En kunstners forestilling af en exoplanet, som set fra dens måne. Illustration: IAU/L. Calçada
En ny congressionally mandat rapport siger, at NASA skal finpudse sin strategi og forbedre sine værktøjer til at fremme studiet af exoplanetary systemer, og for at fremskynde søgningen efter udenjordisk liv.
Den nye konsensus undersøgelse rapport, forfattet af den Nationale Akademier for Naturvidenskab, Teknik og Medicin, fremhæver flere strategiske prioriteringer, som, hvis de gennemføres, vil gå langt i at sikre, at forskere har de ressourcer, de har brug for at studere exoplaneter (planeter i kredsløb omkring andre stjerner). Det hedder Exoplanet Science-Strategi, og det identificerer den specifikke forskning prioriteter, samtidig med at anbefalinger om, hvordan NASA bør investere sin indsats.
“Over det seneste årti, exoplanet science har givet mange bemærkelsesværdige opdagelser, fra de direkte billeder af unge gas-gigant exoplaneter til påvisning af molekyler og skyer i den atmosfære af mere end et hundrede verdener,” skriver forfatterne i den nye rapport. “Men vores viden om den fulde rækkevidde af exoplanet-egenskaber, og at deres lokale miljøer, er fortsat væsentligt mangelfulde.”
Ja, vi har gjort en masse fremskridt i dette område, men nogle af de vigtigste spørgsmål er stadig, som om vores type af solsystemet er almindelige eller sjældne, hvordan klippeplaneter form, og de faktorer, der giver anledning til beboelighed. Og selvfølgelig, vi endnu ikke kender, hvis liv eksisterer andre steder i Mælkevejen. Den nye rapport er en slags puf til at få NASA på sporet, så de Nationale Akademier ser frem til de næste 10 år af exoplanetary forskning.
På det bredeste niveau, rapporten har to overordnede mål for exoplanetary forskere. For det første, astronomer og astrobiologists brug for at tilegne sig en bedre forståelse af, hvordan planetsystemer dannes og udvikler sig, herunder bedre beskrivelser af planetariske system arkitekturer, kompositioner og miljøer. For det andet, de har brug for at lære nok om exoplaneter til at træffe kvalificerede forudsigelser om beboelighed, og for at gøre en meningsfuld søgninger af fremmede liv i fjerne stjernesystemer.
En kunstners opfattelse af Kepler-47 stjerne systemIllustration: NASA
At forskere anbefaler en “holistisk” tilgang til studiet af exoplaneter og deres miljøer, såsom opmåling en lang række af planet typer (herunder protoplanetariske diske, baby planeter, og i slutningen af deres liv), og at finde måder til at bestemme massen, størrelse, stemningsfulde kompositioner, og kemi på fjernt verdener. Disse analyser bør ske på så mange exoplaneter som muligt, og på stjerne-systemer med varierende orbitale parametre og stjerne typer, forfatterne anbefaler.
Okay, cool. Men forskere har brug for de rigtige værktøjer til at være i stand til at udføre denne slags arbejde. Og i den forstand, NASA, og de astronomer, der bruger sit værktøj, der er ramt af en slags blindgyde. Kepler-rumteleskop, for eksempel, er ved at løbe tør for brændstof, mission alle, men forbi.
Ser frem til de næste 10 år eller mere af astronomiske opdagelser, forfatterne er at spørge NASA om at udvikle en avanceret space telescope til at give direkte billeder af fjerne exoplaneter, med et særligt fokus på at opdage Jorden-lignende planeter i kredsløb om stjerner lig vores egen Sol.
Hertil kommer, at NASA skal investere inden for jordbaseret astronomi, siger rapporten. To fremtidige observatorier, den Gigantiske Magellan telescope (GMT) og Thirty Meter Telescope (TMT), vil tilbyde fremskridt inden for billeddiagnostik og spektroskopi (måling af absorption og udsendelse af lys) af hele den planetariske systemer. Disse observatorier vil også være i stand til at registrere molekyler, såsom ilt, inden den atmosfære af langt væk planeter. GMT er i øjeblikket under konstruktion, men TMT har endnu at blive godkendt.
Men disse jordbaserede teleskoper kræver finansiering, så forfatterne bag den nye rapport har signaleret National Science Foundation, så det statslige organ, der passer bedst til denne opgave. De Nationale Akademier vil gerne NSF til at foretage betydelige investeringer i både GMT og TMT-teleskopet, og til at finansiere udvikling af add-on enheder, til at aktivere bestemte exoplanet-jagt kapaciteter. NSF investeringer bør også arbejde på at give “all-sky adgang til den AMERIKANSKE forskningsverden.”
Forfatterne ønsker NASA at gøre Wide Field Infrared Survey Telescope (WFIRST) til rådighed for astronomer til at studere exoplaneter. Dette teleskop er lige ved at være klar til prime time, og når den er på plads, kan det bruges til undersøgelse meget mere fjerne planeter end Kepler nogensinde kunne. WFIRST vil give mulighed for en mere grundig undersøgelse af exoplaneter, og give direkte billeder og spektre af planeter omkring fjerne stjerner.
De Nationale Akademier rapport opfordrer også til NASA for at gøre Transiting Exoplanets Survey Satellit (TESS) og den endnu-til-være-lanceret James Webb Space Telescope (JWST) til rådighed for en bredt sammensat gruppe af forskere, der så kunne systematisk indsamle data om exoplaneter, og, i tilfælde af JWST, survey deres atmosfærer.
“Identifikation af liv på en exoplanet, der ikke vil blive udført af en enkelt forskergruppe eller en enkelt metode,” skriver forfatterne. “Det vil kun ske, når vi samler de kombinerede indsigt astrofysikere, planetariske forskere, Jord forskere, og heliophysicists, og give dem mulighed for og ressourcer til at samarbejde.”
NASA vil sandsynligvis modtage denne congressionally mandat rapport med stor glæde. De Nationale Akademier for Naturvidenskab, Teknik og Medicin, der findes for at give en uafhængig og objektiv analyse og rådgivning. Bevæbnet med disse anbefalinger, NASA, kan nu tage denne rapport til Kongressen og bede om tilstrækkelige midler.
Bør NASA og Kongressen overholder disse anbefalinger, de næste 10 år skal bære vidnesbyrd om, at nogle usædvanlige astronomiske og astrobiological opdagelser.
[De Nationale Akademier for Naturvidenskab, Teknik og Medicin]