ในช่วงไม่กี่ทศวรรษที่ผ่านมามีการระเบิดในจำนวนของดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะที่ถูกค้นพบ ตั้งแต่วันที่ 1 เมษายน 2561 รวมทั้งสิ้น 3,758 คนดาวเคราะห์ ได้รับการยืนยันในระบบ 2,808 ระบบโดยมี 627 ระบบที่มีดาวเคราะห์มากกว่าหนึ่งดวง นอกเหนือจากการเพิ่มพูนความรู้เกี่ยวกับจักรวาลจุดประสงค์ของการค้นหานี้คือการค้นหาหลักฐานของชีวิตนอกระบบสุริยะของเรา
ในการมองหาดาวเคราะห์ที่อาศัยอยู่ได้นักดาราศาสตร์ได้ใช้โลกเป็นตัวอย่างในการชี้นำ แต่เราจะรู้จักดาวเคราะห์ที่คล้ายโลกหรือไม่ถ้าเราเห็นมัน คำถามนี้ได้รับการกล่าวถึงในบทความล่าสุดโดยศาสตราจารย์สองคนหนึ่งในนั้นคือหนึ่งในนั้นคือนักล่าดาวเคราะห์นอกระบบและอีกคนหนึ่งเป็นผู้เชี่ยวชาญด้านวิทยาศาสตร์โลกและโหราศาสตร์ พวกเขาร่วมกันพิจารณาถึงความก้าวหน้า (อดีตและอนาคต) ที่จะเป็นกุญแจสำคัญในการค้นหา Earth 2.0
บทความเรื่อง“ Earth as a Exoplanet” เพิ่งปรากฏตัวออนไลน์เมื่อไม่นานมานี้ การศึกษานี้ดำเนินการโดย Tyler D. Robinson อดีตเพื่อนร่วมงานหลังปริญญาเอกของ NASA และผู้ช่วยศาสตราจารย์จากมหาวิทยาลัย Northern Arizona และ Christopher T. Reinhard ผู้ช่วยศาสตราจารย์จากโรงเรียนเทคโนโลยีโลกแห่งบรรยากาศและการศึกษาของ Georgia Institute of Technology
เพื่อประโยชน์ในการศึกษาของพวกเขา Robinson และ Reinhard ให้ความสำคัญกับการล่าดาวเคราะห์ที่อาศัยและอาศัยอยู่นอกระบบสุริยะของเราโดยทั่วไปมุ่งเน้นไปที่โลกอนาล็อก คาดว่าจะเป็นเช่นนี้เนื่องจากโลกเป็นดาวเคราะห์ดวงเดียวที่เรารู้ว่าสามารถช่วยชีวิตได้ ตามที่ศาสตราจารย์โรบินสันบอกนิตยสารอวกาศผ่านอีเมล:
“ Earth is - ปัจจุบัน! - ตัวอย่างเดียวของเราสำหรับโลกที่น่าอยู่และอาศัยอยู่ เมื่อมีคนถามว่า“ ดาวเคราะห์นอกระบบที่อาศัยอยู่จะเป็นอย่างไร” หรือ“ ดาวเคราะห์นอกระบบที่มีชีวิตจะมีลักษณะเป็นอย่างไร” ตัวเลือกที่ดีที่สุดของเราคือชี้ไปที่โลกและพูดว่า“ บางทีมันอาจจะดูเหมือนเป็นอย่างนี้” ในขณะที่การศึกษาจำนวนมากได้ตั้งสมมุติฐานดาวเคราะห์ที่น่าอยู่อาศัยอื่น ๆ (เช่นซุปเปอร์เอิร์ ธ ที่ปกคลุมด้วยน้ำ) ตัวอย่างชั้นนำของเราเกี่ยวกับดาวเคราะห์ที่เอื้ออาศัยได้อย่างสมบูรณ์จะเป็นโลกเสมอ "
ผู้เขียนจึงพิจารณาว่าการสำรวจโดยยานอวกาศของระบบสุริยะทำให้เกิดการพัฒนาวิธีการตรวจจับลายเซ็นของความเป็นอยู่และชีวิตบนโลกอื่น เหล่านี้รวมถึง ไพโอเนียร์ 10 และ11 ภารกิจและ รอบโลก 1 และ2 ยานอวกาศซึ่งทำการบินผ่านของระบบสุริยะหลายแห่งในช่วงปี 1970
ภารกิจเหล่านี้ซึ่งทำการศึกษาเกี่ยวกับดาวเคราะห์และดวงจันทร์ของระบบสุริยะโดยใช้แสงและสเปกโทรสโกปีทำให้นักวิทยาศาสตร์ได้เรียนรู้มากมายเกี่ยวกับเคมีและองค์ประกอบทางเคมีของบรรยากาศเหล่านี้รวมถึงรูปแบบทางอุตุนิยมวิทยาและเคมี ภารกิจที่ตามมาได้เพิ่มเข้ามาโดยเปิดเผยรายละเอียดที่สำคัญเกี่ยวกับรายละเอียดพื้นผิวและวิวัฒนาการทางธรณีวิทยาของดาวเคราะห์และดวงจันทร์
นอกจากนี้แล้ว กาลิเลโอ ยานสำรวจทำการบินของโลกในเดือนธันวาคมปี 1990 และ 1992 ซึ่งเปิดโอกาสให้นักวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์ในการวิเคราะห์ดาวเคราะห์ของเราโดยใช้เครื่องมือและเทคนิคเดียวกันกับที่เคยนำไปใช้ทั่วระบบสุริยะ มันยังเป็น รอบโลก 1 ยานสำรวจที่ถ่ายภาพไกลออกไปของโลกซึ่งคาร์ลเซแกนเรียกว่าภาพถ่าย“ Pale Blue Dot”
อย่างไรก็ตามพวกเขายังทราบด้วยว่าบรรยากาศและพื้นผิวโลกมีการพัฒนาอย่างมากในช่วง 4.5 พันล้านปีก่อน ในความเป็นจริงตามแบบจำลองชั้นบรรยากาศและธรณีวิทยาโลกได้คล้ายสภาพแวดล้อมมากมายในอดีตที่จะถือว่าเป็น "คนต่างด้าว" ตามมาตรฐานของทุกวันนี้ สิ่งเหล่านี้รวมถึงยุคน้ำแข็งจำนวนมากของโลกและยุคแรกสุดเมื่อบรรยากาศดั้งเดิมของโลกเป็นผลมาจากการระเบิดของภูเขาไฟ
ดังที่ศาสตราจารย์โรบินสันอธิบายสิ่งนี้นำเสนอภาวะแทรกซ้อนบางอย่างเมื่อต้องค้นหาตัวอย่างอื่น ๆ ของ "Pale Blue Dots":
“ ความซับซ้อนที่สำคัญคือการระมัดระวังไม่ให้ตกอยู่ในกับดักแห่งความคิดที่ว่าโลกได้ปรากฏตัวในแบบที่เป็นอยู่ทุกวันนี้ ดังนั้นดาวเคราะห์ของเราจึงเสนอตัวเลือกมากมายสำหรับสิ่งที่ดาวเคราะห์ที่อาศัยอยู่และ / หรือที่อาศัยอยู่อาจมีลักษณะเหมือนกัน”
กล่าวอีกนัยหนึ่งการล่าสัตว์ของเราสำหรับแอนะล็อกโลกอาจเปิดเผยมากมายเหลือเฟือของโลกที่“ เหมือนโลก” ในแง่ที่ว่าพวกเขามีลักษณะคล้ายกับช่วงเวลาทางธรณีวิทยาก่อนหน้า (หรืออนาคต) ของโลก สิ่งเหล่านี้รวมถึง "สโนว์บอลเอิร์ ธ " ซึ่งจะปกคลุมด้วยแผ่นน้ำแข็ง (แต่อาจยังมีชีวิตอยู่) หรือแม้แต่สิ่งที่โลกดูเหมือนในช่วง Hadean หรือ Archean Eons เมื่อการสังเคราะห์ด้วยออกซิเจนยังไม่เกิดขึ้น
สิ่งนี้จะมีความหมายเมื่อมันมาถึงสิ่งที่ชนิดของชีวิตจะสามารถอยู่ที่นั่น ตัวอย่างเช่นถ้าโลกยังเด็กและบรรยากาศของมันยังคงอยู่ในสภาพดึกดำบรรพ์ชีวิตอาจอยู่ในรูปของจุลินทรีย์อย่างเคร่งครัด อย่างไรก็ตามหากโลกมีอายุหลายพันล้านปีและในยุค interglacial รูปแบบชีวิตที่ซับซ้อนมากขึ้นอาจมีการพัฒนาและสัญจรไปทั่วโลก
โรบินสันและไรน์ฮาร์ดพิจารณาต่อไปว่าการพัฒนาในอนาคตจะช่วยให้เห็นจุด“ Pale Blue Dots” เหล่านี้รวมถึงกล้องรุ่นต่อไปเช่น กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์เวบบ์ (JWST) - กำหนดไว้สำหรับการใช้งานในปี 2020 - และ กล้องโทรทรรศน์สำรวจสนามไวด์ฟิลด์ (WFIRST) ซึ่งขณะนี้อยู่ระหว่างการพัฒนา เทคโนโลยีอื่น ๆ รวมถึงแนวคิดเช่น Starshade ซึ่งมีจุดประสงค์เพื่อกำจัดแสงจ้าของดวงดาวเพื่อให้ดาวเคราะห์นอกระบบสามารถถ่ายภาพได้โดยตรง
“ การมองเห็นจุดสีฟ้าจางที่แท้จริง - โลกบนบกที่ปกคลุมด้วยน้ำในเขตเอื้ออาศัยของดาวฤกษ์คล้ายดวงอาทิตย์จะต้องอาศัยความก้าวหน้าในความสามารถของเราในการ“ ภาพโดยตรง” ดาวเคราะห์นอกระบบ” โรบินสันกล่าว “ ที่นี่คุณใช้เลนส์ในกล้องโทรทรรศน์หรือ“ ดาวกระจาย” ที่เปล่งเสียงไกลเกินกว่ากล้องโทรทรรศน์เพื่อตัดแสงของดาวฤกษ์ที่สว่างออกมาเพื่อให้คุณมองเห็นดาวเคราะห์ดวงหนึ่งที่กำลังโคจรรอบดาวนั้น จำนวนกลุ่มวิจัยที่แตกต่างกันรวมถึงบางแห่งที่ศูนย์ NASA กำลังทำงานเพื่อพัฒนาเทคโนโลยีเหล่านี้ให้สมบูรณ์แบบ”
เมื่อนักดาราศาสตร์สามารถถ่ายภาพดาวเคราะห์นอกระบบที่มีหินโดยตรงพวกเขาจะสามารถศึกษารายละเอียดของชั้นบรรยากาศและวางข้อ จำกัด ที่แม่นยำยิ่งขึ้นเกี่ยวกับความเป็นไปได้ในการอาศัย นอกเหนือจากนั้นอาจมีวันหนึ่งที่เราสามารถถ่ายภาพพื้นผิวของดาวเคราะห์เหล่านี้ไม่ว่าจะผ่านทางกล้องโทรทรรศน์ที่ละเอียดอ่อนมากหรือภารกิจยานอวกาศ (เช่น Project Starshot)
ไม่ว่าเราจะพบ“ Pale Blue Dot” อีกหรือไม่ แต่ในอีกไม่กี่ปีข้างหน้าเราอาจได้รับความคิดที่ดีว่าโลกของเราเป็นอย่างไร
