U posljednjih nekoliko desetljeća u našoj galaksiji otkriveno je tisuće izvan-solarnih planeta. Od 28. srpnja 2018. u 2.814 planetarnih sustava potvrđeno je ukupno 3.374 izvan-solarna planeta. Iako su većina ovih planeta plinski divovi, sve je veći broj zemaljskih (tj. Stjenovitih) u prirodi i otkriveno je da kruže u orbitu unutar zona stanovanja svojih zvijezda (HZ).
Međutim, kao što pokazuje slučaj Sunčevog sustava, HZ-i ne moraju značiti da planet može podržavati život. Iako su Venera i Mars na unutarnjem i vanjskom rubu Sunčevog HZ-a (respektivno), niti jedan nije sposoban podržati život na svojoj površini. A s obzirom na to da se sve više planeta potencijalno pogodno za stanovanje otkriva, novo istraživanje sugerira da bi moglo doći vrijeme za usavršavanje naše definicije naseljenih zona.
Studija pod naslovom "Sveobuhvatnija stambena zona za pronalazak života na drugim planetima" nedavno se pojavila na mreži. Studiju je proveo dr. Ramses M. Ramirez, znanstvenik s Instituta za znanost o Zemlji-život na Tokijskom tehnološkom institutu. Godinama je dr. Ramirez bio uključen u proučavanje potencijalno naseljenih svjetova i izgradio klimatske modele kako bi procijenio procese koji čine planete useljivim.
Kao što je dr. Ramirez naznačio u svojoj studiji, najopćenija definicija nastanjive zone je kružno područje oko zvijezde gdje bi površinske temperature na tijelu u orbiti bile dovoljne za održavanje vode u tekućem stanju. Međutim, to samo po sebi ne znači da je planet useljiv, pa je potrebno uzeti u obzir dodatna razmatranja kako bi se utvrdilo može li život tamo zaista postojati. Kao što je dr. Ramirez rekao za Space Magazine putem e-maila:
"Najpopularnija inkarnacija HZ-a je klasični HZ. Ova klasična definicija pretpostavlja da su najvažniji staklenički plinovi na potencijalno obitavajućim planetima ugljični dioksid i vodena para. Također se pretpostavlja da je stambenost na takvim planetima održavana karbonatno-silikatnim ciklusom, kao što je to slučaj sa Zemljom. Na našem planetu karbonatno-silikatni ciklus pokreće tektonika ploča.
„Karbonat-silikatni ciklus regulira prijenos ugljičnog dioksida između atmosfere, površine i unutrašnjosti Zemlje. On djeluje kao planetarni termostat u dugim vremenskim razmacima i osigurava da nema previše CO2 u atmosferi (planet postaje previše vruć) ili premalo (planet postaje previše hladan). Klasični HZ također (obično) pretpostavlja da obitavajuće planete posjeduju ukupne zalihe vode (npr. Ukupne vode u oceanima i morima) slične veličini kao na Zemlji. "
To je ono što se može nazvati pristupom "voća sa niskim visikom", gdje su znanstvenici tražili znakove staništa na temelju onoga što smo kao ljudi najpoznatiji. S obzirom da je jedini primjer stanovanja planeta Zemlja, studije egzoplaneta usredotočene su na pronalaženje planeta koji su "prema Zemlji" po sastavu (tj. Stjenovitom), orbiti i veličini.
No, posljednjih godina ova je definicija dovedena u pitanje novijim studijama. Kako se istraživanje egzoplaneta udaljilo od samo otkrivanja i potvrđivanja postojanja tijela oko drugih zvijezda i prešlo u karakterizaciju, pojavile su se nove formulacije HZ-a koji su pokušali uhvatiti raznolikost potencijalno naseljenih svjetova.
Kao što je objasnio dr. Ramirez, ove novije formulacije upotpunile su tradicionalne pojmove HZ-ova smatrajući da obitavajuće planete mogu imati različite atmosferske sastave:
„Na primjer, smatraju utjecaj dodatnih stakleničkih plinova, poput CH4 i H2, koji se smatraju važnima za rane uvjete na Zemlji i na Marsu. Dodavanje ovih plinova čini naseljivu zonu širom od onoga što bi se moglo predvidjeti klasičnom HZ definicijom. To je sjajno, jer planete za koje se misli da su izvan HZ-a, poput TRAPPIST-1h, sada mogu biti unutar njega. Također se tvrdi da planete s gustom atmosferom CO2-CH4 u blizini vanjskog ruba HZ vrućih zvijezda mogu biti naseljene, jer je teško održavati takve atmosfere bez prisustva života. "
Jednu takvu studiju proveli su dr. Ramirez i Lisa Kaltenegger, izvanredni profesori s Instituta Carl Sagan na Sveučilištu Cornell. Prema radu koji su proizveli 2017. godine i koji se pojavio u Pisma astrofizičkog časopisa,lovci na egzoplanet mogli bi pronaći planete koje bi jednog dana postale useljive na temelju prisustva vulkanske aktivnosti - što bi bilo vidljivo po prisustvu plina vodika (H2) u njihovim atmosferama.
Ova je teorija prirodno proširenje potrage za uvjetima sličnim "Zemlji", koja smatra da atmosfera Zemlje nije uvijek bila takva kakva je danas. U osnovi, planetarni znanstvenici teoretiziraju da je prije nekoliko milijardi godina, Zemljina rana atmosfera imala obilnu opskrbu plinom vodikom (H2) zbog vulkanskog udarivanja i interakcije između molekula vodika i dušika u ovoj atmosferi je ono što je Zemlju držalo dovoljno toplom da se život mogao razvijati.
U slučaju Zemlje, ovaj vodik je na kraju pobjegao u svemir, za što se vjeruje da je slučaj za sve zemaljske planete. Međutim, na planeti na kojoj postoji dovoljna razina vulkanske aktivnosti, može se održati prisutnost plina vodika u atmosferi, čime bi se postigao efekt staklenika koji bi održavao njihovu površinu toplom. U tom pogledu, prisutnost plina vodika u atmosferi planeta može produžiti ZZ zvijezde.
Prema Ramirezu, postoji i faktor vremena koji se obično ne uzima u obzir pri procjeni vrijednosti HZ-a. Ukratko, zvijezde se s vremenom razvijaju i ispuštaju različite razine zračenja ovisno o njihovoj dobi. To ima za posljedicu promjenu tamo gdje doseže HZ zvijezda, što možda neće obuhvaćati planet koji se trenutno proučava. Kao što je Ramirez objasnio:
"[I] t pokazalo se da su M-patuljci (stvarno cool zvijezde) toliko svijetli i vrući kada se prvi put formiraju da mogu osušiti sve mlade planete za koje se kasnije utvrdi da su u klasičnom HZ-u. To naglašava da samo zato što se planet trenutno nalazi u naseljenoj zoni, ne znači da je zapravo useljiv (a kamoli naseljen). Trebali bismo biti pozorni na ove slučajeve.
Konačno, postavlja se pitanje kakve su vrste astronomi zvjezdanog sustava promatrali u lovu na egzoplanete. Iako su mnoga istraživanja ispitivala žutu patuljastu zvijezdu tipa G (što je i naše Sunce), mnogo je istraživanja usredotočeno na zvijezde tipa M (crveni patuljak) zbog dugovječnosti i činjenice da su vjerovali da su najviše vjerojatno mjesto za pronalazak kamenitih planeta koji orbitiraju u zvijezdama HZ-a.
„Iako se većina prethodnih studija fokusirala na sustave s jednom zvijezdom, nedavni rad sugerira da se životni planeti mogu naći u binarnim sustavima zvijezda ili čak crvenim džinovskim ili bijelim patuljastim sustavima, potencijalno useljivi planeti mogu također imati oblik pustinjskih svjetova ili čak okeanskih svjetova koji mnogo su vlažniji od Zemlje ", kaže Ramirez. "Takve formulacije ne samo da značajno proširuju prostor parametara potencijalno naseljenih planeta za traženje, već nam omogućuju filtriranje svjetova za koje je većina (i najmanje) vjerovatno domaćin života."
Na kraju, ovo istraživanje pokazuje da klasični HZ nije jedini alat koji se može koristiti za procjenu mogućnosti izvanzemaljskog života. Kao takav, Ramirez preporučuje da u budućnosti astronomi i lovci na egzoplanete dopunjuju klasični HZ s dodatnim razmatranjima koja postavljaju ove novije formulacije. Na taj način, oni će jednog dana možda samo povećati svoje šanse za pronalaženje života.
"Preporučujem znanstvenicima da posvete posebnu pažnju ranim fazama planetarnih sustava, jer to pomaže utvrditi vjerojatnost da će planet koji se trenutno nalazi u današnjoj naseljenoj zoni zapravo vrijedno proučavati radi dobivanja više dokaza o životu", rekao je. „Također preporučujem da se različite definicije HZ-a zajedno upotrebljavaju kako bismo najbolje odredili koji će planeti najvjerojatnije živjeti život. Na taj način možemo rangirati ove planete i odrediti na koje ćemo potrošiti većinu svog vremena i energije teleskopa. Uz put bismo također testirali koliko je HZ koncept valjan, uključujući određivanje koliko je univerzalni karbonat-silikatni ciklus na kozmičkoj skali. "
