Tijekom pretraživanja potencijalno useljivih egzoplaneta, znanstvenici su prisiljeni na pristup nisko visećem voću. Budući da je Zemlja jedina planeta za koju znamo da može poduprijeti život, ovo pretraživanje uglavnom svodi na traženje planeta koji su "slični Zemlji". Ali što ako Zemlja nije mjerač za stanovanje za koji svi obično mislimo da jest?
To je bila tema ključnog predavanja koje je nedavno održano na Kongresu geokemije Goldschmidta, koji se održao od 18. do 23. kolovoza u Barceloni u Španjolskoj. Ovdje je tim istraživača koji su podržali NASA-u objasnio kako ispitivanje onoga što se pretvara u definiranje životnih zona (HZ) pokazuje da neki egzoplaneti mogu imati bolje uvjete za život u odnosu na Zemlju.
Prezentacija je bila utemeljena na studiji pod nazivom "Ograničena stambena zona za složeni život", koja je objavljena u junskom izdanju časopisa za juni 2019. godine The Astrophysical Journal. Studiju su proveli istraživači iz Caltecha, NASA-inog Goddard instituta za svemirske studije, NASA-inog astrobiološkog instituta, NASA-inog postdoktorskog programa, Virtualnog planetarnog laboratorija NExSS, Svemirskog instituta Plavi mramor i više sveučilišta.
Kako navode u svojoj studiji, HZ se obično definiraju kao raspon udaljenosti od zvijezde domaćina unutar koje tekuća voda može postojati na površini. Međutim, to ne uzima u obzir atmosfersku dinamiku koja je potrebna da bi se osigurala klimatska stabilnost - koji uključuju povratnu vezu karbonat-silikat za održavanje površinske temperature u određenom rasponu.
Budući da su dostupne samo neizravne metode za procjenu kakvih je uvjeta na udaljenim egzoplanetima, astronomi se oslanjaju na sofisticirane modele za planetarnu klimu i evoluciju. Tijekom prezentacije svoje sinteze ovog pristupa tijekom glavnih predavanja, dr. Stephanie Olson sa Sveučilišta u Chicagu (koautorica studije) opisala je potragu za utvrđivanjem najboljih okruženja za život na egzoplanetima:
„NASA-ina potraga za životom u svemiru fokusirana je na takozvane planete za stanovanje, koji su svjetovi koji imaju potencijal za tekuće vodene oceane. No nisu svi okeani jednako gostoljubivi - a neki će okeani biti bolja mjesta za život od drugih zbog svojih globalnih obrazaca cirkulacije.
„Naš rad bio je usmjeren na prepoznavanje oceana egzoplaneta koji imaju najveći kapacitet za vođenje globalno obilnog i aktivnog života. Život u Zemljinim oceanima ovisi o gorju (uzlaznom toku) koji vraća hranjive tvari iz mračnih dubina oceana u dijelove oceana sunca u kojima živi fotosintetski život. Više nadopunjavanja znači i više opskrbe hranjivim tvarima, što znači i više biološke aktivnosti. To su uvjeti koje trebamo tražiti na egzoplanetima ”.
Za vrijeme svoje studije, Olsen i njezini kolege modelirali su koji bi uvjeti mogli biti na raznim vrstama egzoplaneta pomoću ROCKE-3D softvera. Ovaj opći model cirkulacije (GCM) razvio je NASA-in Goddardov institut za svemirske studije (GISS) kako bi proučavao različite točke povijesti Zemlje i drugih zemaljskih planeta Sunčevog sustava (poput Merkura, Venere i Marsa).
Ovaj se softver također može koristiti za simulaciju kakve bi klimatske i oceanske stanište bile na različitim vrstama egzoplaneta. Nakon modeliranja različitih mogućih egzoplaneta (na temelju otkrivenih više od 4000 njih) uspjeli su odrediti koje će vrste egzoplaneta najvjerojatnije razviti i održati uspješne biosfere.
To se sastojalo od korištenja modela cirkulacije oceana koji je identificirao koji bi egzoplaneti imali najučinkovitiji rast i tako mogli održavati oceane s gostoljubivim uvjetima. Otkrili su da planeti s višom atmosferskom gustoćom, sporijim stopama rotacije i prisutnošću kontinenata sve više rezultiraju višim stupnjem porasta.
Glavni korak od ovoga je što Zemlja možda neće biti optimalno useljiva, s obzirom na prilično brzu rotaciju. "Ovo je iznenađujući zaključak," rekao je dr. Olson, "pokazuje nam da bi uvjeti na nekim egzoplanetima s povoljnim obrascima cirkulacije oceana mogli biti prikladniji za podršku životu koji je obilniji ili aktivniji od života na Zemlji."
Ovo je vrsta dobre vijesti / loše vijesti. S jedne strane, to nekako ruši iluziju da je Zemlja standard po kojem se mogu mjeriti ostale potencijalno pogodne egzoplanete. S druge strane, to ukazuje da je život u našem Univerzumu možda obilniji nego što bi to pokazale prethodne konzervativne procjene.
Ali kao što je Olsen najavio, uvijek će postojati jaz između života i onoga što možemo otkriti zbog ograničenja u našoj tehnologiji. Ova je studija stoga značajna po tome što potiče astronome da usmjere svoje napore prema podskupini egzoplaneta koji će najvjerojatnije pogodovati „velikim, globalno aktivnim biosferama u kojima će život biti najlakše detektirati - i gdje će neotkrivanja biti najznačajnija“.
To će biti moguće u narednom desetljeću zahvaljujući primjeni teleskopa sljedeće generacije poput James Webb svemirski teleskop (JWST), za koji astronomi očekuju da će biti od značaja za karakterizaciju atmosfere i površinskog okruženja egzoplaneta. Ostali teleskopi, koji su još uvijek na ploči za crtanje, mogli bi ići još dalje - dijelom zahvaljujući ovakvim studijama.
„U idealnom slučaju ovo će obavestiti dizajn teleskopa kako bi se osiguralo da buduće misije“, rekao je dr. Olson, „poput predloženih koncepata teleskopa LUVOIR ili HabEx, imaju odgovarajuće mogućnosti; sada znamo što tražiti, tako da trebamo početi tražiti ”.
Kad je riječ o traženju dokaza o životu izvan našeg Sunčevog sustava (ili unutar njega), znajući šta treba tražiti možda je još važnije od posjedovanja najsofisticiranijih alata s kojima se radi. U narednim godinama astronomi će imati prednost vrhunske tehnologije i poboljšanih metoda koristeći sve što smo do sada naučili kako bi pronašli dokaze života osim našeg vlastitog.
