Sanje o odkrivanju tujega življenja najdejo novo upanje

Eden od mnogih Lisa KalteneggerHladnega aprilskega jutra pred desetletjem na astronomski konferenci so se njegove sanje nekoliko približale resničnosti. V rokah je stiskala tisto, česar se spominja, grozno, prav grozno skodelico kave, ne zato, ker bi jo nameravala še spiti, ampak zato, ker je čakala v vrsti in je bila topla v njenih rokah. Nato je Bill Borucki zavil v njeno smer.

Pripravila se je, da mu reče, naj se izogiba kavi. Toda Borucki, vodja NASA-ine misije Kepler, vesoljskega teleskopa, zasnovanega za iskanje planetov, ki krožijo okoli drugih zvezd (ali "eksoplanetov"), je imel še nekaj za razpravo. Kepler je opazil njegova prva dva eksoplaneta v velikosti Zemlje z dostojno možnostjo, da bosta na svojih površinah imela tekočo vodo. To so bili nekakšni nenavadni novi svetovi, ki so si jih vsaj enkrat predstavljali vsi na konferenci - in morda večina človeške rase. Bi Kaltenegger potrdil, da so planeti morda naseljivi?

Kaltenegger, takrat astrofizik na Inštitutu Maxa Plancka za astronomijo v Heidelbergu v Nemčiji, je pred koncem konference začel izvajati nove podnebne modele, ki so vključevali osnovna dejstva, kot so premeri planetov in mlačen sij njihove zvezde. Njen končni odgovor: kvalificiran da. Planeti bi lahko bili primerni za življenje ali vsaj za tekočo vodo; lahko bi bili celo vodni svetovi, obdani z neskončnimi oceani brez ene same skale, ki štrli nad valovi. Opozorilo je bilo, da bi potrebovala bolj napredna opazovanja, da bi bila prepričana.

Kaltenegger je od takrat postal morda vodilni svetovni računalniški modeler potencialno naseljivih svetov. Leta 2019, ko je drugo Nasino vesoljsko plovilo TESS, ki lovi eksoplanete, našlo svojega prvi skalnati, zmerni svetovi, so jo ponovno poklicali v vlogo kozmične hišne inšpektorice. Pred kratkim je raziskava SPECULOOS s sedežem v Belgiji dosegla njeno pomoč in razumevanje novoodkrit planet v velikosti Zemlje imenovan SPECULOOS-2c, ki je negotovo blizu svoji zvezdi. S sodelavci opravili analizo, ki jo naložili kot predznak septembra, kar kaže, da bi lahko bila voda SPECULOOS-2c v procesu izparevanja kot hlapi iz savne, kot so to storila vsa morja Venere pred davnimi časi in kot bodo Zemljini lastni oceani začeli početi čez pol milijarde let. Teleskopska opazovanja bi morala v nekaj letih povedati, ali se to dogaja, kar bo pomagalo razkriti prihodnost našega lastnega planeta in nadalje razmejiti ostro razliko med sovražnimi in bivalnimi svetovi po vsej galaksiji.

Pri simulaciji napačnih Zemelj in bolj špekulativnih vizij živih planetov Kaltenegger izkorišča bizarno življenje in geologijo na Zemlji, da razvije bolj sistematičen nabor pričakovanj o tem, kaj bi bilo mogoče drugje. »Poskušam narediti osnove,« mi je povedala med nedavnim obiskom Univerze Cornell, kjer vodi inštitut, imenovan po Carlu Saganu, še enem karizmatičnem astronomu z Itake z velikimi zamislimi o tem, kako končati samotno bivanje človeštva v vesolju.

Njena glavna naloga – iskanje nezemljanskega življenja – vstopa v fazo brez primere. Razen nenadnega prihoda nečesa, kot je nezemeljska radijska oddaja, večina astronomov meni, da je naša najboljša kratkoročna možnost, da srečamo drugo življenje v vesolju, zaznavanje biosignaturnih plinov – plinov, ki bi lahko izvirali le iz življenja – lebdi v atmosferi eksoplanetov. Vrsta meritev na daljavo, ki so potrebne za takšno zaznavanje, je obremenila zmogljivosti celo najnaprednejših observatorijev človeštva. Toda z vesoljskim teleskopom James Webb (JWST), ki je zdaj v prvih nekaj mesecih opazovanj, je takšno odkritje postalo mogoče.

V naslednjih nekaj letih bo ogromen vesoljski teleskop natančno preučil peščico kamnitih svetov, za katere velja, da so najverjetneje primerni za bivanje, verjetno vključno z novim SPECULOOS-2c. Najmanj študije JWST bi morale ugotoviti, ali imajo ti planeti atmosfero; lahko tudi pokažejo, da iz nekaterih kaplja tekoča voda. Najbolj optimistično - če biosfere zlahka zacvetijo iz Zemlji podobnih svetov - lahko teleskop zazna nenavadna razmerja, recimo, ogljikovega dioksida, kisika in metana na enem od teh planetov. Astronomi bodo potem morda v hudi skušnjavi, da bi zvarek pripisali prisotnosti nezemeljskega ekosistema.

Iskanje biopodpisov bo od Kalteneggerjeve in majhne skupine njenih vrstnikov zahtevalo, da iz zelo malo fotonov iztisnejo gotovost. Ne samo, da bodo atmosferski signali, ki jih iščejo, šibki, ampak mora ona in njeni kolegi dovolj natančno modelirati morebitno medsebojno delovanje zvezdne svetlobe, kamenja in zraka na planetu, da se prepriča, da nič drugega kot življenje ne more pojasniti prisotnosti določenega atmosferskega plina. Vsaka taka analiza mora krmariti med Scilo in Haribdo, pri čemer se je treba izogibati lažnim negativnim rezultatom – življenje je bilo tam, a ste ga zamudili – in lažnim pozitivnim rezultatom, ki najdejo življenje tam, kjer ga ni.

Napačna odločitev ima posledice. Za razliko od večine znanstvenih podvigov se iskanje znakov zunajzemeljskega življenja dogaja pod neizogibnimi žarometi in v informacijskem ekosistemu s turbopolnilnikom, kjer vsak znanstvenik vpije "Življenje!" ukrivi strukturo financiranja, pozornosti in zaupanja javnosti. Sama Kalteneggerjeva je nedavno imela sedež v prvi vrsti prav za takšno epizodo.

Njena generacija se sooča z drugim pritiskom, ki sem ga nameraval delikatno predstaviti, a sem na koncu izdavil le uro po srečanju z njo. Ona in njeni kolegi so svojo kariero začeli na zori dobe eksoplanetov. Zdaj tekmujejo, da bi odkrili življenje na enem, preden umrejo.

Planetarni sanjači

Sodobno iskanje bioloških podpisov se je začelo skoraj takoj po odkritju prvega eksoplaneta leta 1995 – plinastega velikana – ki je krožil okoli zvezde, podobne soncu. Lov na planete je kmalu postal razburjen in tekmovalen, tekma za naslovnice. Nekateri višji astronomi so dvomili, da bi bleščeče podpolje, željno virov, lahko zagotovilo veliko več kot enkratne meritve nekaj edinstvenih planetov. "Ljudje so bili odkrito skeptični, nekateri pa so bili jezno proti temu," je dejal Sara Seager, astronom eksoplanetov na tehnološkem inštitutu Massachusetts. Medtem so se enklave podobno mislečih raziskovalcev začele zbirati na delavnicah, da bi raziskale odprto nebo, vredno novih vprašanj. "Nikoli nismo rekli ne nobeni ideji," je dejal Seager, ki je bil takrat podiplomski študent.

Kaltenegger je bil bruc na univerzi, ko so prišle novice o prvih velikanskih eksoplanetih. Odraščala je v majhnem mestu v Avstriji s starši, ki so podpirali njeno zanimanje za matematiko, fiziko in jezike; mestni knjižničarji so jo tako dobro poznali, da so ji dajali nove knjige, ki jih še niso kategorizirali. »Vse je bilo mogoče,« je povedala o svoji vzgoji. Na univerzi v Gradcu jo je pritegnilo novo iskanje novih svetov. Seager, ki je Kalteneggerja spoznal na programu poletne šole leta 1997, zdaj hvali izjemno drznost, ki je vodila dodiplomskega študenta, da se je pridružil podpodročju, ki je bilo še tako obrobno in minljivo. "Da sem lahko bil tam na začetku - to ni bilo samo naključje," je dejal Seager. Ob koncu dodiplomskega študija je Kaltenegger pridobila sredstva Evropske unije in se povabila na odprto mesto v observatoriju na Tenerifih na Kanarskih otokih. Tam je preživela dolge noči, polne kave, in lovila eksoplanete, poslušala postdoktorski album Dire Straits, preden se je spotaknila zunaj in videla sonce, ki vzhaja nad pokrajino, posuto z lavo.

Medtem so se vesoljske agencije vključile v akcijo. Leta 1996 je Nasin administrator Dan Goldin objavil načrt, ki bi dejansko sprintal naravnost od odkritja prvih eksoplanetov plinastih velikanov vse do končne cone. Njegov načrt je zahteval ogromne vesoljske observatorije, imenovane Terrestrial Planet Finders, ki bi lahko izvajali podrobne spektroskopske meritve tujih Zemelj, njihovo svetlobo razdelili na sestavne barve, da bi razumeli njihovo kemično sestavo.

Še bolje, Goldin je želel dejanske slike planetov. Leta 1990 je Nasina sonda Voyager na Saganovo naročilo posnela fotografijo doma izven Neptunove orbite in zmanjšala naš celoten živi, ​​dihajoči, krhki svet na bledo modro piko, ki visi v praznini. Kaj pa, če bi tam zunaj videli še eno bledo modro piko, ki utripa v črnini?

Evropska vesoljska agencija je izdelala lastno različico misije za iskanje življenj, ki se imenuje Darwin. Kaltenegger, takrat 24, se je prijavil za delo na njem in dobil delo. "Vprašal sem se: Če živite v času, ko lahko ugotovite, ali smo sami v vesolju, in ali lahko pomagam?" je rekla na Cornellu, ki nosi turkizno ogrlico z dragulji, ki simbolizira bledo modro piko, in drži skodelico čaja na kolenu. "Če se ozrem nazaj na svoje življenje, je to verjetno tisto, kar želim storiti." Imela je nalogo, da preuči načrtovalske kompromise misije in pripravi seznam zvezd, ki naj bi jih Darwinova flota teleskopov skenirala za planete; vzporedno je doktorirala.

Toda v 2000-ih so se vizije velikih teleskopov za lov na nezemljane na obeh straneh Atlantika razblinile. Darwinove študije so se izjalovile leta 2007. Eden od razlogov je bil JWST-jev lastni razvojni razpored, ki je požrl proračune in pozornost. Drugi je bil znanstveni dvom: takrat astronomi niso imeli pojma, kakšen del zvezd Mlečne ceste ima skalnate planete z možnostjo stabilnega, zmernega podnebja.

Izkazalo se je, da je ta delež približno eden od petih, kot je razkril vesoljski teleskop Kepler, ki je bil izstreljen leta 2009 in je odkril na tisoče eksoplanetov. Misija Terrestrial Planet Finder, če bi bil eden obujen, bi imela veliko krajev, na katera bi lahko pokazala.

Od lansiranja Keplerja pa so pragmatični kompromisi astrobiologe pripeljali do manjših sanj in preusmerili njihove vire na skromnejšo pot. Observatorij, kot je Darwin, bi lahko izbral signal kamnitega planeta poleg veliko svetlejše zvezde - izziv, ki ga pogosto primerjajo s fotografiranjem kresničke, ko šviga okoli reflektorja. Zdaj pa obstaja še en, cenejši način.

Seager in harvardski astronom Dimitar Saselov sanjal alternativna metoda leta 2000 — način zavohanja v atmosfero eksoplaneta, tudi če se svetloba planeta in njegove zvezde zlijeta skupaj. Prvič, teleskopi iščejo planete, ki "tranzitirajo", prečkajo pred svojo zvezdo, gledano z Zemljine perspektive, kar povzroči rahlo zmanjšanje svetlobe zvezd. Ti tranziti so bogati z informacijami. Med tranzitom zvezdin spekter požene nove izbokline in niha, ker nekaj zvezdne svetlobe sije skozi obroč atmosfere okoli planeta in molekule v atmosferi absorbirajo svetlobo določenih frekvenc. Umetna analiza spektralnih nihanja razkriva, da je za to odgovorna kemija na visoki nadmorski višini. Vesoljski teleskop Hubble je to tehniko začel preskušati leta 2002, iskanje natrijevih hlapov okoli oddaljenega planeta plinastega velikana; skupaj z drugimi teleskopi je od takrat ponovil trik na desetinah tarč.

Zdaj je vesolje moralo samo izkašljati nekaj primernih Zemlji podobnih svetov za ogled.

Zdi se, da so raziskave eksoplanetov naletele na veliko prekuhanih Jupiterjev in premajhnih Neptunov okoli drugih zvezd, toda kamnitih planetov s potencialom za tekočo vodo je ostalo malo do Keplerjevega obdobja. Do sredine leta 2010 je Kepler pokazal, da so svetovi velikosti Zemlje pogosti; opazil je celo nekaj potencialno bivalnih, ki so prehajali pred svojimi zvezdami, na primer par Kaltenegger, ki je bil po vzoru Borucki. Kljub temu so bili specifični primeri, ki jih je odkril Kepler, predaleč za dobro nadaljnjo študijo. Medtem so leta 2016 astronomi ugotovili, da ima Zemlji najbližja zvezda, Proksima Kentavra, potencialno naseljiv planet velikosti Zemlje. Toda ta planet ne prehaja svoje zvezde.

Leta 2009 sta Kaltenegger, takrat na Harvardu in sama oblikovala to področje, s sodelavcem Wesleyjem Traubom dodala še eno kvalifikacijo. Razmišljali so o tem, kaj bi bilo potrebno za tujo civilizacijo zaznati biosignaturne pline na Zemlji — planet z razmeroma tesno atmosfersko odejo, ki prehaja čez svetlo zvezdo. Ugotovili so, da bi teleskop, kot je JWST, med vsakim prehodom videl le majhne signale atmosferskih plinov, zato bi morali astronomi, da bi dosegli kakršno koli statistično gotovost, opazovati na desetine ali celo stotine prehodov, kar bi trajalo leta. Na podlagi tega vpogleda so astronomi začeli iskati Zemljo v tesnih orbitah okoli temnejših, hladnejših rdečih pritlikavk, kjer bodo atmosferski signali manj zadušeni zaradi zvezdne svetlobe in se tranziti ponavljajo pogosteje.

Vesolje je prišlo skozi. Leta 2017 so astronomi objavili odkritje sedmih kamnitih planetov okoli rdeče pritlikavke, imenovane TRAPPIST-1. Nato se je septembra kot rezerva pojavil sistem SPECULOOS-2. Te zvezde so blizu. So temni in rdeči. Vsak ima več kamnitih planetov, ki prehajajo. In od poletja JWST deluje celo bolje od pričakovanj. Precejšen del naslednjih petih let bo pozorno strmel v te neurejene krogle kamnov in kemikalij, ki se vrtijo okoli njihovih čudnih zvezd. Za teoretike, kot je Kaltenegger, ki so šli od sanjarjenja o nadomestnih Zemljah do ustvarjanja napovedi o njihovi atmosferski kemiji, so se desetletja pričakovanja umaknila počasnemu bledenju vijugastih spektrov na računalniških monitorjih.

Žareča Alien Lady

Več kot dve leti je bila Kalteneggerjeva pisarna - ista, v kateri je včasih delal Sagan - zamrznjena v času. Najprej je prišla pandemija, nato dopust. Avgusta se je vrnila, napredovala je po svoji tabli s flomastrom v roki in pregledovala seznam idej, ki ne bi bile videti na mestu v pisateljevi sobi Star Trek serije. (Gaia in SETI. Temni oceani. Ozon. Kopno. Plitvi oceani. Železo?) »To je zabaven del,« je rekla in prešla skozi teme člankov, ki jih je že objavila.

Kalteneggerjeva je postala ustanovna direktorica Inštituta Carl Sagan leta 2015 po študiju na Harvardu, nato v Heidelbergu, kjer je vodila svoj prvi laboratorij. Nekega dne, ko je bila v Heidelbergu, je prišlo elektronsko sporočilo od Jonathan Lunine, vodja oddelka za astronomijo na Cornellu, in jo vprašala, ali želi govoriti o pomembnih priložnostih. »Grem, o moj bog, to je 'ženska v znanosti' dogodek. Na določeni točki dobiš preveč teh povabil.« Lunine je namesto tega iskala zaposlitev novega profesorja. Kalteneggerjeva je odgovorila, da bi raje delala na interdisciplinarnem inštitutu, osredotočenem na astrobiologijo. Zato vodi enega sem, je predlagal.

Nekega nedavnega jutra smo sedeli na vrtu v kampusu nedaleč od inštituta, obkrožen z rododendroni. Ko je pikčasta sončna svetloba prodirala navzdol, je majhna ptica skakala po drevesnem deblu, škržat je brenčal in brnenje kosilnice se je približevalo, nato pa oddaljevalo. To je bil očitno naseljen svet.

Kalteneggerjeva zaloga v trgovini je domišljija: tako tista, ki ji astronomi zaupajo, ko načrtujejo 10 milijard dolarjev vreden vesoljski teleskop, kot je JWST, kot bolj poetična vrsta, ki buri javno občinstvo. Kako se ji je torej zdel ta prizor?

Dvignila je pogled. Drevesa so imela zelene liste, tako kot večina znanih organizmov, ki izvajajo fotosintezo. Razvili so se, da bi izkoristili naše rumeno sonce in njegovo izdatno sevanje vidne svetlobe, pri čemer so uporabili pigmente, ki ujamejo modre in rdeče fotone, medtem ko pustijo, da se zelene valovne dolžine odbijejo. Toda rastline okoli hladnejših zvezd, ki so bolj pohlepne po svetlobi, lahko prevzamejo temnejše odtenke. »V mojih mislih se, če hočem, popolnoma spremeni z nami na vrtu, ko sedimo pod rdečim soncem,« je rekla. "Vse je vijolično okrog tebe, za tabo," vključno z listi.

Različice Zemlje v čudnih dolinah so že dve desetletji močno prisotne v razmišljanju Kalteneggerjeve zaradi mučnega dvoma, ki ga je razvila med svojim delom na misiji Darwin v začetku leta 2000.

Takratni cilj je bil primerjati spektre kamnitih, zmernih planetov s tem, kako bi izgledal Zemljin spekter od daleč, pri čemer so iskali vidne signale, kot je presežek kisika zaradi razširjene fotosinteze. Kalteneggerjev ugovor je bil, da prvi 2 milijardi let obstoja Zemlje njena atmosfera ni imela kisika. Nato je trajalo še milijardo let, da je kisik dosegel visoke ravni. In ta biopodpis ni dosegel najvišje koncentracije v današnjem spektru Zemlje, ampak v kratkem obdobju v pozni kredi, ko so praptice lovile velikanske žuželke po nebu.

Kaltenegger se je bal, da bi brez dobrega teoretičnega modela o tem, kako se je Zemljin lastni spekter spremenil, velike misije za iskanje planetov zlahka zgrešile živi svet, ki se ne bi ujemal z ozko časovno šablono. Morala si je zamisliti Zemljo kot eksoplanet, ki se razvija skozi čas. Da bi to naredila, je prilagodila enega prvih globalnih podnebnih modelov, ki ga je razvil geoznanstvenik James Kasting, ki še vedno vključuje sklicevanja na obdobje magnetnega traku iz sedemdesetih let prejšnjega stoletja, iz katerega izvira. Kaltenegger je to kodo razvil v orodje po meri, ki lahko analizira ne samo Zemljo skozi čas, ampak tudi radikalno tuje scenarije, in ostaja vlečni konj njenega laboratorija.

Dan po najinem klepetu na vrtu sem sedel v pisarni poleg Kalteneggerjeve in gledal čez ramo postdoktorske Rebecce Payne, medtem ko sva obe mežikali v tesne vrstice besedila na črnem ozadju. "Če se ne odločim za črno barvno shemo, mi bodo do konca dneva oči hotele pasti iz glave," je rekla.

Payne in njeni kolegi posredujejo svoji programski opremi osnovna dejstva o planetu, kot so njegov polmer in orbitalna razdalja ter vrsta njegove zvezde. Nato ugibajo o njegovi možni atmosferski sestavi in ​​zaženejo svoje modele, da vidijo, kako bo planetova atmosfera izgledala skozi eone. Ko so to storili za SPECULOOS-2c, so videli navidezne kemikalije, oblite z navidezno zvezdno svetlobo, kako se dvigajo, spuščajo in medsebojno uničujejo s pomočjo simuliranih kemičnih reakcij. Namišljena atmosfera se je sčasoma vzpostavila v ravnotežju in programska oprema je prikazala mizo. Payne je eno potegnila na zaslon. Z miško je brskala čez vrstico za vrstico in prikazala ugibanja o temperaturi in kemiji novega planeta na različnih nadmorskih višinah. Z uporabo teh informacij bi ona in njeni kolegi lahko identificirali posebej obilne spojine, ki bi jih JWST ali drug instrument lahko videl.

Iz Študija Zemlje skozi čas naprej, veliko Kalteneggerjevih dokumentov sledi istemu vzorcu. Njen trik je v tem, da na svojo teoretično dlan zbere tisto, kar vemo o bogastvu Zemlje, nato pa to zavrti kot košarkarsko žogo vzdolž različnih osi. Kaj če bi ga pravočasno previli? Kaj če bi imela tuja Zemlja drugačno geologijo? Drugačno vzdušje? Celotna oceanska gladina? Kaj pa, če bi krožil okoli rdečega sonca ali goreče vroče pepelke belega pritlikavca?

Leta 2010 je npr. je našla da bi moral biti takrat prihajajoči JWST sposoben sklepati o prisotnosti plinov iz vulkanskega izbruha, kot je izbruh gore Pinatubo leta 1991 na Filipinih, če bi se podoben dogodek zgodil na eksoplanetu. Lahko pa bi identificiral svetove, v katerih ne vlada kroženje ogljika med površjem in atmosfero (kot na Zemlji), temveč z žveplom ki ga sprostijo vulkani in nato razgradi svetloba zvezd. Takšni podnebni cikli so pomembni, ko poskušate identificirati biosignaturne pline, pa tudi zato, ker so del širše fizike planetov. »Biopodpisi so samo češnja na vrhu torte, a v bistvu je veliko torte za pojesti,« je dejal Sasselov, ki je pri teh projektih sodeloval s Kalteneggerjem.

Poleg svojega atmosferskega modeliranja je Kalteneggerjeva zadnje desetletje preživela tudi v brskanju po Zemlji, da bi sestavila nekaj podobnega astrobiologovemu kabinetu zanimivosti: javno zbirko podatkov nenavadnih spektrov. Če astronomom uspe najti nenavadno premikanje v spektru eksoplaneta, bi lahko njena baza podatkov zagotovila ključ za njegovo dešifriranje.

Kaltenegger se je na izletu v nacionalnem parku Yellowstone na primer čudil raznobarvnim madežem mikrobov na površinah vročih ribnikov. To je vodilo njo in sodelavce, da so gojili 137 vrst bakterij v petrijevkah objavijo svoje spektre. "Verjetno ni barve v mavrici, ki je trenutno ne bi našli na Zemlji," je rekel Lynn Rothschild, sintetični biolog v Nasinem raziskovalnem centru Ames in sodelavec pri projektu. Kalteneggerjeva skupina, ki jo je navdihnilo delo drugega kolega pri vrtanju ledenih jeder na Arktiki, je izločila 80 hladnoljubnih mikrobov, podobnih tistim, ki bi se lahko razvili na ledenem planetu, objavo referenčne baze podatkov teh spektrov letos marca.

Drugi svetovi lahko biofluorescentna. Na Zemlji se biofluorescentni organizmi, kot so korale, ščitijo pred ultravijolično svetlobo tako, da jo absorbirajo in ponovno oddajajo kot vidno svetlobo. Glede na to, da se planeti v zvezdnih sistemih rdečih pritlikavk, kot je TRAPPIST-1, kopajo v ultravijoličnem sevanju, Kaltenegger trdi, da bi tuje življenje tam lahko razvilo podoben proces. (Od takrat jo imenujejo "tista žareča nezemljanska dama.") Prav tako namerava pridobiti vrsto spektrov, ki predstavljajo možne svetove lave; kolega geoznanstvenik in novoprispeli podoktor bosta kmalu začela topiti kamenje.

Ko se je njen seznam objav povečeval, je Kalteneggerjeva izkusila tako priložnosti kot tudi slabosti znanstvenice v vzponu. Nekoč, ko je na Havajih snemala kratek film IMAX o iskanju življenja, so jo producenti oblekli v kratke hlače, ki so ustrezale njihovi predstavi o znanstvenici Laure Dern. Jurassic Park značaj; odločitev je nato zahtevala več ličil, da bi prekrili vse pike komarjev.

Znotraj tesno povezanega polja, ki je prisiljeno deliti omejene količine časa s teleskopom, je ona kipeča, grelna prisotnost, so povedali sodelavci. Njeni prsti pletejo po zraku, ko govori; stavki in zgodbe se nagibajo k velikim izbruhom smeha. "Vsako sporočilo mi podpiše z 'objemi'," je dejal Rothschild. "Nimam nobenega drugega kolega, ki to počne."

Prve pike na zemljevidu

Prvi biopodpisi bodo drobni, dvoumni signali, podvrženi nasprotujočim si interpretacijam. Pravzaprav so se nekatere trditve že pojavile.

Najpomembnejša študija primera je pretresla svet astronomije jeseni 2020. Ekipa, vključno s Seagerjem razglasitve da so opazili nenavadno spojino, imenovano fosfin, v zgornji atmosferi Venere, vročem, s kislino opranem planetu, ki se običajno zavrača kot sterilen. Na Zemlji fosfin običajno proizvajajo mikrobi. Medtem ko lahko nekateri abiotski procesi prav tako tvorijo spojino pod določenimi pogoji, je analiza skupine pokazala, da se ti procesi verjetno ne bodo zgodili na Veneri. Po njihovem mnenju so to ostali majhni lebdeči Venerini organizmi kot verjetna razlaga. "Življenje na Veneri?" the New York Times naslov spraševal.

Zunanje skupine so oblikovale nasprotujoče si tabore. Nekateri strokovnjaki, vključno z Victoria Meadows, modeler atmosfere eksoplanetov na Univerzi v Washingtonu, ki uporablja podoben pristop kot Kalteneggerjev, je ponovno analiziral podatke o Veneri in ugotovil, da je signal fosfina le privid: kemikalije sploh ni. Drugi, vključno z Luninom na Cornellu, so trdili, da tudi če je fosfin prisoten, lahko dejansko izvira iz geoloških virov.

Kaltenegger meni, da so te kritike utemeljene. Po njenem mnenju fosfinska saga poudarja povratno zanko med znanostjo in financiranjem znanosti, ki bi lahko zapletla tudi prihodnje biološke podpise kandidatov. V času objave fosfina je bila NASA v zadnji fazi izbire med štirimi majhnimi misijami sončnega sistema, od katerih sta bili dve namenjeni Veneri. Naslednje poletje je NASA objavila, da sta bila ta dva izbrana za letenje. Študija fosfina "je bila odličen način za odobritev misij na Venero," je dejal Kaltenegger in se zasmejal. "To je sarkastičen pogled." (Jane Greaves, glavna avtorica študije o fosfinu, je dejala, da njena ekipa ni upoštevala postopka izbire misije in da je bil čas objave naključje.)

Naslednja faza v iskanju biopodpisov eksoplanetov je odvisna od tega, kar JWST razkrije o planetih TRAPPIST-1. Videnje dejanskih biopodpisov na njihovem nebu je malo verjetno. Toda teleskop bi lahko zaznal ogljikov dioksid in vodno paro v takšnih razmerjih, kot jih predvidevata modela na Zemlji in Veneri. To bi potrdilo, da imajo oblikovalci modela spodoben nadzor nad tem, kateri geokemični cikli so pomembni v galaksiji in kateri svetovi bi lahko bili resnično bivalni. Videti nekaj bolj nepričakovanega bi raziskovalcem pomagalo popraviti svoje modele.

Bolj mračna možnost je, da ti planeti sploh nimajo atmosfere. Rdeče pritlikave zvezde, kot je TRAPPIST-1, so znane po tem, da oddajajo sončne izbruhe, ki lahko odstranijo vse razen golega kamna. (Kaltenegger o tem dvomi in trdi, da bi morale plinaste emisije planetov še naprej dopolnjevati njihovo nebo.)

Do druge polovice tega desetletja se bodo nabrali podatki o tranzitih več planetov, kar bo dovolj, da bodo astronomi ne le iskali kemijo na teh svetovih, ampak tudi preučili, kako dane molekule naraščajo in upadajo iz sezone v sezono. Do takrat bi podatke lahko dodala dopolnilna opažanja. Nekaj ​​novih, osupljivo velikih observatorijev naj bi od leta 2027 odprlo zrcala velikosti bazena v kozmos - vključno z največjim od vseh, izjemno velikim teleskopom v Čilu. Ti teleskopi bodo občutljivi na različne valovne dolžine svetlobe, kot je JWST, sondirajo alternativni nabor spektralnih značilnosti, prav tako pa bi morali imeti možnost preučevanja planetov zunaj tranzita.

Vsi ti instrumenti še vedno ne dosegajo tistega, kar si lovci na biopodpise resnično želijo, kar so si vedno želeli: enega od tistih velikanskih vesoljskih iskalcev zemeljskih planetov. V začetku tega leta, ko je Nacionalna akademija znanosti izdala vplivno poročilo o načrtovanju dnevnega reda, imenovano desetletna raziskava, ki povzema zamisli astronomske skupnosti o tem, čemu bi NASA morala dati prednost, so dejansko preložili velik zagon tega vprašanja na 2030. leta.

"Razmišljal sem o tem: Kaj pa, če ne bomo mi?" je dejal Kaltenegger. "Kaj če to ni naša generacija?" Na podlagi tega, kolikor hitro bi lahko poletel pravi teleskop za lov na planete naslednje generacije, meni, da je najverjetnejši kandidat za vodenje takšne misije verjetno zdaj na podiplomskem študiju.

Še enkrat, njena kohorta zgodnjih znanstvenikov na eksoplanetih je bila vedno sanjači, je rekla. In znanost je bila vedno medgeneracijska dejavnost.

Ko je sedela v svoji pisarni, ki je bila Saganova, je skicirala določen prizor. Popotnik daljne prihodnosti se povzpne po mostu odhajajočega vesoljskega plovila, kot je Podjetje, pripravljen na potovanje v nov svet. Kaltenegger je prepričana, da sama ne bo na ladji, vendar, je rekla, "v svojih mislih jih vidim s to staro zvezdno karto." Starinski zemljevid bi označil lokacije kandidatov za žive planete. Verjetno bi bilo zastarelo, prineseno le iz sentimentalnih razlogov. "Ampak želim biti oseba, ki je postavila prve pike na ta zemljevid."