Як ми могли б виявити земну планету доппельганґера?

З нашою нинішньою технологією чи технологією, доступною в найближчому майбутньому (до 2025 року), як ми могли б виявити планету саме такою, якою ми є власна, і наскільки вона повинна бути виявлена?

Які методи до цих пір виявилися найефективнішими для виявлення планет, подібних до Землі, і що вони могли б виявити щодо атмосфери, орбітальних властивостей нашої планети та наших видів?

Це питання є цікавою їжею для роздумів як про те, як легко може знайти нас позаземна цивілізація із порівнянними технологіями, так і про те, як легко ми можемо їх знайти.

З метою питання ми припустимо, що існує планета з цивілізацією з рівноцінними технологічними прогресами, яка могла б існувати в будь-якому місці.

Аві Лоб та Едвін Тернер написали документ про можливість виявлення цивілізації, подібної до нашої в іншому світі, шукаючи міські вогні.

Запропонований ними метод пропонує спостереження за темними сторонами планет під час транзиту перед батьківською зіркою. Хоча вони сказали, що цей метод потребує майбутніх поколінь телескопів.

Джерело:

• Вогні міста можуть виявити цивілізацію ET - Гарвард-Смітсоніанський центр астрофізики

Використовуючи сучасні технології (під цим я маю на увазі експерименти та телескопи, які доступні зараз), ми не виявили "землеподібну" планету, і ми, мабуть, не зможемо виявити життя на Землі, навіть якщо спостерігати з відстані кількох світлових років . Тому наразі немає перспективи виявити життя на "земному доппельгенері". Я детальніше описую нижче:

1. Ще жодної планети, як Земля , ще не виявлено навколо іншої зірки. Тобто жодна, що має подібну масу, радіус та орбіту на відстані 1 au (або близько до неї) від зірки сонячного типу. З сучасними технологіями він просто недоступний. Тому будь-який спрямований пошук життя на землеподібній планеті насправді не знав би з чого почати. Якщо ви не можете виявити планету взагалі, то немає абсолютно ніякого шансу подивитися на її атмосферний склад, щоб шукати біомаркерів (наприклад, кисень разом із відновлювальним газом, як метан, або хлорфторуглеводні промислової цивілізації - Lin et al. 2014). Єдині екзопланети, для яких атмосферні композиції (жорстоко і орієнтовно) вимірювались, - це "гарячі юпітери". - гігантські екзопланети, що орбітують дуже близько до батьківських зірок.

2. "Сліпий" пошук може шукати підписи радіо, і, звичайно, це робить SETI. Якщо ми говоримо про виявлення "Землі", то ми повинні припустити, що ми не говоримо про навмисні промінні спроби спілкування, і тому треба спиратися на виявлення випадкових радіо "балаканини" та випадкових сигналів, породжених нашою цивілізацією. Проект SETI Phoenix був найсучаснішим пошуком радіосигналів з іншого розумного життя. Цитуючи від Cullers et al. (2000) : " Типові сигнали, на відміну від наших найсильніших сигналів, опускаються нижче порогу виявлення більшості обстежень, навіть якщо сигнал походить від найближчої зірки ". Цитуючи Тартера (2001) : "На сучасному рівні чутливості цільові мікрохвильові пошуки можуть виявити еквівалентну потужність сильних телевізійних передавачів на відстані 1 світлового року (в межах якого немає інших зірок) ... ". Вирішення в цих твердженнях пов'язане з тим, що ми робимо випускають сильні балкові сигнали в деяких чітко визначених напрямках, наприклад , для проведення метрології в сонячній системі з допомогою радара. Такі сигнали були розраховані , щоб бути спостережуваним більше тисячі світлових років або більше. Але ці сигнали будуть короткими балкові в надзвичайно вузький кут і навряд чи повториться. Вам слід пощастило спостерігати в правильному напрямку в потрібний час, якщо б ви здійснювали цільові пошуки.

Звідси моє твердження, що при сучасних методах і телескопах не дуже багато шансів на успіх. Але, звичайно, прогрес технології і в найближчі 10-20 років можуть бути кращі можливості.

Першим кроком у спрямованому пошуку було б знайти такі планети, як Земля. Перша велика можливість буде з космічним кораблем TESS , запущеним у 2017 році, здатним виявити планети розміром із землею навколо найяскравіших 500 000 зірок. Однак 2-річна місія обмежує можливість виявлення аналога Землі. Найкраща ставка на пошук інших Землей надійде пізніше (можливо, у 2024 р.) Із запуском Платона, шестирічна місія, яка знову вивчає найяскравіші зірки. Однак тоді є великий стрибок уперед, необхідний для дослідження атмосфер цих планет. Пряме зображення та спектроскопія, ймовірно, потребують нульових інтерферометрів на космосі; непрямі спостереження фазових ефектів та спектроскопії пропускання через атмосферу екзопланети не потребують великого кутового дозволу, просто масивної точності та площі збору. Спектроскопія чогось розміру Землі навколо звичайної зірки, ймовірно, зажадає більшого наступника космічного телескопа Джеймса Вебба ( JWST - запуск 2018 року) або навіть більшої площі збору, ніж буде надано E-ELT у наступному десятилітті. Наприклад, Snellen (2013) стверджує, що для виявлення сигналу біомаркера-аналога Землі за допомогою E-ELT знадобиться 80-400 транзитних витрат часу (тобто 80-400 років!)!

$\sim 150$

"певно, ні". Якщо б це не було так близько, що телевізійні або радіосигнали, як ми ненароком надсилаємо, можна виявити вище рівня радіаційного випромінювання, про цивілізацію ми не можемо знати.
Сигнали надзвичайно слабкі, і не на будь-якій смузі, що є науково цікавою (навмисно, звичайно, тому що ми не хочемо, щоб наші телевізори приймали природні сигнали, які заважали б нашим штучним сигналам), якщо ваш науковий інтерес не стосується спеціально прослуховування повідомлень потенційні прибульці (на думку SETI, приємне хобі та щось із радіотелескопами на той час, коли нічого цікавішого слухати не можна).

Щодо планет розміром із землею, ми ще ніколи не змогли знайти її, не кажучи вже про скелясту у населеній зоні зірки. Механізми, які використовуються для виявлення екзопланет, просто недостатньо чутливі.

Залишається один варіант: їх еквівалент Voyager 1 потрапляє в нашу Сонячну систему, і ми насправді помічаємо і визнаємо її такою, якою вона є, і знаходимо спосіб відновити її. Але якщо вони знаходяться на нашому рівні техніки, це пройде ще тисячі років, перш ніж це станеться.

Якби там була планета з таким же цивілізацією, «точно так само, як і ми», ймовірність того, що вона виявилася достатньо близькою для виявлення, надзвичайно віддалена. Не нульовий, але такий низький, як у руйнування стіни за допомогою квантової механіки.