Az elmúlt évtizedekben több napenergia nélküli bolygót fedeztek fel galaxisunkban. 2018. július 28-ig összesen 3 374 szoláris bolygó megerősítésre került 2814 bolygórendszerben. Noha ezeknek a bolygóknak a nagy része óriás óriások volt, egyre nagyobb számban szárazföldi (azaz sziklás) természetűek voltak, és úgy találták, hogy a csillagok megfelelő lakóövezetében (HZ) keringnek.
A Naprendszer esete azonban azt mutatja, hogy a HZ nem jelenti azt, hogy egy bolygó képes az élet támogatására. Annak ellenére, hogy a Vénusz és a Mars a Nap HZ (ill. Belső) belső és külső szélén helyezkedik el, egyik sem képes fenntartani az életét a felszínén. És mivel egyre több potenciálisan lakható bolygót fedeznek fel, egy új tanulmány azt sugallja, hogy ideje lehetne finomítani a lakhatósági övezetek meghatározását.
A „Átfogóbb lakhatósági zóna más bolygókon való élet megkeresésére” című tanulmány nemrégiben megjelent az interneten. A vizsgálatot Dr. Ramses M. Ramirez, a Tokiói Technológiai Intézet Föld-élettudományi Intézetének kutatója végezte. Dr. Ramirez évek óta részt vesz a potenciálisan alkalmazható világok kutatásában és klímamodelleket épített fel a bolygók életképességét lehetővé tevő folyamatok felmérésére.
Ahogyan Dr. Ramirez a tanulmányában rámutatott, az életképes zóna leggyakoribb meghatározása a csillag körüli körzet, ahol a keringő test felszíni hőmérséklete elegendő lenne a víz folyékony állapotának fenntartásához. Ez önmagában azonban nem jelenti azt, hogy a bolygó lakható legyen, és további szempontokat kell figyelembe venni annak meghatározásához, hogy létezhet-e ott valóban élet. Ahogy Dr. Ramirez e-mailben mondta a Space Magazine-nak:
„A HZ legnépszerűbb inkarnációja a klasszikus HZ. Ez a klasszikus meghatározás azt feltételezi, hogy a potenciálisan lakható bolygók legfontosabb üvegházhatású gázai a szén-dioxid és a vízgőz. Azt is feltételezi, hogy az ilyen bolygók életképességét a karbonát-szilikát ciklus fenntartja, mint a Föld esetében. Bolygónkon a karbonát-szilikát ciklust lemeztektonika táplálja.
„A karbonát-szilikát ciklus szabályozza a szén-dioxid transzferét a Föld légköre, felszíne és belseje között. Bolygónkénti termosztátként működik, hosszú időn keresztül, és biztosítja, hogy a légkörben ne legyen túl sok CO2 (a bolygó túl melegszik) vagy túl kevés (a bolygó túl hideg lesz). A klasszikus HZ azt is feltételezi, hogy az élő bolygók teljes vízkészlettel rendelkeznek (például az óceánokban és a tengerekben található összes víz), hasonló méretűek, mint a Földön. ”
Ezt lehet úgynevezni, mint az „alacsony függesztésű gyümölcs” megközelítést, ahol a tudósok az alkalmazhatóság jeleit kutatták azon alapján, amit mi emberként a legjobban ismerünk. Tekintettel arra, hogy az egyetlen alkalmazható példa a Föld bolygó, az exoplanet-kutatások arra koncentráltak, hogy megtalálják a bolygók összetételét (azaz sziklás), pályáját és méretét.
Az utóbbi években ezt a meghatározást azonban újabb tanulmányok vitatják. Mivel az exoplanet kutatások elmozdultak a testek létezésének pusztán a többi csillag körüli meglététől és megerősítésétől, és a jellemzésbe kerültek, újabb HZ-összetételek alakultak ki, amelyek megpróbálták megragadni a potenciálisan lakható világok sokféleségét.
Mint Dr. Ramirez kifejtette, ezek az újabb készítmények kiegészítették a HZ hagyományos elképzeléseit azzal, hogy figyelembe vették, hogy az élő bolygók eltérő légköri összetételűek lehetnek:
„Például fontolóra veszik a további üvegházhatású gázok, például a CH4 és a H2 hatását, amelyeket mind a Föld, mind a Mars korai körülményeinek szempontjából fontosnak tartottak. Ezen gázok hozzáadása szélesebbé teszi az alkalmazható zónát, mint amit a klasszikus HZ meghatározása megjósolhat. Ez nagyszerű, mert a HZ-n kívül eső bolygók, mint például a TRAPPIST-1h, lehetnek benne. Arra is hivatkoztak, hogy a melegebb csillagok HZ külső széle közelében sűrű CO2-CH4 atmoszférájú bolygók lakhatnak, mert nehéz ilyen légkört fenntartani élet jelenléte nélkül. ”
Az egyik ilyen vizsgálatot Dr. Ramirez és Lisa Kaltenegger, a Cornell Egyetem Carl Sagan Intézetének docens volt. Egy olyan papír szerint, amelyet 2017-ben készítettek, és amely a Asztrofizikai folyóiratlevelek,az exoplanet vadászok olyan bolygót találhatnak, amelyek egy napon a vulkáni aktivitás alapján életképessé válnak - amelyek hidrogén gáz jelenlétével érzékelhetők (H2) a légkörükben.
Ez az elmélet a „Föld-szerű” körülmények keresésének természetes kiterjesztése, amely szerint a Föld légköre nem mindig volt olyan, mint ma. Alapvetően a bolygó tudósai elmélet szerint a milliárd évvel ezelőtt a Föld korai légkörében bőséges hidrogénellátás volt (H2) a vulkáni kipufogás és a hidrogén- és nitrogénmolekulák kölcsönhatása miatt ebben a légkörben tartotta a Földet elég hosszú ideig melegen, hogy az élet kialakulhasson.
A Föld esetében ez a hidrogén végül eljutott az űrbe, amelyről úgy gondolják, hogy ez a helyzet minden szárazföldi bolygó esetében. Azonban egy bolygón, ahol elegendő a vulkáni aktivitás, a hidrogén gáz jelenléte a légkörben fennmaradhat, lehetővé téve az üvegházhatást, amely melegen tartja a felületüket. E tekintetben a hidrogén jelenléte a bolygó légkörében meghosszabbíthatja a csillag HZ-jét.
Ramirez szerint ott van az időtényező is, amelyet általában nem vesznek figyelembe a HZ-k értékelésekor. Röviden: a csillagok idővel fejlődnek, és életkoruk alapján eltérő sugárzási szintet bocsátanak ki. Ennek az a hatása, hogy megváltoztatja a csillag HZ-jének elérési helyét, amely nem terjed ki a jelenleg vizsgált bolygóra. Ahogy Ramirez kifejtette:
„Nem sikerült kimutatni, hogy az M-törpék (igazán hűvös csillagok) annyira fényesek és forróak, amikor kialakulnak, hogy el tudják szárítani minden olyan fiatal bolygót, amelyek később a klasszikus HZ-ben vannak. Ez aláhúzza azt a pontot, hogy csak azért, mert egy bolygó jelenleg az élővilágban helyezkedik el, ez még nem azt jelenti, hogy valóban lakható (nem is beszélve lakott). Figyelembe kell vennünk ezeket az eseteket.
Végül felmerül a kérdés, hogy milyen csillagrendszerű csillagászok figyelték meg az exoplanetek vadászatát. Míg számos felmérés megvizsgálta a G-típusú sárga törpe csillagot (ami a mi Napunk), sok kutatás a késői M-típusú (vörös törpe) csillagokra összpontosult élettartamuk és annak a ténynek köszönhetően, hogy ezek közül a leginkább valószínűleg a sziklás bolygók megtalálására, amelyek keringnek a csillagok HZ-jén.
„Míg a legtöbb korábbi tanulmány az egycsillagos rendszerekre összpontosított, a legfrissebb munkák szerint a lakható bolygók megtalálhatók bináris csillagrendszerekben vagy akár vörös óriás vagy fehér törpe rendszerekben, a potenciálisan lakható bolygók sivatagi világok vagy akár óceán világok formájában is megjelenhetnek, amelyek sokkal nedvesebbek, mint a Föld ”- mondja Ramirez. "Az ilyen összetételek nemcsak jelentősen kibővítik a potenciálisan életképes bolygók paramétereit a kereséshez, hanem lehetővé teszik számunkra, hogy kiszűrjük azokat a világokat, amelyekben az élet a leginkább (és a legkevésbé valószínű)."
Ez a tanulmány végül azt mutatja, hogy a klasszikus HZ nem az egyetlen eszköz, amely felhasználható a földön kívüli élet lehetőségének felmérésére. Mint ilyen, Ramirez azt ajánlja, hogy a csillagászok és az exoplanet vadászok a jövőben egészítsék ki a klasszikus HZ-t az újabb készítmények által felvetett további megfontolásokkal. Ilyenkor csak lehet, hogy maximalizálják esélyét, hogy valamikor életre kerüljenek.
"Azt javaslom, hogy a tudósok fordítsanak valódi különös figyelmet a bolygórendszerek korai szakaszaira, mert ez segít annak meghatározásának valószínűségében, hogy egy manapság a lakhatósági övezetben található bolygó valóban érdemes tovább tanulmányozni az élet további bizonyítékainak érdekében" - mondta. "Azt is javaslom, hogy a különféle HZ meghatározásokat használjanak együtt, hogy a lehető legjobban meg lehessen határozni, mely bolygók tartják valószínűleg életét. Így rangsorolhatjuk ezeket a bolygókat és meghatározhatjuk, melyikre fordítsuk távcsőnk idejének és energiájának legnagyobb részét. Mindeközben azt is megvizsgálnánk, hogy a HZ koncepció mennyire érvényes, beleértve annak meghatározását, hogy a karbonát-szilikát ciklus mennyire univerzális a kozmikus léptékben. ”
