Galileo blizu satelita Jupitra Io. Vozilo je na planet prispelo 7. decembra 1995 in pristalo 21. septembra 2003. Slika kaže, da je antena popolnoma razporejena, čeprav se dejansko nikoli ni zgodilo.
8. decembra 1990 se je vesoljsko plovilo Galileo spustilo iz Zemlje v Jupiter. Odmaknil se je za 960 km, obdržal je instrumente v integriteti in vzdrževal stalne stike. Zbiral je podatke, vključno z našim planetom.
Toda kaj bi lahko ujel s te razdalje? Ali je bilo vidno življenje, vegetacija, znaki uma? Ta vprašanja je leta 1993 postavil Karl Sagan. Rezultati so pokazali, da je naprava zabeležila veliko količino informacij, ki potrjujejo življenje na našem planetu. Torej, katera koli druga oblika, če preide na zadostni razdalji, bo to opazila.
Obstaja veliko informacij: obilne količine površinske vode, kisika, metana, ozona, radijskih signalov itd. Vendar se je Sagan osredotočil na močan odsev skoraj infrardeče barve v prizemnem spektru. »Rdeči rob« označuje prisotnost »pigmenta, ki prejema svetlobo v fotosintetičnem sistemu«. Z drugimi besedami, dobili smo podpis vegetacije. To pomeni, da bi morale sonde, kot je Galileo, z lahkoto najti vse te znake na drugih predmetih, če so, seveda.
Toda tukaj je bilo približno kilometrov in načrtujemo raziskovanje predmetov, ki so oddaljeni za svetlobna leta. Ali bi lahko v takšnih razmerah opazili rdeči rob? Znanstveniki so zainteresirani za odgovor na to vprašanje.
Pilar Montanes-Rodriguez iz Solarnega observatorija Big Bear
Ko iščete planete z znaki življenja, je pomembno razumeti, kaj iskati. Pilar Montanes-Rodriguez se osredotoča na prisotnost atmosferskih plinov. Treba je opredeliti kombinacije, kot sta kisik in metan, kisik in voda, ozon in ogljikov dioksid. To pa samo kaže na prisotnost mikrobnih oblik, ki so obstajale na našem planetu milijarde let pred pojavom večceličnih organizmov. Najti nekaj bolj zapletenega (rastline) je veliko težje. Za to in se morate zanesti na rdeči rob. Toda ali je mogoče razkriti?
V mesečini
Raziskovalec, ki proučuje spektralne podobe planetov, nima velikega izbora predmetov. Sagan, Palle in Montanes-Rodriguez so se osredotočili na najbolj raziskan planet - Zemljo. Zdi se, da mora biti z tako bogato zgodovino naloga preprosta. Konec koncev, če je Galileo to naredil z velike razdalje, potem nam lahko orbitalni sateliti posredujejo informacije vsaj vsak dan. Prav? Ne, tega ne bodo storili.
V bistvu je študija eksoplanet drugačna od pregleda bližnjih objektov. Naprava, ki pluje na razdalji 1000 km, lahko dobesedno pogleda geografske značilnosti in na mestih z rastlinstvom (kot v gozdovih Amazone) pokaže močan rdeč rob. Toda nad oceani ali puščavami se rob ni pokazal. Enako velja za orbitalne satelite, ki so nameščeni v različnih regijah.
Ko gre za eksoplanete, razdalja otežuje stvari. Ne moremo le razumeti, kje se nahajajo območja z oceani, puščavami in vegetacijo, ampak tudi ugotoviti, ali sploh obstajajo. Imamo samo skupen spekter v naših rokah, tako da rdeči rob ne bo osredotočen na točke, ampak razredčen. Ali se morda sploh ne manifestira?
Svetleča zemlja
Če sateliti in vesoljska plovila ne morejo izmeriti integriranega zemeljskega spektra, kako ga doseči? Iz zemeljske svetlobe. Veste, da Luna spremeni svoj videz. Svetel del osvetljuje sonce, temna pa se nahaja v senci. Toda še vedno ne izgine popolnoma, ampak oddaja šibek sij, ki se odbija od Zemlje. To je zemeljski sijaj. Če neposredno opazovanje spremlja svetlobo, ki se odbija od določenih območij, potem celotni globus prikazuje amalgam svetlobe iz polovice zemeljske površine. Ker vzamemo en spekter kot osnovo, je svetloba zemlje idealna predstavitev, kako bo naš planet videl oddaljeni opazovalec.
Lov na rdeči rob
Znanstveniki niso pričakovali preboja ali nekaj vrtoglavih rezultatov. Uporabili so 60-palčni teleskop Observatorija Palomar in visoko precizni spektrometer za beleženje spektra Zemljinega sijaja v noči 19. novembra 2003. Takrat niso opazili bistvenega povečanja signala, kar pojasnjuje neuspeh plasti oblaka. Dejstvo je, da imajo oblaki lastnosti, ki odsevajo in zaganjajo signale zelenih površin.
Zemeljske regije, ki odsevajo auroro v različnih časih 19. novembra 2003
Za potrditev slutnje sta se Palle in Montanes-Rodriguez odločila primerjati podatke z dejansko pokritostjo z oblaki in zeleno pokritostjo. To je pomagalo ustvariti računalniški model, ki združuje reflektirano svetlobo iz različnih regij. Natančno je napovedala spekter zemeljske površine.
To je pokazalo, da lahko prikažejo spekter za vsako noč, če obstajajo informacije o oblaku. Znanstveniki so lahko prejeli tako močno orodje, da bi problem obravnavali na drugi strani. Rdeči rob je bil komaj zaznavan, vendar to ne pomeni, da je bila metoda za iskanje vegetacije neuporabna. Morda obstajajo pogoji, pod katerimi je signal opazen bolje?
Prva stvar, ki mi pride na misel, je, da sledimo ponoči, ko je nebo jasno. Toda tukaj bomo naleteli na napako. Oblaki vedno pokrivajo približno 60% površine. To pomeni, da bodo njegovi oblaki vedno enaki. Kakšen bi moral biti popoln dan za iskanje?
Tri dni zemeljske svetlobe Tukaj so odstotki zemeljskih luči za območja planeta, ki so obremenjena in pokrita z vegetacijo, sprejeta v treh različnih dneh. Modra črta (19. november 2003) - 40% površine je bila odgovorna za ustvarjanje svetleče, črne in rdeče (19. december 2002 in 7. december 2003) - samo majhen interval je bil vključen. Trije vrhovi (od leve proti desni): Azija, Afrika in Južna Amerika. Da bi natančno ugotovili, so se znanstveniki odločili modelirati Zemljin spekter vsak dan v letu 2003. Izkazalo se je, da so 19. december 2002 in 7. december 2003 pokazali močno nihanje rdečega roba čez dan. Signal se je pojavil in izginil trikrat. Raziskovalci so opazovali čas in spoznali, da so se konjske dirke pojavile, ko so regije, ki so največ prispevale k procesu, vključevale območja, bogata z vegetacijo. Zdelo se je, da je instrument nenadoma poskušal pokazati prisotnost oblik življenja.
Zakaj je bil torej signal prve noči šibek? Pri tem moramo upoštevati, da se lahko velikost območja, ki je vključena v proces, dramatično spremeni. Ko opazujemo Luno, vidimo njene spremembe (osvetlitev s Soncem). Če bi sledili Zemlji iz satelita, bi opazili enak učinek. Seveda, samo svetla področja pomagajo ustvariti sijaj. Lahko so zelo ozke in šibke, ali pa lahko pokrijejo pol planeta, ko je osvetljen. Izkazalo se je, da so bili trenutki, ko se je naš planet »kopičil« z življenjem, in bili so dnevi popolne tišine.
Ne pozabimo, da lahko izpostavljenost svetlobi pade na območja z oceani, na kopnem ali gosto prekrita z oblaki, zato učinek ni vedno izjemen in radikalno drugačen. Izkazalo se je, da rdeči rob preprosto absorbirajo ti dejavniki.
Spekter Zemljinega sijaja in rdečega roba Črna črta predstavlja spekter 19. novembra 2006. Zelena - računalniška simulacija spektra na isti dan (jasno je, da se konvergirajo). Rdeči model spektralnega albeda 7. decembra 2003. Rdeči rob je označen z naklonom črte.
Raziskovalci so odkrili namig, namreč tanko vrzel. Naš planet se vrti, tako da, če se čez Ameriko pokaže velik odstotek svetlobe, ki se odraža na Luni, bo to zabeleženo nad celino, ne pa v ocean. To pomeni, da morajo biti vegetacijska območja z rdečim signalom na robu brez težav nameščena in se ne smejo prekrivati s svetlobo puščave. Enako velja za oblake. Območja oblakov še vedno prispevajo določeno količino svetlobe. Toda, če je komponenta predstavljena z ozko vrzeljo, se vse spremeni. Ta vrzel bo občasno prekrita z oblaki, vendar bo še vedno padla na ozemlje brez "motenj" in pobral vegetacijo.
To pomeni, da pošiljamo optični žarek na rotirajočo Zemljo. Peljal bo skozi vsa zelena mesta in sprejemali bomo signale z rdečega roba ob določenih časih. Toda na tleh oceanih in puščavah bo tiho. To se kaže z datumi stika z Azijo, Afriko in Južno Ameriko.
Toda naš planet ni najboljši primer za raziskave. Navsezadnje smo večinoma prekriti z vodo, tako da lahko za iskanje uporabljate le ozek trak in počakate, da območje izpolni zahteve.
Odseki Zemljinega sijaja (19. november in 7. december) 19. novembra (levo) je večina zemeljskega diska sijala ob opazovanju in prispevala svoj delež svetlobe, a 7. decembra (desno) je bila osvetljena samo vrzel. V prvem primeru je samo 15% ozemlja pokrito z vegetacijo, v drugem pa 48%.
Za druge planete
Kako to pomaga pri iskanju na drugih planetih? No, že od samega začetka se zdi, da nič. V našem primeru izhajamo iz značilnosti Zemlje, položaja Lune in Sonca. Prihodnje misije bodo morale iskati razmislek o določenem planetu, ne pa o hipotetičnem satelitu. To bo zelo zapleten proces, še posebej, ker je naš svet edinstven primer, saj je nemogoče prejeti odsev svetlobe iz satelita v drugih predmetih.
Ampak Montanes-Rodriguez se s tem ne strinja. Exoplaneti imajo faze, ki so podobne tistim, ki jih vidimo pri gledanju lune. Ko se planet premakne na nasprotno stran zvezde, se zdi popoln. Prav tako se vrti, tako da doseže točko, kjer se nahaja bližje. Ampak se lahko skrije za zvezdico in razstavi le svetlobni trak. S pravo izbiro dneva lahko skenirate planet in poiščete rdeči rob.
Luna in eksoplaneti Vidimo, da luna spreminja obliko glede na faze. To se lahko uporabi za druge planete. Rdečega roba je treba iskati, ko je »novo« in vidimo le ozek pas.
Kot vedno nam znanstveniki ponujajo dobre novice in slabe. Začnimo z negativom. Da bi našli rdeč rob na oddaljenem planetu, ga morate pogledati vzdolž črte blizu ravnine njegove orbitalne poti. Če je zavrnjena, potem preprosto ne bomo videli »faze«. Toda tudi v idealnih pogojih opazimo rob v trenutku šibkosti planeta. To se zgodi, ko se nahaja blizu zvezde. To pa povzroča težave, saj je treba izolirati svetlobo same zvezde. Zato potrebujete opremo, ki je 10-krat bolj občutljiva kot sodobna.
Vendar pa obstajajo dobre novice. Rdeči rob najdemo, če vemo točno lokacijo. Zdaj nimamo orodij, vendar bo ta metoda v prihodnosti koristna. In potem bomo spoznali, da ne samo v vesolju in nekje drugje obstaja vegetacija, voda in morda racionalne oblike življenja.
