Galileo pie Jupitera Io satelīta. Automašīna ieradās uz planētas 1995. gada 7. decembrī un izkraujās 2003. gada 21. septembrī. Attēlā redzams, ka antena ir pilnībā izvietota, lai gan patiesībā tas nekad nav noticis.
1990. gada 8. decembrī Galileo kosmosa kuģis uzsāka no Zemes uz Jupiteru. Viņš distancēja sevi par 960 km, saglabājot savus instrumentus godprātīgi un uzturot pastāvīgu kontaktu. Viņš savāca datus, tostarp mūsu planētu.
Bet ko viņš no šāda attāluma varētu nozvejot? Vai bija redzama dzīve, veģetācija, prāta pazīmes? Šos jautājumus 1993. gadā izvirzīja Karl Sagan. Rezultāti parādīja, ka ierīce reģistrēja lielu daudzumu informācijas, kas apstiprina dzīvi mūsu planētas. Tātad, jebkura cita forma, ja tā iet pietiekamā attālumā, tā pamanīs to pašu.
Bija daudz informācijas: daudz ūdens virsmas, skābekļa, metāna, ozona, radio signālu utt. Bet Sagan koncentrējās uz gandrīz infrasarkanās krāsas spēcīgu atspoguļojumu sauszemes spektrā. “Sarkanā mala” norāda uz “gaismas uztveršanas pigmenta esamību fotosintēzes sistēmā”. Citiem vārdiem sakot, mēs saņēmām veģetācijas parakstu. Proti, zondēm, piemēram, Galileo, būtu viegli atrast visas šīs zīmes uz citiem objektiem, ja tie, protams, ir.
Bet šeit tas bija apmēram kilometru garumā, un mēs plānojam izpētīt objektus, kas ir tālu no gaismas gadiem. Vai šādos apstākļos būtu iespējams pamanīt sarkano malu? Zinātnieki ir ieinteresēti atbildēt uz šo jautājumu.
Pilar Montanes-Rodriguez no Big Bear Saules observatorijas
Ja jūs meklējat planētas ar dzīves pazīmēm, ir svarīgi saprast, ko meklēt. Pilar Montanes-Rodriguez koncentrējas uz atmosfēras gāzu klātbūtni. Ir nepieciešams noteikt tādas kombinācijas kā skābeklis un metāns, skābeklis un ūdens, ozons un oglekļa dioksīds. Bet tas norāda tikai uz to, ka klātbūtne uz mūsu planētas pastāvējusi miljardiem gadu pirms daudzšūnu organismu parādīšanās. Ir daudz grūtāk atrast kaut ko sarežģītāku (augi). Lai to izdarītu, ir nepieciešams paļauties uz sarkano malu. Bet vai ir iespējams to atklāt?
Mēness gaismā
Pētniekam, kurš pēta planētu spektra parakstus, nav plašu objektu atlases. Sagan, Palle un Montanes-Rodriguez koncentrējās uz visvairāk pētīto planētu - Zemi. Šķiet, ka ar tik bagātu vēsturi uzdevumam jābūt vienkāršam. Galu galā, ja Galileo to izdarītu no liela attāluma, tad orbitālie satelīti var sniegt mums informāciju vismaz katru dienu. Labi? Nē, viņi to nedarīs.
Būtiskākais ir tas, ka eksoplanetu izpēte atšķiras no tuvu objektu apskates. Ierīce, kas lido 1000 km attālumā, var burtiski aplūkot ģeogrāfiskās iezīmes un norāda uz spēcīgu sarkanu malu vietās ar veģetāciju (piemēram, Amazon meži). Bet virs okeāniem vai tuksnešiem malas neparādījās. Tas pats attiecas uz orbitālajiem satelītiem, kas fiksēti dažādos reģionos.
Kad runa ir par eksoplanetiem, attālums sarežģī lietas. Mēs varam ne tikai saprast, kur atrodas vietas ar okeāniem, tuksnešiem un veģetāciju, bet arī uzzināt, vai tās vispār pastāv. Mūsu rokās mums ir tikai kopīgs spektrs, tāpēc sarkanā mala nebūs koncentrēta uz punktiem, bet atšķaidīta. Vai varbūt tas vispār nav redzams?
Zemes spīdums
Ja satelīti un kosmosa kuģi nevar izmērīt integrēto zemes spektru, tad kā to iegūt? No zemes gaismas. Jūs zināt, ka Mēness maina savu izskatu. Spilgto daļu izgaismo saule, un tumšs atrodas ēnā. Bet tas joprojām pilnībā nepazūd, bet izdala vāju spīdumu, kas atspoguļojas no Zemes. Tas ir sauszemes starojums. Ja tieša novērošana izseko gaismu, kas atainojas no konkrētām vietām, tad visā pasaulē tiek attēlota gaismas amalgama no pusi zemes virsmas. Tā kā mēs izmantojam vienu radiofrekvenču spektru, zemes spīdošs ir ideāls priekšstats par to, kā mūsu planētu redzēs attāls novērotājs.
Sarkanās malas medības
Zinātnieki negaidīja izrāvienu vai dažus reibinošus rezultātus. Viņi izmantoja 60 collu Palomar observatorijas teleskopu un augstas precizitātes spektrometru, lai reģistrētu Zemes spožuma spektru 2003. gada 19. novembra naktī. Tajā laikā viņi nenovēroja ievērojamu signāla pieaugumu, izskaidrojot mākoņa slāņa neveiksmi. Fakts ir tāds, ka mākoņiem ir īpašības, lai atspoguļotu un iesprostotu zaļo zonu signālus.
Zemes reģioni, kas atspoguļo auroru dažādos laikos 2003. gada 19. novembrī
Lai noskaidrotu, ka tas notiek, Palle un Montanes-Rodriguez nolēma salīdzināt datus ar faktisko mākoņu pārklājumu un zaļu pārklājumu. Tas palīdzēja izveidot datora modeli, kas apvieno atstaroto gaismu no dažādiem reģioniem. Viņa precīzi paredzēja zemes virsmas spektru.
Tas pierādīja, ka viņi var demonstrēt spektru jebkurā naktī, ja ir informācija par mākoņa segumu. Saņemot tik spēcīgu rīku, zinātnieki varētu apsvērt šo problēmu no otras puses. Sarkanā mala bija tikko uztverama, taču tas nenozīmē, ka veģetācijas meklēšanas metode bija bezjēdzīga. Varbūt ir apstākļi, kuros signāls ir labāk pamanāms?
Pirmā lieta, kas nāk prātā, ir izsekot naktī, kad debesis ir skaidras. Bet šeit mēs saskaramies ar kļūdu. Mākoņi vienmēr aizņem apmēram 60% virsmas. Tas ir, tā mākoņi vienmēr būs vienādi. Kāda būtu ideāla diena, lai meklētu?
Trīs dienas, kad spīd zeme, šeit ir zemes apgaismojuma procentuālais daudzums planētas apgabalos, kas ir gan duļķaini, gan pārklāti ar veģetāciju, kas veikti trīs dažādās dienās. Zilā līnija (2003. gada 19. novembris) - 40% virsmas bija atbildīga par spīdīgu, melnu un sarkanu (2002. gada 19. decembris un 2003. gada 7. decembris) - bija iesaistīts tikai neliels intervāls. Trīs virsotnes (no kreisās uz labo pusi): Āzija, Āfrika un Dienvidamerika. Lai precīzi noteiktu, zinātnieki nolēma katru dienu modelēt Zemes spektru. Izrādījās, ka 2002. gada 19. decembrī un 2003. gada 7. decembrī bija spēcīgas sarkanās malas svārstības dienas laikā. Signāls parādījās un pazuda trīs reizes. Pētnieki izsekoja laiku un saprata, ka zirgu skriešanās sacensības parādījās, kad reģioni, kas visvairāk veicināja šo procesu, ietvēra bagātīgas teritorijas. Šķiet, ka instruments ir traks, mēģinot norādīt dzīvības formas.
Kādēļ tad pirmais nakts signāls bija vājš? Šeit jāņem vērā, ka procesā iesaistītās teritorijas lielums var dramatiski mainīties. Kad mēs novērojam Mēnesi, mēs redzam tās izmaiņas (Saules apgaismojums). Ja jūs sekotu Zemei no satelīta, jūs būtu pamanījuši to pašu efektu. Protams, tikai spilgtas zonas palīdz radīt spožumu. Tie var būt neticami šauri un vāji, vai arī tie var aptvert pusi planētas, kad tas ir izgaismots. Izrādās, ka bija brīži, kad mūsu planēta bija “dzīva” ar dzīvi, un bija pilnas klusuma dienas.
Neaizmirsīsim, ka gaismas iedarbība var nokļūt zonās ar okeāniem, sauszemi vai blīvi mākoņiem, tāpēc efekts ne vienmēr ir ievērojams un radikāli atšķirīgs. Izrādās, ka sarkanā mala ir vienkārši absorbēta šo faktoru ietekmē.
Zemes spožuma un sarkanās malas spektrs Melnā līnija atspoguļo spektru 2006. gada 19. novembrī. Zaļā - datora spektra simulācija tajā pašā dienā (ir skaidrs, ka tie saplūst). Sarkanais spektra albedo modelis 2003. gada 7. decembrī. Sarkano malu norāda līnijas slīpums.
Pētnieki atklāja pavedienu, proti, plānu plaisu. Mūsu planēta griežas, tādēļ, ja liela daļa gaismas redzama pār Ameriku, kas atspoguļojas mēness, tas tiks atzīmēts virs kontinentālās daļas, nevis okeāns. Tas nozīmē, ka veģetācijas zonām ar sarkanu malu signālu jābūt viegli novietotām un nepārklājas ar tuksnesis. Tas pats attiecas uz mākoņiem. Mākoņu apgabali joprojām sniedz noteiktu daudzumu gaismas. Bet, ja komponentu pārstāv šaura plaisa, viss mainās. Šī atšķirība reizēm tiks pārklāta ar mākoņiem, bet tad tā joprojām nonāks teritorijā, kurā nav “iejaukšanās” un uzņemt veģetāciju.
Tas ir, mēs nosūtām skenēšanas staru uz rotējošo Zemi. Tas iet cauri visām zaļajām vietām, un noteiktos laikos mēs saņemsim signālus no sarkanās malas. Bet uz zemes okeāniem un tuksnešiem viņš klusēs. Tas ir pierādīts ar kontaktu datumiem ar Āziju, Āfriku un Dienvidameriku.
Bet mūsu planēta nav labākais piemērs pētniecībai. Galu galā, mēs lielākoties esam klāti ar ūdeni, lai meklēšanai varētu izmantot tikai šauru sloksni un gaidīt, līdz laukums atbilst prasībām.
Zemes spožuma sekcijas (19. novembris un 7. decembris) 19. novembrī (pa kreisi) lielākā daļa Zemes diska spīdēja pēc novērojumiem un veicināja tās gaismas daļu, bet 7. decembrī (labajā pusē) iedegās tikai plaisa. Pirmajā gadījumā tikai 15% teritorijas ir klāta ar veģetāciju, bet otrajā - 48%.
Uz citām planētām
Kā tas palīdz meklēt citas planētas? Nu, no paša sākuma šķiet, ka nekas. Mūsu gadījumā mēs virzāmies no Zemes īpašībām, Mēness un Saules stāvokļa. Nākotnes misijām būs jāmeklē pārdomas no konkrētas planētas, nevis hipotētiska satelīta. Tas būs ļoti sarežģīts process, jo īpaši tāpēc, ka mūsu pasaule ir unikāls gadījums, jo nav iespējams saņemt gaismas atspoguļojumu no satelīta citos objektos.
Bet Montanes-Rodriguez nepiekrīt tam. Eksoplanetiem ir fāzes, kas atgādina to, ko redzam, skatoties uz Mēness. Kad planēta pārceļas uz zvaigžņu pretējo pusi, tā šķiet pilnīga. Tas arī rotē, tāpēc tas sasniedz punktu, kur tas atrodas tuvāk mums. Bet viņa var paslēpties aiz zvaigznes, demontējot tikai gaismas joslu. Ar pareizo dienas izvēli jūs varat skenēt planētu un atrast sarkano malu.
Mēness un eksoplanetes Mēs redzam, ka mēness mainās atkarībā no fāzēm. To var piemērot citām planētām. Ir nepieciešams meklēt sarkano malu, kad tas ir „jauns”, un mēs redzam tikai šauru sloksni.
Kā vienmēr, zinātnieki piedāvā mums labu ziņu un sliktu. Sāksim ar negatīvu. Lai atrastu sarkano malu tālā planētā, jums tas ir jāvērtē pa līniju, kas atrodas tuvu tā orbitālā ceļa plaknei. Ja tas tiek noraidīts, mēs vienkārši neredzēsim “fāzi”. Bet pat ideālos apstākļos mēs pamanām, ka planētas vājuma brīdī ir mala. Tas notiek, kad tas atrodas tuvu zvaigznei. Bet tas rada grūtības, jo ir nepieciešams izolēt pašas zvaigznes gaismu. Tādēļ jums būs nepieciešamas 10 reizes jutīgākas nekā mūsdienīgas iekārtas.
Bet ir labas ziņas. Sarkano malu var atrast, ja mēs zinām precīzu atrašanās vietu. Tagad mums nav instrumentu, bet nākotnē šī metode būs noderīga. Un tad mēs sapratīsim, ka ne tikai Visumā un kaut kur citur ir veģetācija, ūdens un, iespējams, racionālas dzīves formas.
