Od vremena Kepler svemirski teleskop lansiran u svemir, broj poznatih planeta izvan našeg Sunčevog sustava (egzoplaneta) eksponencijalno je porastao. Trenutno je potvrđeno 3.917 planeta u 2.918 zvijezdanih sustava, dok ih 3.368 čeka potvrdu. Od toga je oko 50 u orbiti u krugu obitavajuće zvijezde njihove zone (aka. "Zona zlatiloka"), udaljenost na kojoj tekuća voda može postojati na površini planeta.
Međutim, nedavna su istraživanja postavila mogućnost da smatramo da je naseljena zona previše optimistična. Prema novoj studiji koja se nedavno pojavila na mreži, pod nazivom "Ograničena stambena zona za složeni život", naseljene zone mogu biti puno uže nego što se prvobitno mislilo. Ovi nalazi mogli bi drastično utjecati na broj planeta koje znanstvenici smatraju "potencijalno useljivim".
Studiju je vodio Edward W. Schwieterman, znanstveni suradnik NASA-inog postdoktorskog programa na Sveučilištu Kalifornija, Riverside, i uključivao je istraživače iz tima Alternativnih Zemlja (dio NASA-inog instituta za astrobiologiju), Nexus za znanost o sustavu egzoplaneta (NExSS), i NASA-in Goddard Institut za svemirske studije.
Prema ranijim procjenama na temelju Kepler Podaci, znanstvenici su zaključili da u samoj Galaksiji Mliječni put vjerojatno postoji 40 milijardi planeta sličnih Zemlji, od kojih će 11 milijardi vjerojatno orbitirati poput zvijezda našeg Sunca (tj. žuti patuljci tipa G). Druga su istraživanja pokazala da bi taj broj mogao biti i do 60 milijardi ili čak 100 milijardi, ovisno o parametrima koje koristimo za definiranje naseljenih zona.
Ovi su rezultati svakako ohrabrujući, jer sugeriraju da bi Mliječni put mogao biti prepun života. Nažalost, novija istraživanja izvan solarnih planeta dovela su u sumnju ove prethodne procjene. To je posebno slučaj kada su u pitanju planeti koji su dobro zatvoreni i koji okružuju zvijezde M-tipa (crveni patuljak).
Uz to, istraživanje o tome kako se život razvijao na Zemlji pokazalo je da sama voda ne jamči život - niti, što se toga tiče, ne uključuje plin kisik. Pored toga, Schwieterman i njegovi kolege razmotrili su još dvije glavne biosignature koje su od suštinskog značaja za život kao što ga znamo - ugljični dioksid i ugljični monoksid.
Previše ovih spojeva bilo bi toksično za složeni život, dok premalo znači da se rani prokarioti neće pojaviti. Ako je život na Zemlji bilo koji pokazatelj, osnovni oblici života su bitni ako se trebaju razvijati složeniji oblici života koji troše kisik. Zbog toga su Schwieterman i njegovi kolege nastojali revidirati definiciju nastanjive zone kako bi to uzeli u obzir.
Da budemo pravedni, izračunavanje veličine nastanjive zone nikada nije lako. Pored udaljenosti od zvijezde, površinska temperatura planeta ovisi o različitim mehanizmima povratnih informacija u atmosferi - poput efekta staklenika. Povrh svega, konvencionalna definicija nastanjive zone pretpostavlja postojanje uvjeta "nalik Zemlji".
To podrazumijeva atmosferu koja je bogata dušikom, kisikom, ugljičnim dioksidom i vodom, a stabilizirana je istim procesom geokemijskog ciklusa karbonata i silikata koji postoji na Zemlji. U ovom procesu taloženje i vremenske neprilike uzrokuju da silikatne stijene postanu ugljične, dok geološka aktivnost uzrokuje da ugljične stijene ponovo postanu na osnovi silikata.
To dovodi do povratne veze koja osigurava da razine ugljičnog dioksida u atmosferi ostaju relativno stabilne, omogućavajući tako porast površinske temperature (aka. Efekt staklenika). Što je planeta bliža unutrašnjem rubu nastanjene zone, potrebno je manje ugljičnog dioksida da bi se to dogodilo. Kao što je Schwieterman objasnio u nedavnom članku MIT Technology Review:
„Ali u srednjim i vanjskim područjima naseljenog područja, atmosferske koncentracije ugljičnog dioksida moraju biti mnogo veće da bi se održale temperature pogodne za površinsku tekuću vodu.“
Kako bi ilustrirali, tim je koristio Kepler-62f kao primjer, super-Zemlju koja orbitira oko zvijezde tipa K (nešto manja i zatamnjenija od našeg Sunca) koja se nalazi oko 990 svjetlosnih godina od Zemlje. Ovaj planet kruži oko svoje zvijezde na približno istoj udaljenosti kao i Venera, ali donja masa zvijezde znači da se nalazi na vanjskom rubu nastanjene zone.
Kada je otkriven 2013. godine, ovaj se planet smatrao dobrim kandidatom za izvanzemaljski život, pod pretpostavkom postojanja dovoljnog stakleničkog učinka. Ipak, Schwieterman i njegovi kolege izračunali su da će trebati 1000 puta više ugljičnog dioksida (300 do 500 kilopaskala) od onog koji je postojao na Zemlji kada su se prvi put razvijali složeni životni oblici (prije otprilike 1,85 milijardi godina).
Međutim, ta bi količina ugljičnog dioksida bila toksična za većinu složenih životnih formi ovdje na Zemlji. Kao rezultat, Kepler-62f ne bi bio prikladan kandidat za život, čak i ako je dovoljno topao da ima tekuću vodu. Jednom kada su uzeli u obzir ta fiziološka ograničenja, Schwieterman i njegov tim zaključili su da zona stanovanja za složen život mora biti znatno uža - četvrtina onoga što je prethodno procijenjeno.
Schwieterman i njegovi kolege također su izračunali da će neki egzoplaneti vjerojatno imati više razine ugljičnog monoksida jer orbitiraju oko hladnih zvijezda. To postavlja značajno ograničenje stambenim zonama crvenih patuljastih zvijezda, za koje se čini da čine 75% zvijezda u svemiru - a za koje se smatra da su najvjerojatnije mjesto pronalaska planeta zemaljskih (tj. Stjenovitih) u prirodi.
Ova otkrića mogla bi imati drastične implikacije na ono što znanstvenici smatraju "potencijalno useljivim", a da ne spominjemo granice zone nastanjivanja zvijezde. Kao što je Schwieterman objasnio:
"Jedna od implikacija je ta što možda ne očekujemo da ćemo pronaći znakove inteligentnog života ili tehno-potpisa na planetama u orbiti oko patuljaka M ili na potencijalno naseljenim planetima u blizini vanjskog ruba njihovih naseljenih zona."
Da bi se stvari dodatno zakomplicirale, ova je studija jedno od nekoliko koja postavlja dodatna ograničenja onome što bi se moglo smatrati naseljenim planetima kasnog doba. Samo u 2019. godini provedeno je istraživanje koje pokazuje kako sustavi zvijezda crvenih patuljaka možda nemaju potrebne sirovine da bi se formirali, te da zvijezde crvenih patuljaka možda ne daju dovoljno fotona da bi se dogodila fotosinteza.
Sve to nadovezuje se na jasnu mogućnost da je život u našoj galaksiji rjeđi nego što se prethodno mislilo. Ali naravno, ako se sa sigurnošću zna što su granice staništa, trebat će još studija. Srećom nećemo morati predugo čekati da to saznamo jer će nekoliko teleskopa nove generacije postati operativno u narednom desetljeću.
To uključuje i James Webb svemirski teleskop (JWST), the Izuzetno velik teleskop (ELT) i Gigantski teleskop Magellan (GMT). Očekuje se da će ovi i drugi najsuvremeniji instrumenti omogućiti znatno detaljnije studije i karakteristike egzoplaneta. A kad to učine, imat ćemo bolju predodžbu o tome koliko je vjerovatno da je život vani.
