Как бы мы обнаружили двойную планету Земля?

С нашей нынешней технологией или технологией, доступной в ближайшем будущем (до 2025 года), как мы сможем обнаружить планету, точно такую ​​же, как наша, и насколько близко она должна быть, чтобы ее можно было обнаружить?

Какие методы до сих пор оказались наиболее эффективными для обнаружения планет, подобных Земле, и что они смогут раскрыть в отношении атмосферы нашей планеты, свойств орбиты и нашего вида?

Этот вопрос является интересной пищей для размышлений как о том, как легко нас может найти внеземная цивилизация с сопоставимыми технологиями, так и о том, как легко мы можем их найти.

Для цели вопроса мы будем предполагать, что существует планета с цивилизацией с эквивалентными технологическими достижениями, которая может существовать где угодно.

Ави Лоэб и Эдвин Тернер написали статью о возможности обнаружения цивилизации, похожей на нашу, в другом мире с помощью поиска городских огней.

Предложенный ими метод предполагает наблюдение темных сторон планет, когда они проходят перед своей родительской звездой. Хотя они сказали, что этот метод потребует телескопов будущих поколений.

Источник:

• Огни города могут раскрыть цивилизацию инопланетян - Гарвард-Смитсоновский центр астрофизики

Используя современную технологию (и под этим я подразумеваю эксперименты и телескопы, которые доступны сейчас), мы не обнаружили «похожую на Землю» планету и, вероятно, не смогли бы обнаружить жизнь на Земле, даже если ее наблюдать на расстоянии нескольких световых лет. , Поэтому в настоящее время нет перспективы обнаружения жизни на «двойнике Земли». Я уточняю ниже:

1. Вокруг другой звезды еще не было обнаружено планет, подобных Земле . Другими словами, ни одна из них не имеет такой же массы, радиуса и орбиты на расстоянии 1 а.е. (или близко к ней) от звезды солнечного типа. С современными технологиями это просто вне досягаемости. Поэтому любой направленный поиск жизни на планете, подобной Земле, не знал бы, с чего начать. Если вы не можете обнаружить планету вообще , то нет абсолютно никаких шансов , чтобы смотреть на его состав атмосферы , чтобы искать биомаркеров (например , кислород вместе с восстановительным газом , как метан, или хлорфторуглеродов от индустриальной цивилизации - Lin и др 2014.). Единственными экзопланетами, для которых составы атмосферы (грубо и ориентировочно) были измерены, являются «горячие Юпитеры». - гигантские экзопланеты, вращающиеся в непосредственной близости от своих родительских звезд.

2. «Слепой» поиск может искать радиосигнатуры, и, конечно, именно этим занимается SETI. Если мы говорим об обнаружении «Земли», то мы должны предположить, что мы не говорим о преднамеренных попытках связи с помощью луча, и поэтому должны полагаться на обнаружение случайной радиосвязи и случайных сигналов, генерируемых нашей цивилизацией. Проект SETI Phoenix был самым продвинутым поиском радиосигналов из другой разумной жизни. Цитирование из Каллерс и соавт. (2000) : « Типичные сигналы, в отличие от наших самых сильных сигналов, падают ниже порога обнаружения большинства съемок, даже если сигнал исходил от ближайшей звезды ». Цитата из Тартер (2001) : "При текущих уровнях чувствительности целевые микроволновые поиски могут обнаружить эквивалентную мощность сильных телевизионных передатчиков на расстоянии 1 светового года (в пределах которого нет других звезд) ... ". Двусмысленность в этих утверждениях обусловлена ​​тем фактом, что мы делаем испускают сильные балочные сигналы в некоторых четко определенных направлениях, например , для проведения метрологии в солнечной системе с помощью радара. Такие сигналы были рассчитаны , чтобы быть наблюдаемым более тысячи световых лет или больше. Но эти сигналы кратки, балочные в очень узкий угол и вряд ли будет повторяться. Вам бы очень повезло, если бы вы наблюдали в правильном направлении в нужное время, если вы выполняли целевые поиски.

Отсюда мое утверждение, что при нынешних методах и телескопах шансов на успех не так много. Но, конечно, технологические достижения и в ближайшие 10-20 лет могут появиться лучшие возможности.

Первым шагом в направленном поиске было бы найти планеты, подобные Земле. Первая важная возможность будет с космическим кораблем TESS , запущенным в 2017 году, способным обнаруживать планеты размером с Землю вокруг самых ярких 500 000 звезд. Однако его двухлетняя миссия ограничит возможность обнаружения аналога Земли. Лучшая ставка для поиска других Земель появится позже (возможно, к 2024 году) с запуском Платона., шестилетняя миссия, которая снова изучает самые яркие звезды. Тем не менее, существует большой скачок вперед, необходимый для изучения атмосферы этих планет. Прямое изображение и спектроскопия, вероятно, потребуют космических обнуляющих интерферометров; Непрямые наблюдения фазовых эффектов и просвечивающая спектроскопия в атмосфере экзопланеты не требуют большого углового разрешения, только огромной точности и площади сбора. Спектроскопия чего-то такого же размера, что и вокруг нормальной звезды, вероятно, потребует большего преемника космического телескопа Джеймса Уэбба ( JWST - запуск 2018 года) или даже большей площади сбора, чем будет обеспечено E-ELT в следующем десятилетии. Например, Снеллен (2013) утверждает, что для обнаружения сигнала биомаркера земного аналога с E-ELT потребуется 80-400 транзитных времен воздействия (т.е. 80-400 лет!)!

$\sim 150$

"возможно нет". Если это не было так близко, что телевизионные или радиосигналы, которые мы непреднамеренно посылали, могут быть обнаружены выше уровней фонового излучения, которые мы не можем знать о цивилизации.
Сигналы очень слабые, и не в какой-либо полосе, представляющей научный интерес (преднамеренно, конечно, потому что мы не хотим, чтобы наши телевизоры воспринимали естественные сигналы, которые мешали бы нашим искусственным сигналам), если ваш научный интерес не состоит в том, чтобы специально отследить отправленные сообщения от потенциальных пришельцев (на ум приходит SETI, хорошее хобби и что-то связанное с радиотелескопами для тех времен, когда нет ничего интереснее слушать).

Что касается планет размером с Землю, то мы еще ни разу не смогли найти одну, не говоря уже о скалистой, в обитаемой зоне звезды. Механизмы, используемые для обнаружения экзопланет, просто недостаточно чувствительны.

Оставляет один вариант: их эквивалент Voyager 1 входит в нашу солнечную систему, и мы на самом деле обнаруживаем и распознаем его таким, какой он есть, и находим способ восстановить его. Но если они будут на нашем технологическом уровне, пройдет еще тысячи лет, прежде чем это произойдет.

Если бы существовала планета с такой же цивилизацией «точно как мы», вероятность того, что она была достаточно близка, чтобы ее можно было обнаружить, чрезвычайно мала. Не ноль, а такой же низкий, как и при взломе стены с помощью квантовой механики.