quanto lontano potremmo rilevare che la Terra ha vita?

La mia ipotesi è che i pianeti portanti la vita siano troppo distanti per essere rilevati. Penso che possiamo trovare solo quelli all'interno di una sfera attorno al nostro pianeta che ha un diametro di 100 anni luce, ma sospetto che i pianeti portatori di vita possano essere molto più lontani di così.

Vorrei stimare il diametro della sfera all'interno della quale potremmo rilevare la vita su un altro pianeta e quindi stimare la probabilità che ci sia vita all'interno di quella sfera.

Ad esempio, dai alla nostra attuale tecnologia qual è la distanza più lontana in grado di rilevare la vita sulla Terra? Quante stelle come il nostro sole ci sono in quella sfera? Quanto tempo impiegherebbe SETI a escludere ciascuna di queste stelle?

Dipende da cosa intendi rilevando la vita. Come spiegato in questo post ipotetico di Randall Munroe , le alghe sulla terra diranno agli alieni di noi prima che possiamo parlar loro di noi.

Se consideri la presenza di acqua liquida o la presenza di come rivelatore di vita, allora tale rilevamento può essere effettuato studiando lo spettro dei pianeti extra-solari, misurazioni che attualmente possiamo effettuare. Il pianeta extra-solare più lontano scoperto finora è ad una distanza di 27.700 anni luce . Quindi, una risposta parziale alle tue domande sarebbe quella di studiare lo spettro di ogni pianeta extra-solare trovato all'interno della zona abitabile circumstellare per cercare segni di rivelatori segni di vita. Al momento disponiamo della tecnologia per misurare lo spettro di riflessione ottica di un pianeta extra-solare, ad esempio VLT dell'ESO , l' Osservatorio Gemini e lo strumento OSIRIS su GTC$O_2$ma non so se SETI abbia questa capacità. Potresti approfondire il lavoro della dott.ssa Sara Seager .

Ho rimandato a rispondere a questa domanda perché sembra troppo ampia senza specificare quale tipo di metodi di rilevazione vengano proposti. Ma se rispondessi direttamente dal punto di vista di - se dovessimo prendere il sistema solare e metterlo a una certa distanza da noi, saremmo in grado di rilevare segni di vita sul pianeta Terra - allora la risposta probabilmente non lo è.

Usando la tecnologia attuale (e con questo intendo esperimenti e telescopi che sono disponibili ora) probabilmente non saremmo in grado di rilevare la vita sulla Terra anche se osservati da una distanza di alcuni anni luce. Quindi non ci sono stelle all'interno di questa sfera (oltre al Sole).

1. Nessun pianeta come la Terra è stato ancora rilevato intorno a un'altra stella. Vale a dire, nessuno che ha una massa, un raggio e un'orbita simili a 1 au (o vicino ad esso) da una stella di tipo solare [EDIT: Ora c'è ovviamente un contendente stretto in Keplero-452b, sebbene sia 60 % più grande della Terra; Jenkins et al. 2015. ]. Con la tecnologia attuale, è quasi a portata di mano. Pertanto, qualsiasi ricerca diretta per la vita sulla Terra ha un numero limitato di luoghi da cui iniziare. Se non riesci a rilevare affatto il pianeta , non c'è assolutamente alcuna possibilità di guardare la sua composizione atmosferica per cercare biomarcatori (ad esempio ossigeno insieme a un gas riducente come metano o clorofluorocarburi da una civiltà industriale - Lin et al. 2014). Gli unici esopianeti per i quali sono state misurate (grossolanamente e provvisoriamente) le composizioni atmosferiche sono i "Giove caldi". - pianeti extrasolari che orbitano molto vicino alle loro stelle madri.

2. Una ricerca "cieca" potrebbe cercare firme radio e ovviamente questo è ciò che SETI ha fatto. Se stiamo parlando del rilevamento della "Terra", allora dobbiamo supporre che non stiamo parlando di tentativi deliberati di comunicazione a raggi, e quindi dobbiamo fare affidamento sul rilevamento di "chiacchiere" radio casuali e segnali accidentali generati dalla nostra civiltà. Il progetto SETI Phoenix è stata la ricerca più avanzata di segnali radio provenienti da altre vite intelligenti. Citando da Cullers et al. (2000) : " I segnali tipici, al contrario dei nostri segnali più forti, scendono al di sotto della soglia di rilevamento della maggior parte dei sondaggi, anche se il segnale dovesse provenire dalla stella più vicina ". Citando da Tarter (2001) : "Ai livelli attuali di sensibilità, ricerche mirate a microonde potrebbero rilevare la potenza equivalente di potenti trasmettitori TV a una distanza di 1 anno luce (entro il quale non ci sono altre stelle) ... ". L'equivoco in queste affermazioni è dovuto al fatto che noi facciamo emettere segnali travi forti in certe direzioni ben definito, ad esempio per condotta metrologia nel sistema solare tramite radar. tali segnali sono stati calcolati come osservabile oltre mille anni luce o più. Ma questi segnali sono brevi, con travi in un angolo estremamente stretto e improbabile che si ripeta. Dovresti essere molto fortunato ad osservare nella giusta direzione al momento giusto se stavi eseguendo ricerche mirate.

Da qui la mia affermazione che con i metodi e i telescopi attuali non ci sono molte possibilità di successo. Ma ovviamente la tecnologia avanza e nei prossimi 10-20 anni potrebbero esserci opportunità migliori.

Il primo passo in una ricerca diretta sarebbe trovare pianeti come la Terra. La prima grande opportunità sarà con il veicolo spaziale TESS , lanciato nel 2017, in grado di rilevare pianeti delle dimensioni di una terra intorno alle più luminose 500.000 stelle. Tuttavia, la sua missione di 2 anni limiterebbe la capacità di rilevare un analogo della Terra. La migliore scommessa per trovare altre terre arriverà più tardi (forse nel 2024) con il lancio di Platone, una missione di sei anni che, di nuovo, studia le stelle più brillanti. Tuttavia, c'è quindi un grande balzo in avanti richiesto per eseguire studi sulle atmosfere di questi pianeti. L'imaging diretto e la spettroscopia richiederebbero probabilmente interferometri di annullamento spaziali; osservazioni indirette di effetti di fase e spettroscopia di trasmissione attraverso un'atmosfera esopianeta non richiedono una grande risoluzione angolare, ma solo un'enorme precisione e un'area di raccolta. La spettroscopia di qualcosa delle dimensioni della Terra attorno a una stella normale richiederà probabilmente un successore più grande del James Webb Space Telescope ( JWST - lancio 2018), o anche più area di raccolta di quella che sarà fornita dall'E-ELT nel prossimo decennio. Ad esempio Snellen (2013) sostiene che occorrerebbero 80-400 transiti del tempo di esposizione (cioè 80-400 anni!) per rilevare il segnale biomarcatore di un analogo della Terra con l'E-ELT!

$\sim 150$

Lo trovo molto difficile da rispondere, il metodo di rilevamento è fondamentale per quanto possiamo rilevare. Ci sono due probabili metodi a cui riesco a pensare, uno superiore all'altro. Il primo metodo prevede la velocità della luce e la nostra produzione di onde. Il secondo riguarda il modo in cui abbiamo adattato la nostra atmosfera.

La nostra produzione di onde (radio) iniziò alla fine del XIX secolo, se usiamo un punto di riferimento, diciamo 1900; trasmettiamo da 115 anni, alla velocità della luce una specie non più lontana di 115 anni luce potrebbe rilevarci. Da qui l'idea del programma SETI come Rahul ha suggerito, con l'intenzione di trasmettere noi stessi.

Il metodo migliore, e quello che vedo lavorare per gli umani nella loro ricerca di altri, è l'avvelenamento atmosferico. Ci sono idrocarburi specifici nella nostra atmosfera che si pensa siano prodotti solo dall'uomo, se la pensiamo così, allora è plausibile che possiamo anche rilevare avvelenamento atmosferico attorno a un esopianeta. Rilevare l'ossigeno semplicemente non è abbastanza, poiché non è indicativo dell'esistenza della vita, l'ossigeno può essere prodotto naturalmente in quantità limitate come trovato altrove nel sistema solare, tuttavia per sostenere forme di vita a base di carbonio come noi stessi dovrebbe esserci una grande abbondanza. Rilevare gli inquinanti è il modo più logico di concepire il rilevamento. Se siamo in grado di produrre elementi che non si trovano naturalmente, è una chiara indicazione che una specie lo ha inserito lì. Questo si basa anche sulla velocità della luce, tuttavia gli inquinanti prodotti dall'uomo sono esistiti nell'era pre-ondata e hanno dovuto trasmettere più luce della nostra produzione di onde. Il rovescio della medaglia è il metodo di rilevamento degli inquinanti, attualmente come esseri umani ci affidiamo all'utilizzo di una stella con un pianeta in transito per determinare la composizione, o meno precisamente ai dati dello spettro (che non indicano materiale atmosferico).

Un altro punto di vista sta guardando il scala Kardashev , si potrebbe affermare che abbiamo la tecnologia per determinare quella risposta in base al consumo di energia. Se potessimo rilevare un enorme campo gravitazionale e nessuna apparente fonte di energia, l'energia potrebbe essere raccolta da un'altra specie; come una sfera Dyson. Ritengo che una tale rilevazione sarebbe troppo facile da trascurare poiché non è qualcosa che la nostra specie sta attivamente cercando. Mentre questo è più vero per una rilevazione più teorica, un'altra specie potrebbe essere in grado di rilevare il consumo di energia sul nostro pianeta, attraverso l'illuminazione del nostro pianeta e l'atmosfera insieme all'aumento delle temperature superficiali.

Credo nella migliore delle ipotesi, per quanto riguarda l'interferenza umana, potremmo cercare tra 100 e 150 anni luce. Per quanto riguarda il rilevamento della vita in generale, non riesco a immaginare l'era pre-moderna se esistesse un modo semplice per determinare che la vita esistesse se vista da altrove a parte il fatto che avevamo un sistema stabile contenente acqua liquida e ossigeno atmosferico.

Potremmo essere troppo dipendenti dal fornire dal nostro punto di vista l'argomentazione di forme di vita a base di carbonio, se un'altra specie progrediva o più di noi non era a base di carbonio, potrebbe benissimo essere alla ricerca di altre indicazioni più localizzate sulla propria specie , allo stesso modo cerchiamo indicazioni con cui immaginiamo di rilevarci.

EDIT: come richiesto da Rob Jeffries; No, non è ancora possibile utilizzare la fotometria di transito utilizzando la tecnologia attuale. Sulla 1lyTerra apparirebbe come 2.776*10^-4″-> 3600*(180/π)*(12734/9.460*10^12)o 2.776mas, che è possibile grazie al Very Large Telescope dell'ESO che ha una risoluzione angolare in grado di rappresentare l'immagine in milliarcecondi. Sulla 10lyTerra sembrerebbe come 2.776*10^-5″-> 3600*(180/π)*(12734/9.460*10^13)o 277.6μas, possibile dopo il completamento della matrice del telescopio Cherenkov che ha una risoluzione angolare in grado di rappresentare l'immagine in microarchi di secondo. Mentre il Cherenkov Telescope Array, è limitato 100μasa 400nme non è in grado di visualizzare l'immagine 1μas, a questo livello successivo stiamo analizzando 100ly. Il veicolo spaziale Gaia può risolvere fino a20μastuttavia non è in grado di visualizzare l'immagine a questo livello. Il Centro di ricerca Ames della NASA sta dimostrando le capacità di risoluzione fino 5μasal tentativo di risolverlo 1μas, anche se non si tratta di una risoluzione di imaging. Per le onde radio, in verità non avevo menzionato la legge quadrata inversa e il degrado delle onde. Per noi come esseri umani, sì, alcuni anni luce potrebbero essere possibili con un regno di possibilità che si apre con la matrice di chilometri quadrati .

Se vuoi che ritiri la mia stima sin dalla prima volta, l'inquinamento e la fotometria di transito sono infatti possibili utilizzando la tecnologia esistente di oggi all'interno 1ly, alla pari con i ricevitori radio esistenti all'interno 1yr. Se ti scoraggi dal fatto che i nuovi strumenti non siano tuttavia ancora costruiti, puoi aumentarlo notevolmente fino a 100ly, solo perché qualcosa non è costruito non rende la tecnologia inesistente (la tecnologia SKA è fattibile? Sì, abbiamo il tecnologia per farlo accadere proprio ora, semplicemente non l'abbiamo fatto. Questo non lo rende tecnologia che non esiste).

Seti Home ha pubblicato la scoperta del primo pianeta di dimensioni terrestri rilevato dal transito. Un'ulteriore pubblicazione della Biblioteca dell'Università di Cornell afferma che il pianeta si trova all'interno della zona abitabile e implica che è possibile avere un'atmosfera e H20 liquido sulla sua superficie. La navicella spaziale Keplero ha rilevato questo risultato, nel caso in cui tu non lo sappia, Keplero mappa le curve luminose mentre un corpo transita attraverso la faccia di un altro corpo, questo si chiama Transito . Anche suggerire che questa tecnologia non esiste già è assurdo, se si desidera un vero analogo alla Terra così com'è, con la tecnologia già esistente; 1ly, se si desidera utilizzare la tecnologia possibile ma non costruita; 100ly.