Wat als een andere beschaving betere telescopen en ruimtevaartuigen had dan de onze? Zou de aarde waarneembaar zijn vanaf een andere planeet op een paar lichtjaar afstand? Wat is er ook voor nodig om het leven op een aarde-achtige planeet binnen een vergelijkbare afstand te detecteren? Het is interessant om die vragen te overwegen, en nu zijn er gegevens om ze te beantwoorden. In december 1990, toen het Galileo-ruimtevaartuig langs de aarde vloog tijdens zijn omslachtige reis naar Jupiter, richtten wetenschappers enkele van de instrumenten op de aarde om te zien hoe de oude thuisplaneet er vanuit de ruimte uitzag. Omdat we wisten dat het leven zeker op aarde te vinden was, hielp deze oefening bij het creëren van enkele criteria die, als ze elders werden gevonden, ook zouden wijzen op het bestaan van leven daar. Maar wat als het klimaat op aarde anders was dan het nu is? Zou die handtekening nog steeds detecteerbaar zijn? En zouden potentiële biomarkers van extra zonneplaneten met een klimaat dat veel kouder of warmer is dan het onze, duidelijk zijn? Een groep onderzoekers in Frankrijk heeft enkele verschillende criteria ingevoerd die zijn verzameld uit verschillende tijdperken in de geschiedenis van de aarde om deze hypothese te testen. Wat hebben ze gevonden?
Een van de meest veelzeggende criteria van de Galileo-flyby die het leven op aarde onthulde, was wat de vegetatierode rand wordt genoemd - een sterke toename van de weerkaatsing van licht bij een golflengte van ongeveer 700 nanometer. Dit is het resultaat van chlorofyl dat zichtbaar licht absorbeert, maar sterk nabij infrarood weerkaatst. De Galileo-sonde werd in 1990 sterk gevonden voor dit bewijs op aarde.
Luc Arnold en zijn team in het Saint-Michel-l'Observatoire in Frankrijk wilden een aantal verschillende parameters bepalen waarbij plantenleven dat vergelijkbaar is met dat van de aarde nog steeds detecteerbaar zou zijn via de vegetatieve rode rand op een aarde-achtige planeet die een ster om lichtjaren heen draait .
Op die afstand zou de planeet een niet-oplosbare (in zichtbaar licht) puntachtige stip zijn, dus de eerste vraag om te overwegen is of de rode rand onder verschillende hoeken zichtbaar zou zijn. De planeet draait waarschijnlijk rond, en bijvoorbeeld op aarde bevinden de continenten met de meeste vegetatie zich voornamelijk op het noordelijk halfrond. Als dat halfrond niet het voortouw nam, zou een biosignatuur dan nog steeds detecteerbaar zijn? Ze wilden ook rekening houden met de verschillende seizoenen, waar een halfrond in de winter minder vaak vegetatieve biomarkers zou hebben dan een in de zomer, en potentiële zware bewolking.
Ze voeren ook verschillende klimaatcriteria in van de laatste quartaire klimaatextremen, met behulp van klimaatsimulaties die zijn gemaakt met algemene circulatiemodellen. Ze gebruikten gegevens van de huidige tijd en vergeleken die met een ijstijd, The Last Glacial Maximum (LGM) die ongeveer 21.000 jaar geleden plaatsvond. De temperaturen waren wereldwijd in de orde van grootte van 4 ° C kouder dan vandaag en de ijskappen bedekten het grootste deel van het noordelijk halfrond. Vervolgens gebruikten ze een warmere tijd, tijdens het Holoceen, 6000 jaar geleden, toen het noordelijk halfrond van de aarde ongeveer 0,5 ° C warmer was dan vandaag. De zeespiegel steeg en de Sahara-woestijn bevatte meer vegetatie.
Verrassend genoeg ontdekten de onderzoekers dat zelfs tijdens de winter in een ijstijd het rode signaal van de vegetatie niet significant zou worden verminderd in vergelijking met het huidige klimaat en zelfs het warmere klimaat.
Dus als er een andere aarde is, zou de vegetaion rode rand ons in staat moeten stellen die aarde-achtige planeet te vinden. Maar we hebben betere telescopen en ruimtevaartuigen nodig om het te vinden.
De beste hoop aan de horizon is de Terrestrial Planet Finder. ESA heeft een soortgelijk instrument in de werken genaamd Darwin.
De teams achter deze instrumenten zeggen dat ze aardachtige planeten kunnen zien die in een baan om sterren draaien op afstanden tot 30 lichtjaren met een blootstelling die binnen een paar uur wordt gemeten.
Het team van Arnold zegt dat het veel moeilijker zou zijn om de tekenen van leven op zo'n planeet te zien. De vegetatieve rode rand is mogelijk alleen te zien bij een belichtingstijd van 18 weken met een telescoop zoals de Terrestrial Planet Finder's. Een blootstelling van 18 weken aan een planeet die om een andere ster draait, zou een bijna onmogelijke taak zijn.
Dus wanneer kunnen we uiteindelijk vegetatie op een andere planeet zien? Het lijkt onwaarschijnlijk dat de Terrestrial Planet Finder (TPF) vóór 2025 wordt gelanceerd en zelfs dan niet de macht heeft om het werk te doen.
Meer ambitieuze telescopen later in de eeuw, zoals een formatie van 150 spiegels van 3 meter, zouden in 30 minuten voldoende fotonen verzamelen om de rotatie van de planeet te bevriezen en een beeld te produceren met een resolutie van ten minste 300 pixels, en tot duizenden afhankelijk van matrix geometrie. "Op dit niveau van ruimtelijke resolutie, zal het mogelijk zijn om wolken, oceanen en continenten te identificeren, hetzij kaal of misschien (hopelijk) overwonnen door vegetatie", schrijven de onderzoekers.
Bronnen: arXiv, arXiv-blog
