Crédito:NASA Ames / JPL-Caltech
Os próximos telescópios nos darão mais poder para pesquisar bioassinaturas em todos os exoplanetas que encontramos. Grande parte da conversa sobre bioassinatura é centrada na química biogênica, como gases atmosféricos produzidos por simples, criaturas unicelulares. Mas e se quisermos pesquisar civilizações tecnológicas que possam existir? Poderíamos encontrá-los procurando por sua poluição do ar?
Se uma civilização distante estivesse dando ao nosso planeta um olhar superficial em sua própria pesquisa de mundos alienígenas e tecnossignaturas, eles não puderam deixar de notar nossa poluição do ar.
Podemos virar o jogo contra eles?
A poluição do ar como uma tecnossignatura não é uma ideia totalmente nova. Um novo artigo analisa um poluente químico específico que é biogênico e antropogênico na Terra:NÃO 2 , ou dióxido de nitrogênio. Os autores dizem que o dióxido de nitrogênio pode ser detectado como uma tecnossignatura em um planeta parecido com a Terra orbitando uma estrela parecida com o Sol com um telescópio de 15 metros (49 pés) semelhante ao proposto Large UV / Optical / IR Surveyor (LUVOIR) da NASA. Contudo, levaria várias centenas de horas de observação.
O artigo que apresenta essas descobertas é intitulado "Poluição por Dióxido de Nitrogênio como uma Assinatura de Tecnologia Extraterrestre." Está disponível no site de pré-impressão arxiv.org e ainda não foi revisado por pares. O autor principal é o Dr. Ravi Kopparapu, um cientista pesquisador do Goddard Space Flight Center da NASA.
Em grande parte graças à missão Kepler e à missão TESS, vivemos na era da descoberta de exoplanetas. Agora sabemos de vários milhares de exoplanetas, e o número continua crescendo. Astrônomos caracterizaram a massa, densidade, potencial habitabilidade, e outras propriedades de muitos deles.
O próximo passo é estudar a atmosfera de alguns dos milhares de exoplanetas confirmados. Cientistas de exoplanetas estão aguardando ansiosamente o próximo lançamento do Telescópio Espacial James Webb (JWST). O JWST tem a capacidade de examinar atmosferas de exoplanetas em grande detalhe.
Outras instalações futuras, como o telescópio espacial Infravermelho Exoplaneta Infravermelho de Sensoriamento Remoto Atmosférico (ARIEL) e grandes observatórios terrestres, como o European Extremely Large Telescope (E-ELT), o Thirty Meter Telescope (TMT) e o Giant Magellan Telescope (GMT) também serão capazes de estudar exoplanetas em maiores detalhes.
Os pesquisadores têm se preparado com antecedência para todo esse poder de observação para entender o que procurar e o que verão ao examinar as atmosferas. Este novo estudo enfoca NÃO 2 e como pode ser detectado nessas atmosferas. Eles se concentraram em NÃO 2 porque é produzido antropogenicamente por combustão e é um dos principais poluentes tecnológicos. Nem tudo é produzido por combustão, mas algumas delas são.
"Alguns NÃO 2 na Terra é produzido como um subproduto da combustão, o que sugere a possibilidade de cenários em que a produção em larga escala de NO 2
Esta figura do estudo mostra NÃO 2 seção transversal de absorção em função do comprimento de onda. A ampla absorção entre 0,25-0,6 µm é a característica dominante, e poucas outras moléculas são absorvidas aqui. Crédito:Kopparapu et al, 2021.
é sustentado por tecnologia mais avançada em outro planeta, "eles escrevem." Detectando altos níveis de NÃO 2 em níveis acima das emissões não tecnológicas encontradas na Terra pode ser um sinal de que o planeta pode hospedar processos industriais ativos. "
Para determinar como detectá-lo, os pesquisadores usaram um modelo fotoquímico simples e geraram espectros atmosféricos sintéticos. O espectro atmosférico imitou o que os astrônomos podem ver em um exoplaneta distante enquanto o planeta transita em seu sol.
Um dos conceitos do estudo é o albedo geométrico. É a proporção do brilho de um corpo celeste em um ângulo de fase zero para um disco perfeitamente refletivo idealizado. Em um ângulo de fase zero, um observador estaria olhando diretamente para a fonte de luz. Mas em um exoplaneta com uma atmosfera, a luz é difusa, e nunca o veríamos em um ângulo de fase zero. O albedo geométrico ajuda os astrônomos a contornar esse problema.
Mesmo que NÃO 2 é detectável, vai demorar muito para vê-lo. O telescópio LUVOIR de 15 metros levaria cerca de 400 horas para detectar NO 2 em um planeta semelhante à Terra ao redor de uma estrela semelhante ao Sol a 10 parsecs de distância. Embora seja muito tempo de observação para se dedicar a um alvo, não é totalmente sem precedentes. Para comparação, o Hubble Ultra Deep Field levou cerca de 11,5 dias, ou 276 horas de tempo de observação.
Esta figura do painel mostra a diferença do Albedo geométrico com e sem NO 2 para um planeta semelhante à Terra em torno de uma estrela semelhante ao sol (painel a) e em torno de um tipo espectral estelar K6V (painel b) localizado a 10 pc com variação de NO 2 concentrações, assumindo LUVOIR-A (15 m) observando tempo de 10 horas. A linha tracejada representa o ruído, então as maiores concentrações de NO 2 mal excede o ruído. Crédito:Kopparapu et al., 2021
O estudo tem uma peculiaridade. A equipe está trabalhando com NO atmosférico 2 níveis de cerca de 40 anos atrás, quando a concentração na atmosfera da Terra era mais alta. Portanto, se resultados como esses forem realmente encontrados, e se eles foram confirmados como sendo de uma fonte tecnológica, seria uma civilização que estava no nível da Terra há 40 anos.
"Historicamente, os Estados Unidos NÃO 2 as concentrações variaram (diminuíram) por um fator de três ao longo de um período de 40 anos, de 1980-2019, "os autores escrevem no artigo." Portanto, podemos expandir as possibilidades de detectar uma civilização tecnológica no estágio em que estava a civilização terrestre há 40 anos. É possível imaginar uma sociedade mais altamente industrializada que poderia operar no regime de cinco vezes da Terra NÃO 2 nível, tornando possível detectá-lo com LUVOIR-15m com ainda menos tempo de observação do que para as condições atuais da Terra. "
Mas isso está ficando um pouco à frente das coisas.
Para um sistema do tipo Sol-Terra a 10 parsecs de distância, levaria cerca de 400 horas de observação com o telescópio LUVOIR para detectar NO ao nível da Terra 2 níveis acima da relação sinal-ruído (SNR). Crédito:Kopparapu et al., 2021
Simplesmente encontrando NÃO 2 na atmosfera de um exoplaneta não diz aos astrônomos como foi produzido. "É importante notar que colocar restrições no NÃO de um planeta 2 abundância de seu espectro não responderia definitivamente se o NÃO 2 é produzida biologicamente ou abioticamente. Seria necessário estimar as taxas de produção necessárias para produzir o NO observado 2 abundância e avaliar se as fontes abióticas por si só podem sustentar a taxa de produção inferida. "
Vai dar muito mais trabalho, tanto a observação quanto a modelagem, para determinar se um NÃO 2 sinal teve uma fonte tecnológica. Mas não há dúvida de que uma detecção inequívoca de NO tecnológico 2 seria um grande evento.
"A detecção serendipitous de NO 2 ou qualquer outra possível assinatura espectral atmosférica artificial (CFCs, por exemplo) pode se tornar um divisor de águas na busca pela vida (biológica ou tecnológica), "concluem os pesquisadores." É provável que as bioassinaturas sejam mais prevalentes do que as tecnossinaturas? Não saberemos com certeza até pesquisarmos. "
