생명의 성분은 우주 전체에 퍼집니다. 지구는 생명을 가진 우주에서 유일하게 알려진 곳이지만 지구 너머의 삶을 감지하는 것은 현대 천문학과 행성 과학의 주요 목표입니다.
우리는 외계인과 우주 생물학을 공부하는 두 과학자입니다. 제임스 웹 (James Webb)과 같은 차세대 망원경 덕분에 우리와 같은 연구원들은 곧 다른 별 주변의 행성 분위기의 화학적 구성을 측정 할 수있을 것입니다. 희망은이 행성 중 하나 이상이 생명의 화학적 서명을 가질 것이라는 것입니다.
거주 가능한 외계 행성
화성의 지하 대수층이나 목성의 달 유로파의 바다와 같은 액체 물이있는 태양계에는 생명이 존재할 수 있습니다. 그러나이 장소에서의 삶을 찾는 것은 매우 어렵습니다. 그들이 도달하기가 어렵고 생명을 감지하기 위해서는 물리적 샘플을 반환하기 위해 조사를 보내야합니다.
많은 천문학 자들은 다른 별을 공전하는 행성에 생명이 존재할 가능성이 높으며, 인생이 처음 발견 될 가능성이 있습니다.
.이론적 계산에 따르면 은하계 은하계에만 약 3 억 개의 잠재적 거주 행성이 있으며 지구의 30 분의 1에 불과한 몇 개의 거주 가능한 지구 크기의 행성이 있음을 시사합니다. 본질적으로 인류의 은하계 이웃. 지금까지 천문학 자들은 행성이 인근 별에 어떤 영향을 미치는지 측정하는 간접적 인 방법을 사용하여 수백 가지의 잠재적 인 거주 가능한 것들을 포함하여 5,000 개가 넘는 외계 행성을 발견했습니다. 이러한 측정은 천문학자가 외계 행성의 질량과 크기에 대한 정보를 제공 할 수 있지만 그다지 많지는 않습니다.
생물 지정을 찾고
먼 행성에서의 생명을 감지하기 위해 우주 생물 학자들은 행성의 표면이나 대기와 상호 작용 한 Starlight를 연구 할 것입니다. 대기 나 표면이 생명에 의해 변형 된 경우, 빛은“바이오 서명”이라고 불리는 단서를 가지고있을 수 있습니다.
지구는 존재의 전반부에서 간단한 단일 셀로 된 삶을 주최하더라도 산소가없는 분위기를 자아 냈습니다. 이 초기 시대에는 지구의 생물 서명이 매우 희미했습니다. 그것은 새로운 조류 가족이 진화했을 때 갑자기 24 억 년 전에 바뀌 었습니다. 조류는 광합성 과정을 사용하여 다른 원소에 화학적으로 결합되지 않은 유리 산소 - 산소를 생성했습니다. 그때부터 지구의 산소로 채워진 대기는 강력하고 쉽게 감지 할 수있는 생체 서명을 통해 통과하는 빛에 남았습니다.
.빛이 재료의 표면에서 튀어 나오거나 가스를 통과하면 빛의 특정 파장이 다른 것보다 가스 또는 재료 표면에 갇혀있을 가능성이 더 높습니다. 빛의 파장의 선택적 트래핑은 물체가 다른 색상 인 이유입니다. 엽록소는 특히 빨간색과 청색 파장에서 빛을 흡수하는 데 특히 좋습니다. 빛이 잎에 부딪히면 붉은 색과 파란색 파장이 흡수되어 대부분의 녹색 빛이 눈에 다시 튀어 나옵니다.
누락 된 빛의 패턴은 빛이 상호 작용하는 재료의 특정 구성에 의해 결정됩니다. 이로 인해 천문학 자들은 본질적으로 지구에서 나오는 빛의 특정 색상을 측정함으로써 외계 행성의 대기 또는 표면의 구성에 대해 배울 수 있습니다.
.이 방법은 산소 나 메탄과 같이 생명과 관련된 특정 대기 가스의 존재를 인식하는 데 사용될 수 있습니다.이 가스는 매우 구체적인 시그니처를 남겨두기 때문입니다. 또한 행성 표면의 독특한 색상을 감지하는 데 사용될 수 있습니다. 예를 들어, 지구상에서는 엽록소 및 기타 안료 식물 및 조류가 광합성의 특정 파장을 포착하여 조류를 사용합니다. 이 안료는 민감한 적외선 카메라를 사용하여 감지 할 수있는 특징적인 색상을 생성합니다. 이 색이 먼 행성의 표면을 반사하는 것을 보려면 잠재적으로 엽록소의 존재를 의미 할 것입니다.
우주와 지구의 망원경
잠재적으로 거주하는 외계 행성에서 나오는 빛에 대한 이러한 미묘한 변화를 감지하려면 엄청나게 강력한 망원경이 필요합니다. 현재로서는 그러한 업적을 이용할 수있는 유일한 망원경은 새로운 James Webb Space Telescope입니다. 2022 년 7 월 과학 작전이 시작되자 James Webb는 가스 거대 외계 행성 WASP-96B의 스펙트럼을 읽었습니다. 스펙트럼은 물과 구름의 존재를 보여 주었지만 WASP-96B만큼 크고 뜨겁다.
그러나이 초기 데이터는 James Webb가 외계 행성에서 나오는 희미한 화학적 시그니처를 검출 할 수 있음을 보여줍니다. 앞으로 몇 달 안에 Webb는 거울을 Trappist-1로 바꾸어 놓을 수 있습니다. Trappist-1e, 잠재적으로 거주 할 수있는 지구 크기의 행성은 지구에서 39 광년에 불과합니다.
Webb는 행성이 호스트 스타 앞에서 통과하고 행성의 대기를 통해 걸러내는 별빛을 포착함으로써 생물 지정을 찾을 수 있습니다. 그러나 Webb는 삶을 찾기 위해 고안되지 않았으므로 망원경은 가장 가까운 잠재적 인 거주 가능한 세계를 면밀히 조사 할 수 있습니다. 또한 대기 수준의 이산화탄소, 메탄 및 수증기의 변화 만 감지 할 수 있습니다. 이 가스의 특정 조합은 생명을 암시 할 수 있지만 Webb는 수명에 가장 강한 신호 인 Unbonded 산소의 존재를 감지 할 수 없습니다.
미래의 주요 개념, 더욱 강력한 우주 망원경에는 행성의 호스트 스타의 밝은 빛을 차단하여 지구에서 다시 반사 된 스타 라이트를 드러내는 계획이 포함됩니다. 이 아이디어는 손을 사용하여 햇빛을 차단하여 멀리서 무언가를 더 잘 볼 수 있습니다. 미래의 우주 망원경은 작고 내부 마스크 또는 크고 외부 우산과 같은 우주선을 사용하여이를 수행 할 수 있습니다. 별빛이 막히면 행성에서 튀는 빛을 연구하는 것이 훨씬 쉬워집니다.
현재 건설중인 3 개의 거대한 지상 망원경이 있으며, 이는 바이오 서명을 검색 할 수있는 거대한 Magellen 망원경, 30 미터 망원경 및 유럽 매우 큰 망원경입니다. 각각은 지구상의 기존 망원경보다 훨씬 강력하며, 지구의 대기의 핸디캡이 별빛을 왜곡 하더라도이 망원경은 산소를 위해 가장 가까운 세계의 대기를 조사 할 수 있습니다.
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생물학 또는 지질입니까?
앞으로 수십 년 동안 가장 강력한 망원경을 사용하더라도, 우주 생물 학자들은 삶에 의해 완전히 변형 된 세계에서 생산 한 강력한 생체 서명을 감지 할 수있을 것입니다.
.불행히도, 지상 생명체에 의해 방출되는 대부분의 가스는 비 생물학적 과정에 의해 생성 될 수 있습니다. 소와 화산은 모두 메탄을 방출합니다. 광합성은 산소를 생성하지만, 햇빛은 물 분자를 산소와 수소로 나눌 때 그렇게합니다. 천문학 자들이 먼 생명을 찾을 때 허위 긍정적 인 것을 감지 할 가능성이 높습니다. 허위 긍정을 배제하기 위해 천문학 자들은 지질 학적 또는 대기 과정이 생물 서명을 모방 할 수 있는지 여부를 이해하기에 충분히 관심있는 행성을 이해해야합니다.
차세대 Exoplanet 연구는 삶의 존재를 증명하는 데 필요한 특별한 증거를 전달할 수있는 잠재력을 가지고 있습니다. James Webb Space Telescope의 첫 번째 데이터 릴리스는 곧 출시 될 흥미 진진한 진전을 보여줍니다. 
아리조나 대학교 천문학 교수 대학의 Chris Impey 그리고 Daniel Apai, 천문학 및 행성 과학 교수, 애리조나 대학교
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