Човечеството има технология за изследването на подобни на Земята екзопланети

Нова концепция за мисия с флотилия от телескопи, които ще изследват скалисти планети в обитаемата зона около звездите им, може да ни разкрие колко често се среща живот във Вселената — дори ако мисията не открие никакви признаци на живот, пише Space.

"Дори едно просто положително откритие би променило всичко", казва астрономът Даниел Ангерхаузен от Швейцарският федерален технологичен институт в Цюрих (ЕТХ Цюрих). "Но дори и да не открием живот, ще можем да измерим колко рядко — или често — се срещат планети с разпознаваеми биосигнатури."

Проектът LIFE (Large Interferometer For Exoplanets) е предложение за амбициозна нова мисия, чиято цел е да разкрие колко планети, подобни на Земята, са обитавани от някаква форма на живот. Ето какъв е планът:

Ръководена от астрономи от ETХ Цюрих, мисията предвижда четири космически телескопа, които ще летят в формация около централен "комбиниращ" космически апарат.

Телескопите ще бъдат разположени на разстояния от десетки до стотици метри един от друг и заедно ще действат като интерферометър, съчетавайки сигналите си в централния апарат.

За да блокира заслепяващата светлина от звездите, LIFE ще използва техника, наречена "нулираща интерферометрия" — при нея светлината от звездата се комбинира "в различна фаза", създавайки разрушителна интерференция, която "изтрива" светлината от звездата, оставяйки само тази от планетите около нея.

LIFE няма да може директно да снима екзопланети, но чрез наблюдение в средния инфрачервен спектър ще може да анализира светлината и да установи какви молекули се съдържат в атмосферата на дадена планета (ако изобщо има такава).

Мисията ще се фокусира върху десетки планети с размерите на Земята, намиращи се в обитаемата зона на своите звезди, в търсене на биосигнатури — газове в атмосферата, които се произвеждат или поддържат от живот.

Най-очевидните примери са кислород и водна пара, но също и озон, метан, азотен оксид, диметилсулфид и фосфин.

Засега обаче, LIFE е само концепция и още не е приета от нито една космическа агенция.

Въпреки това, Ангерхаузен и екипът му се запитали: какво би означавал отрицателен резултат? Колко планети трябва да бъдат наблюдавани, без да се открият биосигнатури, за да заключим, че животът е рядкост в галактиката? За целта те се обърнали към статистиката — по-точно байесовата статистика.

Какво е Байесова статистика?

Тя изчислява вероятността за даден изход, базирана на предварителни знания ("приори"). Пример: чуваш силен трясък — дали е гръм или фойерверк? Байесовият подход ще вземе предвид дали е празник или има прогноза за буря, за да определи по-вероятното.

За разлика от това, фреквентистката статистика се базира на честотата на дадено събитие при много опити. Например, при хвърляне на монета, вероятността за ези или тура е винаги 50%, независимо какво се е случило преди това.

Какво показва анализът?

С помощта на байесова статистика, екипът открива, че ако наблюдаваме между 40 и 80 екзопланети и не открием биосигнатури, можем с голяма увереност да заключим, че по-малко от 10-20% от подобните планети в галактиката поддържат живот.

LIFE ще има възможност да наблюдава толкова планети.

Ако LIFE не открие живот, това не значи, че такъв не съществува. Но ще можем да зададем горна граница за това колко често се среща живот. А с нарастващ брой наблюдавани планети без открит живот, тази граница ще се свива.

Разбира се, има несигурности. Възможно е да пропуснем някой газ или да включим планети, които реално не са обитаеми. Такива грешки се дължат на трудността на наблюденията.

"Не става въпрос само за броя на планетите, а и за това дали задаваме правилните въпроси и колко уверени сме в това, което търсим — или не търсим", казва Ангерхаузен. "Ако сме прекалено самоуверени, дори голямо проучване може да доведе до подвеждащи резултати."

За да тестват изводите си, екипът приложил и фреквентистки подход, който довел до подобни резултати.

"Различни научни цели може да изискват различни статистически подходи за точен отговор", казва Емили Гарвин, докторант в ETХ Цюрих. "Показахме как различни подходи дават допълващи се разбирания и очертахме пътна карта за комбиниране на тези методи."

С малко късмет, ако мисията LIFE или подобна бъде реализирана, тя ще открие планета с живот. Но дори и да не успее, резултатите могат да бъдат революционни, приближавайки ни до отговора на вечния въпрос: Сами ли сме във Вселената?

Изследването е публикувано на 7 април в списанието The Astronomical Journal.