A földön kívüli élet kutatásakor a tudósok hajlamosak kissé geocentrikusak lenni - azaz olyan bolygót keresnek, amely hasonló a miénkhez. Ez érthető, ha úgy látjuk, hogy a Föld az egyetlen bolygó, amelyről tudjuk, hogy támogatja az életet. Ennek eredményeként azok, akik földi földön kívüli életet keresnek, olyan földi (sziklás) bolygót kerestek, amely csillagjaik körüli pályán kering, és felületükön elegendő víz van.
Több ezer exoplaneta felfedezése során a tudósok rájöttek, hogy valójában sokuk lehet „vízvilág” (bolygók, ahol tömegük legfeljebb 50% -át víz képezi). Ez természetesen felvet bizonyos kérdéseket, például hogy mennyi víz van túl sok, és vajon a túl sok föld is problémát jelent-e? Ennek megoldására egy pár kutató a Harvard Smithsonian Asztrofizikai Központból (CfA) tanulmányt készített annak meghatározására, hogy a víz és a földtömeg aránya hogyan járulhat hozzá az élethez.
A „Biológiai aktivitás függése a bolygók felszíni vízfrakciójától” című tanulmány, amelyet a A csillagászati folyóirat- írta Manasvi Lingam, a CfA Elmélet és Számítástechnikai Intézet (ITC) posztdoktori ösztöndíja, és Abraham Loeb - az ITC igazgatója és Frank B. Baird Jr, a Harvard Egyetem tudományos elnöke.
Először Lingam és Loeb foglalkozik az antropikus elv kérdésével, amely jelentős szerepet játszott a csillagászatban és az exoplanet kutatásában. Röviden: ez az elv kijelenti, hogy ha a Föld körülményei alkalmasak az élethez való alkalmazkodásra, akkor ennek az élet megteremtése érdekében léteznie kell. Az egész univerzumra kiterjesztve ez az elv azt állítja, hogy a fizikai törvények léteznek, ahogy az élet megteremtése érdekében is léteznek.
Egy másik módja annak megvizsgálása, hogy fontolja meg, hogy a Földre vonatkozó értékeléseink miként esnek az úgynevezett „megfigyelés-kiválasztási effektusok” közé - ahol az eredményeket közvetlenül érinti az alkalmazott módszer típusa. Ebben az esetben a következmények abból fakadnak, hogy a Földön és a Naprendszerünkön kívüli életkeresésünknek megfelelő helyzetben lévő megfigyelő létezésére van szüksége.
Valójában hajlamosak vagyunk azt feltételezni, hogy az élet feltételei bőségesek lesznek az Univerzumban, mert ismerjük őket. Ezek feltételezik mind a folyékony víz, mind a talajtömeg jelenlétét, amelyek nélkülözhetetlenek az élet kialakulásához, amint azt mi ismerjük. Amint Lingam e-mailben elmagyarázta a Space Magazine-nak, ez az egyik módja annak, hogy az antropikus elv felbukkanjon potenciálisan lakható bolygók keresésekor:
"Az a tény, hogy a Föld szárazföldi és vízfrakciói összehasonlíthatók, az antropikus szelekciós hatásokra utal, vagyis az emberek (vagy analóg tudatos megfigyelők) megjelenését elősegítette a föld és a víz megfelelő keveréke."
Amikor viszont a sok csillagrendszerben felfedezett szuperföldeket vizsgáljuk, azok középsűrűségének statisztikai elemzése kimutatta, hogy a legtöbb emberben magas az illékony frakciók aránya. Jó példa erre a TRAPPIST-1 rendszer, ahol hét Föld méretű bolygójának elméleti modellezése rámutatott, hogy 40-50 tömeg% víz lehet.
Ezeknek a „vízvilágoknak” tehát nagyon mély óceánjaik vannak, és nincs szójuk a földtulajdonról, amelyek drasztikus következményekkel járhatnak az élet kialakulására. Ugyanakkor a bolygók, amelyek felületén kevés vagy egyáltalán nincs víz, nem tekinthetők jó életjelölteknek, tekintve, hogy a víz mennyire nélkülözhetetlen az élethez, amint azt mi ismerjük.
"A túl sok földmérés problémát jelent, mivel korlátozza a felszíni vizek mennyiségét, ezáltal a földrészek nagy részét nagyon szárazssá teszi" - mondta Lingam. „A száraz ökoszisztémákat jellemzően alacsony biomasszatermelési arány jellemzi a Földön. Ehelyett, ha az ellenkező forgatókönyvet vesszük figyelembe (azaz többnyire óceánok), akkor potenciális kérdés merül fel a foszfor elérhetőségével kapcsolatban, amely az egyik lényeges elem az élet szempontjából, mint amit mi tudunk. Ez tehát szűk keresztmetszetet eredményezhet a biomassza mennyiségében. ”
E lehetőségek felkutatására Lingam és Leob elemezte, hogy a túl sok vizet vagy földmaszkot bolygók befolyásolhatják az exoplanet bioszféra fejlődését. Amint Lingam kifejtette:
„Egy egyszerű modellt dolgoztunk ki annak becslésére, hogy a föld melyik része lesz száraz (azaz sivatagban) és viszonylag lakhatatlan. A vízben uralkodó biogömbökkel kapcsolatos forgatókönyv esetében a foszfor elérhetősége válik korlátozó tényezővé. Itt egy korábbi cikkünkben kifejlesztett modellt használtunk, amely figyelembe veszi a foszfor forrásait és süllyedését. Összevontuk ezt a két esetet, a Földből származó adatokat használtunk referenciaértékként, és így meghatároztuk, hogy egy általános bioszféra tulajdonságai hogyan függenek majd a talaj és a víz mennyiségétől. ”
Azt találták, hogy a földbirtokosok és az óceánok közötti gondos egyensúly (hasonlóan ahhoz, mint mi itt van a Földön) elengedhetetlen a komplex bioszféra kialakulásához. Más kutatók numerikus szimulációival kombinálva, Lingam és Loeb tanulmánya arra utal, hogy a Földhez hasonló bolygók - az óceánok és a földmérés arányával (kb. 30:70) - valószínűleg meglehetősen ritkák. Amint Lingam összefoglalta:
„Tehát az alapvető következtetés az, hogy a talaj és a víz frakcióinak egyensúlyát nem lehet túl sokat dönteni. Munkánk azt is kimutatja, hogy a fontos vízellátási eseményeket, például az oxigénszint emelkedését és a technológiai fajok megjelenését befolyásolhatja a szárazföldi víz frakció, és hogy az optimális érték közel állhat a Föld értékéhez. ”
A csillagászok egy ideje exoplaneket keresnek, ahol a Föld-szerű körülmények dominálnak. Ez az úgynevezett „alacsony függesztésű gyümölcs” megközelítés, amelyben megpróbálunk életet találni olyan bioszignatok keresésével, amelyeket az élethez társítunk, amint azt ismerjük. De a legújabb tanulmány szerint az ilyen helyek megtalálása olyan lehet, mintha durva gyémántokat keresnének.
A tanulmány következtetései jelentős hatással lehetnek a földön kívüli intelligencia keresésére is, jelezve, hogy ez is elég ritka. Szerencsére Lingam és Loeb elismerik, hogy az exoplanetekről és a víz-föld arányról nem tudtak eleget ahhoz, hogy bármit megdönthessenek.
"Ugyanakkor nem lehet megjósolni, hogy ez hogyan befolyásolja egyértelműen a SETI-t" - mondta Lingam. "Ennek oka az, hogy még nincsenek megfelelő megfigyelési korlátok az exoplanetek szárazföldi-víz frakcióira, és a jelenlegi tudásunkban még mindig sok ismeretlen a technológiai fajok fejlődéséről (amelyek képesek részt venni a SETI-ben)."
Végül türelmesnek kell lennünk, és várnunk kell, amíg a csillagászok többet megtudnak a napfény nélküli bolygókról és azok környezetéről. Ez az elkövetkező években a következő generációs távcsöveknek köszönhetően lesz lehetséges. Ide tartoznak a földi távcsövek, mint például az ESO-k Rendkívül nagy távcső (ELT) és az űrben működő távcsövek, mint például a James Webb Űrtávcső (JWST) - amelyek várhatóan 2024-ben, illetve 2021-ben kezdik meg az üzemeltetést.
A technológia fejlesztésével és a jelenleg tanulmányozható exoplanetek ezreivel az csillagászok a felfedezés folyamatától a jellemzésig kezdtek elmozdulni. Az elkövetkező években az exoplanet légkörének megismerése nagyban megy az elméleti modellünk, reményeink és elvárásaink igazolására vagy megcáfolására. Adott időben végre meg tudjuk határozni, mennyire bőséges az élet világegyetemünkben, és milyen formákat vehet igénybe.
