Вступ
Один із багатьох разів Ліза КалтенеггерХолодного квітневого ранку десять років тому на астрономічній конференції була мрія, яку трохи наблизив до реальності. Вона стискала, як вона пам’ятає, жахливу, просто жахливу чашку кави не тому, що збиралася її ще випити, а тому, що стояла в черзі, і вона була теплою в її руках. Тоді Білл Борукі повернув у її бік.
Вона приготувалася сказати йому, щоб він уникав кави. Але Борукі, керівник місії NASA Kepler, космічного телескопа, призначеного для полювання на планети, що обертаються навколо інших зірок (або «екзопланет»), мав щось інше для обговорення. Кеплер побачив його перші дві екзопланети розміром із Землю з гідним шансом мати рідку воду на їхніх поверхнях. Це були дивні нові світи, які кожен учасник конференції — і, можливо, більшість людської раси — принаймні раз уявляли. Чи підтвердить Калтенеггер, що планети можуть бути населеними?
Калтенеггер, на той час астрофізик з Інституту астрономії Макса Планка в Гейдельберзі, Німеччина, почав запускати нові кліматичні моделі ще до завершення конференції, враховуючи основні факти, такі як діаметри планет і тепле світіння їхніх зірок. Її остаточна відповідь: кваліфікований так. Планети можуть бути придатними для життя або принаймні для рідкої води; вони навіть можуть бути водними світами, заточеними в нескінченні океани, без жодного скелястого виступу, що виступає над хвилями. Застереження полягало в тому, що їй знадобляться більш глибокі спостереження, щоб переконатися.
Відтоді Калтенеґґер став чи не провідним у світі комп’ютерним моделюванням потенційно придатних для життя світів. У 2019 році, коли інший космічний корабель NASA під назвою TESS, який шукав екзопланети, знайшов свій власний перші скелясті світи помірного клімату, її знову покликали зіграти роль космічного домашнього інспектора. Нещодавно бельгійське опитування SPECULOOS звернулося до неї за допомогою новознайдена планета розміром із Землю під назвою SPECULOOS-2c, яка ненадійно близько до своєї зірки. Вона та її колеги завершили аналіз, завантажений як препринт у вересні, показавши, що вода SPECULOOS-2c може перебувати в процесі випаровування, як пара з сауни, як це зробили будь-які моря Венери давно і як океани Землі почнуть робити через півмільярда років. За допомогою телескопічних спостережень можна буде визначити протягом кількох років, чи це станеться, що допоможе розкрити майбутнє нашої власної планети та ще більше розмежувати різниці між ворожими та придатними для життя світами в галактиці.
У моделюванні ерзац-Землі та більш спекулятивних уявлень про живі планети Калтенеггер використовує дивне життя та геологію Землі, щоб розробити більш систематичний набір очікувань щодо того, що може бути можливим деінде. «Я намагаюся розібратися в основах», — сказала вона мені під час нещодавнього візиту до Корнельського університету, де вона очолює інститут імені Карла Сагана, ще одного харизматичного астронома з Ітаки, який має великі ідеї про те, щоб покласти край самотньому перебування людства у космосі.
Вступ
Її головний пошук — пошук інопланетного життя — вступає в безпрецедентну фазу. За винятком появи чогось на кшталт позаземного радіомовлення, більшість астрономів вважають, що наш найкращий найближчий шанс зустріти інше життя в космосі — це виявити біосигнатурні гази — гази, які могли бути лише живими — плаваючи в атмосферах екзопланет. Вид дистанційного вимірювання, необхідного для такого виявлення, напружує можливості навіть найдосконаліших обсерваторій людства. Але завдяки космічному телескопу Джеймса Вебба (JWST), який зараз проводить перші кілька місяців спостережень, таке відкриття стало можливим.
Протягом наступних кількох років величезний космічний телескоп буде ретельно досліджувати декілька скелястих світів, які вважаються найбільш ймовірно придатними для життя, ймовірно, включаючи новий SPECULOOS-2c. Як мінімум, дослідження JWST мають визначити, чи мають ці планети атмосферу; вони також можуть показати, що з деяких капає рідка вода. Найбільш оптимістично — якщо біосфери легко розквітають із світів, схожих на Землю, — телескоп може виявити дивне співвідношення, скажімо, вуглекислого газу, кисню та метану на одній із цих планет. У астрономів може виникнути велика спокуса приписати цю суміш наявності позаземної екосистеми.
Пошук біосигнатур вимагатиме від Калтенеггер і невеликої групи її однолітків витиснути певність із надзвичайно малої кількості фотонів. Мало того, що атмосферні сигнали, які вони шукають, будуть слабкими, вона та її колеги повинні досить точно змоделювати можливу взаємодію зоряного світла, каміння та повітря на планеті, щоб бути впевненими, що ніщо, крім життя, не може пояснити присутність певного атмосферного газу. Будь-який такий аналіз має здійснювати навігацію між Сциллою та Харибдою, уникаючи як помилкових негативів (життя було, але ви його пропустили), так і помилкових позитивних результатів, які знаходять життя там, де його немає.
Помилка має наслідки. На відміну від більшості наукових пошуків, пошук ознак позаземного життя відбувається під неминучим світлом прожекторів і в інформаційній екосистемі з турбонаддувом, де будь-який вчений кричить «Життя!» спотворює структуру фінансування, уваги та суспільної довіри. Сама Калтенеггер нещодавно була в першому ряду саме для такого епізоду.
Її покоління стикається з іншим тиском, який я мав намір делікатно позувати, але закінчився тим, що випалив лише через годину після зустрічі з нею. Вона та її колеги почали свою кар'єру на зорі ери екзопланет. Тепер вони змагаються, щоб знайти життя на одному, перш ніж померти.
Планетарні мрійники
Сучасний пошук біосигнатур почався майже одразу після відкриття в 1995 році першої екзопланети — газового гіганта, — яка оберталася навколо зірки, схожої на сонце. Невдовзі полювання на планети стало нестримним і змагальним, змаганням за заголовки. Деякі високопоставлені астрономи сумнівалися, що кричуще, ресурсоємне підполе може забезпечити набагато більше, ніж одноразові вимірювання кількох унікальних планет. «Люди були налаштовані відкрито скептично, а деякі люди були люто проти», — сказав Сара Сігер, астроном екзопланети в Массачусетському технологічному інституті. Тим часом анклави дослідників-однодумців почали збиратися на семінарах, щоб дослідити відкрите небо, повне нових питань. «Ми ніколи не говорили «ні» жодній ідеї», — сказав Сігер, який на той час був аспірантом.
Калтенеггер був першокурсником університету, коли з’явилася інформація про перші гігантські екзопланети. Вона виросла в маленькому містечку в Австрії, з батьками, які підтримували її інтереси до математики, фізики та мов; міські бібліотекарі так добре знали її, що давали їй нові книги, які вони ще не класифікували. «Все було можливо», — сказала вона про своє виховання. В Університеті Граца її привернули нові пошуки нових світів. Сігер, який познайомився з Калтенеггером під час програми літньої школи в 1997 році, тепер хвалить дивовижну сміливість, яка спонукала студента приєднатися до підгалузі, яка все ще була такою маргінальною та ефемерною. «Можливість бути там на початку — це не просто збіг обставин, — сказав Сігер. Наприкінці навчання Калтенеггера в бакалавраті вона вмовила фінансування від Європейського Союзу та запросила себе на відкрите місце в обсерваторії на Тенеріфе на Канарських островах. Там вона провела довгі ночі, пов’язані з кавою, полюючи на екзопланети, слухаючи альбом Dire Straits від постдоктора, перш ніж спотикатися надвір, щоб побачити схід сонця над усіяним лавою ландшафтом.
Тим часом космічні агентства підключилися до справи. У 1996 році адміністратор НАСА Ден Голдін оприлюднив план, згідно з яким, фактично, від відкриття перших екзопланет газових гігантів аж до кінцевої зони. Його план передбачав створення масивних космічних обсерваторій, які отримали назву Terrestrial Planet Finders, які могли б проводити детальні спектроскопічні вимірювання чужих Земель, розбиваючи їхнє світло на його складові кольори, щоб зрозуміти їхній хімічний склад.
А ще краще, Голдін хотів справжні фотографії планет. У 1990 році зонд НАСА «Вояджер» за наказом Сагана зробив фотографію дому з-за орбіти Нептуна, перетворивши весь наш живий, дихаючий, крихкий світ до блідо-блакитної крапки, що висить у порожнечі. Що, якби ми побачили іншу блідо-блакитну крапку, яка блимає в чорному?
Вступ
Європейське космічне агентство розробило власну версію місії з пошуку життя для близнюків Землі під назвою «Дарвін». Калтенеггер, якому тоді було 24 роки, подав заявку на роботу над ним і отримав роботу. «Я запитав себе: якщо ви живете в час, коли ви можете зрозуміти, чи одні ми у Всесвіті, і чи можу я допомогти?» — сказала вона в Корнелі, маючи бірюзове намисто з дорогоцінних каменів, що символізує блідо-блакитну крапку, і балансуючи чашкою чаю на коліні. «Озираючись на своє життя, це, напевно, те, що я хотів би зробити». Їй було доручено розглянути компроміси в дизайні місії та скласти список зірок, які телескопи Дарвіна повинні сканувати на наявність планет; паралельно здобувала докторську дисертацію.
Але в 2000-х бачення грандіозних телескопів, призначених для полювання на інопланетян, розпалися по обидва боки Атлантики. Дослідження Дарвіна зазнали краху в 2007 році. Однією з причин був власний графік розробки JWST, який з’їдав бюджети та концентрацію уваги. Іншим був науковий сумнів: у той час астрономи не мали жодного уявлення, яка частка зірок Чумацького Шляху має кам’янисті планети з можливістю стабільного помірного клімату.
Як показало космічний телескоп Кеплер, який був запущений у 2009 році та відкрив тисячі екзопланет, ця частка виявиться приблизно однією з п’яти. Місія Terrestrial Planet Finder, якщо її воскресити, мала б багато місць, на які можна вказати.
Проте з моменту запуску Kepler прагматичні компроміси змусили астробіологів мріяти про менше, відволікаючи свої ресурси на більш скромний шлях. Така обсерваторія, як Дарвін, могла б виділити сигнал кам’яної планети поруч із набагато яскравішою зіркою — складність, яку часто порівнюють із фотографуванням світлячка, який летить навколо прожектора. Але тепер є інший, дешевший спосіб.
Сігер і гарвардський астроном Дімітар Саселов приснився альтернативний метод у 2000 році — спосіб проникнути в атмосферу екзопланети, навіть якщо світло від планети та її зірки змішуються разом. По-перше, телескопи шукають планети, які «проходять», перетинаючись перед своєю зіркою, як видно з точки зору Землі, що спричиняє невелике зменшення світла зірок. Ці транзити багаті інформацією. Під час транзиту спектр зірки створює нові нерівності та коливання, тому що частина зоряного світла просвічує крізь кільце атмосфери навколо планети, а молекули в атмосфері поглинають світло певних частот. Хитрий аналіз спектральних коливань показує, що відповідальна хімія на великій висоті. Космічний телескоп Хаббл почав тестувати цю техніку в 2002 році, знаходження парів натрію навколо далекої планети газового гіганта; разом з іншими телескопами він повторив цей трюк на десятках цілей.
Тепер Всесвіту просто потрібно було викинути кілька придатних для огляду світів, схожих на Землю.
Здавалося, дослідження екзопланет виявили багато пережарених Юпітерів і занижених Нептунів навколо інших зірок, але кам’янисті планети з потенціалом рідкої води залишалися дефіцитними до ери Кеплера. До середини 2010-х Кеплер показав, що світи розміром із Землю є поширеними; він навіть помітив деякі потенційно придатні для життя транзит перед своїми зірками, як-от пара Калтенеггерів, створена для Борукі. Тим не менш, конкретні приклади, які виявив Кеплер, були занадто далекими для хорошого подальшого дослідження. Тим часом у 2016 році астрономи виявили, що найближча до Землі зірка, Проксима Центавра, має потенційно придатну для життя планету розміром із Землю. Але ця планета не проходить через свою зірку.
У 2009 році Калтенеггер, яка на той час працювала в Гарварді та самостійно формувала сферу діяльності, та її співробітник Уеслі Трауб додали ще одну кваліфікацію. Вони думали про те, що потрібно для інопланетної цивілізації виявити біосигнатурні гази на Землі — планета з відносно щільним шаром атмосфери, що проходить через яскраву зірку. Вони зрозуміли, що такий телескоп, як JWST, бачитиме лише крихітні сигнали від атмосферних газів під час кожного проходу, тому, щоб досягти будь-якої статистичної достовірності, астрономам потрібно буде спостерігати десятки або навіть сотні транзитів, що займе роки. Керуючись цією ідеєю, астрономи почали шукати Землю на близьких орбітах навколо більш тьмяних, холодніших червоних карликових зірок, де атмосферні сигнали будуть менш заглушені світлом зірок і транзити повторюватимуться частіше.
Космос пройшов. У 2017 році астрономи оголосили про відкриття семи скелястих планет навколо червоної карликової зірки під назвою TRAPPIST-1. Потім у вересні система SPECULOOS-2 з’явилася як резервна. Ці зірки поруч. Вони тьмяні й червоні. Кожна з них має кілька скелястих планет, які проходять транзитом. І станом на літо JWST працює навіть краще, ніж очікувалося. Він проведе значну частину наступних п’яти років, пильно дивлячись на ці безладні кулі каменю та хімікатів, що обертаються навколо своїх дивних зірок. Для таких теоретиків, як Калтенеґґер, які перейшли від мрій про альтернативні Землі до створення прогнозів щодо хімії їхньої атмосфери, десятиліття очікувань поступилися місцем повільному згасанню звивистих спектрів на комп’ютерних моніторах.
Сяюча інопланетянка
Понад два роки офіс Калтенеггера — той самий, у якому раніше працював Саган — був заморожений у часі. Спочатку була пандемія, потім відпустка. У серпні вона повернулася, просуваючись на дошці з маркером у руці, переглядаючи список ідей, які не виглядатимуть недоречними в кімнаті письменника Star Trek серії. (Гая та SETI. Темні океани. Озон. Земля. Дрібні океани. Залізо?) «Це найцікавіше», — сказала вона, перекреслюючи теми статей, які вона вже опублікувала.
Калтенеггер стала директором-засновником Інституту Карла Сагана в 2015 році після роботи в Гарварді, а потім у Гейдельберзі, де вона керувала своєю першою лабораторією. Одного дня, коли вона була в Гейдельберзі, надійшов електронний лист від Джонатан Лунін, керівника кафедри астрономії Корнельського університету, запитуючи, чи хоче вона поговорити про важливі можливості. «Я йду, о Боже мій, це подія «Жінка в науці». У певний момент ви отримуєте занадто багато таких запрошень». Натомість Лунін намагався найняти нового професора. Калтенеггер відповіла, що воліла б працювати в міждисциплінарному інституті, орієнтованому на астробіологію. Тож веди одного сюди, запропонував він.
Одного нещодавнього ранку ми сиділи в саду на кампусі неподалік від інституту, оточений рододендронами. Коли плямисте сонячне світло проникало вниз, маленька пташка застрибала на стовбур дерева, цикада дзижчала, а гул газонокосарки наближався, то віддалявся. Очевидно, це був населений світ.
Торгівля Калтенеггера полягає в уяві: як тій, якій довіряють астрономи, коли планують космічний телескоп вартістю 10 мільярдів доларів, як JWST, так і більш поетичній, яка збуджує громадську аудиторію. Отже, якою для неї була ця сцена?
Вона підвела очі. Дерева мали зелене листя, як і більшість відомих організмів, які здійснюють фотосинтез. Вони еволюціонували, щоб скористатися перевагами нашого жовтого сонця та його щедрого випромінювання видимого світла, використовуючи пігменти, які вловлюють сині та червоні фотони, водночас дозволяючи зеленим хвилям відбиватися. Але рослини навколо холодніших зірок, більш жадібні до світла, можуть набувати темніших відтінків. «На мій погляд, якщо я захочу, він просто повністю трансформується з нами в саду, сидячи під червоним сонцем», - сказала вона. «Все пурпурове навколо тебе, за тобою», включаючи листя.
Версії Землі в незвичайній долині протягом двох десятиліть займали важливе місце в думках Калтенеггер через сумніви, які виникли в неї під час роботи над місією Дарвіна на початку 2000-х років.
Метою на той час було порівняти спектри скелястих планет помірного клімату з тим, як виглядав би спектр Землі здалеку, шукаючи помітні сигнали, як-от надлишок кисню через широкомасштабний фотосинтез. Заперечення Калтенеггера полягало в тому, що протягом перших 2 мільярдів років існування Землі в її атмосфері не було кисню. Потім знадобився ще мільярд років, щоб кисень накопичився до високих рівнів. І ця біосигнатура досягла найвищої концентрації не в сучасному спектрі Землі, а під час короткого періоду пізнього крейдяного періоду, коли протоптахи ганялися за гігантськими комахами в небі.
Калтенеггер побоювався, що без хорошої теоретичної моделі того, як змінився спектр Землі, великі місії з пошуку планет можуть легко пропустити живий світ, який не відповідає вузькому часовому шаблону. Їй потрібно було уявити Землю як екзопланету, що розвивається в часі. Для цього вона адаптувала одну з перших моделей глобального клімату, розроблену вченим-геофістом Джеймсом Кастінгом, яка все ще містить посилання на епоху магнітної стрічки 1970-х років. Калтенеггер розробив цей код у спеціальний інструмент, який може аналізувати не лише Землю. крізь час, а й радикально чужі сценарії, і він залишається робочою конячкою її лабораторії.
Наступного дня після нашої розмови в саду я сидів у кабінеті поруч із Калтенеґґером, дивлячись через плече постдокторської Ребекки Пейн, поки ми обидві мружилися на щільні рядки тексту на чорному тлі. «Якщо я не виберу чорний колір, до кінця дня мої очі захочуть випасти з голови», — сказала вона.
Пейн та її колеги передають у своє програмне забезпечення основні факти про планету, такі як її радіус і орбітальна відстань, а також тип її зірки. Потім вони роблять припущення про можливий склад атмосфери та запускають свої моделі, щоб побачити, як виглядатиме атмосфера планети протягом еонів. Коли вони робили це для SPECULOOS-2c, вони бачили, як віртуальні хімічні речовини, залиті віртуальним зоряним світлом, піднімаються, опускаються та знищують один одного за допомогою симуляції хімічних реакцій. Зрештою уявна атмосфера встановилася в рівновазі, і програмне забезпечення відкрило стіл. Пейн витягнула один на екрані. Вона проводила вказівником миші рядок за рядком, показуючи припущення про температуру та хімічний склад нової планети на різних висотах. Використовуючи цю інформацію, вона та її колеги могли ідентифікувати особливо рясні сполуки, які міг би побачити JWST або інший інструмент.
Від Дослідження Землі крізь час далі, багато робіт Калтенеггера дотримуються тієї самої моделі. Її хитрість полягає в тому, щоб зібрати те, що ми знаємо про власне багатство Землі, на своїй теоретичній долоні, а потім розкрутити це, як баскетбольний м’яч, уздовж різних осей. Що, якби ми перемотали його вчасно? Що, якби чужа Земля мала іншу геологію? Інша атмосфера? Повністю океанська поверхня? Що, якби воно оберталося навколо червоного сонця чи розпеченого згарища білого карлика?
У 2010 р., Наприклад, вона знайшла що майбутній на той час JWST повинен мати можливість зробити висновок про наявність газів у результаті виверження вулкана, такого як виверження гори Пінатубо на Філіппінах у 1991 році, якщо подібна подія сталася на екзопланеті. Або він може ідентифікувати світи, якими керує не кругообіг вуглецю між поверхнею й атмосферою (як на Землі), а натомість сіркою виділяється вулканами, а потім руйнується світлом зірок. Такі кліматичні цикли мають значення, коли ви намагаєтеся ідентифікувати біосигнатурні гази, а також тому, що вони є частиною більшої фізики планет. «Біосигнатури просто сидять там як вишенька на вершині торта, але в основному є багато торта, який можна з’їсти», — сказав Сасселов, який співпрацював з Калтенеггером у цих проектах.
Вступ
Крім моделювання атмосфери, Калтенеггер також провела останнє десятиліття, обстежуючи Землю, щоб зібрати щось на зразок кабінету цікавинок астробіолога: загальнодоступну базу даних дивних спектрів. Якщо астрономам таки вдасться знайти аномальне ворушіння в спектрі екзопланети, її база даних може дати ключ до його розшифровки.
Під час поїздки в Єллоустонський національний парк, наприклад, Калтенеггер дивувався різнокольоровим мікробним плямам на поверхні гарячих водойм. Це змусило її та її колег культивувати 137 видів бактерій у чашках Петрі опублікувати їхні спектри. «Мабуть, немає такого кольору веселки, якого б ви зараз не змогли знайти на Землі», — сказав він Лінн Ротшильд, синтетичний біолог з Дослідницького центру Еймса НАСА та співавтор проекту. Натхненна роботою іншого колеги по бурінню кернів льоду в Арктиці, група Калтенеггера виділила 80 холодолюбивих мікробів, подібних до тих, що можуть виникнути на крижаній планеті. видання довідкової бази даних цих спектрів цього березня.
Інші світи може бути біофлуоресцентним. На Землі такі біофлуоресцентні організми, як корали, захищаються від ультрафіолетового світла, поглинаючи його та повторно випромінюючи у вигляді видимого світла. З огляду на те, що планети в зоряних системах червоних карликів, таких як TRAPPIST-1, купаються в ультрафіолетовому випромінюванні, Калтенеггер стверджує, що інопланетне життя там може розвинути подібний процес. (З тих пір її називають «цією сяючою інопланетною леді».) Вона також планує отримати серію спектрів, що представляють можливі світи лави; колега-геолог і нещодавно прибулий постдок незабаром почнуть плавити каміння.
У міру того, як її список публікацій зростав, Калтенеггер відчула на собі як можливості, так і недоліки жінки-вченого, яка висхідна зірка. Одного разу, коли вона знімала короткометражний фільм IMAX на Гаваях про пошуки життя, продюсери одягли її в шорти, щоб відповідати їхнім уявленням про вченого Лори Дерн. Парк Юрського періоду характер; тоді рішення вимагало додаткового макіяжу, щоб закрити всі укуси комарів.
За словами співавторів, у тісно згуртованому полі, змушеному ділитися обмеженою кількістю часу телескопа, вона є кипучою, зігріваючою присутністю. Її пальці плетуться в повітрі, коли вона говорить; речення та історії, як правило, викликають гучні вибухи сміху. «Вона підписує мені кожне повідомлення «обійми», — сказав Ротшильд. «У мене немає іншого колеги, який би це робив».
Перші точки на карті
Перші біосигнатури будуть крихітними, неоднозначними сигналами, що піддаються суперечливим інтерпретаціям. Власне, деякі претензії вже виникли.
Восени 2020 року астрономічний світ сколихнув найактуальніший практичний приклад. Команда, до якої входив Сігер оголошений що вони помітили незвичайну сполуку під назвою фосфін у верхніх шарах атмосфери Венери, спекотної, промитої кислотою планети, яку зазвичай відкидають як стерильну. На Землі фосфін зазвичай виробляють мікроби. Хоча деякі абіотичні процеси також можуть утворювати сполуку за певних умов, аналіз команди припустив, що ці процеси навряд чи відбудуться на Венері. На їхню думку, це залишило крихітні плаваючі організми Венери як правдоподібне пояснення. «Життя на Венері?» в Нью-Йорк Таймс headline дивувався.
Вступ
Зовнішні групи створювали протилежні табори. Деякі експерти, в т.ч Вікторія Медоуз, модельєр атмосфери екзопланети з Університету Вашингтона, який використовує підхід, подібний до підходу Калтенеггера, повторно проаналізував дані Венери та дійшов висновку, що сигнал фосфіну був лише міражем: хімічної речовини там навіть немає. Інші, у тому числі Лунін з Корнелла, стверджували, що навіть якщо фосфін присутній, він насправді може походити з геологічних джерел.
Калтенеггер вважає цю критику слушною. На її думку, фосфінова сага підкреслює петлю зворотного зв’язку між наукою та фінансуванням науки, яка також може заплутати біосигнатури майбутніх кандидатів. На момент оголошення про фосфін NASA перебувало на завершальній стадії вибору між чотирма малими місіями в Сонячній системі, дві з яких були спрямовані на Венеру. Наступного літа НАСА оголосило, що ці двоє були обрані для польоту. Дослідження фосфіну «було чудовим способом схвалити місії на Венеру», – сказав Калтенеггер, розсміявшись. «Це саркастичний погляд». (Джейн Грівз, провідний автор дослідження фосфіну, сказала, що її команда не брала до уваги процес вибору місії, а час публікації статті був випадковим.)
Наступний етап у пошуках біосигнатур екзопланет залежить від того, що JWST розкриває про планети TRAPPIST-1. Побачити справжні біосигнатури в їхньому небі малоймовірно. Але телескоп може виявити вуглекислий газ і водяну пару в таких співвідношеннях, які передбачають моделі Землі та Венери. Це підтвердило б, що моделісти добре розбираються в тому, які геохімічні цикли мають значення в галактиці та які світи дійсно можуть бути придатними для життя. Побачення чогось більш несподіваного допомогло б дослідникам виправити свої моделі.
Більш похмура можливість полягає в тому, що ці планети взагалі не мають атмосфери. Відомо, що червоні карликові зірки, такі як TRAPPIST-1, випромінюють сонячні спалахи, які можуть знищити все, крім скелі. (Калтенеггер сумнівається в цьому, стверджуючи, що газові викиди планет повинні продовжувати поповнювати своє небо.)
До другої половини цього десятиліття буде накопичено даних про проходження кількома планетами, яких буде достатньо для астрономів, щоб не тільки шукати хімію в цих світах, але й досліджувати, як дані молекули зростають і слабшають від сезону до сезону. До того часу додаткові спостереження можуть додати до даних. Кілька нових, приголомшливо великих обсерваторій планують відкрити дзеркала розміром з басейн у космос, починаючи з 2027 року, включаючи найбільший з усіх, Надзвичайно великий телескоп у Чилі. Ці телескопи будуть чутливі до інших довжин хвиль світла, ніж JWST, досліджуючи альтернативний набір спектральних особливостей, і вони також повинні мати можливість вивчати планети за межами транзиту.
Усі ці інструменти все ще не відповідають дійсності того, чого прагнуть мисливці за біосигнатурами, чого вони завжди хотіли: одного з тих гігантських космічних шукачів земних планет. Раніше цього року, коли Національна академія наук оприлюднила впливовий звіт під назвою десятирічний огляд, який підсумовує ідеї астрономічної спільноти щодо того, чому NASA має надавати пріоритети, вони фактично відклали серйозний поштовх щодо цього питання до 2030-х років.
«Я думав про це: що буде, якщо це не ми?» – сказав Калтенеггер. «А якщо це не наше покоління?» Виходячи з того, якнайшвидше зможе полетіти справжній телескоп наступного покоління для пошуку планет, вона припускає, що найбільш ймовірний кандидат на посаду керівника такої місії зараз, ймовірно, навчається в аспірантурі.
Знову ж таки, її когорта ранніх дослідників екзопланет завжди була мрійником, сказала вона. А наука завжди була діяльністю між поколіннями.
Сидячи у своєму кабінеті Сагана, вона накидала певну сцену. Мандрівник далекого майбутнього йде по містку космічного корабля, схожого на підприємство, готовий подорожувати в новий світ. Калтенеггер впевнена, що сама не буде на кораблі, але, за її словами, «у своїй уяві я бачу їх на цій старій зоряній карті». На античній карті будуть позначені місця потенційних живих планет. Ймовірно, він був би застарілим, принесеним лише з сентиментальних причин. «Але я хочу бути людиною, яка розставить перші крапки на цій карті».
