Under de senaste tio åren har intresset och forskningen för planeter utanför solsystemet eller exoplaneter ökat kraftigt.
Under denna tid upptäcktes de flesta av de 4 tusen exoplaneter som vi känner idag. Det var under denna period som processen gradvis började flytta från upptäcktsstadiet till inlärningsstadiet. Dessutom kommer nästa generations instrument under de kommande decennierna att möjliggöra forskning som ger exakt information om ytstrukturen och atmosfären på exoplaneter.
Naturligtvis uppstår frågan här: vad skulle mer avancerade civilisationer se om de studerade vår planet? Med hjälp av jordens multibandsstrålningsdata kunde ett team av forskare vid California Institute of Technology skapa en karta som ger en uppfattning om hur jorden kan se ut för avlägsna observatörer utanför solsystemet. Förutom att tillfredsställa enkel vetenskaplig nyfikenhet kan denna studie också hjälpa astronomer i framtiden att rekonstruera ytfunktionerna hos "jordliknande planeter" som är lämpliga för livet.
Forskningsdokumentet, som beskriver resultaten från gruppen, publiceras i Astrophysical Journal Letters med titeln Earth som en exoplanet: A 2D Map for Aliens. Forskningsteamet, ledat av Siteng Fan, inkluderade också flera forskare från Institutionen för geologiska och planetiska vetenskaper (GPS) från Kaliforniens tekniska institut och NASA: s Jet Propulsion Laboratory.
I jakten på potentiellt bebodda planeter utanför solsystemet tvingas forskare idag att använda en indirekt metod. Med tanke på att de flesta exoplaneter inte är möjliga att studera direkt, det vill säga att få en direkt bild för att ta reda på sammansättningen av deras atmosfär eller ytfunktioner, måste forskare vara nöjda med indikatorer som man kan bedöma hur mycket en planet liknar jorden.
Som Siteng Fan berättade för Universe Today beror detta på många av de begränsningar som astronomer som utforskar exoplaneter har att lägga fram för närvarande.
Kampanjvideo:
För det första ger den nuvarande exoplanetforskningen ännu ingen tydlig uppfattning om minimikraven som en planet måste uppfylla som är lämplig för människoliv. Det finns vissa kriterier, men vi är inte säkra på om de är tillräckliga eller nödvändiga. För det andra, även med dessa kriterier på plats, kan nuvarande observationsmetoder inte kallas tillräckligt effektiva för att bekräfta den potentiella livslängden, särskilt när det gäller exoplaneter som Jorden, på grund av svårigheten att upptäcka dem."
Baserat på det faktum att Jorden är den enda planeten som kan stödja livet, har ett team av forskare antagit att fjärrobservationer av jorden kan ge den information som behövs för att upptäcka bebodda planeter. "Jorden är den enda planeten vi känner till som har liv," sa Fan. "Att undersöka vad det kan ses av observatörer från en avlägsen punkt i universum ger oss vägledning och vägledning i vår sökning efter potentiella bebodda exoplaneter."
En av de viktigaste delarna i jordens klimat, som är avgörande för allt liv på ytan, är den trefasiga vattencykeln. Vi pratar om förekomsten av vattenånga i atmosfären, moln, som är ansamlingar av kondenserat vatten och is, samt vattenmassor på planetens yta.
Således kan de ses som potentiella tecken på livets lämplighet, eller till och med tecken på dess existens, som kan observeras på stort avstånd. Av detta följer att förmågan att identifiera ytstrukturen och närvaron av moln på exoplaneter är ett nyckelkrav som måste uppfyllas av forskning för att fastställa deras potentiella livsmiljö.
För att bestämma hur jorden skulle se ut för avlägsna observatörer samlade forskare ungefär 10 000 bilder tagna av NASA: s satellit för djup rymdklimatobservatorium (DSCOVR). Bilder togs under en tvåårsperiod (2016-2017) i genomsnitt var 68-110 minuter. De kunde fånga ljus reflekterat från jordens atmosfär i olika våglängder.
Phan och hans kollegor kombinerade sedan bilderna för att bilda ett 10-punkts reflektionsspektrum, som sedan integrerades med jordskivan. Den resulterande bilden överensstämmer med hur jorden kan se ut för en iakttagare många ljusår bort om han studerade jorden under en tvåårsperiod.
Efter att ha analyserat de erhållna kurvorna och jämfört dem med de ursprungliga bilderna, fann forskarna vilka parametrar för dessa kurvor som motsvarar jordytan och molntäckningen. De valde sedan de indikatorer som är närmast besläktade med mark och justerade dem för att redovisa jordens 24-timmarsomsättning. Resultatet var en konturkarta, som visas i figuren, som ungefär motsvarar jordens utsikt från ett avstånd av flera ljusår.
De svarta linjerna representerar ytfunktioner och motsvarar i stort sett kustlinjen på de stora kontinenterna. De gröna zonerna representerar ungefär positionerna i Afrika (centrum), Asien (högst upp till höger), Amerika (vänster) och Antarktis (längst ner). Det som ligger mellan dem representerar världens hav, där grundare områden är markerade i röda och djupare områden i blått.
En sådan visualisering, tillämpad på ljuskurvorna från avlägsna planeter, kan göra det möjligt för astronomer att bedöma om exoplaneten har hav, moln och iskappar, det vill säga ta reda på allt som är nödvändigt för att erkänna det som potentiellt beboeligt.
Siteng Phan avslutade:”Analysen av ljuskurvorna i detta arbete är viktig för att bestämma de geologiska egenskaperna och klimatsystemen på exoplaneten. Vi fann att förändringar i jordens ljuskurva främst drivs av moln och land-havsgränsen. Båda dessa faktorer är avgörande för möjligheten att leva på jorden. Således är exoplaneter som Jorden, som har sådana särdrag, troligen att vara beboeliga."
Under en snar framtid kommer nästa generations instrument som James Webb Space Telescope (JWST) att möjliggöra de mest detaljerade studierna av exoplaneter. Dessutom förväntas markbaserade instrument som kommer att tas i drift under det kommande decenniet, såsom Extremely Large Telescope (ELT), Thirty Meter Telescope (TMT) och Giant Magellanic Telescope (GMT) som möjliggör direkt utforskning små steniga planeter som kretsar runt stjärnorna.
Med forskning som hjälper till att bestämma ytstruktur och atmosfäriska förhållanden kan astronomer äntligen säga med förtroende vilka exoplaneter som är beboelige och vilka inte. Med andra ord, med lite tur kan upptäckten av Earth-2, eller, för den delen, till och med flera jordar, kanske inte vara långt borta.
Igor Abramov