החיפוש אחר כדור ארץ שני

חוקרים מפתחים טכנולוגיות חדשות שישמשו בטלסקופי חלל שיוכלו לא רק לצלם את אותם תאומי כדור הארץ אלא גם לזהות את הכימיה המדויקת על פי הספקטרום שלהם – ההפרדה של האור לצבעים המרכיבים אותו כדי לזהות כוכבי לכת בעלי אטמוספירות ואקלימים ניתנים לחיים.

אנחנו, בני אדם עשויים לא להיות היחידים המהרהרים על מקומנו ביקום. אם חייזרים תבוניים משוטטים ביקום, הם גם עשויים לשאול שאלה שמטרידה את בני האדם במשך מאות שנים: האם אנחנו לבד? לחייזרים אלה יכולים להיות כמו לנו טלסקופי חלל ענקיים המוקדשים לחקר כוכבי לכת מרוחקים וחיפוש חיים. ללימוד כוכבי לכת מרוחקים וחיפוש חיים. האם אחד מאותם טלסקופים צילם תמונה של הגולה הכחולה שלנו, והאם קלטו את הראיות לקיום יערות ויצורים בשפע שהעדות להם תגיע בצורת כימיקלים פשוטים: חמצן, אוזון, מים ומתאן?

בנאס”א מקווים ללכוד רמזים לכימיה דומה לזו שלנו בכוכבי לכת דמויי כדור הארץ מחוץ למערכת השמש שלנו. המכונים EXO EARTH. חוקרים מפתחים טכנולוגיות חדשות שישמשו בטלסקופי חלל שיוכלו לא רק לצלם את אותם תאומי כדור הארץ אלא גם לזהות את הכימיה המדויקת על פי הספקטרום שלהם – ההפרדה של האור לצבעים המרכיבים אותו כדי לזהות כוכבי לכת בעלי אטמוספירות ואקלימים ניתנים לחיים.
“עדויות לחיים מחוץ לכדור הארץ לא הולכות להיראות כמו אנשים ירוקים קטנים. אלה עשויים לחשוף את עצמם בתחום התדרים” אמר ניק סיגלר, הטכנולוג הראשי של תכנית חקר כוכבי לכת מחוץ לכדור הארץ במעבדה להינע סילוני של נאס”א בפסדינה, קליפורניה המפתחת בין היתר גם תכניות למשימות צילום כדורי ארץ חיצוניים בעתיד.

להעלים את הכוכבים

כדי להשיג מטרה זו, מפתחת נאס”א טכנולוגית קורונוגרפיה פעילה במעבדות שונות, כולל JPL. קורונוגרפים הם מכשירים בהם השתמשו במאה ה-20 כדי לחקור את השמש שלנו. הם עושים שימוש במסננים מיוחדים כדי לחסום את האור מהדיסקה של השמש, וכך יכולים המדענים לחקור את האטמוספירה החיצונית שלה או העטרה (קורונה).

עכשיו מפתחת נאס”א קורונוגרף מתוחכם יותר כדי לחסום את האור המסנוור של כוכבים אחרים ולחשוף כוכבי לכת קלושים שעשויים להקיף אותם. כוכבים מאפילים על כוכבי הלכת שלהם. למשל, השמש שלנו בהירה פי 10 מיליארד יותר מכדור הארץ. כמו ההבדל בין זרקורים של אצטדיון גדול לעומת נר זעיר.

“החיפוש אחר כוכבי לכת דמויי כדור הארץ מתחיל עם דיכוי אור הכוכבים,” אמרה רונדה מורגן, טכנולוגית הקורונוגרף בתכנית מחקר כוכבי הלכת החיצוניים ב-JPL. “זה כמו לחסום את אור השמש עם מגן שמש תוך כדי נהיגה על מנת לראות את הדרך.”

טלסקופים על הקרקע כבר השתמשו בקורונוגרפים לצלם כוכבי לכת מחוץ למערכת השמש, אך כוכבי לכת אלה היו קלים לצילום מכיוון שהיו גדולים, בהירים ומסלולם מרוחק מהכוכב המארח שלהם. כדי לצלם תמונה של כוכבי לכת בגודל של כדור הארץ הנמצאים באיזור החיים של כוכבים הדומים לשמש שלנו – האזור שבו טמפרטורות מתאימות לחיים ואוקיינוסים ואגמים המכילים מים – ידרש טלסקופ חלל. כך ניתן יהיה להימנע מהשפעת טשטוש האטמוספירה הסוערת שלנו.

מספר סוגים של קורונוגרפים נמצאים בפיתוח עבור משימות חלל מוצעות. משימה אחת, בראשות מרכז טיסות החלל גודארד של נאס”א, בגרינבלט, מרילנד, שמכונה WFIRST תסרוק את השמים בתחום התת-אדום.
משימת WFIRST תוכל לזהות כימיקלים באטמוספרות של כוכבי לכת קטנים כמו סופר-כדורי ארץ, מעין בני דודים גדולים של כדור הארץ, כגון קפלר-452b, שנתגלה לאחרונה על ידי החללית קפלר של נאס”א. הדבר יוכל לסלול את הדרך למחקרים עתידיים של כדורי ארץ חיצוניים. משימת WFIRST גם תחקור תעלומות קוסמיות אחרות כגון החומר האפל והאנרגיה האפלה.
האתגר העיקרי עבור קורונוגרפים, היא להתגבר על הנטיה של אור הכוכבים לסטות ולכן הצבת מסכה מעגלית מול הכוכב אינה חוסמת את האור לגמרי. אור הכוכבים מתעקל כמו שגלי אוקיאנוס מתעקלים סביב איים בתהליך הנקרא עקיפה.
כל סוג של קורונוגרף מנסה לפתור את האתגר הזה בצורה שונה, בין אם באמצעות מספר רב של מסננים וכן באמצעות שימוש במראות שיעוותו בחזרה את הכוכבים כדי להפוך את אורם לרציף.

אתגר נוסף בעיצוב הקורונוגרפים הוא להתגבר על התנודות הזעירות של טלסקופ החלל. צוות ב- JPL בוחן כיצד הקורונוגרפים שלהם יכולים להתמודד עם התנודות הללו באמצעות ניסויים בתאי ואקום. הם בנו סימולטור של טלסקופ בחלל בגודל מספיק לבדיקות אלה. בחלל התנודות של הטלסקופים חייבות לקטון כדי לאפשר תצלומים של קורונוגרף. הטלסקופ המדומה יאפשר לבדוק את הקורונוגרף של WFIRST בתנאים מציאותיים כמו בחלל.
בעוד פיתוח WFIRST נע קדימה, מתכנני המשימה כבר חושבים על השלב הבא: טלסקופ חלל שנועד לצלם כוכבים דומים לכדור הארץ. פיתוח משימה כזו ידרוש יותר מעשור אבל הפיתוח של הברגים והאומים של הטכנולוגיה מתנהל בקצב קדחתני.

“זו תקופה מרגשת למחקר כוכבי הלכת מחוץ למערכת השמש,” אמר גארי בלקווד, מנהל תוכנית חקר כוכבי הלכת החיצוניים בנאס”א. “זו היסטוריה בהתהוות.”

לידיעה בנושא