James Webb svemirski teleskop (JWST) bi mogao otkriti karakteristike atmosfere poput Zemljine — uključujući kiseonik, ugljen-dioksid, vodenu paru i metan — ako bi se planeta poput Zemlje nalazila do oko 40–50 svetlosnih godina udaljena od nas. Ova fascinantna procena dolazi iz NASA-inih simulacija koje pokazuju šta bi naš najmoćniji teleskop mogao "videti" kada bi Zemlja bila udaljeni egzoplanet.
Zašto JWST ne može posmatrati Zemlju direktno?
JWST ne može posmatrati Zemlju direktno jer bi njena svetlost u infracrvenom spektru — spektralnom opsegu u kojem teleskop radi — "spržila" njegove osetljive senzore. Teleskop je dizajniran da detektuje najslabije signale iz svemira, što znači da su Zemlja i Sunce suviše blizu i svetli za njegove instrumente.
Međutim, da se Zemlja nalazila na mestu nekog udaljenog egzoplaneta, Webb bi mogao detektovati prisustvo naših gasova kroz tehniku transmisione spektroskopije — analizu svetlosti zvezde koja prolazi kroz planetinu atmosferu tokom tranzita (kada planeta prolazi ispred svoje zvezde sa naše tačke gledišta).
Simulacije: Zemlja na 40 svetlosnih godina
Modeli NASA-inih naučnika koji simuliraju "lažnu Zemlju" na 40 svetlosnih godina pokazuju da bi Webb uspešno prepoznao vapor vode (H₂O), ugljen-dioksid (CO₂), kiseonik (O₂), ozon (O₃) i metan (CH₄). Evo specifičnih procena:
- -Planeta slična Zemljiudaljena oko 40–50 svetlosnih godina mogla bi pokazati jasne spektroskopske potpise tih gasova
- -Za planete sa mnogo gušćim atmosferamabogatim kiseonikom, Webb bi teoretski mogao detektovati kiseonik čak i do 82 svetlosne godine daleko
- -Ali, ako bi nivo kiseonika bio samo 1% današnje Zemljine vrednosti(kao što je bio pre dve milijarde godina), JWST ga ne bi mogao otkriti
Tip zvezde je kritičan
JWST ima najveće šanse da detektuje biosignature oko M patuljaka (crvenih patuljaka) jer su te zvezde hladnije i tamnije od našeg Sunca. To znači da planeta daje jači signal u odnosu na svoju zvezdu, što olakšava detekciju. Na primer, sistem TRAPPIST-1 (39 svetlosnih godina) sa sedam stenastih planeta oko crvenog patuljka bio je idealan kandidat za ova opažanja, mada su prva merenja pokazala da neke od tih planeta verovatno nemaju gustu atmosferu zbog jake zvezdane radijacije.
Kiseonik: najteži za detekciju
Među glavnim biosignaturima, kiseonik (O₂) je zaista najteži za detekciju jer nema jak spektroskopski potpis u infracrvenom delu spektra gde JWST radi najbolje. Međutim, postoje načini da se posredno detektuje:
- -Ozon (O₃), produkt kiseonika, ima jači infracrveni potpis i lakše se detektuje
- -Kombinacija kiseonik + metanje mnogo jači dokaz života jer su ti gasovi hemijski nestabilni zajedno — njihovo istovremeno prisustvo sugeriše aktivnu biološku produkciju
Tranzitna geometrija: ograničenje
Važno je napomenuti da planeta mora da prolazi ispred svoje zvezde sa naše tačke gledišta (tranzit) da bi JWST mogao analizirati atmosferu transmisionom spektroskopijom. To znači da ne bi mogao detektovati svaku Zemlju na 40 svetlosnih godina — samo one sa povoljnom orbitnom geometrijom.
Šta JWST ne može
Uprkos neverovatnim mogućnostima, JWST ima svoja ograničenja:
- -Ne može snimiti direktnu fotografijuZemlje sa te udaljenosti (planeta bi bila previše blizu zvezde, sa premalog ugaonog razmaka)
- -Ne može detektovati pojedinačne molekule životapoput DNK ili proteina — samo gasove u atmosferi
- -Ne može sa sigurnošću razlikovati abiotički od biotičkog kiseonikasamo na osnovu spektra — potrebna je dodatna analiza konteksta
Zaključak
U praksi, JWST može detektovati "biosignature" slične Zemljinima (kombinaciju kiseonika, metana i vode) do nekoliko desetina svetlosnih godina udaljenosti, posebno ako planete orbitiraju mirne i relativno tamne zvezde poput crvenih patuljaka.
Dakle, da se Zemlja nalazila u orbiti druge zvezde približno 40 svetlosnih godina daleko, Webb bi mogao prepoznati sve glavne gasove naše atmosfere — ali ne bi direktno dokazao prisustvo života. Za takav zaključak bila bi potrebna dodatna opažanja: analiza neravnoteže gasova, tragovi industrijskih zagađivača poput CFCs, ili druge indikacije biološke ili tehnološke aktivnosti.
James Webb teleskop nam je dao neverovatnu alatku za potragu za životom u svemiru, ali nam je istovremeno pokazao koliko je ta potraga kompleksna — i koliko je naša Zemlja, sa svim svojim znacima života, jedinstvena u kosmosu.