Uzaylılar Dünya'da ısıya dayalı yaşam belirtileri tespit edebilir mi?
Yapay ışıklar, ışık kirliliğinin yerlerini göstererek, Dünya nüfusunun yoğunluklarıyla güçlü bir şekilde örtüşür. Resim kredisi: Veri nezaketi NASA GSFC'den Marc Imhoff ve NOAA NGDC'den Christopher Elvidge. NASA GSFC'den Craig Mayhew ve Robert Simmon'ın fotoğrafı.
Yaşam belirtilerini taramak, bilim kurgunun temelini oluşturur. Bilim de olabilir mi?
Bu yazı Jillian Scudder tarafından yazılmıştır. Jillian, Birleşik Krallık'taki Sussex Üniversitesi'nde Astrofizik alanında Doktora Sonrası Araştırma Görevlisidir. Doktora derecesini 2014 yılında Victoria Üniversitesi'nden yakındaki Evren'deki galaksiler arasındaki etkileşimleri inceleyerek aldı. Onu Twitter'da @Jillian_Scudder'da takip edin.
Uzaylı uzay aracı, uzaktan gürültülü bir termal arka plana karşı bir gezegendeki yaşam işaretlerini algılayabilir mi? Akıllı yaşam arıyor olsalardı, sıradan radyo emisyonlarını aramak her zaman daha kolay olmaz mıydı?
Ah, hayat işaretleri. Star Trek serisi muhtemelen şu ifadeden sorumludur: Yaklaştıkları herhangi bir gezegende yaşam belirtileri ararlar. Bazen zeki yaşam belirtileri, hatta insan yaşamı (veya belirli bir uzaylı türü) belirtileri ararlar. Ne yazık ki, tam olarak ne yaptıkları hiçbir zaman tam olarak net değildir ve Star Trek: Yeni Nesil: Teknik El Kitabı kitabı bunu açıklamak için inanılmaz bir teknoobble kısa bir paragrafı var. (Ben memnun bu arada, bu kitap var.)
Uzaktan yaşam formu analizi. Gelişmiş bir dizi yüklü kuark rezonans tarayıcıları, yörünge mesafeleri boyunca ayrıntılı biyolojik veriler sağlar. Optik ve kimyasal analiz sensörleriyle birlikte kullanıldığında, yaşam formu analiz yazılımı tipik olarak bir biyoformun brüt yapısını tahmin edebilir ve temel kimyasal bileşimi çıkarabilir.
Yüklü küme kuark rezonans tarayıcıları tamamen sahtedir - yüklü bir küme kuarkı sadece bir proton için süslü bir kelime değilse - bu yüzden Star Trek yöntemini oldukça hızlı bir şekilde yoldan çekebiliriz. Ve radyo yayınlarını dinlerken kesinlikle işe yarayabilir (ve gerçekten de oradaki yaşam için şu anki arayışlarımız ), bunun başarı oranı aynı zamanda radyo yayınlarının ne kadar yaygın olduğuna (hala radyo kullanıyorlar mı yoksa fiber optik kablolar aracılığıyla bilgi göndermeyi mi tercih ediyorlar? Yaygın radyo için yeterince gelişmiş mi?) ve ne kadar zamanınız olduğuna bağlı olacaktır. dinleyerek geçirmek. İnsanlar radyoyu yalnızca 1920'lerde geniş çapta kullanmaya başladı, ancak o zamandan önce etrafta çok sayıda zeki, modern insan vardı. SETI Enstitüsü'nün dinlemek için çok zamanı var - orada olanı dinlemek için ayarlanmış özel bir teleskopları var. Tabii radyo yayınlarının toplam miktarı (ve hatta radyo yayınlarının toplam gücü) sürekli düşüşteyken, hiçbir şey bulamadılar. Öte yandan, zaten bir galaksi keşfeden uzay aracınız varsa, şu anda mutlaka radyo kullanmayan yaşam için avlanmaya gidebilirsiniz.
Belirli bir küçük kasabada tam olarak 3.000 kişinin yaşadığını tespit edemeyiz - görebildiğimiz (hem termal görüntüleme hem de diğer yöntemlerle), yaşamın gezegeninin yüzeyinde bıraktığı izlerdir. Burada prototipimiz olarak insanları ve Dünya'yı kullanmak zorunda kalacağız çünkü başka örneğimiz yok, ama kesinlikle gezegenimizde bir dizi etki bıraktık. Ağaçları dikmek için kestiğimiz ve geceleri aydınlattığımız şehirlerde yaşıyoruz. Şehirler arasında yollar, yaşanacak evler inşa ediyoruz ve tarım için arazileri temizledik.
Denver, Colorado, ABD, güneybatı ABD'deki büyük şehirlerin tipik sokak ızgarasını sergiliyor. Resim Kredisi: NASA/ISS
Uzaydan görebildiğiniz gezegenimizin yüzeyindeki insan değişikliklerinin ne kadarı tamamen kameranızla elde edebileceğiniz çözünürlüğe bağlıdır - ne kadar küçük bir nesneyi fark edebilirsiniz? Bir görüntünün çözünürlüğü yalnızca üç şeye bağlıdır: söz konusu nesneye ne kadar yakınsınız, hangi dalga boyuna bakıyorsunuz ve bu ışığın kaç dalga boyunu teleskopunuza sığdırabilirsiniz. Bir ısı haritası için, en azından gezegenin etrafındaki yörüngeden kızılötesine bakıyoruz - kızılötesinde ne kadar görebilirsiniz?
Gezegenimizin ısı haritası bütünüyle aşağıdaki görüntüye benziyor:
NASA'nın Aqua uydusundaki Atmosferik Kızılötesi Siren (AIRS) cihazı, kızılötesi dalga boylarını kullanarak sıcaklığı algılar. Bu görüntü, Nisan 2003 ayı için Dünya yüzeyinin veya onu kaplayan bulutların sıcaklığını gösterir. Ölçek, siyah/mavide -81 santigrat derece (-114° Fahrenheit) ile kırmızı renkte 47°C (116° F) arasında değişir. Sürekli gök gürültülü fırtınaların ve yüksek, soğuk bulutların ekvator bölgesi olan Intertropikal Yakınsama Bölgesi sarı renkle gösterilmiştir. Büyük Göller gibi bazı özellikler belirgin olsa da, daha yüksek enlemler bulutlar tarafından giderek daha fazla örtülmektedir. En kuzeydeki Avrupa ve Avrasya bulutlar tarafından tamamen gizlenirken, Antarktika görüntünün alt kısmında soğuk ve net görünüyor. Görüntü nezaketi AIRS Bilim Ekibi, NASA/JPL
Genel olarak gezegenimizin kutuplarının soğuk, ekvator bölgelerinin daha sıcak göründüğünü görebiliriz ancak bu çözünürlükte gerçek bir ayrıntı göremezsiniz. Tek tek insanları bırakın, şehirler burada görünmüyor. Bunun nedeni dalga boyunun (kızılötesi optik ışıktan daha uzun bir dalga boyudur, bu nedenle çözünürlük düşer), uydunun gezegenin yörüngesindeki mesafesinin (yaklaşık 440 mil yukarıda) ve toplama alanının boyutunun birleşiminden kaynaklanmaktadır. uydu.
Bu görüntü, Baltimore, Maryland'de bir yaz gününde kara yüzeyinin yaklaşık sıcaklığını (arazinin dokunulduğunda ne kadar sıcak olacağını) gösterir. En yüksek sıcaklıklar sarı, soğuk sıcaklıklar ise koyu mor renktedir. Görüntü, Landsat uydusu tarafından 1 Ağustos 2001'de toplanan verilerden yapılmıştır. Görüntü kredisi: NASA, Robert Simmon, altyazı metni Holli Riebeek
Şehirleri ısı ölçümleri ile tespit edebilirsiniz; Çölde değilseniz, yoğun şehirler çevredeki bölgelerden daha sıcak olma eğilimindedir - bunun bir parçası, şehri inşa etmek için tüm ağaçları kesmiş olmamızdır; diğer bir kısmı ise, onu ısı emici asfaltla kaplamış olmamız. Şehirde çok fazla ağaç dikilmişse, bu şehir 'ısı adası' daha az belirgindir. Bu görüntülerdeki çözünürlük yaklaşık 100 fittir ve bu da tek tek insanları tespit etmek için hala çok büyüktür. Buradaki çözünürlük kısmen bu uydudaki aynanın boyutunun hala sabit olmasından kaynaklanmaktadır. sadece 16 inç çapında (şeylerin şemasında çok büyük değil).
Yalnızca yüksek çözünürlük istiyorsanız, en iyi seçeneğiniz gerçekten büyük bir ayna ve kamera getirmek (artan toplama alanı = daha iyi çözünürlük) veya optik olana geçmektir, ancak ikincisini yaparsanız bulutlar bir sorun haline gelir. Dünya'da bulut katmanımız çok kalın değildir, çok sıcak değildir ve zamanla hareket etme eğilimindedir, bu nedenle yeterince uzun süre beklerseniz, zaman içinde herhangi bir bulutun altında ne olduğunu görebilmeniz gerekir, ancak bir gezegeni gözlemliyorsanız daha çok Venüs -Kalıcı bulut örtüsünde olduğu gibi, optik arkadaşınız olmayacak.
Ancak Dünya'da gayet iyi çalışıyor; Dünyanın yörüngesindeki ticari uydular artık Dünya'yı yaklaşık bir ayak çözünürlük . (Ya da en azından bu, çeşitli orduların ifşa etmelerine izin verecek kadar iyidir; Dünya yüzeyinin süper yüksek çözünürlüklü görüntüleri askeri keşif için de kullanılır.) Optik yüksek çözünürlüklü verilerle geometrik desenler arayabilirsiniz. Mükemmel daireler, kareler, dikdörtgenler veya üçgenlerin doğal olarak meydana gelmesi pek olası değildir, bu nedenle Dünya yüzeyinde yaygın dikdörtgenler görürseniz, bu genellikle iyi planlanmış bir şehir veya bir çiftlik bulmuşsunuz anlamına gelir. iş yerinde zeka.
Sentinel-2A'dan alınan bu görüntü, Suudi Arabistan çölünün tarım için nasıl kullanıldığını gösteriyor. Daireler, uzun su borusunun merkezdeki bir kuyu etrafında döndüğü merkezi eksenli bir sulama sisteminden gelir. Image Credit: Copernicus Sentinel verileri (2015)/ESA
Tabii ki, gezegenden ne kadar uzakta olursanız, bunu yapmak o kadar zor olur - bu, galaksiyi yüksek hızlarda gezerken yapabileceğiniz türden bir tarama değildir. Tüm Dünya'yı düşük çözünürlükte (~800 fit ile ~3200 fit çözünürlük arasında) haritalamak için, yüzeyin ~450 mil üzerinde yörüngede dönen dünya yörüngesindeki uydularımızdan birinin üzerindeki MODIS cihazı 2 gün sürer. Yani, şehirlerin kanıtını arıyorsak, bir gezegendeki yaşam belirtilerini ısı görüntüleri aracılığıyla tespit etmek mümkün, ancak bireyler arıyorsak veya yörüngede birkaç gün geçirmek istemiyorsanız değil. gezegen.
Dünya'nın bu ayrıntılı, fotoğraf benzeri görünümü, büyük ölçüde NASA'nın Terra uydusundaki Orta Çözünürlüklü Görüntüleme Spektroradiometresinden (MODIS) yapılan gözlemlere dayanmaktadır. Resim kredisi: NASA
Yine de, çok geniş bir diyafram açıklığına sahip geniş açılı bir teleskop yaptıysanız ve onu uzayda gezegenin yörüngesine oturttuysanız, dışarıdaki insanları tespit edebilirsiniz. Star Trek'ten Enterprise-D: Yeni Nesil, yaklaşık 500 metre çapında bir ana yemeğe sahipti ve bu da ona Hubble Uzay Teleskobu'ndan yaklaşık 150 kat daha büyük bir çözünürlük verecekti. Kızılötesinde bile, eğer bu kadar çok ışık toplarsak, tek tek insanları tespit edebilecektik - yine de herhangi bir şeyin hareket ettiğini söylemek için, bir dizi görüntü çekip farkı tespit etmek için oynamanız gerekecekti. (Atılgan'ı coğrafi olarak sabit bir yörüngeye park etmediyseniz, bir dizi son derece kısa pozlama, tüm görüntülerinizin bulanıklaşmasını ve tanınmaz hale gelmesini engeller.) Yemeğinizi nereye doğrultacağınız konusunda bir fikriniz varsa ve haritalamaya bağımlı değilseniz. tüm gezegen - Dünya'nın gelecekte olacağını hayal ettiğimiz uygarlık, etrafta dolaşan akıllı yaşamı henüz fark edebilir.
Astroquizzical uzayla ilgili sorularınızı yanıtlıyor! Şu adrese bir soru gönderin: astroquizzical.com/ask .