มีโลกอื่นอยู่ในกาแลกซี่ของเราหรือไม่? ด้วยการค้นพบยานอวกาศเคปเลอร์เมื่อเร็ว ๆ นี้นักดาราศาสตร์ก็เข้ามาใกล้เพื่อค้นหาดาวเคราะห์ขนาดใหญ่ในวงโคจรคล้ายโลก แต่เมื่อการค้นหาประสบความสำเร็จคำถามต่อไปที่ผลักดันการวิจัยจะเป็น: ดาวเคราะห์ดวงนั้นเป็นที่อยู่อาศัยหรือไม่? มันมีบรรยากาศคล้ายโลกหรือไม่? การตอบคำถามเหล่านั้นจะไม่ใช่เรื่องง่าย แต่กล้องโทรทรรศน์ขึ้นสำหรับภารกิจคือกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์เวบบ์ (JWST) ซึ่งกำหนดไว้สำหรับการเปิดตัวตามแผนในปี 2556 เมื่อเร็ว ๆ นี้นักวิจัยสองคนได้ตรวจสอบความสามารถของ JWST เพื่อระบุลักษณะบรรยากาศของดาวเคราะห์คล้ายโลกสมมุติและพบว่านี่คือกล้องโทรทรรศน์ ที่จะสามารถตรวจจับก๊าซบางอย่างที่เรียกว่าไบโอมาร์คเกอร์เช่นโอโซนและมีเธนสำหรับโลกขนาดใกล้โลก (ดูบทความที่เกี่ยวข้องของเรา: คำถาม & คำตอบกับ Dr. John Mather บน JWST)
เนื่องจากกระจกขนาดใหญ่และตำแหน่งที่จุด L2 ในอวกาศ, กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์เวบบ์จะให้นักดาราศาสตร์เป็นครั้งแรกที่เป็นไปได้จริงในการหาคำตอบเกี่ยวกับความเป็นอยู่ของโลกที่ใกล้เคียงโลกลิซ่า Kaltenegger จากศูนย์ Harvard-Smithsonian สำหรับ Astrophysics และ Wesley Traub จากห้องปฏิบัติการ Jet Propulsion “ เราจะต้องโชคดีอย่างแท้จริงในการถอดรหัสชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์คล้ายโลกในระหว่างการขนส่งเพื่อที่เราจะสามารถบอกได้ว่ามันเป็นเหมือนโลก” Kaltenegger กล่าว “ เราจะต้องเพิ่มการผ่านหน้าหลายครั้งเพื่อทำเช่นนั้น - พวกมันนับร้อยแม้กระทั่งสำหรับดวงดาวที่อยู่ห่างออกไป 20 ปีแสง”
“ แม้ว่ามันจะยาก แต่มันก็เป็นความพยายามที่น่าตื่นเต้นอย่างไม่น่าเชื่อในการสร้างบรรยากาศของดาวเคราะห์ที่ห่างไกล” เธอกล่าวเสริม
ในเหตุการณ์การเคลื่อนย้ายดาวเคราะห์นอกระบบที่อยู่ไกลออกไปจะปรากฎตัวต่อหน้าดาวฤกษ์ของมันเมื่อมองจากโลก ในขณะที่ดาวเคราะห์เคลื่อนผ่านก๊าซในชั้นบรรยากาศจะดูดซับแสงของดาวฤกษ์เพียงเล็กน้อย ด้วยการแยกแสงของดาวออกเป็นสีรุ้งหรือสเปคตรัมนักดาราศาสตร์สามารถมองหาลายนิ้วมือเหล่านั้นได้ Kaltenegger และ Traub ศึกษาว่า JWST นั้นสามารถตรวจจับลายนิ้วมือเหล่านั้นได้หรือไม่
เทคนิคการขนส่งเป็นสิ่งที่ท้าทายมาก ถ้าโลกมีขนาดเท่าบาสเกตบอลบรรยากาศก็จะบางเหมือนกระดาษดังนั้นสัญญาณที่ได้นั้นเล็กมากอย่างไม่น่าเชื่อ ยิ่งกว่านั้นวิธีนี้ใช้ได้เฉพาะเมื่อดาวเคราะห์อยู่ต่อหน้าดาวฤกษ์และการเดินทางแต่ละครั้งใช้เวลาไม่กี่ชั่วโมงเป็นอย่างมาก
Kaltenegger และ Traub แรกถือว่าโลกคล้ายโลกที่โคจรรอบดาวฤกษ์คล้ายดวงอาทิตย์ เพื่อให้ได้สัญญาณที่ตรวจพบได้จากการผ่านจุดเดียวดาวฤกษ์และดาวเคราะห์จะต้องอยู่ใกล้กับโลกอย่างยิ่งยวด ดาวฤกษ์คล้ายดวงอาทิตย์เพียงดวงเดียวที่อยู่ใกล้มากคืออัลฟาเซ็นทอรีเอยังไม่พบโลกเช่นนี้ แต่เทคโนโลยีก็สามารถตรวจจับโลกขนาดโลกได้แล้ว
การศึกษายังพิจารณาดาวเคราะห์ที่โคจรรอบดาวแคระแดงด้วย ดาวดังกล่าวที่เรียกว่าประเภท M นั้นมีความอุดมสมบูรณ์มากที่สุดในทางช้างเผือกซึ่งพบได้บ่อยกว่าดาวสีเหลืองประเภท G เช่นดวงอาทิตย์ พวกมันยังเย็นและหรี่กว่าดวงอาทิตย์เช่นเดียวกับที่เล็กกว่าซึ่งทำให้การค้นหาดาวเคราะห์คล้ายโลกผ่านดาวฤกษ์ M ได้ง่ายขึ้น
โลกที่คล้ายโลกจะต้องโคจรรอบดาวแคระแดงเพื่อให้อบอุ่นพอสำหรับน้ำของเหลว เป็นผลให้ดาวเคราะห์จะโคจรเร็วขึ้นและการเดินทางแต่ละครั้งจะใช้เวลาสองสามชั่วโมงในการเดินทางเพียงไม่กี่นาที แต่มันจะผ่านได้มากขึ้นในเวลาที่กำหนด นักดาราศาสตร์สามารถเพิ่มโอกาสในการตรวจจับบรรยากาศโดยการเพิ่มสัญญาณจากการผ่านหลายครั้งทำให้ดาวแคระแดงดึงดูดเป้าหมายเนื่องจากมีการเปลี่ยนหน้าบ่อยขึ้น
โลกคล้ายโลกที่โคจรรอบดาวฤกษ์คล้ายดวงอาทิตย์จะได้รับการขนส่ง 10 ชั่วโมงทุกปี การสะสมการสังเกตการณ์การขนส่ง 100 ชั่วโมงอาจใช้เวลา 10 ปี ในทางตรงกันข้ามโลกที่โคจรรอบดาวแคระแดงขนาดกลางจะได้รับการผ่านหนึ่งชั่วโมงทุก ๆ 10 วัน การสะสมการสังเกตการณ์การขนส่ง 100 ชั่วโมงอาจใช้เวลาน้อยกว่าสามปี
“ ดาวแคระแดงที่อยู่ใกล้เคียงนำเสนอความเป็นไปได้ที่ดีที่สุดในการตรวจจับไบโอมาร์คเกอร์ในชั้นบรรยากาศของโลกที่กำลังแปรเปลี่ยน” Kaltenegger กล่าว
“ ในที่สุดการถ่ายภาพโดยตรง - การศึกษาโฟตอนของแสงจากดาวเคราะห์ - อาจพิสูจน์ได้ว่าวิธีการที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นในการจำแนกบรรยากาศของโลกที่คล้ายโลกมากกว่าเทคนิคการขนส่ง” ทร็อบกล่าว
การศึกษาโดยตรงได้ถูกนำไปใช้ในการสร้างแผนที่อุณหภูมิน้ำมันดิบของดาวเคราะห์นอกระบบขนาดยักษ์ที่มีความร้อนสูงมาก ด้วยเครื่องมือยุคถัดไปนักดาราศาสตร์อาจศึกษาองค์ประกอบของชั้นบรรยากาศได้ไม่ใช่แค่อุณหภูมิ การจำแนกลักษณะของ "จุดสีฟ้าจาง" เป็นขั้นตอนต่อไปจากที่นั่นไม่ว่าจะเป็นการเพิ่มการผ่านหน้าหลายร้อยดวงของดาวเคราะห์ดวงเดียวหรือโดยการปิดกั้นแสงดาวฤกษ์และวิเคราะห์แสงของดาวเคราะห์โดยตรง
ในกรณีที่ดีที่สุด Alpha Centauri A อาจกลายเป็นดาวเคราะห์คล้ายโลกที่กำลังผ่านการแปรสภาพซึ่งยังไม่มีใครเห็น จากนั้นนักดาราศาสตร์จะต้องมีการผ่านหน้าเพียงไม่กี่ครั้งเพื่อถอดรหัสชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์นั้นและอาจยืนยันการมีอยู่ของโลกคู่แฝดดวงแรก
ที่มา: ศูนย์ดาราศาสตร์ฟิสิกส์ฮาร์วาร์ด
