Exoplanetele, noua frontieră a explorării spațiului--interviu cu Sara Seager

Explorarea spațială are din nou avânt, după o lungă perioadă de acalmie. Noi alunizări umane sunt prevăzute în următorii ani, și se anunță, la un orizont temporal puțin mai îndepărtat, misiuni către Marte, poate Venus, a cărei atmosferă este monitorizată cu sporită atenție pentru găsirea unor semne de viață. Un alt grup de cercetători, și un mare număr de amatori grupați în jurul unor site-uri precum planethunters.org, extind sfera cunoașterii umane către infinitul extra-solar, exoplanetar, în căutare de semne de viață--"biosemnaturi" în jargonul breslei--și lumi habitabile. Invitata noastră, Sara Seager, se află în avangarda acestei palpitante aventuri,  despre care vorbește cu pasiune și claritate în trei volume de mare popularitate, două cu caracter științific--"Exoplanetele și Căutarea Lumilor Habitabile" și "Procese Fizice în Atmosfere Exoplanetare", al treilea memorialistic, "Cele Mai Mici Lumini din Univers", apărut în 2020 la editura Crown.

Sara Seager:  De când mă știu mi-au plăcut cerul nocturn și astronomia. La mijlocul anilor '90, când eram doctorandă, au fost descoperite primele exoplanete  în jurul unor stele similare soarelui. Eram în căutarea unui subiect de teză și îndrumătorul mi-a sugerat subiectul exoplanetelor, pe atunci o descoperire foarte recentă și controversată. Așa am început.

Reporter:  Ce impact va avea, în domeniul studiului exoplanetar, intrarea în joc a telescopului Webb?

Sara Seager:  Cu telescopul spațial James Webb, lansat și devenit operațional în ultimele luni, vom fi capabili, în cel mai scurt timp, să studiem zeci de atmosfere exoplanetare. Până la Webb, studiul era limitat, cu mici excepții, la atmosfera planetelor gigante fierbinți, unde am detectat, printre altele, sodiu, potasiu, bioxid de carbon și vapori de apă.

Reporter:  Despre câte exoplanete vorbim în acest stadiu? Există o tipologie? 

Sară Seager:  Știm de existența a 5.000 de exoplanete, cu alte 5.000 în curs de confirmare și validare. Cu telescopul Webb lărgim câmpul investigației atmosferice de la planetele uriașe-fierbinți spre planete din ce în ce mai mici. Speranța, visul nostru, este să includem în perimetrul cercetării, grație noului instrument, atmosfera exoplanetelor stâncoase, pentru a le găși toate asemănările  cu Pământul. Știm de existența unor planete în zone stelare habitabile, dar deocamdată nu putem stabili cu certitudine în ce măsură sunt similare Pământului. Când vine vorba de caracterizarea atmosferei unei planete capacitatea telescoapelor terestre este foarte limitată, deși unele dintre ele, cum ar fi cel european, foarte larg,  din Chile, au obținut rezultate notabile. Este nevoie în primul rând de observatoare poziționate deasupra distorsiunii optice a atmosferei terestre, așadar de telescoape orbitale gen Hubble și acum James Webb.

Reporter: Un arsenal impresionant într-un spațiu științific imens. Este numărul exoplanetelor teoretic infinit?

Sară Seager:  În întregul Univers numărul exoplanetelor este atât de mare mintea umană cu greu îl poate estima. Numai în galaxia noastră sunt sute de miliarde de stele, și există sute de miliarde de galaxii.

Reporter:   A le cunoaște exhaustiv este deci o imposibilitate. Ce metode folosiți pentru a detecta și studia exoplanete, și ce instrumente, înafara celor deja pomenite?

Sara Seager:  Avem la această oră 5-6, poate mai multe modalități.  Domeniul este atât de amplu încât mi-ar fi imposibil să le rezum. Separăm reperarea exoplanetelor de studierea lor.  Pentru detectarea exoplanetelor instrumentul cel mai eficient este TESS (Stația Orbitală de Studiere a Exoplanetelor), misiune NASA având la bord patru camere de luat vederi--în esență lentile telefoto cu detectoare fine și un câmp vizual extrem de larg. În fiecare lună, satelitul monitorizează o altă felie considerabilă a spațiului, inventariind sute de mii, până la milioane de scăderi infime ale luminozității stelelor,  care ar putea indica trecerea prin fața lor a planetelor. Când găsim o"candidată" la statutul de exoplanetă transmitem datele întregii comunități astronomice, care continuă investigațiile pentru a o confirma.

Reporter:   Ați spus "trecerea prin fața" lor".  E o metodă  așadar limitată la anumite traiectorii, observabile de un instrument în mișcare circumterestră.

Sara Seager: Nu-i neapărat adevărat. În orice caz, detectarea unei scăderi infinitezimale de luminozitate cauzată de planete care tranzitează, din unghiul nostru de vedere, prin fața stelei, este cea mai comună dar nu singura metodă.  Altă metodă este detectarea unui ușor "tremur" al stelei, pentru că planeta orbitantă are un efect gravitațional care provoacă o ușoară deplasare a stelei, o mișcare abia perceptibilă reperabilă cu  telescoape terestre, care pot determina în ce măsură la mijloc este o planetă. Oricât ar părea de incredibil există și planete neorbitante, fără de stea, în mișcare liberă. Unele dintre aceste planete au avut poate "ambiția" de a deveni stele, dar nu și mărimea necesară.

Reporter:   Căutați semne de viață în această imensitate exoplanetara?

Sara Seager:   Categoric căutăm semne de viață pe exoplanete. Căutarea nu s-a încheiat însă, pentru că atmosferele planetelor stâncoase sunt deosebit de greu de analizat. E de sperat că viața în spațiu se bazează, ca și pe Terra, pe reacții chimice  generând, ca produse secundare, reziduale,  gaze care se acumulează în atmosferă și care prezintă trăsături atribuibile vieții.  Noi--înțelegând eu și atîția alți colegi--visăm să  găsim un gaz neobișnuit, oxigen, o combinație oxigen-metan, oxid de azot, poate fosfină. Cu cât ne apropiem însă de găsirea acestor gaze, cu atât problema devine mai complicată, pentru că nici un gaz nu-i cu adevărat unic. Deîndată ce un savant propune un gaz care ar putea fi o biosemnatură, altul argumentează că-i vorba de un fals-pozitiv, că acel gaz poate avea origini nebiologice.

Reporter:  Aveți un asteroid care vă poartă numele, fostul 9729, și, încă mai important pentru continuitatea conversației noastre, o ecuație.

Sara Seager: Ecuația Seager este o versiune modificată a ecuației Drake referitoare la șansele de existență a unor extratereștri care ne pot trimite semnale radio. Când găsim o biosemnatură gazoasă nu putem ști precis dacă provine de la o formă de viață inteligentă--de la humanoizi--sau, de la simpli microbi. Am luat deci ecuația Drake--cu permisiunea autorului, bineînțeles--și am reformulat-o cu variabile ale șansei de a găși semne de viață sub formă de biosemnătură gazoasă.