Gli astronomi di Cornell hanno creato cinque modelli che rappresentano i punti chiave dell'evoluzione del nostro pianeta, come istantanee chimiche attraverso le epoche geologiche della Terra.

Li useranno come modelli spettrali nella caccia a pianeti simili alla Terra in sistemi solari distanti nell'imminente nuova era di potenti telescopi.

"Questa nuova generazione di telescopi spaziali e terrestri, abbinati ai nostri modelli, ci consentirà di identificare pianeti come la nostra Terra a una distanza di circa 50-100 anni luce, "ha detto Lisa Kaltenegger, professore associato di astronomia e direttore del Carl Sagan Institute.

Per la ricerca e lo sviluppo del modello, Kaltenegger, lo studente di dottorato Jack Madden e Zifan Lin '20 hanno scritto "Spettri di trasmissione ad alta risoluzione della Terra attraverso il tempo geologico, " pubblicato il 26 marzo in Lettere per riviste astrofisiche .

"Usando la nostra Terra come chiave, abbiamo modellato cinque distinte epoche della Terra per fornire un modello su come possiamo caratterizzare una potenziale eso-Terra, da un giovane, Terra prebiotica al nostro mondo moderno, "Ha detto. "I modelli ci permettono anche di esplorare in quale punto dell'evoluzione della Terra un osservatore distante potrebbe identificare la vita sui "punti blu pallidi" dell'universo e su altri mondi come loro".

Kaltenegger e il suo team hanno creato modelli atmosferici che corrispondono alla Terra di 3,9 miliardi di anni fa, una Terra prebiotica, quando l'anidride carbonica avvolse densamente il giovane pianeta. Un secondo modello di ritorno al passato rappresenta chimicamente un pianeta privo di ossigeno, una Terra anossica, indietro di 3,5 miliardi di anni. Altri tre modelli rivelano l'aumento dell'ossigeno nell'atmosfera da una concentrazione dello 0,2% ai livelli odierni del 21%.

"La nostra Terra e l'aria che respiriamo sono cambiate drasticamente da quando la Terra si è formata 4,5 miliardi di anni fa, "Kaltenegger ha detto, "e per la prima volta, questo articolo affronta come gli astronomi cercano di trovare mondi come il nostro, potrebbe individuare pianeti simili alla Terra da giovani a moderni in transito, usando la storia della nostra Terra come modello".

Nella storia della Terra, la cronologia dell'aumento dell'ossigeno e della sua abbondanza non è chiara, ha detto Kaltenegger. Ma, se gli astronomi possono trovare esopianeti con quasi l'1% degli attuali livelli di ossigeno della Terra, quegli scienziati cominceranno a trovare la biologia emergente, ozono e metano e può abbinarlo alle età dei modelli della Terra.

"I nostri spettri di trasmissione mostrano caratteristiche atmosferiche, che mostrerebbe a un osservatore remoto che la Terra aveva una biosfera già circa 2 miliardi di anni fa, " disse Kaltenegger.

Utilizzando i prossimi telescopi come il James Webb Space Telescope della NASA, il cui lancio è previsto per marzo 2021, o il Telescopio Estremamente Grande di Antofagasta, Chile, prevista per la prima luce nel 2025, gli astronomi potrebbero osservare come un esopianeta transita di fronte alla sua stella ospite, rivelando l'atmosfera del pianeta.

"Una volta che l'esopianeta transita e blocca parte della sua stella ospite, possiamo decifrare le sue firme spettrali atmosferiche, " ha detto Kaltenegger. "Utilizzando la storia geologica della Terra come chiave, possiamo individuare più facilmente i segni chimici della vita sugli esopianeti lontani".