Dzięki obserwacjom Księżyca za pomocą Bardzo Dużego Teleskopu (VLT), należącego do ESO, astronomowie znaleźli dowody na istnienie życia we Wszechświecie - na Ziemi. Poszukiwanie życia na naszej rodzinnej planecie może wydawać się trywialnym zadaniem, ale nowatorskie podejście międzynarodowego zespołu naukowców może w przyszłości doprowadzić od odkrycia życia w innym miejscu Wszechświata. Wyniki badań zostały opisane w artykule, który ukazał się 1 marca 2012 r. w czasopiśmie "Nature".

"Wykorzystaliśmy sztuczkę zwaną obserwacjami światła popielatego Księżyca, aby spojrzeć na Ziemię tak jakby była planetą pozasłoneczną" mówi Michael Sterzik (ESO), główny autor publikacji. "Słońce oświetla Ziemię i jego światło jest odbijane z powrotem, trafiając na powierzchnię Księżyca. Powierzchnia Księżyca działa jak gigantyczne zwierciadło i z powrotem odbija światło docierające od Ziemi - właśnie je obserwowaliśmy za pomocą VLT".

Światło popielate można łatwo dostrzec gołym okiem, a szczególnie spektakularny widok otrzymamy przy zastosowaniu lornetki. Najlepiej widać je gdy Księżyc jest w fazie wąskiego sierpa, około trzy dni przed lub po nowiu. Poza jasnym sierpem widać wtedy poświatę na pozostałej części tarczy Księżyca, rozświetloną dzięki światłu odbitemu od Ziemi.

Astronomowie analizowali słabe światło popielate w poszukiwaniu wskaźników takich jak pewne kombinacje gazów w ziemskiej atmosferze, które mogą wskazywać na istnienie życia organicznego. Metoda ta ustanawia Ziemię jako punkt porównania dla przyszłych poszukiwać życia na planetach poza Układem Słonecznym.

Zdjęcie przedstawia sierp Księżyca nad Obserwatorium ESO Paranal w Chile. Można dostrzec zarówno jasny sierp, jak i resztę tarczy Księżyca. Zjawisko to nazywane jest światłem popielatym. Powstaje dzięki słonecznemu światłu odbitemu od Ziemi i oświetlającemu księżycową powierzchnię. Obserwując światło popielate astronomowie mogą badać własności światła odbitego od Ziemi, tak jakby była planetą pozasłoneczną i poszukiwać oznak istnienia na niej życia. Fotografia została wykonana 27 października 2011 roku. Widać na niej także planety Merkury i Wenus. Źródło:ESO/B. Tafreshi/TWAN

W ziemskiej atmosferze głównymi gazami wytworzonymi biologicznie są tlen, ozon, metan i dwutlenek węgla. Ale mogą one występować również w sposób naturalny w atmosferach planet nie posiadających życia. Tym co czyni je biologicznymi sygnaturami, jest jednoczesne występowanie gazów w odpowiednich ilościach, które można wytłumaczyć jedynie istnieniem życia. Gdyby życie nagle zniknęło i nie rozprzestrzeniało już tych gazów, Część szybko by zanikła, a wraz z nią charakterystyczne sygnatury biologiczne.

Wskaźniki życia, albo sygnatury biologiczne, są trudne do wykrycia konwencjonalnymi metodami, ale zespół zastosował nowatorskie podejście, które jest bardziej czułe. Zamiast analizować jak jasne jest odbite światło w poszczególnych barwach, naukowcy zbadali za pomocą VLT polaryzację światła. Technika ta zwana jest spektropolarymetrią. Sygnatury biologiczne w odbitym świetle ukazały się bardzo wyraźnie po jej zastosowaniu do światła popielatego Księżyca obserwowanego teleskopem VLT.

Stefano Bagnulo (Armagh Observatory, Irlandia Północna, Wielka Brytania), współautor pracy, wyjaśnia uzyskane korzyści: "Światło od odległej egzoplanety jest ukryte w blasku jego gwiazdy centralnej, przez co bardzo trudno się je analizuje - to tak jakby próbować zbadać ziarenko pyłu umieszczone obok silnej żarówki. Ale światło odbite przez planetę jest spolaryzowane, natomiast światło od gwiazdy - nie. Zatem techniki polarymetryczne pomagają nam w rozróżnieniu słabego światła odbitego przez egzoplanetę od oślepiającego światła gwiazdy".

Zespół naukowców zbadał zarówno kolor, jak i stopień polaryzacji światła pochodzącego od Ziemi, po jego odbiciu od Księżyca, tak jakby pochodziło od planety pozasłonecznej. Udało się wydedukować, że ziemska atmosfera jest częściowo zachmurzona, że część powierzchni planety jest pokryta oceanami oraz - co najważniejsze - że istnieje na niej roślinność. Można było nawet wykryć zmiany w pokrywie chmur i ilości roślinności, gdy w różnym czasie różne obszary Ziemi odbijały światło w kierunku Księżyca.

Gdy światło jest spolaryzowane, jego składowe pól elektrycznego i magnetycznego mają określoną orientację. W niespolaryzowanym świetle orientacja pól jest losowa i nie ma preferowanego kierunku. W niektórych kinach 3D stosuje się właśnie polaryzację światła: osobne obrazy wytworzone różnie spolaryzowanym światłem są za pomocą filtrów polaryzacyjnych w okularach przesyłane do naszego lewego i prawego oka. Zespół zmierzył polaryzację korzystając ze specjalnego trybu obserwacji instrumentu FORS na VLT.

"Poszukiwania życia poza Układem Słonecznym zależą od dwóch czynników: po pierwsze, czy takie życie w ogóle istnieje, a po drugie, czy posiadamy techniczne możliwości jego wykrycia" dodaje współautor Enric Palle (Instituto de Astrofisica de Canarias, Teneryfa, Hiszpania). "Nasza praca jest ważnym krokiem w kierunku uzyskania takich możliwości."

"Spektropolarymetria może ostatecznie powiedzieć nam czy proste życie roślinne - oparte o procesy fotosyntezy - powstało gdzieś we Wszechświecie" podsumowuje Sterzik. "Na pewno jednak nie szukamy małych zielonych ludzików lub dowodów na życie inteligentne".

Następna generacja teleskopów, takich jak E-ELT (Ogromnie Wielki Teleskop Europejski), może być w stanie dostarczyć nadzwyczajną wiadomość, że Ziemia nie jest jedynym siedliskiem życia w ogromnej przestrzeni kosmosu.

Skład zespołu badawczego: Michael F. Sterzik (ESO, Chile), Stefano Bagnulo (Armagh Observatory, Irlandia Północna, Wielka Brytania) oraz Enric Palle (Instituto de Astrofisica de Canarias, Teneryfa, Hiszpania).

Źródło: ESO

Referencje dokumentu: M. Sterzik et al., "Biosignatures as revealed by spectropolarimetry of Earthshine", Nature 483, 64-66 (01 March 2012) doi:10.1038/nature10778