À quelle distance pourrions-nous détecter que la Terre a la vie?

Je suppose que les planètes porteuses de vie sont trop éloignées pour être détectées. Je pense que nous ne pouvons trouver que ceux dans une sphère autour de notre planète qui a 100 années-lumière de diamètre, mais je soupçonne que les planètes porteuses de vie peuvent être beaucoup plus éloignées que cela.

Je voudrais estimer le diamètre de la sphère dans laquelle nous pourrions détecter la vie sur une autre planète, puis estimer la probabilité qu'il y ait de la vie dans cette sphère.

Par exemple, donnez à notre technologie actuelle quelle est la distance la plus éloignée qui pourrait détecter la vie sur Terre? Combien d'étoiles comme notre soleil sont dans cette sphère? Combien de temps faudrait-il à SETI pour exclure chacune de ces étoiles?

Cela dépend de ce que vous entendez par détecter la vie. Comme expliqué dans ce post de Randall Munroe , les algues sur terre parleront de nous aux extraterrestres avant que nous puissions leur parler de nous.

$O_2$mais je ne sais pas si SETI a cette capacité. Vous pouvez également consulter le travail du Dr Sara Seager .

J'avais repoussé la réponse à cette question car elle semble trop large sans préciser quel type de méthodes de détection sont proposées. Mais si vous y répondez directement du point de vue - si nous devions prendre le système solaire et le mettre à une certaine distance de nous, serions-nous capables de détecter des signes de vie sur la planète Terre - alors la réponse n'est probablement pas.

En utilisant la technologie actuelle (et j'entends par là les expériences et les télescopes qui sont disponibles maintenant), nous serions probablement incapables de détecter la vie sur Terre, même s'ils étaient observés à une distance de quelques années-lumière. Par conséquent, il n'y a pas d'étoiles dans cette sphère (autre que le Soleil).

1. Aucune planète comme la Terre n'a encore été détectée autour d'une autre étoile. C'est-à-dire, aucun qui a une masse, un rayon et une orbite similaires à 1 au (ou à proximité) d'une étoile de type solaire [EDIT: Il y a bien sûr maintenant un concurrent proche dans Kepler-452b, bien qu'il soit 60 % plus grand que la Terre; Jenkins et al. 2015. ]. Avec la technologie actuelle, il est à portée de main. Par conséquent, toute recherche dirigée de vie sur Terre a un nombre limité de points de départ. Si vous ne pouvez pas détecter la planète du tout alors il n'y a absolument aucune chance de regarder sa composition atmosphérique pour rechercher des biomarqueurs (par exemple l' oxygène avec un gaz réducteur comme le méthane, ou chlorofluorocarbones d'une civilisation industrielle - Lin et al 2014.). Les seules exoplanètes pour lesquelles les compositions atmosphériques ont été mesurées (grossièrement et provisoirement) sont les "Jupiters chauds". - des exoplanètes géantes en orbite très près de leurs étoiles parentes.

2. Une recherche «aveugle» pourrait rechercher des signatures radio et c'est bien ce que SETI a fait. Si nous parlons de détecter la "Terre", alors nous devons supposer que nous ne parlons pas de tentatives délibérées de communication par faisceaux, et donc nous devons compter sur la détection de "bavardages" radio aléatoires et de signaux accidentels générés par notre civilisation. Le projet SETI Phoenix était la recherche la plus avancée de signaux radio provenant d'autres vies intelligentes. Citant Cullers et al. (2000) : " Les signaux typiques, par opposition à nos signaux les plus forts, tombent en dessous du seuil de détection de la plupart des enquêtes, même si le signal provenait de l'étoile la plus proche ". Citant Tarter (2001) : "Aux niveaux de sensibilité actuels, des recherches micro-ondes ciblées pourraient détecter la puissance équivalente d'émetteurs de télévision puissants à une distance d'une année-lumière (dans laquelle il n'y a pas d'autres étoiles) ... ". L'équivoque dans ces déclarations est due au fait que nous faisons émettent des signaux plus intenses rayonnés dans certaines directions bien définies, par exemple pour la conduite de la métrologie dans le système solaire en utilisant un radar. de tels signaux ont été calculés pour être observables plus d' un millier d' années - lumière ou plus. Mais ces signaux sont brèves, poutres en un angle extrêmement étroit et peu susceptible d'être répété. Il faudrait être très chanceux pour observer dans la bonne direction au bon moment si vous effectuez des recherches ciblées.

D'où mon affirmation qu'avec les méthodes et les télescopes actuels, il n'y a pas beaucoup de chances de succès. Mais bien sûr, la technologie progresse et dans les 10 à 20 prochaines années, il pourrait y avoir de meilleures opportunités.

La première étape d'une recherche dirigée serait de trouver des planètes comme la Terre. La première grande opportunité sera avec le vaisseau spatial TESS , lancé en 2017, capable de détecter des planètes de la taille de la Terre autour des 500000 étoiles les plus brillantes. Cependant, sa mission de 2 ans limiterait la capacité de détecter un analogue de la Terre. Le meilleur pari pour trouver d'autres Terres viendra plus tard (2024 peut-être) avec le lancement de Platon, une mission de six ans qui étudie à nouveau les étoiles les plus brillantes. Cependant, il y a alors un grand bond en avant requis pour effectuer des études sur les atmosphères de ces planètes. L'imagerie directe et la spectroscopie nécessiteraient probablement des interféromètres annulateurs spatiaux; Les observations indirectes des effets de phase et de la spectroscopie de transmission à travers une atmosphère exoplanète ne nécessitent pas une grande résolution angulaire, juste une précision massive et une zone de collecte. La spectroscopie de quelque chose de la taille de la Terre autour d'une étoile normale nécessitera probablement un plus grand successeur du télescope spatial James Webb ( JWST - lancement 2018), ou même plus de zone de collecte que celle fournie par l'E-ELT au cours de la prochaine décennie. Par exemple Snellen (2013) soutient qu'il faudrait 80 à 400 transits de temps d'exposition (c'est-à-dire 80 à 400 ans!) pour détecter le signal de biomarqueur d'un analogue de la Terre avec l'E-ELT!

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Je trouve cela très difficile à répondre, la méthode de détection est essentielle dans la mesure où nous pouvons détecter. Il y a deux méthodes probables auxquelles je peux penser, l'une supérieure à l'autre. La première méthode implique la vitesse de la lumière et notre production d'ondes. La seconde concerne la façon dont nous avons adapté notre atmosphère.

Notre production d'ondes (radio) a commencé à la fin du 19e siècle, si nous utilisons un point de référence, disons 1900; nous diffusons depuis 115 ans, à la vitesse de la lumière, une espèce située à moins de 115 années-lumière de nous pourrait nous détecter. D'où l'idée du programme SETI comme l'a suggéré Rahul, avec l'intention de nous diffuser.

La meilleure méthode, et celle que je peux voir travailler pour les humains dans leur recherche des autres, est l'empoisonnement atmosphérique. Il y a des hydrocarbures spécifiques dans notre atmosphère qui ne seraient produits que par l'homme, si nous pensons comme ça, alors il est plausible que nous puissions également détecter un empoisonnement atmosphérique autour d'une exoplanète. Détecter l'oxygène n'est tout simplement pas suffisant, car cela n'indique pas que la vie existe, l'oxygène peut être produit naturellement en quantités limitées comme ailleurs dans le système solaire, mais pour maintenir des formes de vie à base de carbone comme nous, il devrait y avoir une abondance majeure. La détection des polluants est le moyen le plus logique de concevoir la détection. Si nous sommes capables de produire des éléments qui ne se trouvent pas naturellement, c'est une indication claire qu'une espèce les a mis là. Cela dépend aussi de la vitesse de la lumière, cependant, les polluants créés par l'homme ont existé avant l'ère des vagues et ont eu plus de temps pour transmettre la lumière que notre production d'ondes. L'inconvénient est la méthode de détection des polluants, actuellement en tant qu'êtres humains, nous comptons sur l'utilisation d'une étoile avec une planète en transit pour déterminer la composition, ou moins précisément sur les données spectrales (qui n'indiquent pas le matériau atmosphérique).

Un autre point de vue regarde l' échelle de Kardashev , on pourrait avancer que nous avons la technologie pour déterminer cette réponse en fonction de la consommation d'énergie. Si nous pouvions détecter un champ gravitationnel massif et aucune source d'énergie apparente, l'énergie pourrait bien être récoltée par une autre espèce; comme une sphère Dyson. Une telle détection, je pense, serait trop facile à ignorer car ce n'est pas quelque chose que notre espèce recherche activement. Bien que cela soit plus vrai pour une détection plus théorique, une autre espèce peut être en mesure de détecter la consommation d'énergie sur notre planète, grâce à l'éclairage de notre planète et de l'atmosphère ainsi qu'à l'augmentation des températures de surface.

Je crois que, au mieux, en ce qui concerne les interférences humaines, nous pouvons rechercher entre 100 et 150 années-lumière. En ce qui concerne la détection de la vie en général, je ne peux pas imaginer l'ère pré-moderne s'il y avait un moyen simple de déterminer que la vie existait si elle était vue ailleurs, à part le fait que nous avions un système stable contenant de l'eau liquide et de l'oxygène atmosphérique.

Nous pouvons être trop dépendants pour fournir l'argument de notre point de vue étant des formes de vie basées sur le carbone, si une autre espèce a avancé ou plus que nous n'était pas basée sur le carbone, il se pourrait très bien qu'elles recherchent d'autres indications plus localisées à leur propre espèce , de la même manière nous recherchons des indications avec lesquelles nous imaginons nous détecter.

EDIT: Comme demandé par Rob Jeffries; NON, l'utilisation de la photométrie de transit à l'aide de la technologie actuelle n'est pas encore possible. Sur 1lyTerre apparaîtrait comme 2.776*10^-4″-> 3600*(180/π)*(12734/9.460*10^12)ou 2.776mas, ce qui est possible grâce au Very Large Telescope de l' ESO qui a une résolution angulaire capable de se représenter en milliarcsecondes. Sur 10lyTerre apparaîtrait comme 2.776*10^-5″-> 3600*(180/π)*(12734/9.460*10^13)ou 277.6μas, possible après l'achèvement du réseau de télescopes Cherenkov qui a une résolution angulaire capable d'imager en microarcsecondes. Alors que le réseau de télescopes Cherenkov est limité 100μasà 400nmet n'est pas en mesure d'imager 1μas, à ce niveau suivant, nous imaginons 100ly. Le vaisseau spatial Gaia peut résoudre jusqu'à20μasn'est cependant pas en mesure d'imager à ce niveau. Le NASA Ames Research Center démontre des capacités de résolution jusqu'à 5μasla tentative de résolution 1μas, mais là encore, il ne s'agit pas d'une résolution d'imagerie. Pour les ondes radio, vraiment, je n'avais pas mentionné la loi du carré inverse et la dégradation des ondes. Pour nous en tant qu'humains, oui, quelques années-lumière peuvent être possibles avec un royaume de possibilités s'ouvrant avec le Square Kilometer Array .

Si vous voulez que je rétracte mon estimation de la première fois, la photométrie de la pollution et du transit est en fait possible en utilisant la technologie existante d'aujourd'hui à l'intérieur 1ly, au même niveau que les récepteurs radio existants à l'intérieur 1yr. Si vous vous dissuadez du fait que les nouveaux instruments ne sont cependant pas encore construits, vous pouvez les augmenter considérablement 100ly, simplement parce que quelque chose n'est pas construit ne rend pas la technologie inexistante (la technologie SKA est-elle faisable? Oui, nous avons le la technologie pour y arriver maintenant, nous ne l'avons tout simplement pas fait. Cela ne fait pas de cette technologie qui n'existe pas).

Seti Home a publié la découverte de la première planète de la taille de la Terre détectée lors du transit. Une autre publication de la Cornell University Library prétend que la planète est dans la zone habitable et implique qu'il est possible d'avoir une atmosphère et du H20 liquide sur sa surface. Le vaisseau spatial Kepler a détecté cette découverte, au cas où vous ne le sauriez pas, Kepler cartographie les courbes de lumière lorsqu'un corps traverse la face d'un autre corps, c'est ce qu'on appelle le transit . Suggérer même que cette technologie n'existe pas déjà est absurde, si vous voulez un véritable analogue de la Terre tel quel, avec une technologie déjà existante; 1ly, si vous souhaitez utiliser la technologie possible mais non construite; 100ly.