Galileo perto do satélite de Júpiter Io. O veículo chegou ao planeta em 7 de dezembro de 1995 e pousou em 21 de setembro de 2003. A imagem mostra que a antena está totalmente implantada, embora, de fato, isso nunca tenha acontecido.
Em 8 de dezembro de 1990, a espaçonave Galileo foi lançada da Terra para Júpiter. Ele se distanciou por 960 km, retendo seus instrumentos em integridade e manteve contato constante. Ele coletou dados, incluindo o nosso planeta.
Mas o que ele poderia pegar de tal distância? Vida, vegetação, sinais da mente eram visíveis? Estas questões foram levantadas em 1993 por Karl Sagan. Os resultados mostraram que o dispositivo registrou uma enorme quantidade de informações confirmando a vida em nosso planeta. Assim, em qualquer outra forma, se passar a uma distância suficiente, perceberá o mesmo.
Havia muita informação: grandes quantidades de água superficial, oxigênio, metano, ozônio, sinais de rádio e assim por diante. Mas Sagan se concentrou no poderoso reflexo da cor do infravermelho próximo no espectro terrestre. A borda vermelha indica a presença de um pigmento receptor de luz no sistema fotossintético. Em outras palavras, recebemos uma assinatura de vegetação. Isto é, sondas como Galileu devem encontrar facilmente todos esses sinais em outros objetos, se forem, é claro.
Mas aqui foram cerca de quilômetros e planejamos explorar objetos distantes por anos-luz. Seria possível notar a borda vermelha em tais condições? Os cientistas estão interessados em responder a essa pergunta.
Pilar Montanes-Rodriguez do Observatório Solar "Big Bear"
Quando você está procurando por planetas com sinais de vida, é importante entender o que procurar. Pilar Montanes-Rodriguez enfoca a presença de gases atmosféricos. É necessário identificar combinações como oxigênio e metano, oxigênio e água, ozônio e dióxido de carbono. Mas isso apenas indica a presença de formas microbianas que existiram em nosso planeta por bilhões de anos antes do aparecimento de organismos multicelulares. Encontrar algo mais complexo (plantas) é muito mais difícil. Para isso e precisa contar com a borda vermelha. Mas é possível revelá-lo?
Ao luar
O pesquisador que estuda as assinaturas espectrais dos planetas não possui uma grande seleção de objetos. Sagan, Palle e Montanes-Rodriguez focaram no planeta mais estudado - a Terra. Parece que, com uma história tão rica, a tarefa deveria ser simples. Afinal, se o Galileo fez isso de uma grande distância, os satélites orbitais podem nos fornecer informações, pelo menos todos os dias. Certo? Não, eles não vão fazer isso.
A linha inferior é que o estudo de exoplanetas é diferente da revisão de objetos próximos. O dispositivo, voando a uma distância de 1000 km, pode literalmente olhar para características geográficas e indicar uma borda vermelha poderosa em locais com vegetação (como florestas da Amazônia). Mas sobre os oceanos ou desertos a borda não se mostrou. O mesmo se aplica aos satélites em órbita, fixados em diferentes regiões.
Quando se trata de exoplanetas, a distância complica as coisas. Podemos não apenas entender onde as áreas com oceanos, desertos e vegetação estão localizadas, mas também descobrir se elas existem. Nós só temos um espectro comum em nossas mãos, então a borda vermelha não será concentrada em pontos, mas diluída. Ou talvez não se manifeste de todo?
Luzes da Terra
Se satélites e espaçonaves não puderem medir o espectro terrestre integrado, então como obtê-lo? Da luz terrena. Você sabe que a Lua muda sua aparência. A parte brilhante é iluminada pelo sol e a escuridão fica na sombra. Mas ainda não desaparece completamente, mas emite um leve brilho refletido da Terra. Este é o brilho terrestre. Se a observação direta rastreia a luz refletida de áreas específicas, o globo inteiro exibe a amálgama de luz da metade da superfície da Terra. Uma vez que tomamos um espectro como base, a Terra brilhante é uma representação ideal de como nosso planeta será visto por um observador distante.
A caça pela borda vermelha
Os cientistas não esperavam um avanço ou alguns resultados estonteantes. Eles usaram o telescópio de 60 polegadas do Palomar Observatory e um espectrômetro de alta precisão para registrar o espectro da radiação da Terra na noite de 19 de novembro de 2003. Naquela época, eles não notaram um aumento significativo no sinal, explicando a falha da camada de nuvem. O fato é que as nuvens têm as propriedades para refletir e encravar os sinais das áreas verdes.
Regiões da Terra exibindo aurora em diferentes épocas 19 de novembro de 2003
Para confirmar o palpite, Palle e Montanes-Rodriguez decidiram comparar os dados com a cobertura real da nuvem e a cobertura verde. Isso ajudou a criar um modelo de computador que combina luz refletida de diferentes regiões. Ela previu com precisão o espectro da superfície da Terra.
Isso provou que eles podem demonstrar um espectro a qualquer noite se houver informações sobre a cobertura de nuvens. Tendo recebido uma ferramenta tão poderosa, os cientistas poderiam considerar o problema do outro lado. A borda vermelha era quase imperceptível, mas isso não significa que o método de busca de vegetação fosse inútil. Talvez existam condições em que o sinal é mais perceptível?
A primeira coisa que vem à mente é rastrear a noite quando o céu está limpo. Mas aqui vamos encontrar um erro. As nuvens cobrem sempre cerca de 60% da superfície. Ou seja, suas nuvens sempre serão as mesmas. Qual deve ser o dia perfeito para pesquisar?
Três dias de luz terrestre. Aqui estão as porcentagens de luzes terrestres para áreas do planeta que são tanto nebulosas quanto cobertas de vegetação, tiradas em três dias diferentes. A linha azul (19 de novembro de 2003) - 40% da superfície foi responsável pela criação do brilho, preto e vermelho (19 de dezembro de 2002 e 7 de dezembro de 2003) - apenas um pequeno intervalo estava envolvido. Três picos (da esquerda para a direita): Ásia, África e América do Sul. Para determinar com precisão, os cientistas decidiram modelar o espectro da Terra todos os dias durante o ano de 2003. Descobriu-se que 19 de dezembro de 2002 e 7 de dezembro de 2003 mostraram uma forte flutuação da borda vermelha durante o dia. O sinal apareceu e desapareceu três vezes. Os pesquisadores acompanharam o tempo e perceberam que as corridas de cavalos surgiram quando as regiões que mais contribuíam para o processo incluíam áreas ricas em vegetação. O instrumento pareceu enlouquecer, tentando indicar a presença de formas de vida.
Por que, então, o sinal na primeira noite foi fraco? Aqui devemos levar em conta que o tamanho da área envolvida no processo pode mudar drasticamente. Quando observamos a Lua, vemos suas mudanças (iluminação pelo Sol). Se você estivesse seguindo a Terra de um satélite, você teria notado o mesmo efeito. Naturalmente, apenas as áreas brilhantes ajudam a criar brilho. Eles podem ser incrivelmente estreitos e fracos, ou podem cobrir metade do planeta quando está aceso. Acontece que houve momentos em que o nosso planeta estava "fervilhando" de vida, e houve dias de completo silêncio.
Não nos esqueçamos de que a exposição à luz pode cair em zonas com oceanos, terras ou densamente coberta por nuvens, portanto o efeito nem sempre é notável e radicalmente diferente. Acontece que a borda vermelha é simplesmente absorvida por esses fatores.
O espectro da radiação da Terra e a borda vermelha A linha preta representa o espectro em 19 de novembro de 2006. Verde - simulação computacional do espectro no mesmo dia (é claro que eles convergem). Vermelho - modelo de albedo espectral em 7 de dezembro de 2003. A borda vermelha é indicada pela inclinação da linha.
Os pesquisadores descobriram uma pista, a saber, uma lacuna fina. Nosso planeta gira, então se uma grande porcentagem da luz é vista sobre a América, refletida para a lua, ela será notada acima do continente, e não do oceano. Ou seja, as áreas de vegetação com um sinal de borda vermelha devem ser facilmente localizadas e não se sobreporão à luz do deserto. O mesmo vale para as nuvens. As áreas de nuvens ainda contribuem com uma certa quantidade de luz. Mas, se o componente é representado por uma lacuna estreita, tudo muda. Esta lacuna será ocasionalmente coberta de nuvens, mas continuará caindo em um território desprovido de “interferência” e captando vegetação.
Ou seja, estamos enviando um feixe de varredura para a Terra em rotação. Ele passará por todos os lugares verdes e receberemos sinais da borda vermelha em determinados momentos. Mas nos oceanos e desertos terrestres, ele ficará em silêncio. Isso é demonstrado com as datas de contato com a Ásia, África e América do Sul.
Mas nosso planeta não é o melhor exemplo para pesquisa. Afinal de contas, a maioria é coberta com água, portanto, você pode usar apenas uma faixa estreita para a pesquisa e esperar que a área atenda aos requisitos.
Seções do esplendor da Terra (19 de novembro e 7 de dezembro) Em 19 de novembro (esquerda) a maior parte do disco da Terra brilhou com a observação e contribuiu com sua parte de luz, mas no dia 7 de dezembro (direita) apenas a lacuna foi acesa. No primeiro caso, apenas 15% do território é coberto por vegetação e, no segundo, 48%.
Para outros planetas
Como isso ajuda na busca em outros planetas? Bem, desde o início parece que nada. No nosso caso, procedemos das características da Terra, a posição da Lua e do Sol. As missões futuras precisarão procurar a reflexão de um planeta em particular, não um satélite hipotético. Este será um processo muito complicado, especialmente porque o nosso mundo é um caso único, já que é impossível receber a reflexão da luz de um satélite em outros objetos.
Mas Montanes-Rodriguez não concorda com isso. Os exoplanetas têm fases que se parecem com o que vemos quando olhamos para a lua. Quando o planeta se move para o lado oposto da estrela, parece completo. Ele também gira e atinge o ponto em que está mais perto de nós. Mas ela pode se esconder atrás de uma estrela, desmantelando apenas a faixa de luz. Com a escolha certa do dia, você pode escanear o planeta e encontrar a borda vermelha.
A Lua e os Exoplanetas Nós vemos que a Lua muda de forma dependendo das fases. Isso pode ser aplicado a outros planetas. É necessário procurar a borda vermelha quando ela é “nova” e vemos apenas uma faixa estreita.
Como sempre, os cientistas nos oferecem boas e más notícias. Vamos começar com o negativo. Para encontrar a borda vermelha em um planeta distante, você precisa olhá-la ao longo de uma linha próxima ao plano de seu caminho orbital. Se for rejeitado, então simplesmente não veremos a "fase". Mas mesmo sob condições ideais, notamos a vantagem no momento da fraqueza do planeta. Isso acontece quando está localizado perto da estrela. Mas isso causa dificuldades, pois é necessário isolar a luz da própria estrela. Portanto, você precisará de equipamentos que sejam 10 vezes mais sensíveis do que os modernos.
Mas há boas notícias. A borda vermelha pode ser encontrada se soubermos a localização exata. Agora não temos ferramentas, mas no futuro esse método será útil. E então perceberemos que não apenas no Universo e em algum outro lugar há vegetação, água e possivelmente formas racionais de vida.
