हाल के वर्षों में खगोलविदों द्वारा खोजे गए हजारों एक्सोप्लेनेट्स के बावजूद, यह निर्धारित करना कि उनमें से कोई भी रहने योग्य है या नहीं, यह एक बड़ी चुनौती है। चूंकि हम इन ग्रहों का सीधे अध्ययन नहीं कर सकते हैं, वैज्ञानिक अप्रत्यक्ष संकेतों की तलाश करने के लिए मजबूर हैं। इन्हें बायोसाइन्सेर्स के रूप में जाना जाता है, जिसमें हम उन रासायनिक उपोत्पादों से युक्त होते हैं जिन्हें हम किसी ग्रह के वायुमंडल में कार्बनिक जीवन के साथ जोड़ते हैं।
नासा के वैज्ञानिकों के एक दल द्वारा किए गए एक नए अध्ययन में हमारे सौर मंडल से परे जीवन के संभावित संकेतों की खोज के लिए एक नई विधि का प्रस्ताव है। वे सलाह देते हैं कि शांत, युवा बौने सितारों से लगातार तूफानी तूफानों का फायदा उठाया जाए। ये तूफान अंतरिक्ष में तारकीय सामग्री और विकिरण के विशाल बादलों को नुकसान पहुंचाते हैं, जो एक्सोप्लैनेट वायुमंडल के साथ बातचीत करते हैं और बायोसिग्नर्स का उत्पादन करते हैं जो पता लगाया जा सकता है।
हाल ही में सामने आए “एक्सोप्लेनेट्स अराउंड गेल एंड के स्टार्स” के शीर्षक से वायुमंडलीय बीकन का अध्ययन किया गया प्रकृति वैज्ञानिक रिपोर्ट। नासा के गोडार्ड स्पेस फ्लाइट सेंटर में हेलियोफिजिक्स साइंस डिवीजन (एचएसडी) के एक वरिष्ठ खगोल वैज्ञानिक व्लादिमीर एस। अराएपेटियन के नेतृत्व में, टीम में नासा के लैंगली रिसर्च सेंटर, साइंस सिस्टम्स एंड एप्लीकेशन इन्क्लूडेड (एसएसएआई) और अमेरिकी विश्वविद्यालय के सदस्य शामिल थे। ।
परंपरागत रूप से, शोधकर्ताओं ने एक्सोप्लेनेट वायुमंडल में ऑक्सीजन और मीथेन के संकेतों की खोज की है, क्योंकि ये कार्बनिक प्रक्रियाओं के जाने-माने बायप्रोडक्ट हैं। समय के साथ, ये गैसें जमा हो जाती हैं, जो कि स्पेक्ट्रोस्कोपी का उपयोग करके पता लगाया जा सकता है। हालाँकि, यह दृष्टिकोण समय लेने वाला है और इसके लिए खगोलविदों को किसी दूर के ग्रह से स्पेक्ट्रा का अवलोकन करने में दिन बिताने पड़ते हैं।
लेकिन ऐरीपेटियन और उनके सहयोगियों के अनुसार, संभावित रहने योग्य दुनिया पर क्रूडर हस्ताक्षर की खोज करना संभव है। यह दृष्टिकोण मौजूदा प्रौद्योगिकी और संसाधनों पर निर्भर करेगा और इसमें काफी कम समय लगेगा। जैसा कि अरापेटियन ने नासा की प्रेस विज्ञप्ति में बताया:
“हम मौलिक पूर्वापेक्षा से जीवन के लिए गठित अणुओं की खोज में हैं - विशेष रूप से आणविक नाइट्रोजन, जो हमारे वायुमंडल का 78 प्रतिशत है। ये बुनियादी अणु हैं जो जैविक रूप से अनुकूल हैं और इनमें मजबूत अवरक्त उत्सर्जक शक्ति है, जिससे हमें इनका पता लगाने की संभावना बढ़ जाती है। ”
एक टेम्पलेट के रूप में पृथ्वी पर जीवन का उपयोग करते हुए, Airapetian और उनकी टीम ने एक्सोप्लेनेट्स वायुमंडल में जल वाष्प, नाइट्रोजन और ऑक्सीजन गैस उपोत्पादों के संकेत या संकेत के लिए एक नई विधि तैयार की। हालांकि, वास्तविक चाल सक्रिय बौने सितारों के साथ होने वाली चरम अंतरिक्ष मौसम की घटनाओं का लाभ उठाने के लिए है। ये घटनाएं, जो ग्रहों के वायुमंडल को विकिरण के फटने के लिए उजागर करती हैं, उन रासायनिक प्रतिक्रियाओं का कारण बनती हैं जो खगोलविद उठा सकते हैं।
जब हमारे सूर्य, एक जी-प्रकार के पीले बौने जैसे सितारों की बात आती है, तो ऐसे मौसम की घटनाएं आम हैं जब वे अभी भी युवा हैं। हालांकि, अन्य पीले और नारंगी सितारों को अरबों वर्षों तक सक्रिय रहने के लिए जाना जाता है, जो ऊर्जावान, चार्ज कणों के तूफान का उत्पादन करते हैं। और एम-प्रकार (लाल बौना) तारे, ब्रह्मांड में सबसे आम प्रकार, अपने लंबे जीवन भर सक्रिय रहते हैं, समय-समय पर अपने ग्रहों को मिनी-फ्लेयर्स के अधीन करते हैं।
जब ये एक एक्सोप्लैनेट तक पहुंचते हैं, तो वे वायुमंडल के साथ प्रतिक्रिया करते हैं और नाइट्रोजन (N²) और ऑक्सीजन (O and) गैस के रासायनिक पृथक्करण को एकल परमाणुओं में और जल वाष्प को हाइड्रोजन और ऑक्सीजन में बदल देते हैं। नाइट्रोजन और ऑक्सीजन परमाणुओं के टूटने के बाद रासायनिक प्रतिक्रियाओं का एक झरना पैदा होता है, जो हाइड्रॉक्सिल (OH), अधिक आणविक ऑक्सीजन (O), और नाइट्रिक ऑक्साइड (NO) पैदा करता है - जिसे वैज्ञानिक "वायुमंडलीय बीकन" के रूप में संदर्भित करते हैं।
जब स्टारलाइट किसी ग्रह के वायुमंडल से टकराती है, तो ये बीकन अणु ऊर्जा को अवशोषित करते हैं और अवरक्त विकिरण का उत्सर्जन करते हैं। इस विकिरण की विशेष तरंग दैर्ध्य की जांच करके, वैज्ञानिक यह निर्धारित करने में सक्षम हैं कि रासायनिक तत्व क्या मौजूद हैं। इन तत्वों की संकेत शक्ति भी वायुमंडलीय दबाव का एक संकेत है। एक साथ लिया गया, ये रीडिंग वैज्ञानिक को वातावरण के घनत्व और संरचना को निर्धारित करने की अनुमति देते हैं।
दशकों से, खगोलविदों ने यह गणना करने के लिए एक मॉडल का उपयोग किया है कि ऑक्सीजन से सौर ऊर्जा के संपर्क में आने वाले पृथ्वी के वातावरण में ओजोन (O is) कैसे बनता है। इसी मॉडल का उपयोग - और इसे अंतरिक्ष मौसम की घटनाओं के साथ जोड़कर, जो कि शांत, सक्रिय सितारों से अपेक्षित हैं - Airapetian और उनके सहयोगियों ने गणना करने की मांग की कि पृथ्वी की तरह वायुमंडल में कितना नाइट्रिक ऑक्साइड और हाइड्रॉक्सिल बनेगा और कितना ओजोन नष्ट हो जाएगा ।
इसे पूरा करने के लिए, उन्होंने नासा के थर्मोस्फीयर आयनोस्फियर मेसोस्फीयर एनर्जेटिक्स डायनेमिक्स (TIMED) मिशन से डेटा की सलाह ली, जो वर्षों से पृथ्वी के वातावरण में बीकन के निर्माण का अध्ययन कर रहे हैं। विशेष रूप से, उन्होंने ब्रॉडबैंड इमिशन रेडिओमेट्री (SABER) इंस्ट्रूमेंट का उपयोग करते हुए इसकी साउंडिंग ऑफ़ द एटमोस्फियर से डेटा का उपयोग किया, जिससे उन्हें अनुकरण करने की अनुमति मिली कि इन बीकन के अवरक्त अवलोकन एक्सोप्लेनेट वायुमंडल में कैसे दिखाई दे सकते हैं।
मार्टिन मिलिंजक के रूप में, नासा के लैंगले रिसर्च सेंटर में SABER के सहयोगी मुख्य शोधकर्ता और कागज के सह-लेखक ने संकेत दिया:
“पृथ्वी के वायुमंडल द्वारा उत्सर्जित अवरक्त विकिरण के बारे में हम जो जानते हैं, उसे देखते हुए, विचार यह है कि एक्सोप्लैनेट को देखें और देखें कि हम किस प्रकार के संकेतों का पता लगा सकते हैं। अगर हमें पृथ्वी के लगभग समान अनुपात में एक्सोप्लैनेट सिग्नल मिलते हैं, तो हम कह सकते हैं कि जीवन की मेजबानी के लिए ग्रह एक अच्छा उम्मीदवार है। ”
उन्होंने पाया कि तीव्र तारकीय तूफानों की आवृत्ति सीधे वायुमंडलीय बीकन से आने वाले ताप संकेतों की ताकत से संबंधित थी। जितने अधिक तूफान होते हैं, उतने ही अधिक बीकन अणु बनते हैं, जो एक सिग्नल को मजबूत बनाते हैं, जो पृथ्वी से एक अंतरिक्ष दूरबीन के साथ देखा जा सकता है, और केवल दो घंटे के अवलोकन समय पर आधारित है।
उन्होंने यह भी पाया कि इस तरह की विधि से एक्सोप्लेनेट का खरपतवार निकल सकता है जिसमें पृथ्वी जैसा चुंबकीय क्षेत्र नहीं होता है, जो सूर्य से आवेशित कणों के साथ स्वाभाविक रूप से संपर्क करते हैं। इस तरह के एक क्षेत्र की उपस्थिति यह सुनिश्चित करती है कि किसी ग्रह का वायुमंडल छीन न लिया जाए, और इसलिए यह आदत के लिए आवश्यक है। जैसा कि ऐरापेटियन ने समझाया:
“एक ग्रह को एक चुंबकीय क्षेत्र की आवश्यकता होती है, जो वातावरण को ढाल देता है और ग्रह को तारकीय तूफान और विकिरण से बचाता है। यदि तारकीय हवाएं इतनी अधिक नहीं हैं कि एक एक्सोप्लैनेट के चुंबकीय क्षेत्र को उसकी सतह के करीब संपीड़ित कर दे, तो चुंबकीय क्षेत्र वायुमंडलीय पलायन को रोकता है, इसलिए वायुमंडल में अधिक कण हैं और एक मजबूत परिणामी अवरक्त संकेत है। "
यह नया मॉडल कई कारणों से महत्वपूर्ण है। एक ओर, यह दर्शाता है कि किस तरह से अनुसंधान ने पृथ्वी के वायुमंडल के विस्तृत अध्ययन को सक्षम किया है और यह अंतरिक्ष के मौसम के साथ कैसे बातचीत करता है, यह अब एक्सोप्लैनेट के अध्ययन की ओर रखा जा रहा है। यह रोमांचक भी है क्योंकि यह सितारों के कुछ वर्गों के आसपास एक्सोप्लेनेट की आदत के नए अध्ययन की अनुमति दे सकता है - कई प्रकार के पीले और नारंगी सितारों से लेकर शांत, लाल बौने सितारों तक।
ब्रह्मांड में लाल बौने सबसे सामान्य प्रकार के तारे हैं, जो सर्पिल आकाशगंगाओं में 70% सितारों और अण्डाकार आकाशगंगाओं में 90% के लिए जिम्मेदार हैं। हाल की खोजों के आधार पर और अधिक, खगोलविदों का अनुमान है कि लाल बौने सितारों में चट्टानी ग्रहों की प्रणाली होने की बहुत संभावना है। शोध दल यह भी अनुमान लगाता है कि जेम्स वेब स्पेस टेलीस्कोप जैसे अगली पीढ़ी के अंतरिक्ष उपकरण इस मॉडल का उपयोग करके रहने योग्य ग्रहों को खोजने की संभावना बढ़ाएंगे।
विलियम डेंची के रूप में, एक गोडार्ड वरिष्ठ खगोल वैज्ञानिक और अध्ययन पर सह-लेखक ने कहा:
"एक्सोप्लैनेट्स पर जीवन की संभावनाओं पर नई अंतर्दृष्टि अंतःविषय अनुसंधान पर गंभीर रूप से निर्भर करती है जिसमें डेटा, मॉडल और तकनीकों का उपयोग नासा गोडार्ड के चार विज्ञान प्रभागों से किया जाता है: हेलियोफिज़िक्स, खगोल भौतिकी, ग्रह और पृथ्वी विज्ञान। यह मिश्रण एक्सोप्लेनेट अनुसंधान के लिए अद्वितीय और शक्तिशाली नए रास्ते बनाता है। "
ऐसे समय तक जब तक हम सीधे एक्सोप्लैनेट्स का अध्ययन करने में सक्षम नहीं होते हैं, कोई भी विकास जो बायोसिग्नस को अधिक समझदार और पता लगाने में आसान बनाता है, अविश्वसनीय रूप से मूल्यवान है। आने वाले वर्षों में, प्रोजेक्ट ब्लू और ब्रेकथ्रू स्टारशॉट अल्फा सेंटौरी प्रणाली के पहले प्रत्यक्ष अध्ययन का संचालन करने की उम्मीद कर रहे हैं। लेकिन इस बीच, बेहतर मॉडल जो हमें संभावित रहने योग्य एक्सोप्लैनेट के लिए अनगिनत अन्य सितारों का सर्वेक्षण करने की अनुमति देते हैं, वे सुनहरे हैं!
इतना ही नहीं, वे इस तरह के ग्रहों के बारे में हमारी समझ में बहुत सुधार करेंगे, वे सिर्फ एक या एक से अधिक 2.0 की दिशा में हमें इंगित कर सकते हैं!
