seberapa jauh kita dapat mendeteksi bahwa Bumi memiliki kehidupan?

Dugaan saya adalah bahwa planet yang memiliki kehidupan jauh sekali sehingga tidak dapat dideteksi. Saya pikir kita hanya dapat menemukan planet-planet yang berada dalam bola di sekitar planet kita yang berdiameter 100 tahun cahaya, tetapi saya menduga planet-planet yang mengandung kehidupan mungkin jauh lebih jauh dari itu.

Saya ingin memperkirakan diameter bola di mana kita bisa mendeteksi kehidupan di planet lain dan kemudian memperkirakan probabilitas bahwa ada kehidupan di dalam bola itu.

Sebagai contoh, berikan teknologi kami saat ini berapa jarak terjauh yang bisa mendeteksi kehidupan di Bumi? Berapa banyak bintang seperti matahari kita di bola itu? Berapa lama yang dibutuhkan SETI untuk mengesampingkan masing-masing bintang itu?

Tergantung pada apa yang Anda maksud dengan mendeteksi kehidupan. Seperti dijelaskan dalam hal ini apa-jika posting oleh Randall Munroe , ganggang di bumi akan memberitahu alien tentang kita sebelum kita bisa memberitahu mereka tentang kita.

Jika Anda menganggap keberadaan air cair atau keberadaan sebagai mendeteksi kehidupan, maka deteksi tersebut dapat dilakukan dengan mempelajari spektrum planet ekstra-surya, pengukuran yang saat ini dapat kita lakukan. Planet ekstra-surya terjauh yang ditemukan sejauh ini berada pada jarak 27.700 tahun cahaya . Jadi, jawaban parsial untuk pertanyaan Anda akan mempelajari spektrum setiap planet ekstra-surya yang ditemukan dalam zona layak huni untuk mencari tanda-tanda tanda-tanda kehidupan. Saat ini kami memiliki teknologi untuk mengukur spektrum refleksi optik dari planet ekstra-matahari, misalnya VLT ESO , Observatorium Gemini dan instrumen OSIRIS pada GTC$O_2$tapi saya tidak tahu apakah SETI memiliki kemampuan itu. Anda selanjutnya dapat melihat karya Dr. Sara Seager .

Saya telah menunda menjawab pertanyaan ini karena tampaknya terlalu luas tanpa menentukan metode pendeteksian seperti apa yang diusulkan. Tetapi jika Anda menjawabnya langsung dari perspektif - jika kita mengambil tata surya dan menempatkannya agak jauh dari kita, apakah kita dapat mendeteksi tanda-tanda kehidupan di planet Bumi - maka jawabannya mungkin tidak.

Menggunakan teknologi saat ini (dan maksud saya percobaan dan teleskop yang tersedia sekarang) kita mungkin tidak akan dapat mendeteksi kehidupan di Bumi bahkan jika diamati dari jarak beberapa tahun cahaya. Karena itu tidak ada bintang di dalam bidang ini (selain Matahari).

1. Belum ada planet yang 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 [EDIT: Tentu saja sekarang ada pesaing dekat di Kepler-452b, meskipun 60 % lebih besar dari Bumi; Jenkins et al. 2015. ]. Dengan teknologi saat ini, hampir tercapai. Oleh karena itu setiap pencarian terarah untuk kehidupan di Bumi memiliki sejumlah tempat untuk memulai. 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 disengaja 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 tipikal, berlawanan dengan sinyal terkuat kami, berada di bawah ambang 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 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 terdefinisi 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 diulang. 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 mendatang 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, kemudian 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 dalam 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 dan teknologi teleskop radio baru 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) .$\sim 150$

Saya menemukan ini sangat sulit untuk dijawab, metode pendeteksian sangat penting dalam seberapa jauh kita dapat mendeteksi. Ada dua metode yang mungkin saya pikirkan, satu lebih unggul dari yang lain. Metode pertama melibatkan kecepatan cahaya dan produksi gelombang kita. Yang kedua melibatkan bagaimana kita menyesuaikan atmosfer kita.

Produksi gelombang (radio) kami dimulai pada akhir abad ke-19, jika kita menggunakan titik referensi, katakanlah tahun 1900; kami telah mengudara selama 115 tahun, dengan kecepatan cahaya, sebuah spesies yang jaraknya tidak lebih dari 115 tahun cahaya dapat mendeteksi kami. Oleh karena itu gagasan program SETI seperti yang disarankan Rahul, dengan maksud untuk disiarkan sendiri.

Metode terbaik, dan yang saya lihat bekerja untuk manusia dalam pencarian mereka untuk orang lain, adalah keracunan atmosfer. Ada hidrokarbon khusus di atmosfer kita yang dianggap hanya diproduksi oleh manusia, jika kita berpikir seperti ini, maka masuk akal kita juga dapat mendeteksi keracunan atmosfer di sekitar sebuah planet ekstrasurya. Mendeteksi oksigen tidak cukup, karena tidak mengindikasikan bahwa ada kehidupan, oksigen dapat diproduksi secara alami dalam jumlah terbatas seperti yang ditemukan di tempat lain di tata surya namun untuk mempertahankan bentuk kehidupan berbasis karbon seperti kita, harus ada kelimpahan besar. Mendeteksi polutan adalah cara yang lebih logis untuk mendeteksi. Jika kita dapat menghasilkan unsur-unsur yang tidak ditemukan secara alami, itu adalah indikasi yang jelas bahwa suatu spesies meletakkannya di sana. Ini juga bergantung pada kecepatan cahaya, Namun polutan buatan manusia telah ada di era pra-gelombang, dan telah lebih lama untuk mentransmisikan cahaya daripada produksi gelombang kita. Kelemahannya adalah metode deteksi polutan, saat ini sebagai manusia yang kita andalkan menggunakan bintang dengan planet transit untuk menentukan komposisi, atau data spektrum yang kurang tepat (yang tidak menunjukkan bahan atmosfer).

Sudut pandang lain adalah melihat skala Kardashev , kita dapat mengemukakan bahwa kita memiliki teknologi untuk menentukan jawaban berdasarkan konsumsi energi. Jika kita dapat mendeteksi medan gravitasi masif dan tidak ada sumber energi yang jelas, energinya mungkin dipanen oleh spesies lain; seperti bola Dyson. Pendeteksian seperti itu saya percaya akan terlalu mudah untuk dilewatkan karena itu bukanlah sesuatu yang dicari oleh spesies kita secara aktif. Sementara ini lebih benar untuk deteksi teoritis, spesies lain mungkin dapat mendeteksi konsumsi energi di planet kita, melalui penerangan planet dan atmosfer kita seiring dengan meningkatnya suhu permukaan.

Saya percaya yang terbaik, seperti untuk gangguan manusia, kita mungkin mencari dalam kisaran 100-150 tahun cahaya. Sedangkan untuk mendeteksi kehidupan secara umum, saya tidak dapat membayangkan era pra-modern jika ada cara sederhana untuk menentukan bahwa kehidupan ada jika dilihat dari tempat lain selain dari fakta bahwa kami memiliki sistem stabil yang berisi air cair dan oksigen atmosfer.

Kita mungkin terlalu bergantung pada memberikan argumen dari sudut pandang kita menjadi makhluk hidup berbasis karbon, jika spesies lain maju atau lebih daripada kita bukan berbasis karbon, bisa jadi mereka mencari indikasi lain yang lebih terlokalisasi pada spesies mereka sendiri. , dengan cara yang sama kita mencari indikasi yang kita bayangkan mendeteksi diri kita sendiri.

EDIT: Seperti yang diminta oleh Rob Jeffries; TIDAK, menggunakan fotometri transit menggunakan teknologi saat ini belum memungkinkan. Di 1lyBumi akan muncul sebagai 2.776*10^-4″-> 3600*(180/π)*(12734/9.460*10^12)atau 2.776mas, yang dimungkinkan oleh Very Large Telescope milik ESO yang memiliki resolusi sudut mampu gambar dalam milidetik detik. Di 10lyBumi akan muncul sebagai 2.776*10^-5″-> 3600*(180/π)*(12734/9.460*10^13)atau 277.6μas, mungkin setelah menyelesaikan Array Teleskop Cherenkov yang memiliki resolusi sudut yang dapat di-image dalam microarcseconds. Sementara Cherenkov Telescope Array, terbatas 100μaspada 400nmdan tidak dapat gambar 1μas, pada tingkat berikutnya ini adalah pencitraan kami 100ly. Pesawat ruang angkasa Gaia dapat menyelesaikan hingga20μasNamun tidak dapat gambar di level ini. Pusat Penelitian Ames NASA menunjukkan kemampuan resolusi hingga 5μaspada upaya untuk menyelesaikannya 1μas, namun sekali lagi itu bukan resolusi pencitraan. Untuk gelombang radio, sebenarnya saya belum menyebutkan hukum kuadrat terbalik dan degradasi gelombang. Bagi kita sebagai manusia, ya beberapa tahun cahaya dimungkinkan dengan bidang kemungkinan terbuka dengan Array Kilometer Persegi .

Jika Anda ingin saya mencabut perkiraan perkiraan saya dari pertama kali, polusi dan fotometri transit sebenarnya mungkin menggunakan teknologi yang ada saat ini di dalam 1ly, setara dengan penerima radio yang ada di dalamnya 1yr. Jika Anda mencegah fakta bahwa instrumen baru tersebut belum dibangun namun Anda dapat meningkatkannya hingga 100ly, hanya karena sesuatu tidak dibangun tidak membuat teknologi tidak ada (Apakah teknologi SKA layak? Ya, kami memiliki teknologi untuk mewujudkannya saat ini, kami belum melakukannya. Itu tidak menjadikannya teknologi yang tidak ada).

Seti Home telah mempublikasikan temuan planet berukuran bumi pertama yang terdeteksi dari transit. Publikasi lebih lanjut oleh Perpustakaan Universitas Cornell mengklaim bahwa planet ini berada dalam zona layak huni dan menyiratkan bahwa ia memiliki kemungkinan memiliki atmosfer dan cairan H20 di permukaannya. Pesawat ruang angkasa Kepler mendeteksi temuan ini, jika Anda tidak menyadarinya, Kepler memetakan kurva cahaya ketika sebuah tubuh transit melintasi permukaan tubuh lain, ini disebut Transit . Bahkan menyarankan bahwa teknologi ini belum ada tidak masuk akal, jika Anda ingin analog yang sebenarnya dengan Bumi, dengan teknologi yang sudah ada; 1ly, jika Anda ingin menggunakan teknologi namun mungkin tidak dibangun; 100ly.