Seit Tausenden von Jahren ist die Menschheit neugierig auf die Sterne in unserem Nachthimmel. Planeten, Sterne … vielleicht sogar mit intelligentem Leben sind überall um uns herum. Und erst in den letzten 25 Jahren haben wir die Gelegenheit bekommen, die Antwort auf diese Frage sicher zu erfahren, als wir mit eigenen Augen die erste Welt außerhalb unseres Sonnensystems sahen. Als sich die Teleskope entwickelten, gab uns der menschliche Einfallsreichtum neue Methoden zur Untersuchung des Universums - unter den bekanntesten ist die Beobachtung des schwachen Wackelns eines Sterns und später die Methode des Planetentransits. Die Zahl der entdeckten Exoplaneten wächst sprunghaft.
Die ersten Planeten schienen am einfachsten zu finden zu sein - massive Riesen, die ihren Elternsternen zu nahe waren. Ihnen folgten weniger massive und weiter entfernte Sterne. Bis heute hat das Kepler-Teleskop bereits Tausende fester Welten entdeckt, von denen 21 der Erde ähnlich sind und bewohnt werden können.
Die Idee, dass die Erde selten und einzigartig ist - ein fester Planet mit den Zutaten für das Leben, der sich in der richtigen Entfernung von der Sonne befindet, damit flüssiges Wasser existieren kann - hat in den letzten zwei Jahrzehnten schnell an Unterstützung verloren. Der Höhepunkt dieses Prozesses war vor kurzem, am 24. August 2016, als Wissenschaftler des European Southern Observatory die Entdeckung eines festen Planeten mit einer Masse von 1,3 Erden ankündigten, der den uns am nächsten gelegenen Stern umkreist: Alpha Centauri. Diese Welt dreht sich in 11 Tagen um den Mutterstern, aber der Stern selbst hat nur 12% der Sonnenmasse und scheint nur 0,17% der Sonnenhelligkeit. Ja, der Rote Zwerg und der felsige Planet sind zusammengekommen und haben diese Welt möglicherweise bewohnbar gemacht. Das Lustigste ist jedoch nicht, dass ein erheblicher Prozentsatz der Sterne terrestrische Planeten in der Nähe hat, sondern dassdass fast jeder sie hat. Kann sein.
Nur aus den von uns gemessenen Orbitalparametern und den bekannten Gesetzen der Physik haben wir eine enorme Menge an Wissen gewonnen. Dieser Planet ist mit ziemlicher Sicherheit an seinen Stern gebunden, das heißt, er steht dem Stern immer mit einer Halbkugel gegenüber, wie der Mond, der sich mit seiner "dunklen Seite" niemals der Erde zuwendet. Der Stern selbst spuckt aktiv und oft Fackeln aus. Für die der Sonne zugewandte Seite des Planeten bedeutet dies eine Katastrophe, nicht jedoch für die dunkle Seite. Und die "Jahreszeiten" werden durch die Elliptizität der Umlaufbahn bestimmt, nicht durch die Neigung der Achse. Dies sind jedoch nur sehr wenige Informationen, die wir erhalten haben. Wenn wir mehr über den Planeten erfahren möchten, müssen wir unsere Technologien verbessern.
Zum Beispiel müssen wir herausfinden, ob sich Sauerstoff in der Atmosphäre des Planeten befindet. Oder Wasserdampf. Oder kohlenstoffreiche Signaturen wie Methan und Kohlendioxid. Was ist mit Wolken? Sind sie dünn oder dick oder überhaupt nicht? Woraus sind sie gemacht? Sind sie dunkel oder reflektieren sie Licht? Könnte die Atmosphäre Wärme auf die dunkle Seite des Planeten übertragen oder ist die Nachtseite für immer gefroren?
Wenn wir unsere Auflösung verbessern und Spektroskopie auf einem Planeten mit direkter Bildgebung durchführen können, können diese Fragen beantwortet werden, ohne jemals unseren eigenen Planeten zu verlassen. Dies erfordert ein extrem großes bodengestütztes Teleskop oder ein Teleskopnetzwerk. Die 30-Meter-Teleskope, die derzeit im Bau sind, sind ein großer Schritt in diese Richtung, aber das Erreichen der Planeten in der Nähe von Roten Zwergen erfordert noch mehr: Es werden riesige Teleskope mit einem Durchmesser von 100 oder sogar 200 Metern benötigt.
Die Zusammensetzung der Planetenoberfläche ist eine ganz andere Sache. Wenn die Wolken transparent sind und die Umlaufbahn elliptisch ist, sollte es während des 11-tägigen Jahres von Proxima b "saisonale" Unterschiede zwischen Sommer (wenn die Welt dem Stern am nächsten ist) und Winter (wenn sie am weitesten entfernt sind) geben. Da die Welt verschlossen ist und sich nicht dreht (wie die meisten potenziell bewohnbaren terrestrischen Planeten in der Nähe von roten Zwergen), wird es drei Klimazonen geben: sengend und gebraten entlang der sternförmigen Hemisphäre; gefroren, eiskalt entlang der äußeren Hemisphäre und gemäßigte Zone in der Mitte. Der Planet kann Kontinente und Ozeane sowie eine riesige Eisdecke auf der Nachtseite haben. Oder es kann eine Wärmeübertragung vom atmosphärischen Planeten und ein effektives Reflexionsvermögen geben, dann hat der gesamte Planet die gleiche Temperatur. Ein Beispiel für eine solche Entwicklung von Ereignissen ist die Venus.
Werbevideo:
Wenn wir das vom Planeten emittierte Licht - sowohl sichtbar als auch infrarot - zu unterschiedlichen Zeiten in der Umlaufbahn des Sterns direkt beobachten können, könnten wir Antworten auf alle oben genannten Fragen erhalten. Dabei würden uns Riesenteleskope mit hoher Lichtsammelkraft und der Fähigkeit helfen, im Licht eines Sterns, vorzugsweise aus dem Weltraum, fixiert zu werden. Das vorgeschlagene LUVOIR-Weltraumteleskop mit einem dazugehörigen Regenschirm könnte dies bewältigen. Dem Plan zufolge handelt es sich um ein 12-Meter-Teleskop (25-mal schneller als das Hubble-Teleskop), das mit einem Koronagraph ausgestattet ist. Ein Stück weiter fliegt ein Regenschirm, der das Licht des Sterns blockiert und das Licht des Planeten hereinlässt. Obwohl LUVOIR erst in den 2030er Jahren fertig sein wird, könnte der Regenschirm in den nächsten fünf Jahren gebaut werden, sodass wir Proxima b mit den bereits vorhandenen Methoden visualisieren können.
Welche Art von Strahlung sendet der Planet aus? Was könnte es neben Signalen von reflektierter Sonnenstrahlung, kosmischer Strahlung und der eigenen Infrarotwärme des Planeten noch geben? Zum Beispiel künstliche Signale im Radio oder andere elektromagnetische Wellenlängen? Wenn diese Signale vom intelligenten Leben gesendet werden, ist es Zeit, sie zu finden. Dies ist die Herausforderung für SETI, das sich bereits ernsthaft für den Planeten interessiert. Wir sollten auch ernsthaft darüber nachdenken, da unsere Radiosendung in den Weltraum in den letzten 20 Jahren zurückgegangen ist, aber elektromagnetische Signale bleiben. Es ist möglich, dass die Existenz künstlicher Signale uns dazu anspornt, künstliches Licht auf der Nachtseite des Planeten zu suchen.
Weil unser am meisten geschätzter Traum darin besteht, Lebenszeichen zu finden, vorzugsweise intelligent. Biosignaturen können in verschiedenen Formen vorliegen: Stickstoffdampf, Sauerstoff und Wasser in der Atmosphäre; Hinweise auf Geotransformation oder künstliches Licht auf der Nachtseite des Planeten. All dies kann vom Weltraum aus gesehen werden. Während wir diese Signaturen indirekt durch atmosphärische, Oberflächen- und abgestrahlte Signale untersuchen können, ist der beste Weg, den Planeten zu untersuchen, selbst dorthin zu reisen. 4,24 Lichtjahre scheinen nicht so weit entfernt zu sein, aber ein Raumschiff der Voyager 1, das mit einer Lichtgeschwindigkeit von 0,006% fährt, wird Proxima b in vielen tausend Jahren erreichen.
Aber andere Methoden, die moderne Technologie verwenden, würden es uns ermöglichen, schneller dorthin zu gelangen. Das Breakthrough Starshot-Projekt schlägt die Verwendung weltraumgestützter Laser vor, um ein mit einem Segel ausgestattetes Raumschiff zu beschleunigen. Sie könnten es auf 20% der Lichtgeschwindigkeit beschleunigen, und die gesamte Reise würde etwa 21 Jahre dauern. Eine neue Kraftstoffquelle, die beispielsweise Antimaterie enthält, wie in Science-Fiction-Geschichten, könnte eines Tages durchaus Realität werden. Wenn Sie auf dem Weg mit konstanter Beschleunigung beschleunigen, könnten Sie in 12 Jahren einen Stern erreichen.
Mit anderen Worten, unter Berücksichtigung des vorhergesagten technologischen Fortschritts und wenn wir nicht gegen die Gesetze der Physik verstoßen, könnten wir in den nächsten dreißig oder vierzig Jahren ein unbemanntes Raumschiff zum nächsten erdähnlichen Planeten und möglicherweise Roboter oder Menschen schicken. Es ist Zeit zu gehen, und wenn diese Entdeckung uns nicht dazu bringt, nach einer zweiten Erde zu suchen, wird uns nichts dazu bringen.
ILYA KHEL
