Wie weit könnten wir erkennen, dass die Erde Leben hat?

Ich vermute, dass lebenswichtige Planeten zu weit voneinander entfernt sind, um entdeckt zu werden. Ich denke, wir können nur diejenigen innerhalb einer Kugel um unseren Planeten finden, die einen Durchmesser von 100 Lichtjahren hat, aber ich vermute, dass lebenswichtige Planeten viel weiter entfernt sind.

Ich möchte den Durchmesser der Kugel abschätzen, in dem wir Leben auf einem anderen Planeten nachweisen können, und dann die Wahrscheinlichkeit abschätzen, dass sich Leben in dieser Kugel befindet.

Geben Sie zum Beispiel unsere aktuelle Technologie an, wie weit entfernt das Leben auf der Erde sein kann. Wie viele Sterne wie unsere Sonne befinden sich in dieser Sphäre? Wie lange würde es dauern, bis SETI jeden dieser Sterne ausschließt?

Kommt darauf an, was man unter Erkennen von Leben versteht. Wie in diesem Was-wäre-wenn-Beitrag von Randall Munroe erklärt , werden die Algen auf der Erde den Außerirdischen von uns erzählen, bevor wir ihnen von uns erzählen können.

Wenn Sie das Vorhandensein von flüssigem Wasser oder das Vorhandensein von als Nachweis für das Leben betrachten, können Sie einen solchen Nachweis durchführen, indem Sie das Spektrum der extrasolaren Planeten untersuchen, die wir derzeit messen können. Der bisher am weitesten entfernte extrasolare Planet befindet sich in einer Entfernung von 27.700 Lichtjahren . Eine teilweise Antwort auf Ihre Fragen wäre es, das Spektrum jedes extrasolaren Planeten innerhalb der zirkumstellaren Wohnzone zu untersuchen, um nach Signaturen für verräterische Lebenszeichen zu suchen. Derzeit verfügen wir über die Technologie, um das optische Reflexionsspektrum eines extrasolaren Planeten zu messen, z. B. das ESO-VLT , das Gemini-Observatorium und das OSIRIS-Instrument für GTC$O_2$aber ich weiß nicht, ob SETI diese Fähigkeit hat. Sie könnten die Arbeit von Dr. Sara Seager weiter nachschlagen .

Ich hatte die Beantwortung dieser Frage aufgeschoben, weil sie mir zu umfassend erscheint, ohne genau anzugeben, welche Nachweismethoden vorgeschlagen werden. Aber wenn Sie es direkt aus der Perspektive beantworten - wenn wir das Sonnensystem nehmen und es in einiger Entfernung von uns aufstellen würden, könnten wir Anzeichen von Leben auf dem Planeten Erde erkennen - dann ist die Antwort wahrscheinlich nicht.

Mit der gegenwärtigen Technologie (und damit meine ich Experimente und Teleskope, die jetzt verfügbar sind) könnten wir wahrscheinlich das Leben auf der Erde nicht erfassen, selbst wenn wir es aus einer Entfernung von einigen Lichtjahren betrachten. Daher gibt es in dieser Kugel keine Sterne (außer der Sonne).

1. Noch keine Planeten wie die Erde wurden um einen anderen Stern herum entdeckt. Das heißt, keine, die eine ähnliche Masse, einen ähnlichen Radius und eine ähnliche Umlaufbahn bei 1 au (oder in der Nähe davon) von einem Stern vom Solartyp haben % größer als die Erde; Jenkins et al. 2015. ]. Mit der aktuellen Technologie ist es fast in Reichweite. Daher hat jede gezielte Suche nach Leben auf der Erde eine begrenzte Anzahl von Orten, an denen man beginnen kann. Wenn Sie den Planeten überhaupt nicht entdecken können, besteht absolut keine Chance, anhand seiner atmosphärischen Zusammensetzung nach Biomarkern zu suchen (z. B. Sauerstoff zusammen mit einem reduzierenden Gas wie Methan oder Fluorchlorkohlenwasserstoffen aus einer industriellen Zivilisation - Lin et al. 2014)). Die einzigen Exoplaneten, für die atmosphärische Zusammensetzungen (grob und vorläufig) gemessen wurden, sind "heiße Jupiter". - riesige Exoplaneten, die sehr nahe an ihren Elternsternen kreisen.

2. Eine "blinde" Suche könnte nach Radiosignaturen suchen, und das ist natürlich, was SETI getan hat. Wenn wir über das Erkennen von "Erde" sprechen, müssen wir davon ausgehen, dass es sich nicht um absichtlich gestrahlte Kommunikationsversuche handelt, und müssen uns daher darauf verlassen, zufällige Funkgeräusche und zufällige Signale zu erkennen, die von unserer Zivilisation erzeugt werden. Das SETI Phoenix-Projekt war die am weitesten fortgeschrittene Suche nach Funksignalen aus anderen intelligenten Leben. Zitat von Cullers et al. (2000) : " Typische Signale unterschreiten im Gegensatz zu unseren stärksten die Erkennungsschwelle der meisten Umfragen, auch wenn das Signal vom nächsten Stern stammen sollte. " Zitat aus Tarter (2001) : "Bei der gegenwärtigen Empfindlichkeitsstufe könnten gezielte Mikrowellensuchen die entsprechende Leistung von starken Fernsehsendern in einem Abstand von einem Lichtjahr (innerhalb dessen keine anderen Sterne vorhanden sind) feststellen ... ". Die Zweideutigkeit in diesen Aussagen beruht auf der Tatsache, dass wir tun emit stärker strahlte Signale in bestimmten , genau definierten Richtungen, zum Beispiel zur Durchführung der Messtechnik im Sonnensystem mittels Radar. Solche Signale berechnet wurden über tausend Lichtjahre zu beobachten oder mehr. Aber diese Signale sind kurz, in eine Balken extrem enger Winkel und unwahrscheinlich, dass er wiederholt wird. Sie müssten sehr glücklich sein, wenn Sie zur richtigen Zeit in die richtige Richtung beobachten würden, wenn Sie gezielte Suchen durchführen würden.

Daher meine Behauptung, dass mit den derzeitigen Methoden und Teleskopen keine großen Erfolgschancen bestehen. Aber natürlich schreitet die Technologie voran und in den nächsten 10 bis 20 Jahren kann es bessere Möglichkeiten geben.

Der erste Schritt bei einer gezielten Suche wäre, Planeten wie die Erde zu finden. Die erste große Chance wird das 2017 startende Raumschiff TESS sein , das erdgroße Planeten um die hellsten 500.000 Sterne aufspüren kann. Die zweijährige Mission würde jedoch die Fähigkeit einschränken, ein Erdanalog zu entdecken. Die beste Wette, um andere Erden zu finden, wird später (vielleicht 2024) mit dem Start von Plato kommen, eine sechsjährige Mission, die erneut die hellsten Sterne untersucht. Dann ist jedoch ein großer Fortschritt erforderlich, um die Atmosphären dieser Planeten zu untersuchen. Direkte Bildgebung und Spektroskopie würden wahrscheinlich weltraumgestützte Nullungsinterferometer erfordern. Die indirekte Beobachtung von Phaseneffekten und Transmissionsspektroskopie durch eine Exoplanetenatmosphäre erfordert keine große Winkelauflösung, sondern nur massive Präzision und Sammelfläche. Die Spektroskopie von etwas der Größe der Erde um einen normalen Stern wird wahrscheinlich einen größeren Nachfolger des James Webb-Weltraumteleskops ( JWST - Start 2018) oder sogar mehr Sammelfläche erfordern, als das E-ELT im nächsten Jahrzehnt bereitstellen wird. Zum Beispiel Snellen (2013) Das Biomarkersignal eines Erdanalogons mit dem E-ELT zu detektieren, würde eine Expositionszeit von 80-400 Durchgängen (dh 80-400 Jahre!) erfordern!

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Ich finde es sehr schwer zu beantworten, die Erkennungsmethode ist entscheidend, inwieweit wir erkennen können. Es gibt zwei wahrscheinliche Methoden, die ich mir vorstellen kann, eine über die andere. Die erste Methode beinhaltet die Lichtgeschwindigkeit und die Erzeugung von Wellen. Die zweite besteht darin, wie wir unsere Atmosphäre angepasst haben.

Unsere Produktion von Wellen (Radio) begann Ende des 19. Jahrhunderts, wenn wir einen Bezugspunkt verwenden, etwa 1900; Wir senden seit 115 Jahren, und mit Lichtgeschwindigkeit konnte uns eine Spezies entdecken, die nicht weiter als 115 Lichtjahre entfernt war. Daher die Idee des SETI-Programms, wie es Rahul vorgeschlagen hat, mit der Absicht, uns selbst zu verbreiten.

Die beste Methode und die, die ich bei der Suche nach anderen Menschen beobachten kann, ist die atmosphärische Vergiftung. In unserer Atmosphäre gibt es bestimmte Kohlenwasserstoffe, von denen angenommen wird, dass sie nur vom Menschen produziert werden. Wenn wir so denken, ist es plausibel, dass wir auch eine atmosphärische Vergiftung um einen Exoplaneten herum feststellen können. Der Nachweis von Sauerstoff reicht einfach nicht aus, da dies nicht auf das Vorhandensein von Leben hinweist. Sauerstoff kann auf natürliche Weise in begrenzten Mengen produziert werden, wie dies an anderen Stellen im Sonnensystem der Fall ist. Um jedoch kohlenstoffbasierte Lebensformen wie uns selbst aufrechtzuerhalten, müsste eine große Menge vorhanden sein. Der Nachweis von Schadstoffen ist der logischere Weg, den Nachweis zu verstehen. Wenn wir in der Lage sind, Elemente zu produzieren, die nicht auf natürliche Weise gefunden wurden, ist dies ein klarer Hinweis darauf, dass eine Art sie dort platziert hat. Dies hängt auch von der Lichtgeschwindigkeit ab, Vom Menschen verursachte Schadstoffe existierten jedoch schon vor der Welle und mussten länger Licht durchlassen als unsere Wellenproduktion. Der Nachteil ist die Detektionsmethode der Schadstoffe. Als Mensch verwenden wir derzeit entweder einen Stern mit einem transitierenden Planeten, um die Zusammensetzung zu bestimmen, oder weniger präzise Spektraldaten (die kein atmosphärisches Material anzeigen).

Ein anderer Gesichtspunkt ist die Kardaschew-Skala . Man könnte sagen, dass wir die Technologie haben, um diese Antwort auf der Grundlage des Energieverbrauchs zu bestimmen. Wenn wir ein massives Gravitationsfeld und keine offensichtliche Energiequelle entdecken könnten, könnte die Energie von einer anderen Spezies geerntet werden. wie eine Dyson-Kugel. Ein solcher Nachweis ist meiner Meinung nach zu leicht zu übersehen, da unsere Art nicht aktiv danach sucht. Während dies eher für einen theoretischen Nachweis gilt, kann eine andere Spezies den Energieverbrauch auf unserem Planeten durch Beleuchtung unseres Planeten und der Atmosphäre zusammen mit steigenden Oberflächentemperaturen nachweisen.

Ich glaube bestenfalls, was die menschlichen Eingriffe betrifft, können wir in einem Bereich von 100-150 Lichtjahren suchen. Was die Erfassung des Lebens im Allgemeinen angeht, so kann ich mir keine vormoderne Zeit vorstellen, in der es eine einfache Möglichkeit gab, das Vorhandensein von Leben zu bestimmen, abgesehen von der Tatsache, dass wir ein stabiles System hatten, das flüssiges Wasser und Luftsauerstoff enthielt.

Wir sind möglicherweise zu sehr auf das Argument angewiesen, dass es sich um kohlenstoffbasierte Lebensformen handelt. Wenn eine andere Art fortgeschritten ist oder mehr als wir nicht kohlenstoffbasiert sind, kann es durchaus sein, dass sie nach anderen Indikationen sucht, die auf ihre eigene Art zugeschnitten sind Ebenso suchen wir nach Hinweisen, mit denen wir uns zu erkennen vorstellen.

EDIT: Wie von Rob Jeffries angefordert; NEIN, die Transitphotometrie mit der heutigen Technologie ist noch nicht möglich. Auf der 1lyErde würde es als 2.776*10^-4″-> 3600*(180/π)*(12734/9.460*10^12)oder erscheinen 2.776mas, was mit dem Very Large Telescope von ESO möglich ist, das eine Winkelauflösung hat, die in der Lage ist, in Millisekunden abzubilden. Auf der 10lyErde würde nach Fertigstellung des Cherenkov-Teleskop-Arrays, das eine Winkelauflösung hat, die in der Lage ist, in Mikrosekunden abzubilden , als 2.776*10^-5″-> 3600*(180/π)*(12734/9.460*10^13)oder 277.6μasmöglich erscheinen . Während des Array Cherenkov - Teleskop, beschränkt ist auf100μas400nm und nicht in der Lage ist, Bilder zu erstellen 1μas, werden wir auf dieser nächsten Ebene Bilder erstellen 100ly. Die Gaia Raumsonde kann bis zu auflösen20μasEs ist jedoch nicht in der Lage, Bilder auf dieser Ebene zu erstellen. Das NASA Ames Research Center demonstriert Auflösungsfähigkeiten bis hinunter zu 5μasdem Versuch, eine Auflösung bis hinunter zu erreichen 1μas, auch dies ist jedoch keine Bildauflösung. Für Radiowellen hatte ich das inverse Quadratgesetz und die Wellenverschlechterung nicht erwähnt. Für uns Menschen sind ja einige Lichtjahre möglich, wobei sich mit dem Square-Kilometer-Array eine Reihe von Möglichkeiten eröffnet .

Wenn Sie möchten, dass ich meine Vermutung vom ersten Mal zurücknehme, sind Verschmutzungs- und Transitphotometrie mit der heutigen Technologie in der Tat genauso möglich wie 1lymit vorhandenen Funkempfängern in der 1yr. Wenn Sie davon abschrecken, dass die neuen Instrumente jedoch noch nicht gebaut sind, können Sie diese Zahl erheblich erhöhen 100ly, nur weil etwas nicht gebaut ist, wird die Technologie nicht existent (Ist die SKA-Technologie machbar? Ja, wir haben die Technologie, die es jetzt möglich macht, haben wir einfach nicht getan nicht zu Technologie, die es nicht gibt.

Seti Home hat die Entdeckung des ersten erdgroßen Planeten veröffentlicht, der durch Transit entdeckt wurde. Eine weitere Veröffentlichung der Cornell University Library behauptet, dass sich der Planet in der bewohnbaren Zone befindet und dass die Möglichkeit besteht, dass sich eine Atmosphäre und flüssiges H20 auf seiner Oberfläche befinden. Das Kepler- Raumschiff hat diesen Befund entdeckt. Falls Sie dies nicht wissen, zeichnet Kepler Lichtkurven auf, wenn ein Körper über das Gesicht eines anderen Körpers wandert . Dies wird als Transit bezeichnet . Zu behaupten, dass diese Technologie noch nicht existiert, ist absurd, wenn Sie ein echtes Analogon zur Erde suchen, wie sie ist, wenn Technologie bereits existiert. 1ly, wenn du Technik nutzen willst möglich aber nicht gebaut; 100ly.