Teleskop Jamesa Webba z nową misją. Teraz będzie szukać kosmicznych rolników

Rolnictwo na skalę przemysłową zmieniło skład naszej atmosfery, co jest zauważalne dla astronomów obserwujących kosmos. Teraz mają nadzieję, że w ten sam sposób przy pomocy teleskopu Jamesa Webb uda się namierzyć dowody istnienia kosmicznych upraw na planetach podobnych do Ziemi.

Skutki działalności rolniczej na skalę przemysłową są widoczne w siatkowym układzie pól, w sposobie odbijania światła od roślin fotosyntetyzujących oraz w substancjach chemicznych uwalnianych do atmosfery. Grupa astronomów i astrobiologów twierdzi, że ta atmosferyczna sygnatura może być wyraźnie widoczna z kosmosu i że podobny sygnał może być generowany przez farmy na innych planetach podobnych do Ziemi. Ich badania pojawiły się w elektronicznym archiwum naukowych preprintów arXiv i zostały opisane przez magazyn Discover.

"Sygnatura spektralna takiej egzofarmy jest warta rozważenia w poszukiwaniu technosygnatur" – twierdzi Jacob Haqq-Misra z Blue Marble Space Institute of Science w Seattle. Astronbiolog wraz z zespołem bada, jak taka sygnatura może wyglądać i jak łatwo może zostać wykryta przez teleskopy kosmiczne obecnej generacji, takie jak James Webb.

Istotnym elementem rolnictwa jest stosowanie nawozów w celu zwiększenia wydajności. Dzięki temu rośliny mają lepszy dostęp do azotu, który jest kluczowym elementem życia. Azot jest łatwo dostępny w stanie wolnym w postaci dwuatomowej cząsteczki N2, który stanowi 78 proc. atmosfery. Wraz ze wzrostem liczby ludności, zwłaszcza od czasów rewolucji przemysłowej, wzrosło zapotrzebowanie na nawozy azotowe. Doprowadziło to do opracowania nawozów sztucznych i powstania globalnego przemysłu zajmującego się manipulowaniem cyklem azotowym poprzez przemysłową metodę wytwarzania amoniaku, zwaną procesem Habera-Boscha.

W ten sposób powstają ogromne ilości amoniaku, którego część ulatnia się do atmosfery, choć na krótko, ponieważ zwykle opada on na ziemię po kilku dniach. Tak więc wykrywalne poziomy amoniaku w atmosferze muszą być wynikiem znaczącej, bieżącej działalności rolniczej. Natomiast stosowanie amoniaku jako nawozu powoduje również powstawanie podtlenku azotu (N2O), gazu cieplarnianego, który utrzymuje się w atmosferze przez ponad sto lat.

Haqq-Misra i spółka zauważają, że inne cywilizacje mogą odkryć, podobnie jak my, że spalanie jest nietrwałe i stopniowo je wycofywać. Tak więc na dłuższą metę sygnatura podtlenków azotu z większym prawdopodobieństwem będzie wskazywać na działalność rolniczą.

Rolnictwo jest również głównym producentem metanu atmosferycznego na Ziemi. Dlatego CH4 jest kolejną sygnaturą, której warto szukać. "Sygnatura takiej egzofarmy może pojawić się tylko na planecie, która już wspiera fotosyntezę, więc taka planeta z pewnością będzie już wykazywać cechy spektralne związane z H2O, O2 i CO2" – wskazuje Haqq-Misra.

"Obliczenia te sugerują możliwość rozważenia jednoczesnego wykrycia NH3 i N2O w atmosferze zawierającej również H2O, O2 i CO2, jako technosygnaturę dla pozaziemskiego rolnictwa" – dodaje. Być może uda się wykryć tę sygnaturę na innych planetach za pomocą dzisiejszych obserwatoriów.

Naukowcy podkreślają, że oddany do użytku Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba, powinien być w stanie wykryć amoniak na poziomie pięciu części na milion w atmosferze bogatej w wodór planety krążącej wokół pobliskiego czerwonego karła. Obecny poziom amoniaku na Ziemi wynosi około dziesięciu części na miliard. To sprawia, że poszukiwanie sygnatur azotowych jest interesującym wyzwaniem dla astrobiologów. Prawdopodobnie poszukiwanie tego sygnału byłoby naturalnym kolejnym krokiem po odkryciu sygnatur fotosyntezy.

Konrad Siwik, dziennikarz Wirtualnej Polski