Bagaimana kita mendeteksi planet Bumi doppelganger?

Dengan teknologi kami saat ini, atau teknologi yang tersedia dalam waktu dekat (hingga 2025), bagaimana kita mendeteksi sebuah planet persis seperti milik kita, dan seberapa dekat kita harus dapat dideteksi?

Metode apa yang sejauh ini telah terbukti paling efektif untuk mendeteksi planet seperti Bumi dan apa yang bisa mereka ungkapkan mengenai atmosfer planet kita, sifat orbital, dan spesies kita?

Pertanyaan ini adalah makanan yang menarik untuk dipikirkan tentang betapa mudahnya peradaban makhluk luar angkasa dengan teknologi yang sebanding dapat menemukan kita, dan seberapa mudah kita menemukannya.

Untuk tujuan pertanyaan ini, kita akan mengasumsikan bahwa ada sebuah planet dengan peradaban dengan kemajuan teknologi setara yang bisa ada di mana saja.

Avi Loeb dan Edwin Turner telah menulis sebuah makalah tentang kemungkinan mendeteksi peradaban yang mirip dengan kita di dunia lain dengan mencari lampu kota.

Metode yang mereka usulkan menyarankan mengamati sisi gelap planet ketika mereka transit di depan bintang induknya. Padahal mereka mengatakan bahwa metode ini akan membutuhkan teleskop generasi mendatang.

Sumber:

• Lampu Kota Bisa Mengungkap Peradaban ET - Pusat Astrofisika Harvard-Smithsonian

Menggunakan teknologi saat ini (dan maksud saya percobaan dan teleskop yang tersedia sekarang) kami belum mendeteksi planet "seperti Bumi" dan kami mungkin tidak akan dapat mendeteksi kehidupan di Bumi bahkan jika diamati dari jarak beberapa tahun cahaya. . Oleh karena itu saat ini tidak ada prospek untuk mendeteksi kehidupan di "Earth doppelganger". Saya uraikan di bawah ini:

1. Belum ada planet seperti Bumi yang terdeteksi di sekitar bintang lain. Dengan kata lain, tidak ada yang memiliki massa, jari-jari, dan orbit yang sama pada 1 au (atau dekat dengan itu) dari bintang bertipe surya. Dengan teknologi saat ini, itu hanya di luar jangkauan. Oleh karena itu setiap pencarian terarah untuk kehidupan di planet mirip Bumi tidak akan benar-benar tahu harus mulai dari mana. Jika Anda tidak dapat mendeteksi planet sama sekali maka sama sekali tidak ada peluang untuk melihat komposisi atmosfernya untuk mencari biomarker (misalnya oksigen bersama dengan gas pereduksi seperti metana, atau klorofluorokarbon dari peradaban industri - Lin et al. 2014). Satu-satunya exoplanet yang komposisi atmosfernya (secara kasar dan sementara) diukur adalah "Jupiters panas". - exoplanet raksasa yang mengorbit sangat dekat dengan bintang induknya.

2. Pencarian "buta" bisa mencari tanda tangan radio dan tentu saja inilah yang SETI lakukan. Jika kita berbicara tentang mendeteksi "Bumi", maka kita harus berasumsi bahwa kita tidak berbicara tentang upaya komunikasi yang dilakukan secara berseri-seri, dan karenanya harus bergantung pada pendeteksian "obrolan" radio acak dan sinyal tidak sengaja yang dihasilkan oleh peradaban kita. Proyek SETI Phoenix adalah pencarian sinyal radio paling canggih dari kehidupan cerdas lainnya. Mengutip dari Cullers et al. (2000) : " Sinyal khas, yang bertentangan dengan sinyal terkuat kami berada di bawah ambang batas deteksi sebagian besar survei, bahkan jika sinyal berasal dari bintang terdekat ". Mengutip dari Tarter (2001) : "Pada tingkat sensitivitas saat ini, pencarian gelombang mikro yang ditargetkan dapat mendeteksi kekuatan yang setara dari pemancar TV yang kuat pada jarak 1 tahun cahaya (di mana tidak ada bintang lain) ... ". Ketidaksamaan dalam pernyataan ini disebabkan oleh fakta bahwa kita memang memancarkan sinyal berseri yang lebih kuat ke arah tertentu yang ditentukan dengan baik, misalnya untuk melakukan metrologi di tata surya menggunakan radar. Sinyal tersebut telah dihitung untuk diamati selama seribu tahun cahaya atau lebih. Tetapi sinyal ini singkat, dipancarkan menjadi sebuah sudut yang sangat sempit dan tidak mungkin diulangi. Anda harus sangat beruntung untuk mengamati ke arah yang benar pada waktu yang tepat jika Anda melakukan pencarian yang ditargetkan.

Karena itu, pernyataan saya bahwa dengan metode dan teleskop saat ini tidak ada banyak peluang untuk berhasil. Namun tentu saja kemajuan teknologi dan dalam 10-20 tahun ke depan mungkin ada peluang yang lebih baik.

Langkah pertama dalam pencarian terarah adalah menemukan planet seperti Bumi. Peluang besar pertama adalah dengan pesawat ruang angkasa TESS , yang diluncurkan pada tahun 2017, yang mampu mendeteksi planet seukuran bumi di sekitar 500.000 bintang paling terang. Namun, misi 2 tahun itu akan membatasi kemampuan untuk mendeteksi analog Bumi. Taruhan terbaik untuk menemukan Bumi lain akan datang kemudian (2024 mungkin) dengan peluncuran Plato, misi enam tahun itu lagi, mempelajari bintang-bintang paling terang. Namun, ada lompatan besar ke depan yang diperlukan untuk melakukan studi tentang atmosfer planet-planet ini. Pencitraan langsung dan spektroskopi mungkin akan memerlukan interferometer nulling yang ditanggung oleh ruang; pengamatan tidak langsung dari efek fase dan transmisi spektroskopi melalui atmosfer planet ekstrasurya tidak memerlukan resolusi sudut yang besar, hanya ketelitian yang besar dan area pengumpulan. Spektroskopi dari sesuatu ukuran Bumi di sekitar bintang normal mungkin akan membutuhkan penerus yang lebih besar untuk James Webb Space Telescope ( JWST - peluncuran 2018), atau bahkan lebih banyak daerah pengumpulan daripada yang akan disediakan oleh E-ELT pada dekade berikutnya. Misalnya Snellen (2013) berpendapat bahwa perlu waktu pemaparan bernilai 80-400 transit (yaitu 80-400 tahun!) untuk mendeteksi sinyal biomarker dari analog Bumi dengan E-ELT!

Telah disarankan bahwa proyek teleskop radio baru dan teknologi seperti Square Kilometer Array mungkin mampu mendeteksi "obrolan" radio secara kebetulan hingga jarak 50 pc ( tahun cahaya) - lihat Loeb & Zaldarriaga (2007) . Array ini, yang akan mulai beroperasi penuh beberapa waktu setelah 2025 juga dapat memonitor banyak arah sekaligus untuk sinyal berseri. Tinjauan yang baik tentang apa yang mungkin dilakukan dalam waktu dekat diberikan oleh Tarter et al. (2009) .$\sim 150$

"mungkin tidak". Kecuali begitu dekat sehingga sinyal televisi atau radio seperti kita telah mengirimkan secara tidak sengaja dapat dideteksi di atas tingkat radiasi latar belakang yang tidak dapat kita ketahui tentang peradaban.
Sinyal sangat lemah, dan tidak pada band mana pun yang menarik secara ilmiah (tentu saja sengaja, karena kami tidak ingin televisi kami menerima sinyal alami yang akan mengganggu sinyal buatan kami) kecuali minat ilmiah Anda secara khusus untuk mengintip komunikasi yang dikirim keluar oleh alien potensial (SETI muncul di pikiran, hobi yang menyenangkan dan ada hubungannya dengan teleskop radio untuk saat-saat tidak ada yang lebih menarik untuk didengarkan).

Mengenai planet seukuran bumi, kita belum pernah bisa menemukannya, apalagi yang berbatu-batu di zona layak huni bintang. Mekanisme yang digunakan untuk mendeteksi exoplanet tidak cukup sensitif.

Meninggalkan satu opsi: ekuivalennya dengan Voyager 1 memasuki tata surya kita dan kita benar-benar melihat dan mengenalinya apa adanya, dan menemukan cara untuk memulihkannya. Tetapi jika mereka berada pada tingkat teknologi kita, itu akan menjadi ribuan tahun sebelum itu terjadi.

Jika ada sebuah planet dengan peradaban yang sama "persis seperti kita", kemungkinan bahwa planet itu cukup dekat untuk dapat dideteksi sangat jauh. Bukan nol, tetapi serendah yang menembus dinding dengan menggunakan mekanika kuantum.