Kada je riječ o potrazi za izvanzemaljskim životom, znanstvenici imaju tendenciju biti pomalo geocentrični - tj. Oni traže planete koji nalikuju našem. To je razumljivo, budući da je Zemlja jedini planet za koji znamo da podržava život. Kao rezultat toga, oni koji traže izvanzemaljski život tražili su planete sa zemaljskom (stjenovitom) prirodom, u orbitu u zonama nastanka zvijezda i dovoljno vode na površinama.
Tijekom otkrivanja nekoliko tisuća egzoplaneta, znanstvenici su otkrili da su mnogi zapravo "vodeni svjetovi" (planeti na kojima do 50% njihove mase čini voda). To, naravno, otvara neka pitanja, poput koliko je vode previše, a može li i previše zemljišta biti problem? Da bi se pozabavili tim problemima, par istraživača s Harvard Smithsonian Centra za astrofiziku (CfA) proveo je studiju kako bi utvrdio kako omjer vode i kopnenih masa može pridonijeti životu.
Studija - "Ovisnost biološke aktivnosti o površini vode, frakcija planeta", koja se pregledava za objavljivanje u The Astronomical Journal- autor je Manasvi Lingam, postdoktorski suradnik pri Institutu za teoriju i računanje CfA-e (ITC), i Abraham Loeb - direktor ITC-a i Katedra za znanost Frank B. Baird Jr.-a na Sveučilištu Harvard.
Za početak, Lingam i Loeb bave se problemom antropskog principa, koji je odigrao veliku ulogu u astronomiji i istraživanju egzoplaneta. Ukratko, ovaj princip kaže da ako su uvjeti na Zemlji pogodni za život, onda on mora postojati radi stvaranja života. Prošireno na cijeli Svemir, ovo načelo tvrdi da zakoni fizike postoje kao i oni za život.
Drugi način da se to sagleda je da razmotrimo kako naše procjene Zemlje upadaju u ono što je poznato kao "efekti selekcije promatranja" - gdje na rezultate izravno utječe vrsta metode koja se koristi. U ovom slučaju učinci proizlaze iz činjenice da naša potraga za životom izvan Zemlje i našeg Sunčevog sustava zahtijeva postojanje promatrača koji je pravilno smješten.
Zapravo, skloni smo pretpostaviti da će u Svemiru uvjeti za život biti obilni, jer smo s njima upoznati. Ovi uvjeti su prisutnost tekuće vode i kopnenih masa koji su bili nužni za nastanak života kakav ga poznajemo. Kao što je Lingam objasnio Space Magazinu putem e-pošte, ovo je jedan od načina na koji se pojavljuje antropički princip prilikom pretraživanja potencijalno naseljenih planeta:
"Činjenica da su zemljine kopnene i vodene frakcije usporedive ukazuje na antropne efekte selekcije, odnosno da je pojavu ljudi (ili analognih svjesnih promatrača) moglo olakšati odgovarajuća mješavina zemlje i vode."
Međutim, kada se obraćamo mnogim super-Zemljama koje su otkrivene u drugim sustavima zvijezda, statističke analize njihove srednje gustoće pokazale su da većina ima visoke frakcije hlapljivih tvari. Dobar primjer za to je sustav TRAPPIST-1, gdje je teorijsko modeliranje njegovih sedam planeta veličine Zemlje ukazalo da bi oni mogli biti do 40-50% vode po masi.
Ti bi "vodeni svjetovi" imali vrlo duboke oceane i o kopnu, što bi moglo imati drastične posljedice za nastanak života. U isto vrijeme, planeti koji na svojim površinama imaju malo vode ili vode ne smatraju se dobrim kandidatima za život, s obzirom na to koliko je voda bitna za život onakav kakav znamo.
"Previše kopna je problem jer ograničava količinu površinske vode i na taj način čini većinu kontinenata vrlo sušnom", rekao je Lingam. "Suhe ekosustave obično karakteriziraju niske stope proizvodnje biomase na Zemlji. Umjesto toga, ako se uzme u obzir suprotan scenarij (tj. Uglavnom oceani), susrećemo se s potencijalnim problemom s dostupnošću fosfora, koji je jedan od bitnih elemenata za život kakav znamo. Dakle, to bi moglo rezultirati uskim grlom u količini biomase. "
Da bi se pozabavili tim mogućnostima, Lingam i Leob istražili su kako planete s previše vode ili kopna mogu utjecati na razvoj biosfere egzoplaneta. Kao što je Lingam objasnio:
„[W] je razvio jednostavan model kako bi procijenio koji će dio zemlje biti suh (tj. Pustinje) i relativno nenaseljiv. Za scenarij s biosferama u kojima dominira voda, dostupnost fosfora postaje ograničavajući faktor. Ovdje smo koristili model razvijen u jednom od naših ranijih radova koji uzima u obzir izvore i ponor fosfora. Kombinirali smo ta dva slučaja, koristili podatke sa Zemlje kao mjerilo i tako odredili kako će svojstva generičke biosfere ovisiti o količini zemlje i vode. "
Otkrili su da je pažljiva ravnoteža između kopnenih masa i oceana (slično kao što imamo ovdje na Zemlji) presudna za pojavu složenih biosfera. U kombinaciji s numeričkim simulacijama drugih istraživača, Lingamovo i Loebovo istraživanje pokazuje da su planete poput Zemlje - s njezinim omjerom okeana i kopnene mase (otprilike 30:70) - vjerojatno prilično rijetke. Kao što je Lingam rezimirao:
„Prema tome, osnovni je zaključak da se ravnoteža kopna i vode ne može naginjati previše na jedan ili drugi način. Naš rad također pokazuje da na važne evolucijske događaje, poput porasta razine kisika i pojave tehnoloških vrsta, može utjecati frakcija zemlja-voda i da bi optimalna vrijednost mogla biti blizu onoj na Zemlji. "
Već neko vrijeme astronomi su u potrazi za egzoplanetima gdje prevladavaju uvjeti nalik Zemlji. To je poznato pod nazivom „voće sa slabim visećim plodovima“, gdje život pokušavamo pronaći traženjem biosignarija koje povezujemo sa životom kakav znamo. Ali prema ovom najnovijem istraživanju, pronalazak takvih mjesta mogao bi biti poput traženja dijamanata u sirovoj dobi.
Zaključci studije također bi mogli imati značajne posljedice kada je u pitanju potraga za izvanzemaljskom inteligencijom, što ukazuje na to da je i ona prilično neuobičajena. Na sreću, Lingam i Loeb priznaju da se o egzoplanetima i njihovom omjeru voda-zemlja ne zna dovoljno što bi bilo konačno.
"Međutim, nije moguće predvidjeti kako to utječe na SETI na konačan način", rekao je Lingam. "To je zato što još uvijek nemamo odgovarajuća ograničenja promatranja na frakcijama kopnenih i vodenih egzoplaneta, a još je mnogo nepoznanica u našem trenutnom saznanju kako su se razvijale tehnološke vrste (sposobne za sudjelovanje u SETI-ju)."
Na kraju, moramo biti strpljivi i čekati da astronomi nauče više o ekstra-solarnim planetima i njihovim okruženjima. To će biti moguće u narednim godinama zahvaljujući teleskopima nove generacije. Uključuju zemaljske teleskope poput ESO-a Izuzetno velik teleskop (ELT) i svemirski teleskopi poput James Webb svemirski teleskop (JWST) - koje bi trebale započeti s radom 2024. i 2021.
S poboljšanjima tehnologije i tisućama egzoplaneta koji su sada dostupni za proučavanje, astronomi su započeli prelazak s procesa otkrića na karakterizaciju. U narednim godinama, ono što naučimo o atmosferi egzoplaneta ići će dug put ka dokazivanju ili opovrgavanju naših teorijskih modela, nadanja i očekivanja. S obzirom na vrijeme, napokon ćemo moći utvrditi koliko je bogat život u našem Svemiru i u kakvim oblicima može poprimiti.
