לגלות את כדור הארץ 2.0

ד"ר שגיא בן-עמי, מומחה באסטרופיזיקה ניסויית, מפתח מכשירים ושיטות מתקדמות כדי לסייע באיתור "חתימות ביולוגיות" – חומרים המספקים עדות מדעית לחיים בעבר או בהווה – על כוכבי לכת מחוץ למערכת השמש שלנו.

רמז ראשון עשוי להיות קשור לעובדה שחיים, כפי שידוע לנו, דורשים חמצן כדי לשרוד. אכן, קיומו של חמצן מולקולרי, O2, הוא אחד האינדיקטורים החזקים ביותר לחיים על כוכבי לכת ואיתורו יהווה צעד משמעותי בגילוי ביוספרה תומכת חיים הדומה לזו של כדור הארץ.

דור חדש של טלסקופים גדולים במיוחד (ELT) יהפוך למציאות בעשור הקרוב וישפר מאד את יכולתם של מדענים לגלות ולאפיין כוכבי לכת יבשתיים, אולם אף אחד מהם לא יצליח לאתר חמצן.

לאור זאת, ד"ר בן-עמי עובד על פיתוח ספקטוגרף – מכשיר המשמש למדידת תכונות אור, אך יכולתו ללכוד רזולוציות ספקטרליות גבוהות במיוחד תאפשר איתור O2. בתחילה, ייעשה שימוש במכשיר עם הטלסקופים של ימינו; למרות שאינם מצוידים לגילוי חמצן מולקולרי, הם יוכלו לסייע בחקר אטמוספרות כוכבי לכת בקנה מידה גדול. בהמשך, כאשר טלסקופיELT  יהיו זמינים לקהילה המדעית הרחבה יותר, ניתן יהיה להשתמש בארכיטיפ הספקטוגרף בשילוב עם אחד הטלסקופים הקרקעיים הללו לאיתור O2. 

הנה באה השמש

גורם מרכזי נוסף ביכולת הביו-אקטיביות של כוכב לכת הוא שדה הקרינה האולטרה סגולה (UV) המקיף את הכוכב המארח שלו. רובנו חושבים על קרינתUV  כמשהו שיש להגן על עצמנו מפניו באמצעות קרם הגנה וכובעים. בעוד שרמות גבוהות של קרינת UV עלולות להרוס ביו-מולקולות מתפתחות, כנראה שלא היינו כאן בלעדיה: קרינת UV חשובה להתפתחות מולקולות פרביוטיות – מבשרים כימיים או סביבתיים של תחילת החיים – וייתכן שהיוותה מקור אנרגיה מרכזי בראשית כדור הארץ.

עד כה היו בידי מדענים כלים מוגבלים ביותר לאיתור סביבתUV  ראויה למגורים - אזור סביב הכוכב שהוא אופטימלי להתפתחות חיים על בסיס רמת קרינת ה UV שבו.

ד"ר בן-עמי שותף בפרויקט המהפכני בחקר החלל של ישראל-ארה"ב הקרוי ULTRASAT, בהובלתו של פרופ' אלי וקסמן. ULTRASAT מייצג צעד מהפכני עבור קהילת האסטרופיזיקה, בהיותו מסוגל לאתר ולמדוד פליטת UV מאירועים חולפים דקות ספורות לאחר התרחשותם, לא ימים או שבועות כמו המערכות הטלסקופיות הנוכחיות.

ULTRASAT צפוי לייצר "קצב זיהוי" – הקצב בו מזוהים אירועים שמימיים – מהיר פי 300 מהטכנולוגיות של ימינו, שיאפשר למדענים לעקוב בדיוק גבוה אחר מגוון רחב של אירועים חולפים, כמו התפוצצות של כוכבים וקריעה של כוכבים כתוצאה מכוח הכבידה של חורים שחורים מסיביים.

ד"ר בן-עמי הוא יליד תל אביב, סיים לימודי תואר ראשון (2005) ותואר שני (2008) בפיסיקה בטכניון, ודוקטורט בפיסיקה במכון ויצמן למדע.

ב- 2014 הוענקה לו מלגת פוסט-דוקטורנט ע"ש איינשטיין בפיסיקה של היקום מטעם נאס"א ואת מחקר הפוסט-דוקטורנט שלו ערך במרכז הרווארד-סמיתסוניאן לאסטרופיזיקה. בינואר הוא חזר למשפחת מכון ויצמן והצטרף לסגל החוקרים במחלקה לפיסיקה של חלקיקים ואסטרופיזיקה.