Будущая миссия NASA "Обсерватория Обитаемых Миров" была рекомендована к финансированию в Декадальном обзоре астрономии и астрофизики Национальных академий наук на 2020-е годы. Обсерватория нацелена на идентификацию и прямое изображение потенциально обитаемых экзопланет. Это будет первый телескоп, специально разработанный для поиска жизни на экзопланетах. Телескоп будет использовать спектроскопию для поиска молекулярных следов примитивной жизни, таких как молекулярный кислород или метан, которые являются биосигнатурами.
Этот предлагаемый инфракрасный/оптический/ультрафиолетовый космический телескоп требует новых технологий. Недавно NASA выбрало три промышленных предложения, которые будут способствовать потребностям миссии на общую сумму 17,5 миллионов долларов. Одна из новых технологий включает высокоуровневый коронограф для блокировки света от звезды-хозяина, чтобы можно было изображать её планеты. Другое требование включает чрезвычайно стабильную оптическую систему.
Не признанным преимуществом Обсерватории Обитаемых Миров является то, что она потенциально может искать городские огни на ночной стороне обитаемых экзопланет. Основываясь на статье, которую я написал со студенткой Элисой Табор, Обсерватория Обитаемых Миров будет достаточно чувствительной, чтобы обнаружить искусственное освещение на ночной стороне на уровне, сравнимом с освещением звезды на дневной стороне планеты, и даже сможет различать тип ламп, используемых инопланетянами на их улицах, и сравнивать их с нашими светодиодными лампами, например. Обнаружение искусственного света не требует изображения планеты, а лишь наблюдения за тем, что свет добавляется от планеты к излучению звезды и альбедо дневной стороны планеты. Относительные вклады этих компонентов изменяются по мере того, как планета меняет своё положение относительно звезды и нашей линии видимости по своей орбите.
Мы должны помнить, что биологические существа на обитаемом мире у обычных красных карликов, вероятно, обладают инфракрасно-чувствительными глазами, как мантис-креветки на Земле, потому что инфракрасное зрение помогло бы им выжить на дневной стороне их экзопланеты. Если их цивилизация достигнет технологической стадии, они, вероятно, будут использовать инфракрасные лампы для освещения ночной стороны. Обнаружение их искусственного света не только проинформировало бы нас об их технологической инфраструктуре, но и о биологии их зрения. Мне было бы интересно побывать в кабинете офтальмолога на их экзопланете.
Очевидно, что лучший шанс увидеть городские огни за пределами Солнечной системы — это ближайшие звезды. Самая близкая цель — Проксим Центавра, красный карлик, расположенный в 4,25 световых годах от нас. Эта звезда почти в шестьсот раз тусклее Солнца, и поэтому планета должна находиться в десятки раз ближе к ядерной печи своей звезды-хозяина, чем расстояние между Землей и Солнцем, чтобы поддерживать химию жизни, как мы её знаем, в жидкой воде. Интересно, что Проксим Центавра имеет каменистую планету с массой около 1,3 массы Земли на двадцатой части расстояния между Землей и Солнцем. Из-за близости к звезде считается, что эта планета — Проксим b — приливно захвачена, показывая ту же сторону звезде все время — как Луна делает относительно Земли.
Проксим b имеет постоянную дневную сторону и постоянную ночную сторону. Мои дочери говорят, что если мы когда-нибудь переедем туда, они захотят дом на полосе, разделяющей две стороны, чтобы можно было вечно наблюдать закат. Если Проксим b уже заселена технологической цивилизацией, её дневная сторона может быть покрыта фотоэлектрическими ячейками для генерации электричества, которое освещало бы и согревало ночную сторону, которая иначе была бы холодной и тёмной.
Обсерватория Обитаемых Миров потенциально могла бы обнаружить городские огни на постоянной ночной стороне Проксим b. Даже если искусственное освещение будет таким же слабым, как у нашей цивилизации на ночной стороне Земли, эта Обсерватория могла бы его обнаружить, если освещение будет ограничено узким диапазоном частот, который в тысячи раз меньше полного спектрального диапазона Проксим Центавра.
Проксим b вращается вокруг своей звезды каждые 11,2 дня, делая дни рождения в тридцать раз более частыми, чем на Земле. Высокий спрос на яркие огни во время вечеринок на ночной стороне Проксим b может быть возможностью для нас также отпраздновать, если сигнал будет обнаружен Обсерваторией Обитаемых Миров.
В случае, если на Проксим b нет технологической жизни, мы могли бы искать городские огни вокруг других ближайших звёзд, таких как Альфа Центавра A и B, звезда Барнарда, Лухман 16, WISE 0855-0714, Волк 359 и Лаланд 21185, которые все находятся менее чем в два раза дальше, чем Проксим Центавра.
Мы также могли бы искать яркие огни от гигантских космических кораблей на ядерной энергии, движущихся через межзвездное пространство. Дюжину лет назад я участвовал в конференции, открывавшей кампус Нью-Йоркского университета в Абу-Даби вместе с моим коллегой из Принстонского университета, Эдом Тернером. Конференция включала тур по городу, во время которого местный гид хвастался, что их городские огни настолько яркие ночью, что их можно увидеть с Луны. Эд и я посмотрели друг на друга и задались вопросом: “Как далеко могла бы обнаружить одиночный город самая глубокая фотография Вселенной?” Впоследствии мы опубликовали статью, в которой рассчитали, что глубокие экспозиции телескопа Хаббла, телескопа Уэбба и, очевидно, будущей Обсерватории Обитаемых Миров могли бы заметить искусственное освещение, эквивалентное городским огням Токио, на космическом корабле, который находится в 30 раз дальше, чем расстояние между Землей и Солнцем. Такие огни были бы спектроскопически отличны от отражательной способности поверхности солнечного спектра, и их поток будет изменяться обратно пропорционально квадрату расстояния, а не четвёртой степени расстояния — как это происходит для объектов, отражающих солнечный свет. Когда я спросил астронома Майка Брауна из Калтеха, проверял ли он, показывает ли поток от какого-либо объекта пояса Койпера неожиданные изменения, он ответил: “Зачем мне проверять? Очевидно, что поток от объектов пояса Койпера должен уменьшаться обратно пропорционально четвёртой степени расстояния.”
Будем надеяться, что Обсерватория Обитаемых Миров откроет нам глаза на “неизвестные неизвестные,” а именно миры, которых наше воображение в настоящее время не замечает. Через несколько минут я собираюсь сесть на рейс в Вашингтон, округ Колумбия, где завтра вечером буду обсуждать этот вопрос на специальном мероприятии на Капитолийском холме, посвященном моей научной программе.
