Dalam tahun-tahun kebelakangan ini, jumlah planet ekstra suria yang telah disahkan telah meningkat dengan pesat. Sehingga penulisan artikel ini, sejumlah 3.777 eksoplanet telah disahkan dalam 2.817 sistem bintang, dengan tambahan 2.737 calon menunggu pengesahan. Terlebih lagi, jumlah planet terestrial (seperti berbatu) telah meningkat dengan stabil, meningkatkan kemungkinan para astronom akan menemui bukti kehidupan di luar Sistem Suria kita.
Malangnya, teknologi itu belum ada untuk meneroka planet-planet ini secara langsung. Akibatnya, para saintis terpaksa mencari apa yang dikenal sebagai "biosignature", bahan kimia atau elemen yang terkait dengan keberadaan kehidupan masa lalu atau sekarang. Menurut kajian baru oleh pasukan penyelidik antarabangsa, salah satu cara untuk mencari tanda tangan ini adalah dengan memeriksa bahan yang dikeluarkan dari permukaan eksoplanet semasa kejadian berlaku.
Kajian - berjudul "Mencari biosignature dalam ejecta impak eksoplanet", diterbitkan dalam jurnal ilmiah Astrobiologi dan baru-baru ini muncul dalam talian. Ia diketuai oleh Gianni Cataldi, seorang penyelidik dari Pusat Astrobiologi Universiti Stockholm. Dia disertai oleh saintis dari LESIA-Observatoire de Paris, Southwest Research Institute (SwRI), Royal Institute of Technology (KTH), dan European Space Research and Technology Center (ESA / ESTEC).
Seperti yang mereka nyatakan dalam kajian mereka, kebanyakan usaha untuk mencirikan biosfer exoplanet telah tertumpu pada atmosfer planet. Ini terdiri daripada mencari bukti gas yang berkaitan dengan kehidupan di Bumi - mis. karbon dioksida, nitrogen, dan lain-lain - serta air. Seperti yang diberitahu oleh Cataldi Space Magazine melalui e-mel:
“Kita tahu dari Bumi bahawa kehidupan dapat memberi kesan yang kuat terhadap komposisi atmosfera. Sebagai contoh, semua oksigen di atmosfera berasal dari biologi. Juga, oksigen dan metana sangat kuat dari keseimbangan kimia kerana adanya kehidupan. Pada masa ini, belum mungkin untuk mengkaji komposisi atmosfera planet-planet seperti Bumi, namun pengukuran seperti ini diharapkan dapat dilakukan pada masa yang akan datang. Oleh itu, biosignature atmosfera adalah cara yang paling menjanjikan untuk mencari kehidupan di luar bumi. "
Walau bagaimanapun, Cataldi dan rakan-rakannya mempertimbangkan kemungkinan mencirikan kebiasaan planet dengan mencari tanda-tanda hentaman dan memeriksa ejecta. Salah satu faedah dari pendekatan ini ialah ejecta melepaskan badan graviti bawah, seperti planet dan bulan berbatu, dengan mudah. Atmosfera jenis jasad ini juga sangat sukar untuk dicirikan, jadi kaedah ini memungkinkan untuk mencirikan yang tidak mungkin dilakukan.
Dan seperti yang ditunjukkan oleh Cataldi, ini juga dapat digunakan untuk pendekatan atmosfera dengan beberapa cara:
“Pertama, semakin kecil eksoplanet, semakin sukar untuk mempelajari suasananya. Sebaliknya, eksoplanet yang lebih kecil menghasilkan jumlah pelepasan yang lebih besar kerana graviti permukaannya lebih rendah, menjadikan ejecta dari eksoplanet yang lebih kecil lebih mudah dikesan. Kedua, ketika memikirkan biosignature dalam ejecta impak, kita memikirkan terutamanya mineral tertentu. Ini kerana kehidupan boleh mempengaruhi mineralogi planet sama ada secara tidak langsung (mis. Dengan mengubah komposisi atmosfera dan dengan itu membiarkan mineral baru terbentuk) atau secara langsung (dengan menghasilkan mineral, misalnya kerangka). Impact ejecta akan membolehkan kita mengkaji jenis biosignature yang berbeza, melengkapkan tanda tangan atmosfera. "
Manfaat lain untuk kaedah ini adalah hakikat bahawa ia memanfaatkan kajian yang ada yang telah mengkaji kesan perlanggaran antara objek astronomi. Sebagai contoh, banyak kajian telah dilakukan yang telah berusaha untuk mengekang hentaman raksasa yang dipercayai telah membentuk sistem Bumi-Bulan 4.5 bilion tahun yang lalu (alias Hipotesis Kesan Raksasa).
Walaupun pertembungan raksasa seperti itu dianggap biasa pada tahap akhir pembentukan planet bumi (berlangsung selama kira-kira 100 juta tahun), pasukan ini memfokuskan pada impak badan asteroid atau komet, yang diyakini terjadi sepanjang seumur hidup eksoplanet sistem. Dengan bergantung pada kajian ini, Cataldi dan rakan-rakannya dapat membuat model untuk exoplanet ejecta.
Seperti yang dijelaskan oleh Cataldi, mereka menggunakan hasil dari literatur impak untuk memperkirakan jumlah ejecta yang dibuat. Untuk menganggarkan kekuatan isyarat cakera debu yang dibuat oleh ejecta, mereka menggunakan hasil dari cakera serpihan (iaitu analog ekstrasolar dari sastera Tali Utama Asteroid Sistem Suria). Pada akhirnya, hasilnya agak menarik:
"Kami mendapati bahawa kesan badan berdiameter 20 km menghasilkan debu yang cukup untuk dikesan dengan teleskop semasa (untuk perbandingan, ukuran impak yang membunuh dinosaur 65 juta tahun yang lalu adalah sekitar 10 km). Walau bagaimanapun, mengkaji komposisi habuk yang dikeluarkan (mis. Mencari biosignature) tidak dapat dicapai dengan teleskop semasa. Dengan kata lain, dengan teleskop semasa, kita dapat mengesahkan adanya debu yang dikeluarkan, tetapi tidak mengkaji komposisinya. "
Ringkasnya, mempelajari bahan yang dikeluarkan dari eksoplanet dapat dicapai dan kemampuan untuk mengkaji komposisinya suatu hari nanti akan memungkinkan para astronom dapat mencirikan geologi eksoplanet - dan dengan demikian meletakkan kekangan yang lebih tepat mengenai kemungkinan kebiasaannya. Pada masa ini, ahli astronomi terpaksa membuat tekaan mengenai komposisi planet berdasarkan ukuran dan jisimnya yang jelas.
Malangnya, kajian yang lebih terperinci yang dapat menentukan kehadiran biosignature di ejecta saat ini tidak mungkin dilakukan, dan akan sangat sukar untuk bahkan teleskop generasi akan datang seperti Teleskop Angkasa James Webb (JWSB) atau Darwin. Sementara itu, kajian ejecta dari exoplanet menyajikan beberapa kemungkinan yang sangat menarik ketika berkaitan dengan kajian dan pencirian eksoplanet. Seperti yang ditunjukkan oleh Cataldi:
"Dengan mempelajari ejecta dari peristiwa impak, kita dapat mempelajari sesuatu tentang geologi dan kebiasaan eksoplanet dan berpotensi mengesan biosfera. Kaedah ini adalah satu-satunya cara yang saya tahu untuk mengakses permukaan bawah eksoplanet. Dalam pengertian ini, impak dapat dilihat sebagai eksperimen pengeboran yang disediakan oleh alam semula jadi. Kajian kami menunjukkan bahawa debu yang dihasilkan dalam peristiwa hentaman pada dasarnya dapat dikesan, dan teleskop masa depan mungkin dapat mengekang komposisi debu, dan oleh itu komposisi planet ini. "
Dalam beberapa dekad yang akan datang, para astronom akan mempelajari planet-planet ekstra-suria dengan instrumen peningkatan kepekaan dan kekuatan dengan harapan dapat menemukan petunjuk kehidupan. Mengingat masa, pencarian biosignature di puing-puing di sekitar exoplanet yang diciptakan oleh kesan asteroid dapat dilakukan bersamaan dengan pencari biosignature atmosfera.
Dengan gabungan dua kaedah ini, para saintis akan dapat mengatakan dengan pasti bahawa planet yang jauh tidak hanya mampu menyokong kehidupan, tetapi secara aktif melakukannya!
