Spektrograf ANDES, koji će raditi na Ekstremno velikom teleskopu Europskog južnog opservatorija, mogao bi otkrivati pojedine plinove u atmosferama stjenovitih egzoplaneta u nastanjivim zonama njihovih zvijezda. No nova simulacija pokazuje da bi za takva mjerenja bilo potrebno pratiti desetke prolazaka istog planeta ispred njegove zvijezde.
Tim iz NASA-ina Laboratorija za mlazni pogon simulirao je opažanja 18 poznatih stjenovitih planeta koji bi mogli imati uvjete pogodne za tekuću vodu. U idealnim uvjetima ANDES bi najlakše pronalazio vodenu paru, dok bi kisik, jedan od najzanimljivijih mogućih pokazatelja života, bio daleko zahtjevniji cilj.
Rad ne govori o otkriću života ni o stvarno izmjerenim atmosferama. Riječ je o procjeni mogućnosti instrumenta koji još nije počeo s radom.
Svjetlost koja prolazi kroz atmosferu
Kada egzoplanet prolazi ispred svoje zvijezde, mali dio zvjezdane svjetlosti prolazi kroz njegovu atmosferu prije nego što stigne do teleskopa. Molekule u atmosferi pritom ostavljaju prepoznatljive tamne linije u spektru svjetlosti.
ANDES će tu svjetlost rastaviti na iznimno velik broj valnih duljina. Time bi astronomi mogli tražiti tragove vodene pare, ugljikova dioksida, metana i molekularnog kisika.
U simulaciji su autori pretpostavili vedre atmosfere slične današnjoj Zemljinoj. Za planete sustava TRAPPIST-1 vodena para mogla bi se prepoznati nakon 10 do 19 prolazaka planeta ispred zvijezde. Za LHS 1140 b trebalo bi oko 30 prolazaka.
Ugljikov dioksid zahtijevao bi oko jedan i pol puta više opažanja od vodene pare, metan približno tri puta više, a kisik oko četiri puta više.
Od 18 proučenih planeta samo bi osam omogućilo uvjerljivo otkrivanje barem jednog od tih plinova unutar granice od 100 prolazaka. Najpovoljniji cilj bio bi TRAPPIST-1 d, za koji model predviđa otkrivanje sva četiri plina unutar 36 prolazaka.
Sam plin nije dokaz života
Voda i ugljikov dioksid nisu biopotpisi. Oni mogu reći mnogo o atmosferi planeta, ali ne dokazuju postojanje života.
Metan i kisik zanimljiviji su jer na Zemlji velik dio njihova stalnog obnavljanja proizlazi iz bioloških procesa. Ipak, ni jedan plin sam za sebe ne bi bio dokaz života. Kisik može nastati i bez biologije, primjerice djelovanjem zračenja na vodu, a metan može potjecati iz geoloških procesa.
Zato bi eventualno otkriće zahtijevalo širu analizu cijele atmosfere, zvijezde oko koje planet kruži i mogućih neživih procesa koji mogu proizvesti isti kemijski signal.
Autori pritom upozoravaju da su opservacije teleskopa James Webb za TRAPPIST-1 d već dovela u pitanje upravo onu vrstu vedre atmosfere nalik Zemljinoj koju su upotrijebili u simulaciji. Podaci su zasad u skladu s vrlo rijetkom atmosferom sličnom Marsovoj, visokim slojem oblaka nalik Venerinu ili čak potpunim izostankom atmosfere.
Zemljina atmosfera ostaje velika prepreka
ANDES će promatrati sa Zemlje, što znači da će svaki signal iz atmosfere udaljenog planeta morati biti odvojen od apsorpcijskih linija Zemljine atmosfere. To je posebno teško u infracrvenom području, gdje vodena para iznad teleskopa stvara promjenjiv i snažan signal.
Simulacija također pretpostavlja da nema oblaka i magle na egzoplanetima, da se zvjezdani signal može savršeno ukloniti te da aktivnost zvijezde, poput pjega i baklji, neće remetiti mjerenja. U stvarnim opažanjima svaki od tih čimbenika može povećati potreban broj prolazaka.
Rezultati zato predstavljaju optimističnu donju granicu, a ne stvarni raspored budućih opažanja. Ipak, pokazuju da bi ELT i ANDES prvi put mogli dovoljno precizno proučavati atmosfere nekih obližnjih stjenovitih svjetova, pod uvjetom da njihove atmosfere doista postoje i da ostavljaju dovoljno snažan signal.
