Kada je u pitanju potraga za izvanzemaljskim životom, znanstvenici imaju tendenciju biti pomalo geocentrični – tj. traže planete koji nalikuju našem. To je razumljivo, budući da je Zemlja jedini planet za koji znamo da podržava život. Kao rezultat toga, oni koji tragaju za izvanzemaljskim životom tražili su planete koji su zemaljske (stjenovite) prirode, kruže unutar zona pogodnih za život svojih zvijezda i imaju dovoljno vode na svojim površinama.
Tijekom otkrivanja nekoliko tisuća egzoplaneta, znanstvenici su otkrili da mnogi zapravo mogu biti “ vodeni svjetovi ” (planeti na kojima je do 50% mase voda). To naravno postavlja neka pitanja, poput koliko je vode previše, i može li previše zemlje biti problem? Kako bi se pozabavili njima, par istraživača iz Harvard Smithsonian centar za astrofiziku (CfA) provedeno studija kako bi se utvrdilo kako omjer vode i kopnene mase može doprinijeti životu.
Studija - ' Ovisnost biološke aktivnosti o udjelu površinske vode planeta “, koji se pregledava radi objave saThe Astronomical Journal– autor je Manasvi Lingam, postdoktorand pri CfA-u Institut za teoriju i računarstvo (ITC) i Abraham Loeb – direktor ITC-a i Katedre za znanost Franka B. Bairda Jr. na Sveučilištu Harvard.
Umjetnikov dojam o tome kako se može pojaviti površina potencijalno nastanjivog planeta koji kruži oko zvijezde crvenog patuljka. Zasluge: M. Weiss/CfA
Za početak, Lingam i Loeb bave se pitanjem antropskog principa, koji je odigrao veliku ulogu u astronomiji i istraživanju egzoplaneta. Ukratko, ovaj princip kaže da ako su uvjeti na Zemlji prikladni da se prilagode životu, onda on mora postojati radi stvaranja života. Prošireno na cijeli Univerzum, ovaj princip tvrdi da zakoni fizike postoje radi stvaranja života.
Drugi način da se to promatra je da razmotrimo kako naše procjene Zemlje spadaju u ono što je poznato kao 'učinci odabira promatranja' - gdje na rezultate izravno utječe vrsta metode koja je uključena. U ovom slučaju, učinci proizlaze iz činjenice da naša potraga za životom izvan Zemlje i našeg Sunčevog sustava zahtijeva postojanje promatrača na odgovarajući način.
Zapravo, skloni smo pretpostaviti da će uvjeti za život biti u izobilju u Svemiru jer smo upoznati s njima. To uvjetuje prisutnost i tekuće vode i kopnenih masa, koje su bile bitne za nastanak života kakvog poznajemo. Kao što je Lingam objasnio za Universe Today putem e-pošte, ovo je jedan od načina na koji se antropski princip pojavljuje pri traženju potencijalno nastanjivih planeta:
“Činjenica da su Zemljine kopnene i vodene frakcije usporedive ukazuje na učinke antropske selekcije, što znači da je pojava ljudi (ili analognih svjesnih promatrača) možda bila olakšana prikladnom mješavinom zemlje i vode.”
Koncept ovog umjetnika pokazuje kako svaki od planeta TRAPPIST-1 može izgledati, na temelju dostupnih podataka o njihovim veličinama, masama i orbitalnim udaljenostima.
Zasluge: NASA/JPL-Caltech
Međutim, kada se bavimo mnogim super-Zemljama koje su otkrivene u drugim zvjezdanim sustavima, statističke analize njihove srednje gustoće pokazale su da većina ima visoke udjele hlapljivih tvari. Dobar primjer za to je TRAPPIST-1 sustav , gdje je teorijsko modeliranje njegova sedam planeta veličine Zemlje je naznačio da oni mogu sadržavati do 40-50% vode po težini.
Ti bi “vodeni svjetovi” stoga imali vrlo duboke oceane i ne bi mogli govoriti o kopnenim masama, što bi moglo imati drastične posljedice za nastanak života. U isto vrijeme, planeti koji imaju malo ili nimalo vode na svojim površinama ne smatraju se dobrim kandidatima za život, s obzirom na to koliko je voda neophodna za život kakav poznajemo.
“Previše kopna je problem, jer ograničava količinu površinske vode, čineći tako većinu kontinenata vrlo sušnim”, rekao je Lingam. “Aridne ekosustave obično karakteriziraju niske stope proizvodnje biomase na Zemlji. Umjesto toga, ako uzmemo u obzir suprotan scenarij (tj. uglavnom oceane), susrećemo se s potencijalnim problemom s dostupnošću fosfora, koji je jedan od bitnih elemenata za život-kako ga-znamo. Stoga bi to moglo rezultirati uskim grlom u količini biomase.”
Kako bi se pozabavili ovim mogućnostima, Lingam i Leob analizirali su kako bi planeti s previše vode ili kopna mogli utjecati na razvoj biosfere egzoplaneta. Kako je Lingam objasnio:
“[Mi]smo razvili jednostavan model za procjenu koji će dio zemlje biti suh (tj. pustinje) i relativno nenastanjiv. Za scenarij s biosferama u kojima dominira voda, dostupnost fosfora postaje ograničavajući čimbenik. Ovdje smo koristili model razvijen u jednom od naših ranijih radova koji uzima u obzir izvore i ponore fosfora. Kombinirali smo ova dva slučaja, koristili podatke sa Zemlje kao mjerilo i tako odredili kako će svojstva generičke biosfere ovisiti o količini zemlje i vode.”
Umjetnikov dojam zalaska sunca viđen s površine egzoplaneta nalik Zemlji. Zasluga: ESO/L. Calçada
Otkrili su da je pažljiva ravnoteža između kopnenih masa i oceana (slično onome što imamo ovdje na Zemlji) ključna za nastanak složenih biosfera. U kombinaciji s numeričkim simulacijama drugih istraživača, Lingamova i Loebova studija pokazuje da su planeti poput Zemlje – s njezinim omjerom oceana i kopnene mase (otprilike 30:70) – vjerojatno prilično rijetki. Kako je Lingam sažeo:
“Dakle, osnovni zaključak je da se ravnoteža kopnene i vodene frakcije ne može previše naginjati na ovaj ili onaj način. Naš rad također pokazuje da na važne evolucijske događaje, poput porasta razine kisika i pojave tehnoloških vrsta, može utjecati frakcija kopno-voda, te da bi optimalna vrijednost mogla biti bliska Zemljinoj.”
Već neko vrijeme astronomi tragaju za egzoplanetima na kojima prevladavaju uvjeti slični Zemlji. Ovo je poznato kao pristup 'nisko visi voća', gdje pokušavamo pronaći život tražeći biosignature koje povezujemo sa životom kakav poznajemo. No, prema ovoj najnovijoj studiji, pronalaženje takvih mjesta moglo bi biti poput traženja neobrađenih dijamanata.
Zaključci studije također bi mogli imati značajne implikacije kada je u pitanju potraga za izvanzemaljskom inteligencijom, što ukazuje da je i ona prilično neuobičajena. Srećom, Lingam i Loeb priznaju da se ne zna dovoljno o egzoplanetima i njihovim omjerima vode i kopnene mase da bi se bilo što konačno moglo reći.
Umjetnikov dojam o tome kako bi egzoplanet nalik Zemlji mogao izgledati. Zasluga: ESO.
'Nije moguće, međutim, predvidjeti kako to utječe na SETI na definitivan način', rekao je Lingam. 'To je zato što još nemamo odgovarajuća ograničenja promatranja na frakcije kopno-voda egzoplaneta, a još uvijek postoje mnoge nepoznanice u našem trenutnom znanju o tome kako su tehnološke vrste (sposobne sudjelovati u SETI) evoluirale.'
Na kraju, moramo biti strpljivi i čekati da astronomi saznaju više o ekstrasolarnim planetima i njihovom okruženju. To će biti moguće u narednim godinama zahvaljujući teleskopima sljedeće generacije. To uključuje zemaljske teleskope poput ESO-a Izuzetno veliki teleskop (ELT) i svemirski teleskopi poput Svemirski teleskop James Webb (JWST) – koji bi trebali početi s radom 2024. odnosno 2021. godine.
S poboljšanjima u tehnologiji i tisućama egzoplaneta koji su sada dostupni za proučavanje, astronomi su počeli prelaziti s procesa otkrića na karakterizaciju. U nadolazećim godinama, ono što naučimo o atmosferama egzoplaneta uvelike će dokazati ili opovrgnuti naše teorijske modele, nade i očekivanja. S obzirom na vrijeme, možda ćemo konačno moći odrediti koliko je života u našem Svemiru bogato i u kojim oblicima može poprimiti.
Daljnje čitanje: arXiv
