A potenciálisan életképes egzoplanetek keresésekor a tudósok arra kényszerülnek, hogy az alacsonyan lógó gyümölcs megközelítést alkalmazzák. Mivel a Föld az egyetlen olyan bolygó, amelyről tudjuk, hogy képes az élet támogatására, ez a kutatás alapvetően a „Föld-szerű” bolygók keresésére irányul. De mi van, ha a Föld nem az élőképesség mérőpálcája, amire gondolunk?
Erről tartott egy vitaindító előadást, amelyet nemrégiben tartottak a spanyolországi barcelonai barcelonai Goldschmidt geokémia kongresszuson, amely augusztus 18–23-án zajlott. A NASA által támogatott kutatók egy csoportja elmagyarázta, hogy az lakhatósági övezetek (HZ) meghatározásának vizsgálata azt mutatja, hogy egyes exoplanetek jobb életfeltételekkel rendelkeznek, mint maga a Föld.
A bemutató egy „Korlátozottan életképes zóna a komplex élethez” című tanulmányon alapult, amely a Az asztrofizikai folyóirat. A tanulmányt Caltech, a NASA Goddard Űrkutatási Intézet, a NASA Astrobiológiai Intézet, a NASA posztdoktori program, a NExSS Virtuális Bolygólaboratórium, a Kék Márvány Űrtudományi Intézet és több egyetem kutatói készítették.
Mint a kutatásukban rámutattak, a HZ-ket általában a gazdacsillattól mért távolság tartományának határozzák meg, amelyen belül folyékony víz lehet a felszínen. Ez azonban nem veszi figyelembe a légköri dinamikát, amelyre szükség van az éghajlati stabilitás biztosításához - amely magában foglalja a karbonát-szilikát visszacsatolást a felületi hőmérséklet bizonyos tartományban tartására.
Mivel csak közvetett módszerek állnak rendelkezésre annak mérésére, hogy milyen feltételek vannak a távoli egzoplanetokon, az csillagászok a bolygó éghajlata és az evolúció kifinomult modelljeire támaszkodnak. A Stephenie Olson, a Chicagói Egyetem (a tanulmány társszerzője) ennek a megközelítésnek a vitaindító előadása során történő bemutatása során leírta az exoplanetokon való élet legjobb környezetének meghatározására irányuló kutatást:
A NASA életének kutatása az Univerzumban az úgynevezett Habitable Zone bolygókra összpontosít, amelyek olyan világok, amelyekben folyékony víz óceánok állnak rendelkezésre. De nem minden óceán egyformán vendégszerető - és egyes óceánok globális keringési mintázata miatt jobb helyek lesznek élni, mint mások.
„Munkánk célja az exoplanet óceánok azonosítása volt, amelyek képesek a világ leggazdagabb és aktívabb életét befogadni. A Föld óceánjaiban az élet a felmelegedéstől (felfelé irányuló áramlástól) függ, amely a tápanyagokat az óceán sötét mélységéből az óceán napfényes részeire viszi vissza, ahol a fotoszintetikus élet él. A jobb belégzés több tápanyag-újraellátást jelent, ami több biológiai aktivitást jelent. Ezeket a feltételeket kell megvizsgálnunk az exoplanetokon. ”
Tanulmányaik érdekében Olsen és kollégái modellezték, hogy milyen körülmények állnak fenn a ROCKE-3D szoftvert használó különféle exoplanetokon. Ezt az általános cirkulációs modellt (GCM) a NASA Goddard Űrkutatási Intézete (GISS) fejlesztette ki a Föld és más Naprendszer földi bolygóinak (mint például a higany, a Vénusz és a Mars) története különböző pontjainak tanulmányozására.
Ez a szoftver arra is felhasználható, hogy szimulálja milyen éghajlati viszonyok és óceáni élőhelyek lennének a különféle exoplanetokon. A lehetséges exoplanetek sokféle modelljének modellezése után (az eddig felfedezett több mint 4000 alapján) képesek voltak meghatározni, hogy mely exoplaneetek fajtái képesek a legfejlettebb bioszféra kialakulására és fenntartására.
Ez egy óceánkeringetési modell használatából állt, amely meghatározta, hogy melyik exoplaneteknek lenne a leghatékonyabb a légkörfelfüggesztésük, és így képesek fenntartani az óceánokat vendégszerető körülmények között. Azt találták, hogy a magasabb légköri sűrűségű, lassabb forgási sebességű és a kontinensek jelenléte által előállított bolygók magasabb felületi arányt mutatnak.
Ennek egyik legfontosabb elfoglalása az, hogy a Föld valószínűleg nem lesz optimálisan lakható, tekintettel annak meglehetősen gyors forgási sebességére. "Ez egy meglepő következtetés" - mondta Dr. Olson - "ez azt mutatja, hogy a kedvező óceánkeringési mintákkal rendelkező exoplanetek körülményei jobban alkalmasak lehetnek a sokkal gazdagabb vagy aktívabb élet támogatására, mint a földi élet."
Ez egyfajta jó hír / rossz hír. Egyrészt összetöri azt az illúziót, hogy a Föld a standard, amellyel más potenciálisan lakható exoplanetok mérhetők. Másrészt ez azt jelzi, hogy az élet sokkal teljesebb lehet univerzumunkban, mint azt a korábbi konzervatív becslések jelezték.
De amint Olsen rámutatott, mindig lesz különbség az élet és a mi általunk észlelhető technológia korlátai miatt. Ez a tanulmány tehát jelentős, mivel arra ösztönzi a csillagászokat, hogy irányítsák erőfeszítéseiket az exoplanetek alcsoportjára, amelyek valószínűleg előnyben részesítik a „nagy, globálisan aktív bioszférákat, ahol az élet a legkönnyebben felfedezhető és ahol a nem észlelés lesz a legfontosabb”.
Ez az elkövetkező évtizedben lehetséges lesz a következő generációs távcsövek, például az James Webb Űrtávcső (JWST), amelyre a csillagászok számítanak, hogy segítséget nyújtanak az exoplanetek légkörének és felszíni környezetének jellemzésében. Más távcsövek, amelyek még mindig a rajztáblán vannak, tovább menhetnek - részben az ilyen tanulmányoknak köszönhetően.
"Ideális esetben ez a munka támaszkodik a távcső tervezésére annak biztosítása érdekében, hogy a jövőbeli küldetések" - mondta Dr. Olson -, mint például a javasolt LUVOIR vagy HabEx távcső koncepciók, amelyek megfelelő képességekkel rendelkeznek; most már tudjuk, mit kell keresnünk, így el kell kezdenünk keresni ”.
Amikor a Naprendszeren kívüli (vagy azon belüli) élet bizonyítékait kell keresnünk, akkor még fontosabb tudni, hogy mit kell keresni, mint hogy a legkifinomultabb eszközökkel rendelkezzenek. Az elkövetkező években a csillagászoknak előnye lesz a csúcstechnológiának és a továbbfejlesztett módszereknek, mindent felhasználva, amit eddig megtanultunk, hogy a saját életünkön kívül más bizonyítékokat találjunk.
