Nu am spus niciodată nu nici unei idei”, a spus Seager, care era student absolvent la acea vreme.

Kaltenegger era boboc la universitate când au apărut știrile despre primele exoplanete gigantice. Crescuse într-un orășel din Austria, cu părinți care îi susțineau interesele pentru matematică, fizică și limbi străine; bibliotecarii orașului o cunoșteau atât de bine încât îi vor da noile cărți pe care încă nu le clasificaseră. „Totul a fost posibil”, a spus ea despre educația ei. La Universitatea din Graz, a fost atrasă de noua căutare a unor lumi noi. Seager, care l-a cunoscut pe Kaltenegger la un program de școală de vară în 1997, laudă acum îndrăzneala remarcabilă care l-a determinat pe un student să se alăture unui subdomeniu care era încă atât de marginal și efemer. „A putea fi acolo la început – nu a fost doar o coincidență”, a spus Seager. Până la sfârșitul studiilor de licență ale lui Kaltenegger, ea a obținut finanțare de la Uniunea Europeană și s-a invitat într-un loc deschis la un observator din Tenerife din Insulele Canare. Acolo și-a petrecut nopți lungi, pline de cafea, vânând exoplanete, ascultând albumul Dire Straits al unui postdoc, înainte de a se poticni afară pentru a vedea soarele răsărind peste un peisaj presărat cu lavă.

Între timp, agențiile spațiale intrau în acțiune. În 1996, un administrator al NASA, Dan Goldin, a făcut public un plan care ar fi sprintat efectiv direct de la descoperirea primelor exoplanete gigantice gazoase până la zona finală. Planul său prevedea observatoare spațiale masive, denumite Terrestrial Planet Finders, care ar putea face măsurători spectroscopice detaliate ale Pământurilor extraterestre, împărțind lumina lor în culorile sale componente pentru a înțelege structura lor chimică.

Mai bine, Goldin dorea imagini reale ale planetelor. În 1990, sonda Voyager a NASA, la comanda lui Sagan, făcuse o fotografie a casei de dincolo de orbita lui Neptun, reducând întreaga noastră lume vie, respirabilă și fragilă la un punct albastru pal suspendat într-un gol. Ce-ar fi dacă am putea vedea un alt punct albastru deschis sclipind în negru?

Agenția Spațială Europeană și-a propus propria versiune a unei misiuni de căutare a vieții, numită Darwin. Kaltenegger, pe atunci în vârstă de 24 de ani, a aplicat să lucreze la el și a primit postul. „M-am întrebat: dacă trăiești într-un timp în care poți să-ți dai seama dacă suntem singuri în univers și dacă te pot ajuta?” a spus ea la Cornell, purtand un colier cu pietre prețioase turcoaz simbolizând un punct albastru pal și ținând în echilibru o ceașcă de ceai pe genunchi. „Privindu-mă în urmă la viața mea, asta este probabil ceea ce vreau să fi făcut.” Ea a fost însărcinată să ia în considerare compromisurile de proiectare ale misiunii și să întocmească lista de stele pe care flota de telescoape a lui Darwin ar trebui să le scaneze pentru planete; în paralel și-a urmat doctoratul.

Dar în anii 2000, viziunile unor telescoape mărețe de vânătoare de extratereștri s-au prăbușit de ambele maluri ale Atlanticului. Studiile Darwin au eșuat în 2007. Unul dintre motive a fost programul de dezvoltare slab al JWST, care a consumat bugetele și intervalele de atenție. O altă îndoială științifică: la acea vreme, astronomii nu aveau nicio idee ce fracție din stelele Căii Lactee au planete stâncoase, cu posibilitatea unui climat temperat stabil.

Acea fracție s-ar dovedi a fi aproximativ una din cinci, după cum a relevat telescopul spațial Kepler, care s-a lansat în 2009 și a continuat să descopere mii de exoplanete. O misiune Terrestrial Planet Finder, dacă ar fi reînviat, ar avea o mulțime de locuri de îndreptat.

De la lansarea lui Kepler, totuși, compromisurile pragmatice i-au determinat pe astrobiologi să viseze mai mic, deturnându-și resursele pe o cale mai umilă. Un observator precum Darwin ar fi putut detecta semnalul unei planete stâncoase lângă o stea mult mai strălucitoare - o provocare adesea în comparație cu fotografiarea unui licurici în timp ce zboară în jurul unui reflector. Dar acum există o altă modalitate, mai ieftină.

Seager și astronomul de la Harvard Dimitar Sasselov visat metoda alternativa în 2000 — o modalitate de a adulmeca în atmosfera unei exoplanete, chiar dacă lumina planetei și steaua ei sunt amestecate împreună. În primul rând, telescoapele caută planete care „tranzitează”, traversând în fața stelei lor văzute din perspectiva Pământului, ceea ce provoacă o ușoară diminuare a luminii stelelor. Aceste tranzite sunt bogate în informații. În timpul unui tranzit, spectrul unei stele încolțește noi denivelări și zgâcniri, deoarece o parte din lumina stelelor strălucește prin inelul atmosferei din jurul planetei, iar moleculele din atmosferă absorb lumina de anumite frecvențe. Analiza inteligentă a mișcării spectrale dezvăluie chimia de mare altitudine responsabilă. Telescopul spațial Hubble a început să testeze această tehnică în 2002, găsind vapori de sodiu în jurul unei planete uriașe gazoase îndepărtate; împreună cu alte telescoape, de atunci a repetat trucul pe zeci de ținte.

Acum, universul trebuia doar să găsească niște lumi potrivite asemănătoare Pământului pe care să le privească.

Studiile exoplanetelor păreau să întâlnească o mulțime de Jupiteri supracoapți și Neptunuri subdimensionate în jurul altor stele, dar planetele stâncoase cu potențial de apă lichidă au rămas rare până în epoca Kepler. Până la mijlocul anilor 2010, Kepler a arătat că lumile de dimensiunea Pământului sunt comune; a observat chiar unele potențial locuibile tranzitând în fața stelelor lor, cum ar fi perechea modelată de Kaltenegger pentru Borucki. Totuși, exemplele specifice pe care le-a prezentat Kepler erau prea departe pentru un studiu de urmărire bun. Între timp, în 2016, astronomii au descoperit că cea mai apropiată stea de Pământ, Proxima Centauri, are o planetă potențial locuibilă de dimensiunea Pământului. Dar acea planetă nu-și tranzitează steaua.

În 2009, Kaltenegger, pe atunci la Harvard și modelând domeniul în sine, și un colaborator, Wesley Traub, au adăugat încă o calificare. S-au gândit la ce ar fi nevoie pentru o civilizație extraterestră detectarea gazelor de biosemnătură pe Pământ — o planetă cu o pătură relativ strânsă de atmosferă, care tranzitează o stea strălucitoare. Ei și-au dat seama că un telescop precum JWST ar vedea doar semnale minuscule de la gazele atmosferice în timpul fiecărui tranzit, așa că pentru a obține orice certitudine statistică, astronomii ar trebui să observe zeci sau chiar sute de tranzite, ceea ce ar dura ani. Acționând pe baza acestei perspective, astronomii au început să caute Pământul pe orbite apropiate în jurul stelelor pitice roșii mai slabe și mai reci, unde semnalele atmosferice vor fi mai puțin înecate de lumina stelelor și tranzitele se repetă mai frecvent.

Cosmosul a trecut. În 2017, astronomii au anunțat descoperirea a șapte planete stâncoase în jurul unei stele pitice roșii numite TRAPPIST-1. Apoi, în septembrie, sistemul SPECULOOS-2 a apărut ca o rezervă. Aceste stele sunt aproape. Sunt slabe și roșii. Fiecare are mai multe planete stâncoase care tranzitează. Și din vară, JWST funcționează și mai bine decât se aștepta. Va petrece o parte considerabilă din următorii cinci ani uitându-se cu atenție la aceste globuri dezordonate de rocă și substanțe chimice care se rotesc în jurul stelelor lor ciudate. Pentru teoreticienii precum Kaltenegger, care au trecut de la visarea cu Pământuri alternative la predicții despre chimia lor atmosferică, zeci de ani de anticipare au făcut loc unei scăderi lente a spectrelor ondulate pe monitoarele computerelor.

Doamnă străină strălucitoare

Timp de peste doi ani, biroul lui Kaltenegger – același în care lucra Sagan – a fost înghețat în timp. Mai întâi a venit pandemia, apoi un sabatic. În august, s-a întors, înaintând pe tabla ei cu un marker în mână, revizuind o listă de idei care nu ar părea deplasate în camera scriitorului unui Star Trek serie. (Gaia și SETI. Oceane întunecate. Ozon. Pământ. Oceane de mică adâncime. Fier?) „Aceasta este partea distractivă”, a spus ea, străbătând subiectele lucrărilor pe care le-a publicat deja.

Kaltenegger a devenit directorul fondator al Institutului Carl Sagan în 2015, după o perioadă la Harvard, apoi la Heidelberg, unde a condus primul ei laborator. Într-o zi din timpul petrecut în Heidelberg, a primit un e-mail de la Jonathan Lunine, șefa departamentului de astronomie de la Cornell, întrebând dacă vrea să vorbească despre oportunități importante. „Merg, oh, Dumnezeule, este un eveniment „femeie în știință”. La un moment dat, primești prea multe dintre acele invitații.” Lunine căuta în schimb să angajeze un nou profesor. Kaltenegger a răspuns că ar prefera să lucreze la un institut interdisciplinar, axat pe astrobiologie. Așa că conduce unul aici, a sugerat el.

Într-o dimineață recentă ne-am așezat într-o grădină din campus, nu departe de institut, flancați de rododendroni. În timp ce lumina pătată a soarelui se filtra, o pasăre mică a sărit într-un trunchi de copac, o cicadară a bâzâit, iar trântitorul unei mașini de tuns iarba s-a apropiat, apoi mai departe. Aceasta era, evident, o lume locuită.

Stocul comercial al lui Kaltenegger este imaginația: atât genul în care astronomii au încredere când planifică un telescop spațial de 10 miliarde de dolari precum JWST, cât și genul mai poetic care stârnește publicul public. Deci, cum arăta această scenă pentru ea?

Ea ridică privirea. Copacii aveau frunze verzi, la fel ca majoritatea organismelor cunoscute care efectuează fotosinteza. Ei evoluaseră pentru a profita de soarele nostru galben și de radiațiile sale generoase de lumină vizibilă, folosind pigmenți care smulg fotonii albaștri și roșii, în timp ce lasă lungimile de undă verzi să sară. Dar plantele din jurul stelelor mai reci, mai avide de lumină, ar putea lua nuanțe mai închise. „În mintea mea, dacă vreau, se transformă complet cu noi în grădină, stând sub un soare roșu”, a spus ea. „Totul este violet în jurul tău, în spatele tău”, inclusiv frunzele.

Versiunile Pământului din valea neobișnuită s-au regăsit foarte mult în gândirea lui Kaltenegger timp de două decenii, din cauza unei îndoieli sâcâitoare pe care ea a dezvoltat-o ​​în timpul lucrării sale la misiunea Darwin la începutul anilor 2000.

Scopul la acea vreme era acela de a compara spectrele planetelor stâncoase, temperate, cu ceea ce ar arăta spectrul Pământului de la distanță, căutând semnale vizibile precum un surplus de oxigen datorită fotosintezei larg răspândite. Obiecția lui Kaltenegger a fost că, în primele 2 miliarde de ani de existență a Pământului, atmosfera sa nu a avut oxigen. Apoi a fost nevoie de încă un miliard de ani pentru ca oxigenul să ajungă la niveluri ridicate. Și această biosemnătură a atins cea mai mare concentrație nu în spectrul actual al Pământului, ci într-o scurtă fereastră din perioada Cretacicului târziu, când proto-păsările au urmărit insecte gigantice prin cer.

Fără un model teoretic bun pentru modul în care s-a schimbat propriul spectru al Pământului, se temea Kaltenegger, marile misiuni de găsire a planetelor ar putea rata cu ușurință o lume vie care nu se potrivește cu un șablon temporal îngust. Trebuia să imagineze Pământul ca pe o exoplanetă care evoluează în timp. Pentru a face acest lucru, ea a adaptat unul dintre primele modele climatice globale, dezvoltate de geoscientist James Kasting, care încă include referiri la epoca benzii magnetice din anii 1970 din care a apărut. Kaltenegger a dezvoltat acest cod într-un instrument la comandă care poate analiza nu numai Pământul. de-a lungul timpului, dar și scenarii radical extraterestre și rămâne calul de muncă al laboratorului ei.

A doua zi după discuția noastră din grădină, m-am așezat în biroul de lângă Kaltenegger, uitându-mă peste umărul postdoc-ului Rebecca Payne, în timp ce amândoi ne uitam la rânduri strânse de text pe un fundal negru. „Dacă nu merg cu o schemă de culoare neagră, până la sfârșitul zilei, ochii vor să-mi cadă din cap”, a spus ea.

Payne și colegii ei furnizează software-ul lor informații de bază despre o planetă, cum ar fi raza și distanța orbitală a acesteia și tipul stelei sale. Ei fac apoi presupuneri despre posibila sa compoziție atmosferică și își rulează modelele pentru a vedea cum ar apărea atmosfera planetei de-a lungul eonilor. Când au făcut acest lucru pentru SPECULOOS-2c, au văzut substanțe chimice virtuale scăldate în lumina virtuală a stelelor ridicându-se, cobând și anihilându-se reciproc prin reacții chimice simulate. Atmosfera imaginară s-a stabilit în cele din urmă într-un echilibru, iar software-ul a scos un tabel. Payne a tras unul pe ecran. Ea a aruncat mouse-ul peste rând după rând, arătând ipoteze despre temperatura și chimia noii planete la diferite altitudini. Folosind aceste informații, ea și colegii ei ar putea identifica compuși deosebit de abundenți pe care JWST sau un alt instrument ar putea să-i vadă.

De la Studiul Pământului de-a lungul timpului pe, multe dintre lucrările lui Kaltenegger urmează același tipar. Trucul ei este să adune ceea ce știm despre propria bogăție a Pământului în palma ei teoretică, apoi să o rotească ca o minge de baschet de-a lungul diferitelor axe. Dacă îl derulăm la timp? Ce se întâmplă dacă un Pământ extraterestru ar avea geologie diferită? O atmosferă diferită? O suprafață oceanică? Ce se întâmplă dacă ar fi înconjurat de un soare roșu sau de cenușa arzătoare a unei pitici albe?

În 2010, de exemplu, ea a găsit că viitorul JWST ar trebui să poată deduce prezența gazelor dintr-o erupție vulcanică precum erupția Muntelui Pinatubo din 1991 din Filipine, dacă un eveniment similar a avut loc pe o exoplanetă. Sau ar putea identifica lumi guvernate nu de ciclul carbonului între suprafață și atmosferă (ca pe Pământ), ci în schimb prin sulf eliberat de vulcani și apoi descompus de lumina stelelor. Astfel de cicluri climatice contează atunci când încercați să identificați gazele biosemnificative și, de asemenea, pentru că fac parte din fizica mai mare a planetelor. „Semnăturile biologice stau doar acolo ca cireșa deasupra tortului, dar practic, există o mulțime de prăjitură de mâncat”, a spus Sasselov, care a colaborat cu Kaltenegger la aceste proiecte.

În afara modelării sale atmosferice, Kaltenegger și-a petrecut, de asemenea, ultimul deceniu cucerind Pământul pentru a asambla ceva din cabinetul de curiozități al unui astrobiolog: o bază de date publică cu spectre ciudate. Dacă astronomii reușesc să găsească o mișcare anormală într-un spectru de exoplanete, baza de date ar putea oferi cheia pentru descifrarea acesteia.

Într-o excursie în Parcul Național Yellowstone, de exemplu, Kaltenegger s-a mirat de petele microbiene multicolore de pe suprafețele iazurilor fierbinți. Aceasta a determinat-o pe ea și pe colegi să cultive 137 de specii de bacterii în cutii Petri publică spectrele lor. „Probabil că nu există o culoare în curcubeu pe care să nu o găsiți acum pe Pământ”, a spus Lynn Rothschild, un biolog sintetic la Centrul de Cercetare Ames al NASA și un colaborator la proiect. Inspirat de munca unui alt coleg de forare a carotelor de gheață în Arctica, grupul lui Kaltenegger a izolat 80 de microbi iubitori de frig similar cu ceea ce ar putea evolua pe o planetă de gheață. publicarea unei baze de date de referință din aceste spectre în martie.

Alte lumi ar putea fi biofluorescent. Pe Pământ, organismele biofluorescente, cum ar fi coralii, se protejează de lumina ultravioletă prin absorbția acesteia și reemisie ca lumină vizibilă. Având în vedere că planetele din sistemele de stele pitice roșii precum TRAPPIST-1 sunt scăldate în radiații ultraviolete, Kaltenegger susține că viața extraterestră de acolo ar putea evolua într-un proces similar. (De atunci a fost denumită „acea doamnă extraterestră strălucitoare”). De asemenea, plănuiește să obțină o serie de spectre reprezentând posibile lumi de lavă; un coleg geoscientist și un post-doctorat proaspăt sosit vor începe în curând să topească rocile.

Pe măsură ce lista ei de publicații a crescut, Kaltenegger a experimentat atât oportunitățile, cât și neplăcerile unei femei de știință în devenire. Odată, când filma un scurtmetraj IMAX în Hawai'i în căutarea vieții, producătorii au îmbrăcat-o în pantaloni scurți pentru a se potrivi noțiunii lor de om de știință, Laura Dern. Parcul Jurassic caracter; decizia a necesitat apoi mai mult machiaj pentru a acoperi toate înțepăturile de țânțari.

Într-un câmp strâns, forțat să împartă cantități limitate de timp de telescop, ea este o prezență plină de căldură, au spus colaboratorii. Degetele ei se împletesc prin aer în timp ce vorbește; propozițiile și poveștile tind să ajungă la râs mari. „Îmi semnează fiecare mesaj „îmbrățișări”,” a spus Rothschild. „Nu am niciun alt coleg care să facă asta.”

Primele puncte de pe hartă

Primele biosemnături vor fi semnale minuscule, ambigue, supuse unor interpretări conflictuale. De fapt, unele afirmații au apărut deja.

Cel mai pertinent studiu de caz a zguduit lumea astronomiei în toamna lui 2020. O echipă care include Seager a anunțat că au observat un compus neobișnuit numit fosfină în atmosfera superioară a lui Venus, o planetă înăbușitoare, spălată cu acid, de obicei respinsă ca sterilă. Pe Pământ, fosfina este produsă în mod obișnuit de microbi. În timp ce unele procese abiotice pot produce, de asemenea, compusul în anumite condiții, analiza echipei a sugerat că aceste procese nu ar fi probabil să apară pe Venus. În opinia lor, asta a lăsat mici organisme venusiene plutitoare ca o explicație plauzibilă. „Viața pe Venus?” cel New York Times titlu se întreba.

Grupurile din afara formau tabere opuse. Unii experți, inclusiv Victoria Meadows, un modelator de atmosferă de exoplanete de la Universitatea din Washington, care folosește o abordare similară cu cea a lui Kaltenegger, a reanalizat datele lui Venus și a concluzionat că semnalul fosfină a fost doar un miraj: substanța chimică nici măcar nu este acolo. Alții, inclusiv Lunine de la Cornell, au susținut că, chiar dacă fosfina este prezentă, aceasta ar putea, de fapt, să provină din surse geologice.

Kaltenegger consideră valide aceste critici. În opinia ei, saga fosfinei evidențiază o buclă de feedback între știință și finanțarea științei, care ar putea încurca și viitoarele biosemnături candidate. La momentul anunțului despre fosfină, NASA se afla în etapele finale ale alegerii între patru misiuni mici ale sistemului solar, dintre care două erau legate de Venus. Până în vara următoare, NASA a anunțat că cei doi au fost aleși să zboare. Studiul fosfinei „a fost o modalitate excelentă de a obține misiuni aprobate pentru Venus”, a spus Kaltenegger, izbucnind în râs. „Aceasta este interpretarea sarcastică.” (Jane Greaves, autorul principal al studiului cu fosfină, a spus că echipa ei nu a luat în considerare procesul de selecție a misiunii și momentul în care lucrarea a fost o coincidență.)

Următoarea fază în căutarea biosemnăturilor exoplanetelor depinde de ceea ce dezvăluie JWST despre planetele TRAPPIST-1. Vederea biosemnăturilor reale pe cerul lor ar putea fi puțin probabil. Dar telescopul ar putea detecta dioxidul de carbon și vaporii de apă în tipurile de rapoarte pe care le prezic modelele bazate pe Pământ și Venus. Acest lucru ar confirma că modelatorii au o înțelegere decentă asupra ciclurilor geochimice care contează în întreaga galaxie și care lumi ar putea fi cu adevărat locuibile. A vedea ceva mai neașteptat i-ar ajuta pe cercetători să-și corecteze modelele.

O posibilitate mai sumbre este ca aceste planete să nu aibă deloc atmosferă. Stele pitice roșii precum TRAPPIST-1 sunt cunoscute că emit erupții solare care ar putea îndepărta totul, în afară de roca goală. (Kaltenegger se îndoiește de acest lucru, argumentând că emisiile de gaze ale planetelor ar trebui să continue să-și umple cerul.)

Până în a doua jumătate a acestui deceniu, datele de la tranzitele mai multor planete se vor fi acumulat, suficient pentru ca astronomii să nu caute doar chimie pe aceste lumi, ci și să examineze modul în care moleculele date cresc și scad de la sezon la sezon. Până atunci, observațiile complementare s-ar putea adăuga la date. Mai multe observatoare noi, uimitor de mari, sunt programate să deschidă cosmosului oglinzi de dimensiunea unui bazin începând cu 2027 – inclusiv cel mai mare dintre toate, Telescopul Extrem de Mare din Chile. Aceste telescoape vor fi sensibile la diferite lungimi de undă de lumină decât este JWST, cercetând un set alternativ de caracteristici spectrale și ar trebui, de asemenea, să poată studia planetele în afara tranzitului.

Toate aceste instrumente sunt încă sub ceea ce își doresc cu adevărat vânătorii de semnături biologice, ceea ce și-au dorit întotdeauna: unul dintre acele uriașe Găsitoare de planete terestre bazate pe spațiu. La începutul acestui an, când Academia Națională de Științe a lansat un raport influent, de stabilire a agendei, numit sondaj decenal, care rezumă ideile comunității astronomice cu privire la ceea ce ar trebui să prioritizeze NASA, ei au amânat efectiv un impuls major asupra problemei pentru anii 2030.

„M-am gândit la asta: ce zici dacă nu suntem noi?” spuse Kaltenegger. „Dacă nu e generația noastră?” Bazându-se pe cât ar putea zbura cel mai curând un adevărat telescop de vânătoare de planete de generația următoare, ea își dă seama că cel mai probabil candidat pentru a conduce o astfel de misiune este probabil acum la școală.

Apoi, din nou, cohorta ei de primii oameni de știință din exoplanetă a fost întotdeauna visători, a spus ea. Și știința a fost întotdeauna o activitate intergenerațională.

Aflat în biroul ei care era al lui Sagan, ea a schițat o anumită scenă. Un călător în viitorul îndepărtat urcă pe podul unei nave spațiale care pleacă precum Afacere, gata să călătorească într-o lume nouă. Kaltenegger este sigură că nu va fi ea însăși pe navă, dar, a spus ea, „în ochii minții, îi văd cu această veche hărți stelare”. Harta antică ar marca locațiile planetelor vii candidate. Probabil ar fi depășit, adus doar din motive sentimentale. „Dar vreau să fiu persoana care a pus primele puncte pe această hartă.”