V zadnjih nekaj desetletjih je bilo v naši galaksiji odkritih na tisoče ekstra sončnih planetov. Od 28. julija 2018 je bilo v 2.814 planetarnih sistemih potrjenih skupno 3.374 zunanje sončnih planetov. Medtem ko je bila večina teh planetov plinskih velikanov, je naraščalo število zemeljskih (t.i. kamnitih) narave in je bilo ugotovljeno, da krožijo v območjih, v katerih živijo njihove zvezde (HZ).
Vendar pa, kot kaže primer Sončnega sistema, HZ-ji ne pomenijo, da lahko planet podpira življenje. Čeprav sta Venera in Mars na notranjem in zunanjem robu Sončevega HZ (oz.), Noben ni sposoben podpirati življenja na svoji površini. In ker se ves čas odkrijejo več potencialno bivalnih planetov, nova raziskava kaže, da je morda čas, da natančno določimo svojo bivalno cono.
Študija z naslovom "Obsežnejša bivalna cona za iskanje življenja na drugih planetih" se je nedavno pojavila na spletu. Študijo je opravil dr. Ramses M. Ramirez, znanstvenik na Inštitutu Science of Earth-Life Science na Tokijskem tehnološkem inštitutu. Dr. Ramirez je že leta sodeloval pri preučevanju možno bivalnih svetov in gradil podnebne modele za oceno procesov, ki omogočajo bivanje planetov.
Kot je v svoji študiji navedel doktor Ramirez, je najbolj splošna opredelitev bivalnega območja krožno območje okoli zvezde, kjer bi bile površinske temperature na orbitu dovolj, da bi voda ohranila v tekočem stanju. Vendar pa to samo po sebi ne pomeni, da je planet bivalni, zato je treba upoštevati dodatne premisleke, da bi ugotovili, ali bi življenje resnično lahko obstajalo tam. Kot je dr. Ramirez povedal za Space Magazine po e-pošti:
»Najbolj priljubljena inkarnacija HZ je klasična HZ. Ta klasična opredelitev predvideva, da sta najpomembnejši toplogredni plini na planetih, ki jih lahko bivamo v njem, ogljikov dioksid in vodna para. Predvideva tudi, da je bivalnost na takšnih planetih podprta s karbonatno-silikatnim ciklom, kot to velja za Zemljo. Na našem planetu karbonatno-silikatni cikel poganja tektonika plošč.
"Cikel karbonat-silikat uravnava prenos ogljikovega dioksida med atmosfero, površino in notranjostjo Zemlje. Deluje kot planetarni termostat v dolgih časovnih okvirih in zagotavlja, da v ozračju ni preveč CO2 (planet se preveč segreje) ali premalo (planet postane prehladen). Tudi klasični HZ predvideva, da imajo bivalni planeti skupne zaloge vode (npr. Celotna voda v oceanih in morjih), podobne velikosti kot na Zemlji. "
To je tisto, kar lahko označimo kot pristop "nizko visečega sadja", kjer so znanstveniki iskali znake bivanja, ki temeljijo na tem, kar mi kot ljudje najbolj poznamo. Glede na to, da je edini primer bivanja lahko planet Zemlja, so bile študije eksoplanetov usmerjene v iskanje planetov, ki so po sestavi (tj. Skalnati), orbiti in velikosti "podobni Zemlji".
Vendar se v zadnjih letih ta opredelitev izziva z novejšimi študijami. Ko se je raziskovanje eksoplanetov oddaljilo od zgolj odkrivanja in potrditve obstoja teles okoli drugih zvezd in prešlo v karakterizacijo, so se pojavile novejše formulacije HZ, ki so poskušale ujeti raznolikost potencialno bivalnih svetov.
Kot je pojasnil doktor Ramirez, so te novejše formulacije dopolnile tradicionalne predstave o HZ, saj so menili, da imajo bivalni planeti lahko različne atmosferske sestave:
„Na primer, menijo o vplivu dodatnih toplogrednih plinov, kot sta CH4 in H2, ki sta bila pomembna za zgodnje razmere na Zemlji in Marsu. Dodajanje teh plinov naredi bivalno območje širše od tistega, kar bi napovedali s klasično HZ definicijo. To je super, saj so planeti, za katere se domneva, da so zunaj HZ, kot je TRAPPIST-1h, zdaj znotraj njega. Trdimo tudi, da so planeti z gosto atmosfero CO2-CH4 v bližini zunanjega roba HZ vročih zvezd morda naseljeni, ker je težko vzdrževati takšno atmosfero brez prisotnosti življenja. "
Eno takih raziskav sta opravila dr. Ramirez in Lisa Kaltenegger, izredna profesorja na Inštitutu Carl Sagan na Univerzi Cornell. Glede na dokument, ki so ga pripravili leta 2017 in je bil objavljen v Pisma astrofizičnega časopisa,lovci na eksoplanete bi lahko našli planete, ki bi nekega dne postali bivalni na podlagi prisotnosti vulkanske aktivnosti - kar bi bilo razvidno po prisotnosti vodikovega plina (H2) v njihovih atmosferah.
Ta teorija je naravni podaljšek iskanja "zemeljskih" razmer, ki menijo, da ozračje Zemlje ni bilo vedno takšno, kot je danes. V bistvu planetarni znanstveniki teoretizirajo, da je pred več milijardami let prejšnja atmosfera Zemlje obilno dobavljala vodikov plin (H2) zaradi vulkanskega razstreljevanja in interakcije med molekuli vodika in dušika v tej atmosferi je tisto, kar je Zemljo ohranjalo dovolj toplo, da se je življenje lahko razvilo.
V primeru Zemlje je ta vodik na koncu pobegnil v vesolje, kar naj bi veljalo za vse zemeljske planete. Vendar pa bi na planetu, kjer je dovolj vulkanske aktivnosti, prisotnost vodikovega plina v atmosferi lahko ohranila in tako omogočila učinek tople grede, ki bi ohranil njihovo površino toplo. V tem pogledu lahko prisotnost vodikovega plina v atmosferi planeta podaljša zvezdo HZ.
Kot pravi Ramirez, obstaja tudi faktor časa, ki ga pri ocenjevanju HZ običajno ne upoštevamo. Skratka, zvezde se skozi čas razvijajo in oddajajo različne stopnje sevanja glede na svojo starost. To ima za posledico spreminjanje tam, kjer doseže zvezda HZ, ki morda ne bo zajel planeta, ki ga trenutno preučujemo. Kot je pojasnil Ramirez:
"[I] t se je pokazalo, da so M-palčki (res kul zvezde) tako svetli in vroči, ko se prvič oblikujejo, da lahko izsušijo vse mlade planete, za katere je kasneje določeno, da so v klasični HZ. To poudarja, da samo zato, ker je planet trenutno v naseljeni coni, ne pomeni, da je dejansko bivalni (kaj šele naseljen). Morali bi biti pozorni na te primere.
Končno je vprašanje, katere vrste astronomi zvezdnega sistema so opazovali pri lovu na eksoplanete. Medtem ko so številne raziskave preučile rumeno pritlikavo zvezdo tipa G (to je tisto, kar je naše Sonce), so bile številne raziskave osredotočene na pozne zvezde tipa M (rdeče pritlikavke) zaradi njihove dolgoživosti in dejstva, da so verjeli najbolj verjetno najdemo skalnate planete, ki krožijo v HZ-jih svojih zvezd.
"Medtem ko se je večina prejšnjih raziskav osredotočila na sisteme z enim zvezdicami, zadnje delo kaže, da bi bili bivalni planeti lahko najti v sistemih binarnih zvezd ali celo rdečih orjaških ali belih pritlikavih sistemov, potencialno bivalni planeti so lahko tudi v obliki puščavskih svetov ali celo oceanskih svetov, so veliko vlažnejši od Zemlje, "pravi Ramirez. "Takšne formulacije ne samo da močno širijo prostor parametrov potencialno bivalnih planetov za iskanje, ampak nam omogočajo, da filtriramo svetove, za katere je najbolj (in najmanj) verjetno, da živijo življenje."
Ta študija na koncu kaže, da klasični HZ ni edino orodje, ki ga lahko uporabimo za oceno možnosti zunajzemeljskega življenja. Kot tak Ramirez priporoča, da bi astronomi in lovci na eksoplanete v prihodnosti klasični HZ dopolnili z dodatnimi premisleki, ki jih postavljajo novejše formulacije. Pri tem bodo morda nekoč le povečale svoje možnosti za iskanje življenja.
"Priporočam, da znanstveniki zelo pozorno posvetijo zgodnje faze planetarnih sistemov, ker to pomaga določiti verjetnost, da bo planet, ki se trenutno nahaja v današnjem bivalnem pasu, dejansko vredno še naprej preučiti, če želite več dokazov o življenju," je dejal. „Priporočam tudi, da se različne definicije HZ uporabljajo skupaj, da bomo najbolje ugotovili, kateri planeti bodo najverjetneje živeli v življenju. Tako lahko razvrstimo te planete in določimo, na katere bomo porabili večino časa in energije svojega teleskopa. Po poti bi tudi testirali, kako veljaven je koncept HZ, vključno z določitvijo, kako univerzalni je karbonat-silikatni cikel v kozmičnem merilu. "
