Hvis vi tog Jorden og Venus - og fik dem i kredsløb om en kølig, rød stjerne ikke så langt væk - kunne James Webb-rumteleskopet fortælle hvilken planet, der var beboelig?
Kunstnerens koncept af James Webb Space Telescope via ESA / C. Carreau.
Er andre verdener som Jorden - skånsom, vandrig og i stand til at støtte liv - derude? Siden 1990'erne har astronomer opdaget ca. 2.000 exoplaneter, eller fjerne planeter, der kredser andre stjerner end vores sol. Mange er, hvad astronomer kalder hot-jupiter, der kredser i nærheden af deres stjerner, men nogle er klippede og virker mere jordlignende. Vi ved, at disse planeter er der, men - ud over deres tilstedeværelse, størrelse og afstand fra deres stjerner - ved vi ikke meget om dem. Mange er håbefulde for, at lanceringen af James Webb-rumteleskopet (JWST) - planlagt til 2018 - vil give vores første glimt til atmosfærer af jordlignende eksoplaneter. Astronom Joanna Barstow talte om denne mulighed denne uge (8. juli 2015) på National Astronomy Meeting (NAM) i Wales. Hun sagde, at selvom det er muligt, at JWST vil være i stand til at opdage en fjern jordlignende verden, vil det ikke være let.
Barstow fra University of Oxford sagde i en erklæring:
En planetens atmosfære giver en god guide til sandsynlige forhold på overfladen.
Jordens atmosfære indeholder betydelige mængder nitrogen, ilt, ozon og vand. I modsætning hertil har den uvæsentlige "onde tvilling", Venus, en atmosfære, der for det meste er lavet af kuldioxid, hvilket bringer dens overfladetemperatur til en blærende 450 grader celsius.
JWST er Hubble-rumteleskopets efterfølger. Det vil undersøge universet i infrarøde bølgelængder. Barstow udførte en undersøgelse, der viste, at JWST muligvis kunne skelne mellem en planet med en klement, jordlignende atmosfære, og en med mere fjendtlige forhold som findes på vores naboplanet Venus. Resultaterne viste, at JWST vil være i stand til at registrere nøglemarkører, der kunne indikere tilstedeværelsen af et klima som vores eget, når man ser på jordstørrede planeter omkring stjerner, der er mindre og rødere end vores sol. Ifølge erklæringen:
Forskellige gasser er allerede blevet identificeret med succes i atmosfærerne i adskillige store, varme, Jupiter-store planeter ved at studere små variationer i stjernelyset, der passerer gennem deres atmosfærer, når de krydser foran deres forældre stjerner. Imidlertid er disse variationer små: lyset, der filtreres gennem eksoplanetets atmosfære, er en ti tusindedel af det samlede detekterede stjernelys.
At studere planeter på jordens størrelse er en endnu større udfordring. Selvom JWST ville kæmpe med at analysere et solsystem nøjagtigt som vores eget, ville det være i stand til at studere jordlignende planeter omkring køligere stjerner - hvis et sådant system blev fundet.
At skelne mellem en fjern jord og en fjern Venus kan involvere observationer af et ozonlag. Hvis Jorden var langt væk, præsenterer dens ozonlag en klar funktion, der kunne ses ved hjælp af teleskoper som JWST. Venus har imidlertid intet ozonlag, så funktionen er fraværende. Billede via J Barstow
Barstow tilføjet:
Hvis vi tog Jorden og Venus og placerede dem i kredsløb omkring en cool, rød stjerne, der ikke er for langt væk, viser vores undersøgelse, at JWST kunne adskille dem fra hinanden. Jordens ozonlag, 10 kilometer over overfladen, produceres, når lys fra solen interagerer med iltmolekyler i vores atmosfære, og det frembringer et umiskendeligt signal, der kunne detekteres af JWST. Venus, uden et betydeligt ozonlag, ville se meget anderledes ud.
Det antages, at planeter, der starter som Jorden og Venus, ville udvikle sig på samme måde omkring en cool stjerne!
Barstow påpegede i sin erklæring, at JWST vil blive brugt til en lang række astronomiske applikationer, ikke kun til at opdage exoplaneter. Hun nævnte også, at det vil være yderst konkurrencedygtigt at sikre tid på JWST. Barstow sagde, at astronomer for at skelne mellem en jord og en Venus ville være nødt til at observere eksoplaneterne mindst 30 gange og tage værdifuld teleskoptid. Hun konkluderede:
Fremtidige teleskoper, der er dedikeret til at observere atmosfærerne i mange stenede planeter omkring forskellige stjerner, vil være nødvendige for fuldt ud at løse spørgsmålet om beboelighed på exoplaneter. I mellemtiden vil JWST observere mange andre underlige og vidunderlige planeter i en hidtil uset detalje.
Nederste linje: En undersøgelse viser, at James Webb-rumteleskopet - Hubbles efterfølger, planlagt til lancering i 2018 - kunne skelne mellem en jord og en Venus, der kredser rundt om en cool, rød stjerne ikke så langt væk. Men - forudsat at vi kan finde et sådant system - at gøre, at observation ikke ville være let.