Credito:NASA Ames/JPL-Caltech
I prossimi telescopi ci daranno più potere per cercare le biofirme su tutti gli esopianeti che abbiamo trovato. Gran parte della conversazione sulla biofirma è incentrata sulla chimica biogena, come i gas atmosferici prodotti da semplici, creature unicellulari. Ma cosa succede se volessimo cercare civiltà tecnologiche che potrebbero essere là fuori? Potremmo trovarli cercando il loro inquinamento atmosferico?
Se una civiltà lontana stava dando al nostro pianeta una rapida occhiata nella sua indagine su mondi alieni e tecnofirme, non potevano fare a meno di notare il nostro inquinamento atmosferico.
Potremmo cambiare le carte in tavola?
L'inquinamento atmosferico come tecnofirma non è un'idea nuova di zecca. Un nuovo documento esamina uno specifico inquinante chimico che è sia biogenico che antropogenico sulla Terra:NO 2 , o biossido di azoto. Gli autori affermano che il biossido di azoto potrebbe essere rilevato come una tecnofirma su un pianeta simile alla Terra in orbita attorno a una stella simile al sole con un telescopio di 15 metri (49 piedi) simile al Large UV/Optical/IR Surveyor (LUVOIR) proposto dalla NASA. Però, ci vorrebbero diverse centinaia di ore di osservazione.
Il documento che presenta questi risultati è intitolato "Inquinamento da biossido di azoto come firma della tecnologia extraterrestre". È disponibile sul sito di prestampa arxiv.org e non è stato ancora sottoposto a revisione paritaria. L'autore principale è il dottor Ravi Kopparapu, uno scienziato ricercatore presso il Goddard Space Flight Center della NASA.
Grazie soprattutto alla missione Kepler e alla missione TESS, viviamo in un'era di scoperta di esopianeti. Ora sappiamo di diverse migliaia di esopianeti, e il numero continua a crescere. Gli astronomi hanno caratterizzato la massa, densità, potenziale abitabilità, e altre proprietà di molti di essi.
Il prossimo passo è studiare le atmosfere di alcune delle migliaia di esopianeti confermati. Gli scienziati degli esopianeti stanno aspettando con impazienza l'imminente lancio del James Webb Space Telescope (JWST). Il JWST ha la capacità di esaminare le atmosfere degli esopianeti in grande dettaglio.
Altre strutture imminenti come il telescopio spaziale Atmospheric Remote-sensing Infrared Exoplanet Large-survey (ARIEL) e grandi osservatori terrestri come l'European Extremely Large Telescope (E-ELT), anche il Thirty Meter Telescope (TMT) e il Giant Magellan Telescope (GMT) saranno in grado di studiare gli esopianeti in modo più dettagliato.
I ricercatori si sono preparati in anticipo per tutto questo potere di osservazione per capire cosa cercare e cosa vedranno esaminando le atmosfere. Questo nuovo studio si concentra su NO 2 e come può essere rilevato in quelle atmosfere. Si sono concentrati su NO 2 perché è prodotto antropicamente attraverso la combustione ed è uno dei principali inquinanti tecnologici. Non tutto è prodotto dalla combustione, ma in parte lo è.
"Alcuni NO 2 sulla Terra è prodotto come sottoprodotto della combustione, che suggerisce la possibilità di scenari in cui la produzione su larga scala di NO 2
Questa cifra dello studio mostra NO 2 sezione d'urto di assorbimento in funzione della lunghezza d'onda. L'ampio assorbimento tra 0,25-0,6 µm è la caratteristica dominante, e poche altre molecole assorbono qui. Credito:Kopparapu et al, 2021.
è sostenuto da una tecnologia più avanzata su un altro pianeta, " scrivono. "Rilevare alti livelli di NO 2 a livelli superiori a quello delle emissioni non tecnologiche riscontrate sulla Terra potrebbe essere un segno che il pianeta potrebbe ospitare processi industriali attivi».
Per determinare come rilevarlo, i ricercatori hanno utilizzato un semplice modello fotochimico e hanno generato spettri atmosferici sintetici. Gli spettri atmosferici hanno imitato ciò che gli astronomi potrebbero vedere su un lontano esopianeta mentre il pianeta transita con il suo sole.
Uno dei concetti nello studio è l'albedo geometrico. È il rapporto tra la luminosità di un corpo celeste con un angolo di fase zero e un disco idealizzato perfettamente riflettente. Ad angolo di fase zero, un osservatore guarderebbe direttamente la fonte di luce. Ma su un pianeta extrasolare con un'atmosfera, la luce è diffusa, e non lo vedremmo mai con un angolo di fase zero. L'albedo geometrico aiuta gli astronomi a risolvere questo problema.
Anche se NO 2 è rilevabile, ci vorrà molto tempo per vederlo. Il telescopio LUVOIR da 15 metri richiederebbe circa 400 ore per rilevare NO 2 in un pianeta simile alla Terra attorno a una stella simile al sole a 10 parsec di distanza. Anche se è molto tempo di osservazione da dedicare a un obiettivo, non è del tutto senza precedenti. Per confronto, l'Hubble Ultra Deep Field ha impiegato circa 11,5 giorni, o 276 ore di tempo di osservazione.
Questa figura del pannello mostra la differenza di Albedo geometrica con e senza NO 2 per un pianeta simile alla Terra attorno a una stella simile al sole (pannello a) e attorno a un tipo spettrale stellare K6V (pannello b) situato a 10 pc con NO variabile 2 concentrazioni, ipotizzando un tempo di osservazione di LUVOIR-A (15 m) di 10 ore. La linea tratteggiata rappresenta il rumore, quindi le più alte concentrazioni di NO 2 superare a malapena il rumore. Credito:Kopparapu et al., 2021
Lo studio ha una particolarità. Il team sta lavorando con NO . atmosferico 2 livelli di circa 40 anni fa, quando la concentrazione nell'atmosfera terrestre era più alta. Quindi, se risultati come questi fossero mai stati trovati, e se mai fosse stato confermato che provenissero da una fonte tecnologica, sarebbe una civiltà che era al livello della Terra da 40 anni fa.
"Storicamente, gli Stati Uniti NO 2 le concentrazioni sono variate (diminuite) di un fattore tre in un periodo di 40 anni, dal 1980 al 2019, " scrivono gli autori nel documento. "Pertanto, possiamo espandere le possibilità di rilevare una civiltà tecnologica nella fase in cui si trovava la civiltà terrestre 40 anni fa. È possibile immaginare una società più altamente industrializzata che potrebbe eventualmente operare nel regime di cinque volte la Terra NO 2 livello, rendendo possibile rilevarlo con LUVOIR-15m con un tempo di osservazione ancora inferiore rispetto alle condizioni attuali della Terra."
Ma questo sta andando un po' avanti rispetto alle cose.
Per un sistema di tipo Sole-Terra a 10 parsec di distanza, ci vorrebbero circa 400 ore di osservazione con il telescopio LUVOIR per rilevare NO . a livello della Terra 2 livelli superiori al rapporto segnale/rumore (SNR). Credito:Kopparapu et al., 2021
Trovare semplicemente NO 2 nell'atmosfera di un esopianeta non dice agli astronomi come è stato prodotto. "È importante notare che ponendo dei vincoli al NO . di un pianeta 2 abbondanza dal suo spettro non risponderebbe definitivamente se il NO 2 è prodotto biologicamente o abioticamente. Bisognerebbe stimare i tassi di produzione necessari per produrre il NO . osservato 2 abbondanza e valutare se le sole fonti abiotiche possono sostenere il tasso di produzione dedotto".
Ci vorrà molto più lavoro, sia osservando che modellando, per determinare se un NO 2 segnale aveva una fonte tecnologica. Ma non c'è dubbio che un rilevamento univoco di NO . tecnologico 2 sarebbe un grande evento
"La fortuita rilevazione di NO 2 o qualsiasi altra potenziale firma spettrale atmosferica artificiale (CFC, ad esempio) può diventare un evento spartiacque nella ricerca della vita (biologica o tecnologica), " concludono i ricercatori. "È probabile che le biofirme siano più diffuse delle tecnofirme? Non lo sapremo per certo finché non cercheremo".
