Óta Kepler űrtávcső Az űrben elindították, a Naprendszerünkön (exoplanetusok) túli ismert bolygók száma exponenciálisan nőtt. Jelenleg 3917 bolygót megerősítettek 2918 csillagrendszerben, míg 3968 várnak megerősítést. Ezek közül körülbelül 50 pálya van csillaguk körkörös lakhatósági zónájában (más néven „Goldilocks Zone”), amely távolság lehet a folyékony víz a bolygók felületén.
A legfrissebb kutatások azonban felvetették annak a lehetőségét, hogy lakható övezetnek tekintjük túl optimizmust. Egy nemrégiben online megjelenő, a „Korlátozottan életképes zóna a komplex élethez” című tanulmány szerint az alkalmazható zónák sokkal szűkebbek lehetnek, mint az eredetileg gondoltak. Ezek a leletek drasztikus hatással lehetnek azon bolygók számára, amelyeket a tudósok „potenciálisan lakhatónak” tartanak.
A tanulmányt Edward W. Schwieterman, a NASA posztdoktori program munkatársa vezette a Riverside-i Kaliforniai Egyetemen, és bevonta az Alternatív Föld Csoport (a NASA Astrobiológiai Intézet része), a Nexus az Exoplanet Rendszertudományának (NExSS) kutatóit. és a NASA Goddard Űrkutatási Intézetét.
Korábbi becslések szerint: Kepler Az adatok alapján a tudósok arra a következtetésre jutottak, hogy valószínűleg csak a Tejút-galaxisban 40 milliárd Föld-szerű bolygó található, ezekből 11 milliárd valószínűleg olyan kering körül, mint a Napunk csillagai (azaz G típusú sárga törpék). Más kutatások rámutattak, hogy ez a szám akár 60 milliárd vagy akár 100 milliárd is lehet, attól függően, hogy milyen paramétereket használunk az élőhelyek meghatározására.
Ezek az eredmények minden bizonnyal biztatóak, mivel arra utalnak, hogy a Tejút tele van az élettel. Sajnos a napszélen kívüli bolygókkal kapcsolatos újabb kutatások megkérdőjelezték ezeket a korábbi becsléseket. Ez különösen igaz az M-típusú (vörös törpe) csillagokat keringő, árapályon elzárt bolygókra.
Ezen túlmenően az élet fejlődése a Földön azt mutatta, hogy a víz önmagában nem garantálja az életet - és ebben a tekintetben sem az oxigén-gáz jelenléte. Ezenkívül Schwieterman és kollégái két másik fő biológiai aláírást fontolóra vettek, amelyek létfontosságúak az életben, amint azt tudjuk - szén-dioxid és szén-monoxid.
Ezeknek a vegyületeknek túl nagy része mérgező lenne a komplex életre, míg túl kevés azt jelentené, hogy a korai prokarióták nem lépnének ki. Ha a földi élet bármilyen jelzés, akkor az alapvető életformák elengedhetetlenek, ha bonyolultabb, oxigént fogyasztó életformák fejlődnek. Ezért Schwieterman és kollégái arra törekedtek, hogy vizsgálják felül az élőhely meghatározását, hogy ezt figyelembe vegyék.
Az igazságosság kedvéért az életképes övezet kiterjedésének kiszámítása soha nem könnyű. A csillagoktól való távolságon túl a bolygó felületi hőmérséklete a légkörben található különféle visszacsatolási mechanizmusoktól is függ - például az üvegházhatástól. Ráadásul az élhető zóna hagyományos meghatározása feltételezi a „Föld-szerű” feltételek fennállását.
Ez egy olyan légkört jelent, amelyben gazdag nitrogén, oxigén, szén-dioxid és víz, és amelyet ugyanazon a karbonát-szilikát geokémiai ciklusos folyamat stabilizál, mint a Földön. Ebben a folyamatban az ülepedés és az időjárási viszonyok miatt a szilikát kőzetek széntartalmúvá válnak, míg a geológiai aktivitás miatt a szén kőzetek újra szilikát alapúvá válnak.
Ez egy visszacsatoló hurkot eredményez, amely biztosítja, hogy a légkörben a szén-dioxid szintje viszonylag stabil maradjon, lehetővé téve ezzel a felszíni hőmérséklet emelkedését (más néven: üvegházhatás). Minél közelebb van a bolygó az élhető zóna belső széléhez, annál kevesebb szén-dioxid szükséges ehhez. Amint Schwieterman kifejtette a MIT Technology Review legfrissebb cikkében:
"De az élhető zóna középső és külső régiójában a légköri szén-dioxid koncentrációknak sokkal magasabbnak kell lenniük, hogy a felszíni folyékony víz számára vezető hőmérsékletet fenntarthassanak."
A szemléltetés céljából a csapat a Kepler-62f-et alkalmazta példaként, egy szuper-Földet, amely egy K típusú csillagot (kissé kisebb és homályosabb, mint a Napunk) kering, amely körülbelül 990 fényévnyire van a Földtől. Ez a bolygó kering a csillagához ugyanolyan távolságra, mint a Vénusz a Napot, de a csillag alsó tömege azt jelenti, hogy a lakható zóna külső szélén található.
Amikor 2013-ban felfedezték, ezt a bolygót úgy gondolták, hogy jó jelöltje lehet a földönkívüli életnek, feltételezve, hogy elegendő üvegházhatás létezik. Schwieterman és kollégái azonban kiszámították, hogy ezerszer annyi szén-dioxidot (300–500 kilopaskal) igényel, mint ami a Földön létezett, amikor az összetett életformák először fejlődtek (kb. 1,85 milliárd évvel ezelőtt).
Ez a szén-dioxid mennyiség azonban mérgező lenne a legösszetettebb életformák számára a Földön. Ennek eredményeként a Kepler-62f nem lenne megfelelő jelölt az életre, még akkor sem, ha elég meleg lenne folyékony vízhez. Miután figyelembe vették ezeket a fiziológiai korlátokat, Schwieterman és csapata arra a következtetésre jutott, hogy a komplex élet számára alkalmazható zónának szignifikánsan szűkebbnek kell lennie - a korábban becsült érték egynegyede.
Schwieterman és kollégái azt is kiszámították, hogy egyes exoplanetokon valószínűleg magasabb a szén-monoxidszint, mert hűvös csillagokat keringnek. Ez jelentős korlátozást gyakorol a vörös törpe csillagok lakható zónáira, amelyek az univerzumban a csillagok 75% -át teszik ki - és amelyekről azt gondolják, hogy ez a valószínűbb hely a földi (vagyis sziklás) bolygók megtalálására.
Ezeknek a megállapításoknak drasztikus következményei lehetnek a tudósok által „potenciálisan alkalmazhatónak” tekinthetők, nem is beszélve a csillag lakható zóna határairól. Amint Schwieterman kifejtette:
"Ennek egyik következménye az, hogy nem várhatjuk el, hogy az intelligens élet jeleit vagy műszaki aláírásait megtalálja a késő M törpék körüli körüli bolygókon vagy az életképes zónák külső széle közelében potenciálisan életképes bolygókon."
A dolgok további bonyolítása érdekében ez a tanulmány egyike annak, hogy további korlátokat állapítson meg a későn lakható bolygóknak. Önmagában 2019-ben kutatásokat végeztek, amelyek megmutatják, hogy a vörös törpe csillagrendszerekben lehet, hogy nem rendelkeznek az élethez szükséges alapanyagokkal, és hogy a vörös törpe csillagok nem biztosítanak elegendő fotont a fotoszintézis bekövetkezéséhez.
Mindez hozzáadja annak a különös esélyt, hogy a galaxisunkban az élet ritkább lehet, mint azt korábban gondoltuk. Természetesen további tanulmányokat kell elvégezni, ha tudjuk, hogy biztosan megbizonyosodunk arról, hogy mi a tartózkodási határ. Szerencsére nem kell sokáig várnunk a kiderítésre, mivel több következő generációs távcső fog működni az elkövetkező évtizedben.
Ide tartoznak a James Webb Űrtávcső (JWST), a Rendkívül nagy távcső (ELT) és a Óriás Magellan távcső (GMT). Ezek és más élvonalbeli műszerek várhatóan lehetővé teszik az exoplanetek sokkal részletesebb tanulmányozását és jellemzését. És amikor megteszik, jobb képet kapunk arról, mennyire valószínű az élet ott.
