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生命存在の証拠 の観察の見込み

2017-05-22 20:49:29 | 宇宙生物学
宇宙望遠鏡や地上望遠鏡が大型化することで地球クラスの系外惑星の生命存在の証拠が見えてくる?以下、機械翻訳。
系外惑星 生命存在の証拠 :観察の候補
短いタイトル: 生命存在の証拠 の観察の見込み

要約
我々は温和な地球サイズの惑星の 生命存在の証拠 発見と一般的な性格付けに見込みの概観を提供します。 我々は計画されたスペースベースのミッションと、それらが使うであろう基本的な方法と同様、地上望遠鏡のプロジェクトを再検討して、そしてどの系外惑星の特性が、これらの新しい設備がオンラインで来るとき、観察可能になるであろうかを要約します。 観察の戦略は、ホスト星のスペクトルタイプの上にと同様、惑星が通過しているかどうかについて、事情によります。 大気の 分光特性に関する最初の制約が2030の前に得られるであろうという合理的な期待があります。 近くの標的が重要な試金石であろう少数の成功した最初の性格付けいっそう詳細な精査だと統計上で取り上げるべきより大きい調査が発生のように住むに適した環境のレートを問題にする. このペーパーが提出する広範囲の展望は 観測量 に基づいて 生物圏 の可能性を評価するために枠組みを展開して、そして新しい方法論が 宇宙生物学 の興味の系外惑星を特徴づけると考えるのに役立つかもしれません。

1.イントロダクション
ステップが光度測定で発見するはずである最も重要な太陽系を越えて生命を発見する努力で、と「潜在的に住むに適した系外惑星」と特徴の捜索の spectroscopic 、そして/あるいは polarimetric 不動産が生命に話しました。 このような観察がさまざまな信頼レベルで生活を検出するために利用されることができる方法はこの問題の他の原稿(Schwieterman およびその他、2017;牧草地およびその他、2017; Catling およびその他、2017;ウォーカーおよびその他、2017)で他の原稿で記述されます。 これらの特徴の大部分が直接の画像形成のミッションをに制限されるか、あるいは大いにから観察によって役立たれます。 特に地球のような惑星で生命の兆候を検出することを狙っているスペースに本拠地がある直接の画像形成の観測所が年代を定める建築のアイデアがNASAによってリードされた地球型惑星ファインダ(TPF)のミッション研究に導いた1990年代に戻ります(ローソンおよびその他。 2007;ルヴァインおよびその他。 2009) そしてESAによってリードされたダーウィン(レジェおよびその他。 1996;ボロンテおよびその他。 2000) ミッション概念。
大きい絞り宇宙望遠鏡(ATLAST)概念がダイレクトに映し出して系外惑星の能力がある多目的観測所の代理を務める高度技術がより大きい隙間にさえあります(郵便集配人およびその他。 2009)、そして高精細宇宙望遠鏡として後に更新されました(HDST 、雰囲気、 http://www.hdstvision.org/) . While the last Astrophysics Decadal Survey of the United States did
not prioritize any of these concepts
(https://www.nap.edu/catalog/12951/new-worlds-new-horizons-in-astronomy-and-astrophysics),
it did recommend exoplanet technology development as its top medium-class investment.
これらの初期のミッション研究から、系外惑星科学の莫大な拡大が発見とラジアル速度によってされた天体物理学の性格付け、通過、 microlensing 調査、通過 spectroscopy と住めない自己 - 発光性の系外惑星の直接の画像形成のおかげで起きました。 これらの発言は、系外惑星人口の人口統計学の傾向の分析を可能にして、何千という系外惑星を開示しました。 これらの分析からの顕著な結果の1つが小さい惑星の豊富です。 量あるいはより小さい惑星が数よりいっそう多くである - が星印を付ける海王星の番号がすべてのタイプの(Cassan およびその他。 2012). ケプラーのミッションからの見積もりは少なくとも2.5の海王星サイズの下位の惑星が(早い)M式スター(ドレッシング&シャルボノー2013年;着衣&シャルボノー2015年)毎に存在していることを示しました。 事象レートの
いわゆる住むに適した地域での地球サイズの惑星(HZs ; Kasting およびその他。 1993; Kopparapu およびその他。 2013) 同じく見積もられます; Petigura およびその他。 (2013)太陽のようなスターの5-10%が Hz 地球サイズの惑星を持っているのに対して、若干の分析が大きいエラーバーがこのような見積もりの周りに置かれるべきであることを示唆するけれども、(早い)M毎の惑星が小さく見せるそんなものの平均の数が~0.16(ドレッシング&シャルボノー2013年;ドレッシング&シャルボノー2015年)であることに気付きました(バークおよびその他. 2015). 加えるに、統計上の分析はそれほど周知のものの相当なほんの少し的な小さい惑星 - R < 1.5R より少し - を示して - 地球である可能性が高いです、他方より大きい惑星が重量比(例えば、ワイス& Marcy 2014;ロジャース2015)でラージが四散するようにします。 興味深いことに、最近の分析が~ 1.5R - そして~ 2R より大きいそれら - より小さい惑星の間の人口のギャップを示す(フルトンおよびその他. 2017). 「潜在的に住むに適した」惑星がすでに存在する少数太陽の近所: プロキシマケンタウリb、太陽束の65%を受けている地球量惑星、先のたった1.3の pc (Anglada - Escude およびその他。
2016) 数回地球と同じぐらい大きい惑星が、3.8の pc が先であるという状態で、地球に類似している事件不安定を受けるという状態で、 GJ 273b(Astudillo - Defru およびその他. 2017) ;7が地球サイズの惑星を横断するという状態で、極端に冷たい星の周りにトラピスト会修道士 - 1、先の12の parsecs (Gillon およびその他。 2017) そしてM式の星の LHS1140 の周りに1つの大きい地球型惑星、そして離れて12の parsecs (Dittmann およびその他. 2017).
本質的な技術的な、そして方法論的な進歩が同じく成し遂げられています。 新たに惑星の雰囲気を特徴づける観察のテクニックが時間的なバリエーションの使用を含むことを証明しましたから表面の異質を地図に表わしてください(例えば、 Knutson およびその他。 2007; Knutson およびその他。 2012; Majeau およびその他。 2012;ドゥ・ Wit およびその他。 2012) そしてドップラーによって変えられた引き出すべき高解像度 spectroscopy の使用法惑星のスペクトルの吸収ライン(スネレンおよびその他. 2010; Birkby およびその他。 2013; Konopacky およびその他。 2013). レッスンがデータ縮小プロセスと回復テクニックに関して暑い木星という所の spectroscopic 観察を通して学ばれた(レビューのためにデミング&シーガー2017に会います)。 数のシミュレーションが同じく使われます、からさらに、 spectroscopic データのデータ分析テクニックを開発してください(例えば、ラインおよびその他。 2013;ライン& Parmentier 2016; Rocchetto およびその他。
2016;デミング&シェパード2017)そして光度測定の軽いカーブ(レビューのためにコーワン&藤井2017年を見てください). 高いコントラストの画像形成の技術がそうであった星明かり抑圧が coronagraphs を使って成功した土地ベースの直接の画像形成観察によって推進されます(例えば、カラスおよびその他。
2008; Marois およびその他。 2008;ラグランジュおよびその他。 2010). Starshades は coronagraphs に実行可能なアプローチ代案になりました。
一方、温和な地球型惑星を特徴づける骨組みの理論的な仕事が大いに探究されました。 可能性がある biosignatures のリストは発展して、そして可能な生命(例えば、 O2 、 O3 、 CH4 、 N2O 、 CH3Cl)から作り出された大気の(揮発性の)分子のスペクトル特徴、生物学の表面(例えば、植物の赤いエッジ、絵の具の reflectance スペクトル)の reflectance スペクトルとこれらの署名(Schwieterman およびその他、2017)の時間的な相違を含み続けます。 提案された可能性がある biosignatures が、無病誤診について、危険を含みます(特定の状況の下のすなわち、生産された non-biologically)ことは同じく認識されました。 自信を持ってそのために人が住んでいる惑星を識別することはただ大気の分子あるいは生活によって作成されるかもしれない表面特集記事を発見するだけではないことに匹敵しますが、生物学でない出身の可能性を評価することが可能であるのと同じぐらい多くの文脈上のインフォメーションが生物学の出身(牧草地およびその他、2017、 Catling およびその他、2017)と一貫した補助員証拠を発見することを必要とします。 成功した解釈は両方の人が住んでいる、そして無人の世界(ウォーカーおよびその他、2017)を型取る我々の能力でかなりの上昇銘柄数を必要とするでしょう。
これらの進行中の観察の、技術的な、そして理論的な開発に基づかせられて、新しいスペースベースのミッションと地面に本拠地があるファシリティが近い将来活動し始めるでしょう。 中に
通過している惑星のために方向づけられている2018、3つの新しいスペースのミッションが開始されるために計画されます:通過している Exoplanet 調査衛星(テス)、 CHaracterising ExOPlanet 衛星(CHEOPS)とジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡(JWST)。 土地ベースの望遠鏡が同じく行なうであろう存在することでいっそうデリケートなラジアル速度調査結果になる安定した高解像度スペクトルグラフのアップグレードが地球サイズの惑星と潜在的にそれらの spectroscopic フォローアップ観察の(フィッシャーおよびその他。 2016). 2030年代に、極めて大きい望遠鏡(ELTs)として知られている3つの土地ベースの、30-40メートルのクラス望遠鏡が築かれることを予想されます:ジャイアント Magellan 望遠鏡(GMT)、30メートルの望遠鏡(TMT)とヨーロッパの Extremely の、2022年、2024年、と2024年にそれぞれオペレーションの予想されるスタートを持っている大型望遠鏡(E‐ ELT)。 2020年代に発射される主要なスペースのミッションが、 microlensing を使ってと同様、 coronagraph を持っているクールな巨大な惑星の直接の画像形成が星の雪線と惑星の通過と地球型惑星を横断してさらに概観するべき星(プラトン2.0)のミッションの変動以外に惑星を発見する潜在的な最初の機会で、広いフィールドの赤外線の調査望遠鏡(WFIRST)を含みます。 計画された主要なファシリティは表1で要約されます。
このペーパーで、我々は潜在的に住むに適した系外惑星を特徴づける我々の現在の、そして未来の可能性の概観を提供します。 我々はどんな種類の特性が観察に基づいて制限され得たか、そして生活の発生への一般的な洞察がどのように接近されることができるか論じるでしょう。 我々は、この用語を2つの特性を暗示するために使って、潜在的に住むに適した系外惑星の性格付けに焦点を合わせます:地球で、そして(彼・それ)らの星のいわゆる住むに適した地域(HZ)の惑星、すなわち、惑星が表面温度と液体水を維持するために必要なプレッシャーを受けることができる軌道の範囲。 前者のために、我々は量で、そして半径で~ 5M まで、乱暴に、およそ地球サイズの惑星を心に思い描きます。 後者のために、所定の星の Hz の正確な位置が星のスペクトル、惑星の回転、大気の特性、最初の量の水とサーフェス環境の進化の歴史を含めて多くの要因に依存するけれども、我々はガイドをすること - ~ 1.5R - 水準として惑星が事件を受ける軌道の範囲が多かれ少なかれ地球に類似している不安定であると思います。 これらの状態の外で、惑星が必ず住むのに適さなくはないかもしれないことに注意を払ってください;それでも、それらの住むに適した環境は表面下のものに閉じ込められる可能性がいっそう高くて、そしてそれでおそらく星間の距離の向こう側に観察することがいっそう難しいです。
この支部の組織は次の通りです。 第2節で、我々は概括的に系外惑星研究フィールドの全体的な傾向が化学物質、 climatological 、に向かっての天体物理学の性格付けと astrobiological 性格付けから動いていたと述べます。 それから、我々は個別の潜在的に住むに適した惑星が特徴づけられるであろう方法に移り進みます。 我々は惑星を横断することを論議します
(セクション3)と任意の軌道(セクション4)を持っている惑星が天体物理学の、そして化学性格付けのために別に、前者として特典を持って、そしてこれから数年間に主な標的でしょう。 我々は天文学的な(質量、半径、軌道)と化学物質 / climatological 性格付け(大気、表面、など)のために2030年を通して同じく現在の、そして未来の観察の能力を再検討します。 セクション5は文脈上のインフォメーションが、ホストのスター不動産と惑星系不動産を含めて、得られて、そして惑星の条件を評価するのを助けるであろう方法に費されます。 第6節で、我々は2030を越えて稼働し始めるのを想像する展開の下でミッション概念を提起して、そしてさらなる未来に計画されることができた文献で紹介されたいっそう意欲的な可能性を探究します。 最後に、第7節は、プロジェクトを予定表に置いて、そしてされる仕事を論じることによって、このペーパーを終えます。
図1。 天体物理学の、化学的な図式の図成績、 気候学 と 宇宙生物学の 性格付けと最新の、そして未来のミッションからの可能な寄付。


図2.? Palle およびその他から地球の伝達スペクトルを観察しました. (2011)


図3 。 太陽(黒)、 AD レオ(赤)の周りの地球サイズの惑星、 M0 (グリーン)、 M5 (青)と Rauer およびその他からとられた M7 (紫紅色)のためにスペクトルを対比してください。 (2011)。


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