Teknologi teleskop maju dengan cepat, kerana instrumen yang lebih besar dan lebih besar sedang dibangun. Sekiranya ada kehidupan di sana, adakah kita akan mengenalinya? Penyelidik dari Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics dan NASA telah mengembangkan senarai zaman dalam sejarah atmosfera Bumi yang dapat dilihat melalui instrumen ini; dari masa-masa awal kehidupan muncul ke atmosfera oksigen / nitrogen yang banyak sekarang.
Ini hanya masalah masa sebelum ahli astronomi menemui planet berukuran Bumi yang mengorbit bintang yang jauh. Apabila mereka melakukannya, soalan pertama yang akan ditanyakan orang adalah: Adakah itu dapat dihuni? Dan yang lebih penting lagi, adakah kehidupan sudah ada di dalamnya? Untuk petunjuk jawapannya, para saintis mencari ke planet asal mereka, Bumi.
Ahli astronomi Lisa Kaltenegger dari Pusat Astrofizik Harvard-Smithsonian (CfA) dan Wesley Traub dari Makmal Jet Propulsion dan CfA NASA, mengusulkan untuk menggunakan sejarah atmosfera Bumi untuk memahami planet lain.
"Planet yang baik sukar dijumpai," kata Kaltenegger. "Hasil kerja kami memberikan petunjuk yang akan dicari oleh para astronom ketika memeriksa dunia yang benar-benar menyerupai Bumi."
Catatan geologi menunjukkan bahawa atmosfer bumi telah berubah secara dramatik selama 4,5 bilion tahun yang lalu, sebahagiannya kerana bentuk kehidupan berkembang di planet kita. Memetakan gas yang merangkumi atmosfer Bumi semasa sejarahnya, Kaltenegger dan Traub mencadangkan bahawa dengan mencari komposisi atmosfera yang serupa di dunia lain, saintis akan dapat menentukan apakah planet itu mempunyai kehidupan di atasnya, dan jika demikian, tahap evolusi kehidupan itu. Kertas penyelidikan yang menerangkan karya mereka boleh didapati dalam talian di http://arxiv.org/abs/astro-ph/0609398.
Sehingga kini, semua planet ekstrasur telah dikaji secara tidak langsung, misalnya dengan memantau cara bintang inang bergetar ketika graviti planet itu menariknya. Hanya empat planet ekstrasur yang dapat dikesan secara langsung, dan mereka adalah dunia bersaiz Musytari yang besar. Suasana salah satu dunia ini dikesan oleh saintis CfA lain, David Charbonneau, menggunakan Teleskop Angkasa Spitzer NASA. Generasi misi berasaskan angkasa seterusnya seperti Terestrial Planet Finder (TPF) NASA dan ESA Darwin akan dapat belajar secara langsung di dunia bersaiz Bumi yang berdekatan.
Ahli astronomi terutamanya ingin memerhatikan spektrum yang dapat dilihat dan inframerah planet daratan yang jauh untuk mengetahui atmosfera mereka. Gas tertentu meninggalkan tanda tangan dalam spektrum planet, seperti cap jari atau penanda DNA. Dengan melihat cap jari tersebut, para penyelidik dapat mengetahui tentang komposisi atmosfera dan bahkan dapat menyimpulkan kehadiran awan.
Hari ini, atmosfera Bumi terdiri daripada kira-kira tiga perempat nitrogen dan seperempat oksigen, dengan peratusan kecil gas lain seperti karbon dioksida dan metana. Tetapi empat bilion tahun yang lalu, tidak ada oksigen yang hadir. Atmosfera bumi telah berkembang melalui enam zaman yang berbeza, masing-masing dicirikan oleh campuran gas tertentu. Dengan menggunakan kod komputer yang dikembangkan oleh Traub dan rakan sekerja CfA, Ken Jucks, Kaltenegger dan Traub memodelkan setiap enam zaman Bumi untuk menentukan cap jari spektrum apa yang akan dilihat oleh pemerhati yang jauh.
"Dengan mengkaji masa lalu Bumi, kita dapat mengetahui keadaan dunia lain yang ada sekarang," jelas Traub. "Sekiranya planet ekstrasolar ditemukan dengan spektrum yang serupa dengan salah satu model kami, kami berpotensi dapat mencirikan keadaan geologi planet itu, kebiasaannya, dan sejauh mana kehidupan telah berkembang di atasnya."
Untuk lebih memahami jangka waktu ini, atau "zaman", dan untuk meletakkannya dalam perspektif, seseorang dapat memperkecil sejarah 4,5-bilion tahun Bumi hingga satu tahun, dengan melampirkan tarikh-tarikh yang dimulai dengan 1 Januari - tarikh Bumi terbentuk.
EPOCH 0 - 12 Februari
Pada Epoch 0 (3,9 miliar tahun yang lalu), Bumi muda memiliki atmosfer bergelora dan beruap yang kebanyakannya terdiri daripada nitrogen, karbon dioksida dan hidrogen sulfida. Hari-hari lebih pendek dan Matahari semakin malap, bersinar seperti bola merah melalui langit berwarna bata oren kami. Lautan yang menutupi seluruh planet kita adalah coklat berlumpur yang menyerap pengeboman dari meteor dan komet yang masuk. Karbon dioksida membantu menghangatkan dunia kita sejak bayi Matahari adalah yang ketiga kurang bercahaya daripada hari ini. Walaupun tidak ada fosil yang bertahan dari jangka waktu ini, tanda-tanda isotop kehidupan mungkin ditinggalkan di batuan Greenland.
EPOCH 1 - 17 Mac
Kira-kira 3.5 bilion tahun yang lalu (Epoch 1), landskap planet menampilkan rantai pulau gunung berapi yang keluar dari lautan global yang luas. Kehidupan pertama di Bumi adalah bakteria anaerob - bakteria yang dapat hidup tanpa oksigen. Bakteria ini memompa sejumlah besar metana ke atmosfer planet, mengubahnya dengan cara yang dapat dikesan. Sekiranya bakteria serupa ada di planet lain, misi masa depan seperti TPF dan Darwin dapat mengesan cap jari mereka di atmosfera.
EPOCH 2 - 5 Jun
Kira-kira 2.4 bilion tahun yang lalu (Epoch 2), atmosfer mencapai kepekatan maksimum metana. Gas yang dominan adalah nitrogen, karbon dioksida, dan metana. Tanah runtuh benua mula terbentuk. Alga hijau biru mula mengepam sejumlah besar oksigen ke atmosfera. Perubahan besar akan berlaku.
"Saya minta maaf untuk mengatakan tanda pertama E.T. mungkin tidak akan menjadi siaran radio atau TV; sebaliknya, itu mungkin oksigen dari alga, ”keluh Kaltenegger.
EPOCH 3 - 16 Julai
Dua bilion tahun yang lalu (Epoch 3), organisma fotosintetik pertama ini mengubah keseimbangan atmosfera secara kekal-mereka menghasilkan oksigen, gas yang sangat reaktif yang membersihkan banyak metana dan karbon dioksida, sementara juga mencekik bakteria anaerobik, penghasil metana. Dengan berbuat demikian, atmosfer planet memperoleh oksigen percuma pertama. Landskap sekarang rata dan lembap. Dengan gunung berapi merokok di kejauhan, kolam berwarna cerah dari sampah berwarna coklat kehijauan mencipta kilauan di atas air yang berbau busuk. Revolusi oksigen sedang berlangsung.
"Pengenalan oksigen adalah bencana bagi kehidupan dominan di Bumi pada masa itu; ia meracunnya, ”kata Traub. "Tetapi pada saat yang sama, itu memungkinkan kehidupan multiselular, termasuk kehidupan manusia."
EPOCH 4 - 13 Oktober
Pada 800 juta tahun yang lalu, Bumi memasuki Epoch 4, dengan peningkatan kadar oksigen yang berterusan. Tempoh masa ini bertepatan dengan apa yang sekarang dikenali sebagai "Ledakan Cambrian." Bermula 550 hingga 500 juta tahun yang lalu, Periode Cambrian adalah catatan penting dalam sejarah kehidupan di Bumi: Ini adalah masa yang paling banyak kumpulan haiwan utama pertama kali muncul dalam catatan fosil. Bumi sekarang ditutup dengan rawa, laut dan beberapa gunung berapi aktif. Lautan bekerjasama dengan kehidupan.
EPOCH 5 - 8 November
Akhirnya, 300 juta tahun yang lalu di Epoch 5, kehidupan telah berpindah dari lautan ke darat. Atmosfera bumi telah mencapai komposisi semasa terutamanya nitrogen dan oksigen. Ini adalah permulaan zaman Mesozoikum yang merangkumi dinosaur. Pemandangan kelihatan seperti Jurassic Park pada petang Ahad.
EPOCH 6 - 31 Disember (11:59:59)
Pertanyaan menarik yang masih ada adalah: Seperti apakah Epoch 6, tempoh masa yang dihuni manusia hari ini? Bolehkah kita mengesan tanda-tanda teknologi asing di dunia yang jauh?
Ketika kesepakatan umum terbentuk di kalangan saintis bahawa aktiviti manusia telah mengubah atmosfer Bumi dengan memasukkan karbon dioksida dan gas seperti Freon, dapatkah kita mengenal pasti cap jari spektrum produk sampingan tersebut di dunia lain? Walaupun satelit yang mengorbit Bumi dan eksperimen belon dapat mengukur perubahan ini di sini di rumah, mengesan kesan serupa pada dunia yang jauh melampaui kemampuan program yang akan datang seperti Terrestrial Planet Finder dan Darwin. Ia memerlukan flotila besar teleskop inframerah berasaskan ruang angkasa masa depan untuk dapat melakukan pengukuran tersebut.
"Sungguh menakutkan ketika cabaran ini terdengar," kata Kaltenegger, "Saya percaya dalam beberapa dekad akan datang, kita akan mengetahui sama ada dunia biru kecil kita sendirian di Alam Semesta atau jika ada jiran di luar sana yang menunggu untuk bertemu dengan kita."
Penyelidikan ini dibiayai oleh NASA.
Beribu pejabat di Cambridge, Mass., Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) adalah kerjasama bersama antara Smithsonian Astrophysical Observatory dan Harvard College Observatory. Para saintis CfA, yang disusun dalam enam bahagian penyelidikan, mengkaji asal usul, evolusi dan nasib akhir alam semesta.
Sumber Asal: Siaran Berita CfA
