Znanstveniki so pri iskanju potencialno bivalnih eksoplanetov prisiljeni v nizko viseči sadni pristop. Ker je Zemlja edini planet, za katerega vemo, da lahko podpira življenje, to iskanje v bistvu prihaja do iskanja planetov, ki so »podobni Zemlji«. Kaj pa, če Zemlja ni merilna palica za bivalnost, za katero vsi mislimo, da je?
To je bilo tema osrednjega predavanja, ki je bilo nedavno izvedeno na kongresu za geokemijo Goldschmidt, ki je potekal od 18. do 23. avgusta v Barceloni v Španiji. Tu je skupina raziskovalcev, ki jih podpira NASA, pojasnila, kako preučitev določitve bivalnih območij (HZ) kaže, da imajo nekateri eksoplaneti boljše pogoje za življenje, kot jih ima Zemlja sama.
Predstavitev je temeljila na študiji z naslovom "Omejena življenjska cona za kompleksno življenje", ki je izšla v številki junija 2019 The Astrophysical Journal. Študijo so izvedli raziskovalci iz Caltecha, NASA Goddard inštituta za vesoljske študije, NASA-inoga astrobiološkega inštituta, Nasinega podoktorskega programa, virtualnega planetarnega laboratorija NExSS, vesoljskega inštituta za modri marmor in več univerz.
Kot navajajo v svoji študiji, so HZ običajno opredeljeni kot razpon oddaljenosti od gostiteljske zvezde, znotraj katerega lahko na površini obstaja tekoča voda. Vendar to ne upošteva atmosferske dinamike, ki je potrebna za zagotovitev podnebne stabilnosti - ki vključujejo povratne informacije karbonat-silikat za vzdrževanje temperatur na površini v določenem območju.
Ker so na voljo le posredne metode za ugotavljanje, kakšni so pogoji na oddaljenih eksoplanetih, se astronomi zanašajo na izpopolnjene modele za planetarno podnebje in evolucijo. Doktorica Stephanie Olson z univerze v Chicagu (soavtorica študije) je med predstavitvijo svoje sinteze tega pristopa med glavnim predavanjem opisala iskanje najboljših okolij za življenje na eksoplanetih:
"Nasino iskanje življenja v vesolju je osredotočeno na tako imenovane planete za prebivanje, ki so svetovi, ki imajo potencial za tekoče vodne oceane. Vendar niso vsi oceani enako gostoljubni - nekateri oceani bodo zaradi svojih svetovnih vzorcev kroženja boljši prostori za življenje kot drugi.
"Naše delo je bilo usmerjeno v prepoznavanje oceanov eksoplanetov, ki imajo največ zmogljivosti za vodenje globalno bogatega in aktivnega življenja. Življenje v Zemljinih oceanih je odvisno od navzgor (toka navzgor), ki hranilne snovi vrača iz temnih globin oceana v osončene dele oceana, kjer živi fotosintetsko življenje. Večja porast pomeni več oskrbe s hranljivimi snovmi, kar pomeni večjo biološko aktivnost. To so pogoji, ki jih moramo iskati na eksoplanetih. "
Olsen in njeni sodelavci so zaradi študije modelirali, kakšni bi bili pogoji na različnih vrstah eksoplanetov z uporabo programske opreme ROCKE-3D. Ta splošni model kroženja (GCM) je razvil Nasin inštitut za vesoljske študije Goddard (GISS) za proučevanje različnih točk v zgodovini Zemlje in drugih zemeljskih planetov Zemlje (kot so Živo srebro, Venera in Mars).
Ta programska oprema se lahko uporablja tudi za simulacijo, kakšno bi bilo podnebje in oceanski habitati na različnih vrstah eksoplanetov. Po modeliranju različnih možnih eksoplanetov (na podlagi odkritih do zdaj več kot 4000) so lahko ugotovili, katere vrste eksoplanetov najverjetneje razvijajo in vzdržujejo uspešne biosfere.
To je vključevalo uporabo modela kroženja oceanov, ki je določil, kateri eksoplaneti bi imeli najučinkovitejšo vzrejo in bi tako lahko vzdrževali oceane s gostoljubnimi pogoji. Ugotovili so, da planeti z večjo atmosfersko gostoto, počasnejšim vrtenjem in prisotnostjo kontinentov vse večjo stopnjo rasti.
Pomembno od tega je, da Zemlja zaradi svoje hitro hitrosti morda ne bo optimalno bivalna. "To je presenetljiv zaključek," je dejal dr. Olson, "kaže nam, da bi lahko bili pogoji na nekaterih eksoplanetih z ugodnimi vzorci kroženja oceanov bolj primerni za podporo bolj obilnega ali aktivnejšega življenja kot življenje na Zemlji."
To je neke vrste dobra novica / slabe novice. Po eni strani to nekako razbije iluzijo, da je Zemlja standard, po katerem je mogoče meriti druge potencialno bivalne eksoplanete. Po drugi strani pa kaže, da je življenje v našem vesolju morda bolj obilno, kot kažejo prejšnje konservativne ocene.
Toda kot je Olsen nakazal, bo zaradi omejitev v naši tehnologiji vedno obstajal razkorak med življenjem in tistim, ki ga zaznamo. Ta študija je zato pomembna, saj spodbuja astronomje, naj svoja prizadevanja usmerijo v podmnožico eksoplanetov, ki bo najverjetneje naklonjena „velikim, globalno aktivnim biosferam, kjer bo življenje najlažje zaznati - in kjer bodo neznanosti najbolj smiselna“.
To bo mogoče v prihodnjem desetletju po zaslugi uporabe teleskopov nove generacije, kot je James Webb vesoljski teleskop (JWST), za katerega astronomi pričakujejo, da bo pripomogel k opisu atmosfere in površinskega okolja eksoplanetov. Drugi teleskopi, ki so še vedno na risalni plošči, bi lahko šli še dlje - deloma tudi zahvaljujoč takšnim študijam.
"V idealnem primeru bo to s pomočjo oblikovanja teleskopa, da bi zagotovili, da bodo bodoče misije," kot sta predlagana koncepta teleskopa LUVOIR ali HabEx, pravile dr. Olson; zdaj vemo, kaj iskati, zato moramo začeti iskati «.
Kadar gre za iskanje dokazov o življenju zunaj našega Osončja (ali znotraj njega), je vedenje, na kaj iskati, morda še bolj pomembno, kot če imamo najbolj izpopolnjena orodja za to. V prihodnjih letih bodo imeli astronomi prednost vrhunske tehnologije in izboljšanih metod, pri čemer bodo uporabili vse, kar smo se doslej naučili, za iskanje drugih dokazov o življenju.
