як далеко ми могли б виявити, що Земля має життя?

Я здогадуюсь, що життєві планети занадто далеко, щоб їх можна було виявити. Я думаю, що ми можемо знайти лише тих, що знаходяться у сфері навколо нашої планети, що має діаметр 100 світлових років, але я підозрюю, що життєво важливі планети можуть бути набагато далі.

Я хотів би оцінити діаметр сфери, в межах якої ми могли б виявити життя на іншій планеті, а потім оцінити ймовірність того, що в цій сфері є життя.

Наприклад, дайте нашій сучасній технології, яка найдальша відстань могла б виявити життя на Землі? Скільки зірок, як наше сонце, є у цій сфері? Скільки часу знадобиться SETI, щоб виключити кожну з цих зірок?

Залежить від того, що ви маєте на увазі під виявленням життя. Як пояснено в цьому що-що, якщо повідомлення Рендалла Манро , водорості на землі розкажуть інопланетянам про нас, перш ніж ми зможемо розповісти їм про нас.

$O_2$але я не знаю, чи SETI має таку можливість. Ви можете далі шукати роботу доктора Сари Сігер .

Я відклав відповідь на це запитання, оскільки воно здається занадто широким, не вказуючи, які саме методи виявлення пропонуються. Але якщо ви відповісте на це безпосередньо з точки зору - якби ми взяли Сонячну систему і розмістили її на деякій відстані від нас, чи змогли б ми виявити ознаки життя на планеті Земля - ​​то відповіді, мабуть, немає.

Використовуючи сучасні технології (під цим я маю на увазі експерименти та телескопи, які доступні зараз), ми, ймовірно, не змогли б виявити життя на Землі, навіть якщо спостерігати з відстані кількох світлових років. Тому в цій сфері немає жодної зірки (крім Сонця).

1. Ще жодної планети, як Земля, ще не виявлено навколо іншої зірки. Тобто жодна, яка має аналогічну масу, радіус і орбіту на відстані 1 au (або близько до неї) від зірки сонячного типу [EDIT: Зараз, звичайно, є близький суперник у Kepler-452b, хоча це 60 % більше, ніж Земля; Jenkins та ін. 2015 р .]. З сучасними технологіями це вже майже досяжність. Тому будь-який спрямований пошук життя на Землі має обмежену кількість місць, з яких слід почати. Якщо ви не можете знайти планету взагалі , то немає абсолютно ніяких шансів , щоб дивитися на його склад атмосфери , щоб шукати біомаркерів (наприклад , кисень разом з відновлювальних газом , як метан, або хлорфторуглеродов від індустріальної цивілізації - Lin і ін 2014.). Єдині екзопланети, для яких атмосферні композиції (грубо 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 спроби проміння зв'язку, 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 повинен походити від найближчої зірки ". Цитуючи з 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 його 2-річна місія обмежила б можливість виявити земний аналог. 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 вперед, необхідний для дослідження атмосфер цих планет. Пряме зображення та спектроскопія, ймовірно, потребують нульових інтерферометрів на космосі; непрямі спостереження за фазовими ефектами та спектроскопією 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!)!

$\sim 150$

Мені здається, що це дуже важко відповісти, метод виявлення має вирішальне значення в тому, наскільки ми можемо виявити. Є два ймовірні методи, які я можу придумати, один перевершує інший. Перший метод передбачає швидкість світла і наше виробництво хвиль. Друга стосується того, як ми налаштували нашу атмосферу.

Наше виробництво хвиль (радіо) розпочалося наприкінці 19 століття, якщо ми використаємо точку відліку, скажімо, 1900; ми транслюємось протягом 115 років, при легкій швидкості вид, який не перевищує 115 світлових років, може нас виявити. Звідси ідея програми SETI, як запропонував Рахул, з наміром транслювати себе.

Найкращий метод, який я бачу, працюючи на людину в пошуку інших, - отруєння атмосфери. У нашій атмосфері є специфічні вуглеводні, які, як вважають, виробляються лише людиною, якщо ми думаємо так, то правдоподібно, ми можемо також виявити отруєння атмосфери навколо екзопланети. Виявити кисень просто недостатньо, оскільки це не вказує на те, що життя існує, кисень може вироблятися природним шляхом в обмежених кількостях, як це є в інших місцях Сонячної системи, однак для підтримки життєдіяльності на основі вуглецю, таких як ми самі, повинно бути велике достаток. Виявлення забруднюючих речовин є більш логічним способом уявлення про виявлення. Якщо ми зможемо отримати природні елементи, які не знайдені природним шляхом, то це є чіткою ознакою того, що вид туди помістив. Це також покладається на швидкість світла, проте забруднювачі, створені людиною, існували до епохи перед хвилями, і вони мали довше пропускати світло, ніж наше виробництво хвиль. Недоліком є ​​метод виявлення забруднюючих речовин, в даний час, як люди, ми покладаємось або на використання зірки з перехідною планетою для визначення складу, або на менш точно дані про спектр (що не вказує на атмосферний матеріал).

Інша точка зору дивиться на шкалу Кардашева , можна сказати, що у нас є технологія для визначення цієї відповіді на основі споживання енергії. Якби ми змогли виявити масивне гравітаційне поле і не маючи очевидного джерела енергії, енергія цілком може бути зібрана іншим видом; наприклад, сфера Дайсона. Таке виявлення, на мою думку, було б занадто просто не помітити, оскільки це не те, що наш вид активно шукає. Хоча це і є більш надійним для теоретичного виявлення, інший вид може виявити споживання енергії на нашій планеті за допомогою освітлення нашої планети та атмосфери разом із підвищенням температури поверхні.

Я вважаю, що в кращому випадку, що стосується втручання людини, ми можемо шукати в діапазоні 100-150 світлових років. Щодо виявлення життя в цілому, я не можу уявити собі домодерну епоху, якби був простий спосіб визначити, що життя існувало, якщо дивитись з іншого місця, крім того, що у нас була стабільна система, що містить рідку воду та атмосферний кисень.

Ми можемо надто розраховувати на аргумент з нашої точки зору, що це форми життєдіяльності на основі вуглецю, якщо інший вид, який розвинувся або більше, ніж ми, не базувався на вуглеці, це може бути дуже добре, якщо вони шукають інші ознаки, більш локалізовані для їх власних видів , таким же чином ми шукаємо вказівки, які, як ми уявляємо, виявляємо себе.

EDIT: За запитом Роб Джефріс; НІ, використання транзитної фотометрії з використанням сучасних сучасних технологій поки що неможливо. На 1lyЗемлі виглядатиме як 2.776*10^-4″-> 3600*(180/π)*(12734/9.460*10^12)або 2.776mas, що можливо за допомогою дуже великого телескопа ESO, який має кутову роздільну здатність, здатну зображати за мільярди секунд. На 10lyЗемлі з'явиться як 2.776*10^-5″-> 3600*(180/π)*(12734/9.460*10^13)або 277.6μas, можливо, після заповнення телескопного масиву Черенкова, який має кутове дозвіл, здатне зображувати за мікроарсекунди. Хоча масив телескопа Черенкова обмежений 100μasна 400nmі не в змозі зображувати 1μas, на цьому наступному рівні ми це робимо 100ly. Космічний апарат Gaia може вирішити до20μasоднак не в змозі зобразити на цьому рівні. Науково-дослідний центр НАСА Еймса демонструє здібності роздільної здатності аж до 5μasспроби вирішити 1μas, але знову ж таки це не дозвіл на зображення. Для радіохвиль, по-справжньому, я не згадував закону зворотного квадрата та деградації хвиль. Для нас, як людей, так може бути можливим кілька світлових років з можливістю відкритись з квадратним кілометровим масивом .

Якщо ви хочете, щоб я вперше відкликав свої здогадки, забруднення та транзитна фотометрія фактично можливі, використовуючи існуючу сьогодні технологію 1ly, нарівні з існуючими радіоприймачами 1yr. Якщо ви стримуєтесь від того, що нові інструменти, однак, не побудовані, ви можете значно збільшити це до того 100ly, що щось не побудовано, це не робить технологію неіснуючою (Чи технологія SKA здійсненна? Так, у нас є технологію, щоб це сталося прямо зараз, ми просто цього не робили. Це не робить, що це технологія не існує).

Компанія Seti Home опублікувала знахідку першої планети за розміром Землі, виявленої під час транзиту. Подальша публікація університетської бібліотеки Корнелла стверджує, що планета знаходиться в зоні проживання, і це означає, що на її поверхні можлива наявність атмосфери та рідини Н20. Kepler космічний апарат виявив цей висновок, в разі , якщо ви не знаєте, Кеплер відображає криві блиску як транзитів тіла по всій поверхні іншого тіла, це називається Transit . Навіть припускати, що ця технологія вже не існує, нерозумно, якщо ви хочете справжнього аналога Землі, як є, і вже існує технологія; 1ly, якщо ви хочете використовувати технологію, можливо, але не побудовану; 100ly.