Det var en bra vecka för astrobiologi. Inom några dagar efter NASA:s tillkännagivande att de nödvändiga ingredienserna för livet finns i fjällen som bryter ut från den södra polen på Saturns måne Enceladus, forskare samlades vid Stanford University för att diskutera upptäckt av liv utanför solsystemet.

Noterar hur, "Sökandet efter liv i universum har förvandlats från spekulation till en datadriven vetenskap, "talare som Stanford-fysikern Peter Michelson erbjöd detaljerade planer för att hitta liv på exoplaneter. Under två dagar 20-21 april, dussintals forskare som deltog i genombrottskonferensen övervägde alternativ för att utforska planeter i andra stjärnsystem. Dessa alternativ inkluderade att använda en ny generation kraftfulla teleskop för långdistansobservationer, samt att utveckla en första teknik i sitt slag för att besöka andra stjärnsystem-allt inom nästa generation.

Vad dessa strategier hade gemensamt var fokus på att observera beboeliga zonplaneter i vårt lokala stjärnkvarter. Bara i det här grannskapet, inom cirka 30 ljusår från vårt solsystem, astrobiologer har redan identifierat flera jordliknande exoplaneter och dussintals system som kan hysa jordliknande världar. Dessa exoplaneter, identifieras av effekten de har på sin föräldrastjärna, är steniga och ungefär samma storlek och densitet som jorden. De kretsar kring sina stjärnor på ett avstånd som gör att flytande vatten kan existera på ytan. Det finns, dock, minst en stor skillnad mellan vår planet och dessa potentiellt beboeliga exoplaneter. Det är, de är inte cirklande stjärnor som vår sol.

På spektrumet av stjärnor, vår sol är det som kallas en gul dvärg. Det är ljust, och inte särskilt stor jämfört med de största stjärnorna i vår galax. Än, även medelhöga stjärnor som vår sol är inte så vanliga. Vårt lokala stjärnkvarter -och förmodligen i universum som helhet -fylls av många fler lågmassestjärnor. Det finns 20 gula dvärgstjärnor som vår sol i närheten och 250 M-dvärgar, en mängd stjärnor så små och svaga att, trots deras överflöd, kan inte ses med blotta ögat. Under de senaste tre till fyra åren har varenda lågmassastjärna vi har studerat verkar ha minst en planet. Vanligtvis, de har mer än en.

"Hur vanliga är planeter som kretsar om lågmassestjärnor? Mycket vanligt faktiskt, "förklarade Courtney Dressing, en astronom vid UC Berkeley till den sammansatta gruppen. "För en typisk M-dvärg, det brukar finnas 2,5 planeter. En av fyra av stjärnorna har en planet med samma storlek och temperatur som jorden i den beboeliga zonen. "

Dressingens poäng var att med tanke på antalet M-dvärgar i den lokala regionen, det borde finnas minst 60 potentiellt jordliknande planeter i beboeliga zoner inom 32 eller så ljusår härifrån, och kanske många fler. Hittills, de flesta av våra exoplanetdata kommer från rymdskeppet Kepler. Rymdfarkosten Kepler har fokuserat sin jakt på planeter på stora M-dvärgstjärnor. Inom en snar framtid, när de små och medelstora M-dvärgarna studeras, vi kan upptäcka att närmare en av tre stjärnor har en jordliknande planet i den beboeliga zonen.

Förutom att det bara är rikare, Att studera de potentiellt beboeliga exoplaneterna kring dessa lågmassestjärnor har andra fördelar. Dessa exoplaneter har snäva banor runt sina stjärnor eftersom de beboeliga zonerna är nära, ge forskare möjligheter att se sina transiter varannan vecka. Det är under dessa transiteringar, när exoplaneterna passerar framför sina stjärnor, att vi har den bästa möjligheten att studera deras atmosfär för tecken på liv. Många konferensdeltagare, inklusive Mercedes López-Morales från Harvard Center for Astrophysics, förklarade hur vi kommer att kartlägga atmosfären på de närmaste beboeliga zonplaneterna efter tecken på liv som bor på ytan eller i ett hav. "Vi ska leta efter syre, " Hon sa.

Eftersom ökningen av syre i jordens atmosfär motsvarade livets utseende, vi använder ofta den specifika molekylen som en markör för närvaron av liv någon annanstans. Också, syre gillar att interagera med andra kemikalier. Om vi ​​upptäcker en planet där syre fortfarande hänger i atmosfären, något, kanske livet, gör det aktivt. Så, sökandet efter liv kommer att fokusera på element och molekyler som väte, syre, och metan. Dock, som López-Morales förklarade, det finns en nackdel med detta tillvägagångssätt.

"En planets atmosfär är bara 1 procent av planetens storlek. Signalens storlek är liten. Du måste samla minst en biljon fotoner för att vara mycket säker på att du verkligen tittar på syre."

Den goda nyheten är att en ny generation teleskop avsedda för planetutforskning och astrobiologi kommer att komma online för att hjälpa oss att samla dessa fotoner. Ungefär vid den här tiden nästa år, Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) är redo för lansering. Under sitt tvååriga uppdrag, TESS kommer att undersöka 200, 000 stjärnor, inklusive de ljusare i våra lokala system. Giant Magellan Telescope (GMT) i Chile, beräknas vara i drift 2022, kommer att ha en upplösningseffekt som är 10 gånger större än rymdteleskopet Hubble. GMT kommer att innehålla en enhet som kallas G-CLEF-spektrografen, som kommer att kunna se molekyler som syre i avlägsna planetariska atmosfärer. Till sist, när Extremely Large Telescope (ELT) öppnar 2024, den kommer att ha mer ljusinsamlingsstyrka än jordens nuvarande 8-10 meter teleskop tillsammans. Astrobiologer räknar med att dessa stora teleskop kommer online mellan nu och 2024 för att identifiera de främsta kandidaterna för att leta efter syre och liv i vårt stjärnkvarter.

Även om vi förväntar oss en skattkammare av atmosfäriska data från dessa uppdrag, forskare upptäcker arter som lever ganska lyckligt utan syre, ljus, och andra funktioner som vi tidigare trodde var nödvändiga för livet. Dessa upptäckter belyser hur atmosfäriska biosignaturer som syre är ofullkomliga, om lockande, sätt att leta efter liv på avstånd. Frågan blir då:Kan det finnas ett annat sätt att leta efter utomjordiskt liv utöver att studera exoplanetatmosfärer?

Helst, att definitivt identifiera livet på andra världar, vi skulle besöka närliggande planeter som Proxima b, bara 4 ljusår bort, antingen personligen eller med en rymdfarkost. Detta är målet med genombrottet Starshot -initiativet. Tillkännagav för lite mer än ett år sedan, Starshots mål, enligt dess grundare, är att "bokstavligen nå stjärnorna i vår livstid". Planen för att åstadkomma denna bedrift innebär att man lanserar en flotta med mycket små rymdfarkoster. Starshot kommer då att påskynda båten så nära ljushastigheten som möjligt. Genom att rikta kraftfulla lasrar mot dessa gramstora kameror i rymden kan vi kanske minska tiden, kosta, och vikt som krävs för att få en närmare titt på planeter runt andra stjärnor.

"Målet är att flyga en sond mycket nära en planet och ta reda på om den har liv, "sa Avi Loeb, en fysiker vid Harvard Smithsonian Center for Astrophysics. "Vad är planetens färg? Är den grön? Har den vegetation? Är den blå, finns det hav? Eller är det ökenliknande? "

På konferensen, NASA -ingenjören Ruslan Belikov hade premiär för simuleringar av hur en exoplanet kan se ut från Starshots synvinkel. Även om farkosten rörde sig med 90 procent av ljusets hastighet, de inbyggda kamerorna ska fortfarande kunna plocka upp tecken på stora hav, moln, och landmassor som en exoplanet kan ha.

Förhoppningen är att en dag, genom att kombinera laseracceleration av dessa mycket små fartyg med kameror och andra sensorer, vi kanske äntligen kan ta en första hand på planeter med beboelig zon som kretsar kring närliggande stjärnor, och när jag gör, kanske definitivt hitta liv någon annanstans i universum. Att kombinera data från vår nya generation av mycket stora teleskop med atmosfäriska observationer av närliggande exoplaneter runt M-dvärgar kan hjälpa oss att välja de bästa målen för små Starshot-flygplan.

"Vi kommer att vara den generation som kommer ihåg för att hitta exoplaneter. Det är ett faktum, "sa López-Morales." Kommer vi också att vara den generation som kommer att komma ihåg som de första som hittade liv på dessa planeter? "

Den där, verkligen, skulle bli ett livs genombrott.

Denna berättelse publiceras på nytt med tillstånd av NASA:s Astrobiology Magazine. Utforska jorden och mer på www.astrobio.net.