Забруднення може допомогти виявити позаземну цивілізацію

Якщо існує розвинена позаземна цивілізація, що заселяє сусідню зоряну систему, ми, можливо, зможемо її виявити за допомогою забруднення атмосфери, яке вона створює.

Про це говориться у новому дослідженні НАСА, розповідають в аерокосмічному агентстві.

Дослідження розглядало наявність газу діоксиду азоту (NO2), який на Землі виробляється при спалюванні викопного палива, але також може надходити з непромислових джерел, таких як біологія, блискавки та вулкани.

"На Землі більша частина діоксиду азоту виділяється внаслідок людської діяльності -- процесів згоряння, таких як викиди від транспортних засобів та електростанцій, що працюють на викопному паливі", -- пояснює Раві Коппарапу з Центру космічних польотів НАСА ім. Годдарда в Грінбелті, штат Меріленд. "У нижчих шарах атмосфери (близько 10-15 кілометрів) NO2 від людської діяльності домінує у порівнянні з нелюдськими джерелами. Тому спостереження NO2 на життєпридатній планеті потенційно може свідчити про присутність індустріальної цивілізації". Коппарапу є провідним автором статті про це дослідження, прийнятої на публікацію в "Astrophysical Journal" та розміщеної на сервері препринтів ArXiv 9 лютого.

На сьогодні астрономи виявили понад 4000 планет, які обертаються навколо інших зірок. У деяких з них можуть бути умови, придатні для життя у тому вигляді, в якому ми його знаємо, і в деяких із цих придатних для життя світів воно, можливо, розвинулося до такої міри, що створило технологічну цивілізацію. Оскільки планети навколо інших зірок (екзопланети) знаходяться так далеко, вчені не можуть шукати ознаки життя чи цивілізації, відправивши космічні кораблі до цих далеких світів. Натомість вони повинні використовувати потужні телескопи, щоб побачити, що знаходиться в атмосферах екзопланет.

Можливою ознакою життя або біосигнатурою може бути комбінація таких газів, як кисень та метан в атмосфері. Подібним чином, ознакою технології на екзопланеті, яка називається техносигнатурою, може бути те, що вважається забрудненням на Землі -- наявність газу, який виділяється як побічний продукт широко розповсюдженого промислового процесу, наприклад NO2.

Це дослідження вперше розглядає NO2 як можливу техносигнатуру.

"Інші дослідження вивчали хлорфторвуглеводні (ХФВ) у якості можливих техносигнатур, які є промисловими продуктами, що широко використовувались як холодоагенти, доки це поступово не припинили через їхню роль у руйнуванні озонового шару", - каже Джейкоб Хак-Місра, співавтор статті з Інституту наук Блю Марбл у Сіетлі, штат Вашингтон. "ХФВ -- це також потужний парниковий газ, який можна використовувати для тераформування такої планети, як Марс, шляхом забезпечення додаткового потепління від атмосфери. Наскільки нам відомо, ХФВ взагалі не виробляються біологією, тому вони є більш очевидним технологічним підписом, ніж NO2. Однак ХФВ є дуже специфічними хімічними речовинами, які можливо не зустрічаються в інших місцях; NO2, для порівняння, є загальним побічним продуктом будь-якого процесу горіння".

У своєму дослідженні команда використовувала комп’ютерне моделювання, щоб передбачити, чи буде забруднення NO2 виробляти сигнал, практичний для виявлення за допомогою поточних та запланованих телескопів. Атмосферний NO2 сильно поглинає деякі кольори (довжини хвиль) видимого світла, які можна виявити, спостерігаючи світло, відбите від екзопланети, коли вона обертається навколо своєї зірки. Дослідники виявили, що для землеподібної планети, яка обертається навколо сонцеподібної зірки, цивілізація, що виробляє таку ж кількість NO2, як наша, може бути виявлена ​​приблизно за 30 світлових років від нас і близько 400 годин спостереженнь за допомогою майбутнього великого телескопа НАСА на видимих ​​довжинах хвиль. Це значний, але не безпрецедентний обсяг часу, оскільки космічному телескопу Хаббла потрібно було стільки ж часу для знаменитих спостережень "Глибоке поле". Один світловий рік -- відстань, яку світло долає за рік, -- становить близько 9,5 трильйонів кілометрів. Для порівняння, найближчі до нашого Сонця зірки знаходяться в системі Альфа Центавра трохи більше 4 світлових років від нас, а наша галактика має приблизно 100 000 світлових років в поперечнику.

Вони також виявили, що зірки, які є прохолоднішими і набагато більш поширеними, ніж наше Сонце, такі як зірки типу К та М, будуть виробляти сильніший, легший для виявлення сигнал NO2. Це пов’язано з тим, що такі види зірок виробляють менше ультрафіолетового світла, яке може зруйнувати NO2. Більш багаті на ультрафіолет зірки збільшують шанс на знаходження позаземної цивілізації.

Оскільки NO2 також виробляється природним шляхом, вченим доведеться ретельно проаналізувати екзопланету, щоб перевірити, чи немає надлишку, який можна віднести до технологічного суспільства. "На Землі близько 76 відсотків викидів NO2 відбувається внаслідок промислової діяльності", - каже Джада Арні з Годдарда, співавтор статті. "Якщо ми спостерігаємо NO2 на іншій планеті, нам доведеться запустити моделі для оцінки максимально можливих викидів NO2, які можуть бути лише з непромислових джерел. Якщо ми спостерігаємо більше NO2, ніж наші моделі вважають вірогідним з непромислових джерел, тоді решта NO2 може бути віднесена до промислової діяльності. Проте завжди існує можливість псевдопозитивного результату в пошуках життя за межами Землі, і буде потрібна подальша робота, щоб забезпечити впевненість у розрізненні позитивних результатів від псевдопозитивних."

До інших ускладнень відноситься наявність хмар або аерозолів в атмосфері. Хмари та аерозолі поглинають світло з подібною довжиною хвиль, як у діоксида азоту, тому вони можуть імітувати сигнатуру. Команда планує використати більш вдосконалену модель, щоб з′ясувати, чи можна використовувати природну мінливість хмарності для їх розрізнення. Для цього первісного дослідження вчені використали модель, яка передбачає, що атмосфера планети являє собою одну колону від землі до космосу з великою кількістю шарів. Це є гарним припущенням для більшості цілей і для швидких розрахунків. Але планети -- це тривимірні об’єкти, а не поодинокі стовпці. Подальше дослідження групи використовуватиме 3D-моделі, щоб порівняти, наскільки точними були їхні початкові результати.

Читайте ще цікаві новини про космос.