ถ้าโลกเป็นดาวเคราะห์นอกระบบ เอเลี่ยนจะพบสัญญาณอารยธรรมได้

 

ชั้นบรรยากาศโลก และอวกาศ

     ถ้าเราอยากจะมองหาสิ่งมีชีวิตบนพิภพอื่น ทำไมถึงไม่เริ่มจากดาวเคราะห์ดวงเดียวที่เรารู้ว่ามีชีวิตก่อนล่ะ

     กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์เวบบ์สามารถตรวจจับก๊าซที่น่าสนใจจำนวนมากในชั้นบรรยากาศดาวเคราะห์นอกระบบ เมื่อพิภพที่ห่างไกลเหล่านี้ผ่านหน้า(transit) ดาวฤกษ์แม่ของพวกมัน ชั้นบรรยากาศจะกรองแสงไว้ ทิ้งร่องรอยองค์ประกอบของชั้นบรรยากาศให้กล้องได้ตรวจจับ

     ชั้นบรรยากาศของโลกนั้นอุดมไปด้วยไนโตรเจนและมีออกซิเจนอยู่ไม่น้อย และยังมีโมเลกุลเช่น มีเธน ซึ่งบอกถึงการมีสิ่งมีชีวิตอย่างโจ่งแจ้ง และยังมีโมเลกุลจำนวนน้อย เช่น ไนโตรเจนไดออกไซด์(NO₂) และ คลอโรฟลูโอโรคาร์บอน(CFCs ; สารทำความเย็นฟรีออน) ซึ่งเป็นตัวบ่งชี้ที่ชัดเจนถึงอารยธรรมที่ประกอบการอุตสาหกรรม

     ตามที่การศึกษาล่าสุดได้แสดงไว้ ถ้าโลกเป็นดาวเคราะห์นอกระบบ กล้องเวบบ์ก็น่าจะจำแนกโมเลกุลเหล่านั้นในชั้นบรรยากาศดาวเคราะห์ของเราได้ การศึกษานี้เผยแพร่ออนไลน์ arXiv และจะเผยแพร่ใน The Planetary Science Journal  

สเปคตรัมแบบส่องผ่าน(transmission spectrum) ของชั้นบรรยากาศโลก

     การศึกษาเริ่มต้นจากการสำรวจชั้นบรรยากาศโลกของจริง ดาวเทียม SCISAT ของคานาดาได้เก็บสเปคตรัมแสงอาทิตย์ที่ผ่านทะลุพื้นที่ที่ปลอดเมฆในชั้นบรรยากาศโลกด้วยความละเอียดสูง และจากสิ่งนี้ก็จำแนกโมเลกุลธรรมชาติและสังเคราะห์ได้จำนวนหนึ่ง

     ด้วยการเฉลี่ยข้อมูลตลอดความลึกที่แตกต่างกันในชั้นบรรยากาศ การศึกษาก่อนหน้านี้ได้จำลองสเปคตรัมที่เป็นไปได้ที่น่าจะปรากฏเมื่อโลกผ่านหน้าดวงอาทิตย์ เมื่อมองจากระบบสุริยะส่วนนอก ซึ่งได้ให้รากฐานว่าข้อมูลดาวเคราะห์นอกระบบน่าจะมีสภาพอย่างไร จากนั้น ผู้เขียนก็ขยับไปอีกขั้นด้วยการทำให้ข้อมูลหยาบขึ้น โดยเพิ่มสัญญาณรบกวน(noise) ให้กับสัญญาณดาวเคราะห์ และจากนั้น ก็ใช้ความละเอียดที่ต่ำลง นี่คล้ายกับการสำรวจที่กล้องเวบบ์น่าจะได้จากดาวเคราะห์ที่ห่างออกไปหลายปีแสง

     เป้าหมายก็เพื่อตรวจสอบว่ายังคงมีข้อมูลเพียงพอที่จะจำแนกแบบจำลองชั้นบรรยากาศหรือไม่ แม้กระทั่งเมื่อการสำรวจเหล่านั้นสลัวและเต็มไปด้วยคลื่นรบกวน แน่นอนว่าถ้าอัตราส่วนสัญญาณต่อสัญญาณรบกวน(signal-to-noise ratio) ยังสูงพอก็จะจำแนกโมเลกุลจำนวนมาก ซึ่งรวมถึง คาร์บอนไดออกไซด์(CO₂), มีเธน(CH₄), โอโซน(O₃), ไอน้ำ และ CFCs(ซึ่งถูกระงับการใช้มากว่า 33 ปีแต่ยังปรากฏอยู่ในชั้นบรรยากาศโลก) บนดาวเคราะห์นอกระบบดวงหนึ่งที่คล้ายโลก ที่อยู่ห่างออกไป 50 ปีแสง

     จากนั้น ทีมก็ขยับเพิ่มอีกก้าว และตรวจสอบระบบดาวเคราะห์ที่เรียกว่า TRAPPIST-1 ซึ่งอยู่ห่างออกไป 40 ปีแสงและประกอบด้วยดาวเคราะห์ 7 ดวง โดยอาจมี 2 หรือ 3 ดวงที่มีศักยภาพเอื้ออาศัยได้ ด้วยการลองเพิ่มสเปคตรัมโมเลกุลให้กับสเปคตรัมจำลองจากพิภพใน TRAPPIST ทีมก็แสดงว่ากล้องเวบบ์ยังสามารถจำแนกสัญญาณชีวภาพและสัญญาณเทคโนโลจี ถ้ามีอยู่บนดาวเคราะห์ในระบบ TRAPPIST

การตรวจสอบสเปคตรัมแบบส่องผ่าน ใช้การสำรวจการผ่านหน้า(transit)  ของดาวเคราะห์เพื่อหาร่องรอยสารเคมีในชั้นบรรยากาศดาวเคราะห์ ซึ่งดูดกลืนคลื่นแสงในความยาวคลื่นที่จำเพาะ

      เรายังคงไม่สามารถจำแนกโครงสร้างต่างดาวบนพิภพเหล่านี้ได้ แต่เราก็ไม่จำเป็นต้องบินไปไกลขนาดนั้นเพื่อพิสูจน์การมีอยู่ของเอเลี่ยน ถ้ากล้องเวบบ์จำแนกออกซิเจน, โมเลกุลอินทรีย์ และโมเลกุลสังเคราะห์อย่าง CFCs ในชั้นบรรยากาศดาวเคราะห์นอกระบบที่อยู่ใกล้ๆ ได้ เราก็จะทราบว่ามีอารยธรรมทรงปัญญาอยู่/เคยอยู่ที่นั่น ก็น่าจะเป็นก้าวที่สำคัญในการเข้าใจสิ่งมีชีวิตในเอกภพ

     ประเมินว่ามีดาวเคราะห์นอกระบบราว 4 พันดวงภายในระยะทาง 50 ปีแสงจากโลก อาจจะมีสักอารยธรรมหนึ่งแล้วก็ได้ที่พบว่ามีพวกเราอยู่ตรงนี้ แม้ว่าเราอาจจะสงสัยว่าเพราะเหตุใดพวกนั้นจึงไม่ติดต่อสื่อสารกับเราสักที

สเปคตรัมแบบส่องผ่าน(transmission spectrum) ของชั้นบรรยากาศโลก

แหล่งข่าว phys.org : if Earth were an exoplanet, JWST would know there’s an intelligent civilization here
                iflscience.com : if aliens have a JWST, this is how they’d see Earth has intelligent life