Som ung forskare, Tony del Genio från NASA:s Goddard Institute for Space Studies i New York City träffade Clyde Tombaugh, upptäckaren av Pluto.

"Jag trodde, 'Wow, detta är en engångsmöjlighet, sa Del Genio. Jag kommer aldrig att träffa någon annan som hittat en planet.

Den förutsägelsen var spektakulärt fel. År 1992, två forskare upptäckte den första planeten runt en annan stjärna, eller exoplanet, och sedan dess har fler människor hittat planeter än under hela jordens tidigare historia. Från och med denna månad, forskare har bekräftat mer än 3, 500 exoplaneter i mer än 2, 700 -stjärniga system. Del Genio har träffat många av dessa nya planetfyndare.

Del Genio är nu medledare för ett tvärvetenskapligt initiativ från NASA för att söka efter liv i andra världar. Denna nya position som ledare för detta projekt kan tyckas udda för dem som känner honom professionellt. Varför? Han har ägnat årtionden åt att studera jorden, söker inte efter liv någon annanstans.

Vi känner bara till en levande planet:vår egen. Men vi vet det mycket väl. När vi går vidare till nästa steg i jakten på främmande liv, insatsen kommer att kräva planetariska forskares expertis, heliofysiker och astrofysiker. Dock, den kunskap och verktyg som NASA har utvecklat för att studera livet på jorden kommer också att vara en av de största tillgångarna för jakten.

Livliga världar

Det finns två huvudfrågor i sökandet efter liv:Med så många platser att leta, hur kan vi fokusera på de platser som sannolikt kommer att hysa liv? Vilka är de omisskännliga livstecknen - även om det kommer i en form som vi inte helt förstår?

"Innan vi letar efter livet, vi försöker ta reda på vilka typer av planeter som kan ha ett klimat som bidrar till livet, "sa del Genio." Vi använder samma klimatmodeller som vi använder för att projicera 2000 -talets klimatförändringar på jorden för att göra simuleringar av specifika exoplaneter som har upptäckts, och hypotetiska. "

Del Genio inser att livet mycket väl kan existera i former och platser så bisarrt att det kan skilja sig väsentligt från jorden. Men i denna tidiga fas av sökningen, "Vi måste gå med den typ av liv vi känner, " han sa.

Ytterligare, vi bör se till att vi använder detaljerad kunskap om jorden. Särskilt, vi bör se till att våra upptäckter om livet i olika miljöer på jorden, vår kunskap om hur vår planet och dess liv har påverkat varandra under jordens historia, och våra satellitobservationer av jordens klimat.

Framför allt, det betyder flytande vatten. Varje cell vi känner till-även bakterier runt djuphavsventiler som finns utan solljus-kräver vatten.

Livet i havet

Forskare Morgan Cable från NASA:s Jet Propulsion Laboratory i Pasadena, Kalifornien, söker inom solsystemet efter platser som har potential att stödja flytande vatten. Några av de iskalla månarna kring Saturnus och Jupiter har hav under isskorpan. Dessa hav bildades genom tidvattenuppvärmning, det är, uppvärmning av isen orsakad av friktion mellan ytisen och kärnan som ett resultat av gravitationens interaktion mellan planeten och månen.

"Vi tyckte att Enceladus bara var tråkigt och kallt tills Cassini -uppdraget upptäckte ett flytande vatten under havsytan, "sa kabeln. Vattnet sprutar ut i rymden, och Cassini -uppdraget fann antydningar i sprayens kemiska sammansättning att havets kemi påverkas av interaktioner mellan uppvärmt vatten och stenar vid havsbotten. Galileo- och Voyager -uppdragen gav bevis för att Europa också har ett flytande vattenhav under en isig skorpa. Observationer avslöjade en rörig terräng som kan vara ett resultat av issmältning och reformering.

När uppdrag till dessa månar utvecklas, forskare använder jorden som en testbädd. Precis som prototyper för NASA:s Mars -rovers gjorde sina försök på jordens öknar, forskare testar både hypoteser och teknik på våra hav och extrema miljöer.

Cable gav exemplet på satellitobservationer av isfält i Arktis och Antarktis, som informerar om planeringen för ett Europa -uppdrag. Jordobservationerna hjälper forskare att hitta sätt att datera ursprunget till förvirrad is. "När vi besöker Europa, vi vill gå till väldigt unga platser, där material från det havet uttrycks på ytan, "sa hon." Var som helst, chansen att hitta bevis på liv ökar - om de är där. "

Vatten i rymden

För vilken stjärna som helst, det är möjligt att beräkna avståndet där planeter i omloppsbana skulle kunna ha flytande vatten på ytan. Detta kallas stjärnans beboeliga zon.

Astronomer har redan hittat några planeter i beboelig zon, och forskare Andrew Rushby, från NASA Ames Research Center, i Moffett Field, Kalifornien, studerar sätt att förfina sökningen. Platsen ensam räcker inte. "En utomjording skulle upptäcka tre planeter i vårt solsystem i den beboeliga zonen [jorden, Mars och Venus], "Sa Rushby, "men vi vet att 67 procent av dessa planeter inte är särskilt beboeliga." Han utvecklade nyligen en förenklad modell av jordens kolcykel och kombinerade den med andra verktyg för att studera vilka planeter i den beboeliga zonen som skulle vara de bästa målen att titta på för livet, med tanke på trolig tektonisk aktivitet och vattencykler. Han fann att större steniga planeter är mer benägna än mindre att ha yttemperaturer där flytande vatten kan finnas, med samma mängd ljus från stjärnan.

Renyu Hu, av JPL, förfinade sökandet efter beboeliga planeter på ett annat sätt, letar efter signaturen på en stenig planet. Grundläggande fysik berättar att mindre planeter måste vara steniga och större gasformiga, men för planeter som sträcker sig från jordstorlek till ungefär dubbelt så stor radie, astronomer kan inte skilja en stor stenig planet från en liten gasformig planet. Hu var pionjär för en metod för att detektera ytmineraler på exoplaneter med berggrund och definierade den kemiska atmosfären för vulkanisk aktivitet, som inte skulle inträffa på en gasplanet.

Vitala tecken

När forskare utvärderar en möjlig beboelig planet, "livet måste vara hypotesen om sista utväg, "Kabel sa." Du måste eliminera alla andra förklaringar. "Att identifiera möjliga falska positiva effekter för livssignalen är ett pågående forskningsområde inom exoplanetsamhället. Till exempel, syret i jordens atmosfär kommer från levande saker, men syre kan också produceras genom oorganiska kemiska reaktioner.

Shawn Domagal-Goldman, av NASA:s Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland, letar efter omisskännlig, kemiska tecken på liv, eller biosignaturer. En biosignatur kan vara att hitta två eller flera molekyler i en atmosfär som inte borde vara där samtidigt. Han använder denna analogi:Om du gick in i ett studentrum och hittade tre studenter och en pizza, du kan dra slutsatsen att pizzan nyligen hade kommit, eftersom studenter snabbt konsumerar pizza. Syre "förbrukar" metan genom att bryta ner det i olika kemiska reaktioner. Utan tillförsel av metan från livet på jordens yta, vår atmosfär skulle bli helt utarmad av metan inom några decennier.

Jorden som exoplanet

När människor börjar samla direktbilder av exoplaneter, även den närmaste kommer att visas som en handfull pixlar i detektorn - ungefär som den berömda "blå prick" -bilden av jorden från Saturnus. Vad kan vi lära oss om planetlivet från en enda prick?

Stephen Kane från University of California, Riverside, har kommit på ett sätt att besvara den frågan med hjälp av NASA:s jordpolykromatiska bildkamera på National Oceanic and Atmospheric Administration's Deep Space Climate Observatory (DSCOVR). Dessa högupplösta bilder-2, 000 x 2, 000 pixlar - dokumentera jordens globala vädermönster och andra klimatrelaterade fenomen. "Jag tar dessa härliga bilder och slår ihop dem till en enda pixel eller en handfull pixlar, "Förklarade Kane. Han kör ljuset genom ett brusfilter som försöker simulera störningar som förväntas från ett exoplanetuppdrag.

DSCOVR tar en bild var halvtimme, och den har varit i omloppsbana i två år. Det är mer än 30, 000 bilder är överlägset den längsta kontinuerliga uppteckningen av jorden från rymden som finns. Genom att observera hur ljusstyrkan på jorden ändras när mestadels land är i sikte jämfört med mestadels vatten, Kane har kunnat omarbeta Jordens rotationshastighet-något som ännu inte har mätts direkt för exoplaneter.

När hittar vi liv?

Varje forskare som är involverad i sökandet efter liv är övertygad om att det finns där ute. Deras åsikter skiljer sig åt när vi hittar det.

"Jag tror att vi om 20 år har hittat en kandidat som kan vara den, "säger del Genio. Med tanke på hans erfarenhet av Tombaugh, han lade till, "Men mitt rekord för att förutsäga framtiden är inte så bra."

Rushby, å andra sidan, säger, "Det har varit 20 år bort de senaste 50 åren. Jag tror att det är på skalan av årtionden. Om jag var en spelmänniska, vilket jag inte är, Jag skulle gå för Europa eller Enceladus. "

Hur snart vi hittar en levande exoplanet beror verkligen på om det finns en relativt nära, med rätt bana och storlek, och med biosignaturer som vi kan känna igen, Sa Hu. Med andra ord, "Det finns alltid en lyckofaktor."