Do danas su astronomi potvrdili postojanje 4.422 ekstrasolarna planeta u 3.280 zvjezdanih sustava, s dodatnih 7.445 kandidata koji čekaju potvrdu. Od njih je samo mali dio (165) bio zemaljske (aka. stjenovite) prirode i usporedive veličine sa Zemljom – tj. ne “Super-Zemlje”. A još manje je pronađeno onih koji kruže unutar cirkumsolarne nastanjene zone (HZ) svoje matične zvijezde.
U nadolazećim godinama, to će se vjerojatno promijeniti kada instrumenti sljedeće generacije (poput Jamesa Webba) budu u stanju promatrati manje planete koji kruže bliže svojim zvijezdama (gdje je vjerojatnije da će boraviti planeti slični Zemlji). Međutim, prema a nova studija od strane istraživača iz Sveučilište u Napulju i Talijanski nacionalni institut za astrofiziku (INAF), biosfere slične Zemlji mogu biti vrlo rijetke za egzoplanete.
Studija pod nazivom “ Učinkovitost fotosinteze kisikom na planetima sličnim Zemlji u naseljivoj zoni ”, nedavno je objavljeno uMjesečne obavijesti Kraljevskog astronomskog društva. Predvođen profesorom astrofizike Giovannijem Covoneom sa Sveučilišta u Napoliju, tim se usredotočio na to da li do sada otkriveni egzoplaneti dobivaju dovoljno ili ne Fotosintetski aktivno zračenje (PAR) kako bi se omogućio razvoj složenih biosfera.
Ovaj umjetnikov dojam prikazuje planet koji kruži oko zvijezde nalik Suncu HD 85512 u južnom zviježđu Vela (Jedro). Zasluge: ESO/M. Kornmesser
Ovaj rad se temelji na onome što smo saznali o evoluciji Zemljine biosfere, koja se s vremenom drastično promijenila. Iz onoga što su znanstvenici uspjeli sastaviti iz geoloških zapisa, klimatoloških studija i fosiliziranih ostataka, teoretizira se da su se prvi oblici života pojavili na Zemlji prije otprilike 4 milijarde godina, samo 500 milijuna godina nakon što je planet formiran od protoplanetarnog diska koji je okružili naše Sunce.
Ubrzo nakon toga, pojavili su se jednostanični mikrobi koji su se oslanjali na fotosintezu kako bi stvorili hranjive tvari i molekularni kisik (O2) od sunčeve svjetlosti i ugljičnog dioksida - koji su činili značajan dio Zemljine atmosfere u to vrijeme. Do paleoproterozojske ere (prije otprilike 2,4 do 2,0 milijarde godina), to je dovelo do “ Veliki događaj oksigenacije ”, gdje se molekularni kisik počeo polako akumulirati u Zemljinoj atmosferi i omogućio nastanak složenijih oblika života.
Točnije, fotosintetski organizmi oslanjali su se na sunčevo zračenje koje se kreće od 400 do 700 nanometara na elektromagnetskom spektru kako bi izvršili 'oksigensku fotosintezu' - što otprilike odgovara rasponu svjetlosti koji ljudsko oko može percipirati - aka. vidljivo svjetlo. To je od velike zabrinutosti za astrobiologe budući da su zvijezde slične Suncu (žuti patuljci tipa G) rijetke, s procijenjenim 4,1 milijardom u galaksiji Mliječni put (između 1% i 4%).
To su crveni patuljci M-tipa glavnog slijeda koji čine većinu zvijezda u našem Svemiru, čineći otprilike 75% samo u našoj galaksiji. U usporedbi sa zvijezdama sličnim Suncu, crveni patuljci su hladniji i manje svjetleći te su poznati po svojoj povišenoj aktivnosti baklji i stvaranju značajne količine zračenja u ultraljubičastom pojasu. Osim toga, na temelju trenutnog popisa stjenovitih egzoplaneta, crveni patuljci se smatraju najvjerojatnijim mjestom za pronalaženje planeta sličnih Zemlji.
Umjetnički prikaz potencijalno nastanjivog planeta Kepler 422-b (lijevo), u usporedbi sa Zemljom (desno). Zasluge: Ph03nix1986/Wikimedia Commons
Radi svoje studije, Covone i njegovi kolege ispitali su koliko energije primaju poznati zemaljski egzoplaneti i bi li to bilo dovoljno za proizvodnju hranjivih tvari i molekularnog kisika. Kao što je prof. Covone sažeo u Kraljevskom astronomskom društvu vijesti :
“Budući da su crveni patuljci daleko najčešća vrsta zvijezda u našoj galaksiji, ovaj rezultat ukazuje na to da bi uvjeti slični Zemlji na drugim planetima mogli biti puno rjeđi nego što bismo se nadali. Ova studija postavlja snažna ograničenja na prostor parametara za složeni život, tako da se, nažalost, čini da 'slatka točka' za smještaj bogate biosfere nalik Zemlji nije tako široka.
Otkrili su da je od svih poznatih stjenovitih egzoplaneta samo jedan blizu primanja količine PAR koja bi joj bila potrebna za održavanje velike biosfere. Ovo je bilo Kepler-442b , stjenoviti planet otprilike dvostruko masivniji od Zemlje (aka. Super-Zemlja) koji kruži unutar HZ narančastog patuljka K-tipa koji se nalazi otprilike 1206 svjetlosnih godina od nas. Nadalje su otkrili da zvijezde s upola nižom temperaturom površine našeg Sunca – 5778 K (5500 °C; 9940 °F) – ili manje ne mogu održati biosfere slične Zemlji.
To se odnosi na mnoge narančaste patuljaste zvijezde K-tipa, koje imaju površinsku temperaturu od 3900 do 5200 K (3625 do 4925 °C; 6560 do 8900 °F). Iako bi planeti koji kruže oko njih još uvijek mogli provoditi oksigensku fotosintezu, ne bi mogli održavati bogatu biosferu. U međuvremenu, svi crveni patuljci M-tipa – koji se kreću od 2000 do 3900 K (1725 do 4925 °C; 3140 do 8900 °F) – ne bi primili dovoljno energije da čak i aktiviraju fotosintezu.
NASA-in teleskop James Webb, prikazan u koncepciji ovog umjetnika, pružit će više informacija o prethodno otkrivenim egzoplanetima. Nakon 2020., očekuje se da će mnogo više svemirskih teleskopa sljedeće generacije temeljiti na onome što otkrije. Zasluge: NASA
U međuvremenu, zvijezde spadaju u O, B, A ili F spektralni raspon (koji su općenito plavi ili bijeli) imaju površinske temperature u rasponu od preko 30.000 K (29.725 °C; 53.540 °F) do niske od 5.200 K (4925 °). C; 8900 °F). Dok bi planeti koji kruže unutar HZ-ova ovih zvijezda mogli dovesti do fotosintetskih organizama, oni ne bi mogli održavati biosfere dovoljno dugo za razvoj složenog života.
Ovi nalazi podsjećaju na prijašnja istraživanja koja su proveli Manasvi Lingam i Abraham Loeb , postdoktorski istraživač i Frank B. Baird Jr. profesor znanosti na Sveučilištu Harvard (odnosno). U studiji iz 2019. pod naslovom “ Fotosinteza na nastanjivim planetima oko zvijezda male mase “, pokazali su kako planeti koji kruže oko zvijezda crvenih patuljaka možda ne primaju dovoljno fotona za podršku fotosinteze.
U studenom 2021 Svemirski teleskop James Webb (JWST) će se lansirati u svemir, gdje će koristiti svoju naprednu infracrvenu sposobnost snimanja za otkrivanje manjih planeta koji kruže bliže svojim zvijezdama, posebice crvenih patuljaka. Do 2024. slijedit će ga Rimski svemirski teleskop Nancy Grace (RST), koji će koristiti svoju sofisticiranu optiku i široko vidno polje (100 puta veće od Hubblea) za otkrivanje više egzoplaneta nego ikada prije.
Ove i druge sofisticirane zvjezdarnice eksponencijalno će povećati broj potvrđenih egzoplaneta, bacajući novo svjetlo na ono što je potrebno da bi planet bio nastanjiv (u svakom slučaju, za život kakav poznajemo). Uz malo sreće, otkrit ćemo planetarna okruženja koja su sposobna podržati život kakav mi ne poznajemo , čime se širi opseg naših nastojanja u potrazi.
Daljnje čitanje: Kraljevsko astronomsko društvo , MNRAS
