JWST는 외계 행성에서 생명체의 지문을 감지할 수 있음을 보여주었습니다.

삶의 구성 요소 온 우주에 퍼진다. 지구는 생명체가 존재하는 우주에서 유일하게 알려진 곳이지만, 외계 생명체의 발견은 주요 목표 에서 현대 천문학 그리고 행성 과학.

우리는 연구하는 두 학자 외부 행성 그리고 우주생물학. 제임스 웹(James Webb)과 같은 차세대 망원경 덕분에 우리와 같은 연구원들은 머지 않아 다른 별 주위의 행성 대기의 화학적 조성을 측정할 수 있게 될 것입니다. 바라건대, 이 행성들 중 하나 이상이 생명에 대한 화학적 지문을 갖게 될 것입니다.

거주 가능한 외행성

삶 태양계에 존재할 수 있음 화성의 대수층이나 목성의 위성 유로파의 바다와 같이 액체 상태의 물이 있는 곳. 그러나 이러한 장소에서 생명체를 찾는 것은 매우 어렵습니다. 생명체에 도달하고 감지하기가 어렵기 때문에 물리적 샘플을 반환하기 위해 프로브를 보내야 하기 때문입니다.

많은 천문학자들은 파일이 있다고 생각합니다. 다른 별을 도는 행성에 생명체가 존재할 가능성그리고 이것은 장소가 될 수 있습니다. 생명이 먼저 발견될 것이다.

이론적 계산은 가까운 것이 있음을 나타냅니다. 잠재적으로 거주할 수 있는 3억 개의 행성 은하수에서 혼자 그리고 지구 크기의 많은 거주 가능한 행성 지구에서 불과 30광년 이내 – 본질적으로 은하계에서 인류의 이웃. 지금까지 천문학자들은 5,000개 이상의 외계행성 발견잠재적으로 거주할 수 있는 수백 가지를 포함하여 간접 방법 행성이 가까운 별에 미치는 영향을 측정합니다. 이러한 측정은 천문학자들에게 외계 행성의 질량과 크기에 대한 정보를 제공할 수 있지만 그 이상은 아닙니다.

생체 서명을 찾고 있습니다.

먼 행성에서 생명체를 발견하기 위해 우주 생물학자들은 기존의 별빛을 연구할 것입니다 행성의 표면이나 대기와 상호 작용. 대기나 표면이 생명체에 의해 변경되면 빛은 ‘생체특징’이라는 단서를 전달할 수 있습니다.

존재의 전반부 동안 지구에는 단순한 단세포 생명체가 살고 있었지만 산소가 없는 대기가 있었습니다. 지구의 중요한 발자국은 이 초기 시대에 매우 희미했습니다. 갑자기 바뀌었다. 24억년 전 조류의 새로운 가족이 진화했을 때. 조류는 다른 원소에 화학적으로 결합되지 않은 자유 산소를 생성하는 광합성을 사용했습니다. 그때부터 지구의 산소로 가득 찬 대기는 통과하는 빛에 강력하고 쉽게 감지할 수 있는 중요한 흔적을 남겼습니다.

빛이 재료 표면에서 반사되거나 가스를 통과할 때 특정 파장은 다른 파장보다 가스 또는 재료 표면에 갇힌 상태로 남아 있을 가능성이 더 큽니다. 빛의 파장을 선택적으로 맞추는 것은 물체의 색상이 다른 이유입니다. 엽록소가 특히 빨간색과 파란색 파장의 빛을 잘 흡수하기 때문에 잎이 녹색입니다. 빛이 종이에 닿으면 빨간색과 파란색 파장이 흡수되어 대부분 녹색 빛이 눈으로 되돌아옵니다.

손실된 빛의 패턴은 빛이 상호 작용하는 재료의 특정 구성에 의해 결정됩니다. 이러한 이유로 천문학자들은 행성에서 나오는 특정한 빛의 색을 측정함으로써 외계행성의 대기나 표면의 구성에 대해 배울 수 있습니다.

이 방법은 산소 또는 메탄과 같은 생명과 관련된 특정 대기 가스의 존재를 식별하는 데 사용할 수 있습니다. 이러한 가스는 빛에 매우 특정한 신호를 남기기 때문입니다. 또한 행성 표면의 이상한 색상을 감지하는 데 사용할 수도 있습니다. 예를 들어, 지구에서 식물의 엽록소와 광합성에 사용되는 기타 색소 및 조류는 특정 파장의 빛을 사용합니다. 이러한 염료 차별화된 컬러 연출 민감한 적외선 카메라를 사용하여 감지할 수 있습니다. 이 색이 먼 행성의 표면에서 반사되는 것을 본다면 아마도 엽록소의 존재를 나타낼 것입니다.

우주와 지구의 망원경

잠재적으로 거주할 수 있는 외계행성의 빛의 이러한 미묘한 변화를 감지하려면 엄청나게 강력한 망원경이 필요합니다. 현재 이러한 위업이 가능한 유일한 망원경은 새로운 망원경입니다. 제임스 웹 우주 망원경. 그대로 과학 작업 시작 2022년 7월, 제임스 웹이 귀여운 리딩을 진행했습니다. 가스 거대 외계행성 WASP-96b. 스펙트럼은 물과 구름의 존재를 보여주었지만, WASP-96b와 같은 크고 뜨거운 행성은 생명체를 수용할 것 같지 않습니다.

그러나 이러한 초기 데이터는 James Webb이 외계 행성의 빛에서 희미한 화학 신호를 감지할 수 있음을 보여줍니다. 앞으로 몇 개월 동안 Webb는 거울을 다음 방향으로 돌릴 예정이었습니다. 트라피스트-1e잠재적으로 거주 가능한 지구 크기의 행성은 지구에서 불과 39광년 떨어져 있습니다.

Webb는 호스트 항성 앞을 지나가는 행성을 연구하고 포착하여 생체 인식을 찾을 수 있습니다. 행성의 대기를 흐르는 별빛. 그러나 Webb는 생명체를 찾도록 설계되지 않았으므로 망원경은 잠재적으로 거주할 수 있는 가장 가까운 세계 중 일부만 조사할 수 있습니다. 또한 변경 사항을 감지할 수 있습니다. 대기 중 이산화탄소, 메탄 및 수증기 수준. 이러한 가스의 특정 조합이 삶을 암시할 수도 있다Webb는 생명의 가장 강력한 징후인 결합되지 않은 산소의 존재를 감지할 수 없습니다.

미래의 우주 망원경을 위한 선구적인 개념, 그리고 훨씬 더 강력한 것에는 행성에서 반사된 별빛을 감지하기 위해 지구의 호스트 별의 밝은 빛을 차단하는 계획이 포함됩니다. 이 아이디어는 멀리서 무언가를 더 잘 보기 위해 햇빛을 차단하기 위해 손을 사용하는 것과 유사합니다. 미래의 우주 망원경은 이를 수행하기 위해 작은 실내 마스크나 낙하산 같은 대형 우주선을 사용할 수 있습니다. 별빛이 차단되면 행성에서 반사되는 빛을 연구하는 것이 훨씬 쉽습니다.

또한 생체 지문을 검색할 수 있는 3개의 거대한 지상 기반 망원경이 현재 건설 중입니다. 거대 마젤란 망원경, 30미터 망원경 그리고 유럽의 초대형 망원경. 각각은 지구의 망원경보다 훨씬 강력하며, 별빛을 왜곡하는 지구의 대기에 의해 방해를 받지만 이 망원경은 가장 가까운 산소 세계의 대기를 탐사할 수 있습니다.

생물학인가 지질학인가?

앞으로 수십 년 동안 가장 강력한 망원경을 사용하더라도 우주생물학자들은 생명체에 의해 완전히 변형된 세계에서 생성된 강력한 생체특징만을 감지할 수 있을 것입니다.

불행히도, 육상 생물이 방출하는 대부분의 가스는 비생물학적 과정을 통해서도 생성될 수 있습니다. 소와 화산은 메탄을 방출합니다. 광합성은 산소를 생성하지만 햇빛은 물 분자를 산소와 수소로 분해할 때도 산소를 생성합니다. 거기 천문학자들이 오탐지를 발견할 수 있는 좋은 기회 먼 삶을 찾을 때. 오탐을 배제하는 데 도움이 되도록 천문학자들은 흥미로운 행성이 있는지 이해할 수 있을 만큼 충분히 잘 이해해야 합니다. 지질학적 또는 대기적 과정은 생체특징을 모방할 수 있습니다..

차세대 외계행성 연구는 지구 수준을 초월할 가능성이 있습니다. 특이한 증거 생명의 존재를 증명해야 합니다. James Webb 우주 망원경의 첫 번째 데이터 릴리스는 곧 다가올 흥미진진한 발전에 대한 감각을 제공합니다.

크리스 엠비천문대 명예교수, 애리조나 대학교 그리고 다니엘 아베이천문학 및 행성 과학 교수, 애리조나 대학교

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