Kai reikia ieškoti nežemiškos gyvybės, mokslininkai turi polinkį būti šiek tiek geocentriški - t.y., jie ieško planetų, panašių į mūsų pačių. Tai suprantama, matant, kaip Žemė yra vienintelė planeta, kurią žinome ir kuri palaiko gyvybę. Todėl ieškantys nežemiškos gyvybės ieškojo planetos, kurių pobūdis yra sausumos (uolėtas), orbita jų žvaigždžių gyvenamosiose zonose ir kurių paviršiuose yra pakankamai vandens.
Atrasdami kelis tūkstančius egzoplanetų, mokslininkai išsiaiškino, kad daugelis iš tikrųjų gali būti „vandens pasauliai“ (planetos, kur iki 50% jų masės sudaro vanduo). Natūralu, kad kyla keletas klausimų, pavyzdžiui, kiek vandens yra per daug ir ar per daug žemės gali būti problema? Siekdama išspręsti šiuos klausimus, Harvardo Smitsono astrofizikos centro (CfA) tyrėjų pora atliko tyrimą, siekdami nustatyti, kaip vandens ir sausumos masių santykis gali prisidėti prie gyvenimo.
Tyrimas - „Biologinio aktyvumo priklausomybė nuo planetų paviršiaus vandens frakcijos“, kuris yra peržiūrimas publikavimui kartu su Astronomijos žurnalas- autorius Manasvi Lingam, CfA teorijos ir skaičiavimo instituto (ITC) podoktorantūros bendradarbis, ir Abraham Loeb - ITC direktorius ir Frank B. Baird jaunesnysis mokslo pirmininkas Harvardo universitete.
Pirmiausia Lingamas ir Loebas nagrinėja antropinio principo, suvaidinusio svarbų vaidmenį astronomijos ir egzoplanetos tyrimuose, problemą. Trumpai tariant, šis principas teigia, kad jei sąlygos Žemėje yra tinkamos gyventi, tada jis turi egzistuoti gyvybės kūrimo tikslais. Šis principas, išplėstas visoje Visatoje, tvirtina, kad fizikos dėsniai egzistuoja taip, kaip jie yra gyvybės suteikimo tikslais.
Kitas būdas į tai pažvelgti yra apsvarstyti, kaip mūsų vertinimai apie Žemę patenka į vadinamąjį „stebėjimo atrankos efektą“ - kai rezultatus tiesiogiai veikia taikomo metodo tipas. Tokiu atveju padariniai atsiranda dėl to, kad norint ieškoti gyvybės už Žemės ir Saulės sistemos ribų, reikia tinkamai išdėstyto stebėtojo.
Tiesą sakant, mes linkę manyti, kad visatos gyvenimo sąlygos bus gausios, nes mes su jomis esame susipažinę. Tai sąlygoja tiek skysto vandens, tiek sausumos masių buvimą, kurie buvo būtini gyvybės, kaip mes ją žinome, atsiradimui. Kaip Lingamas el. Paštu paaiškino „Space Magazine“, tai yra vienas iš būdų, kaip antropinis principas atsiranda ieškant potencialiai tinkamų gyventi planetų:
„Tai, kad Žemės žemės ir vandens dalys yra palyginamos, rodo antropinės atrankos poveikį, tai yra, tai, kad žmonių (arba analogiškų sąmoningų stebėtojų) atsiradimą galėjo palengvinti tinkamas žemės ir vandens mišinys“.
Tačiau, sprendžiant daugelį superžemių, aptiktų kitose žvaigždžių sistemose, statistinė jų vidutinio tankio analizė parodė, kad daugumoje jų yra lakiųjų dalelių. Puikus to pavyzdys yra sistema „TRAPPIST-1“, kai septynių Žemės dydžio planetų teorinis modeliavimas parodė, kad jos gali sudaryti iki 40–50% vandens.
Taigi šie „vandens pasauliai“ turėtų labai gilius vandenynus ir apie jokius žemės masyvus nekalbėtų, o tai gali turėti drastiškų padarinių gyvybės atsiradimui. Tuo pat metu planetos, kurių paviršiuje nedaug vandens arba nėra jokio vandens, nėra laikomos geromis gyvenimo kandidatėmis, atsižvelgiant į tai, kaip vanduo yra gyvybiškai svarbus, kaip mes jį žinome.
„Per didelis žemės plotas yra problema, nes jis riboja paviršinio vandens kiekį, todėl dauguma žemynų yra labai sausringi“, - teigė Lingamas. Sausos ekosistemos paprastai pasižymi žemu biomasės gamybos tempu Žemėje. Vietoj to, jei vertintume priešingą scenarijų (t. Y. Daugiausia vandenynus), iškyla potenciali fosforo, kuris yra vienas iš esminių elementų, žinant, kaip mes žinome, galimybės gauti jo problemą. Taigi tai gali sukelti kliūtį biomasės kiekiui “.
Siekdami išsiaiškinti šias galimybes, Lingamas ir Leobas išanalizavo, kaip planetos, turinčios per daug vandens ar sausumos, gali paveikti egzoplanetų biosferų vystymąsi. Kaip paaiškino Lingamas:
„[W] e sukūrė paprastą modelį, skirtą įvertinti, kokia žemės dalis bus sausa (t. Y. Dykumos) ir santykinai negyvenamoji. Scenarijui su biosferomis, kuriose dominuoja vanduo, fosforo prieinamumas tampa ribojančiu veiksniu. Čia mes panaudojome modelį, sukurtą viename iš ankstesnių mūsų dokumentų, kuriame atsižvelgiama į fosforo šaltinius ir nuosėdas. Mes sujungėme šiuos du atvejus, kaip atskaitos tašką panaudojome Žemės duomenis ir taip nustatėme, kaip bendros biosferos savybės priklausys nuo žemės ir vandens kiekio. “
Jie nustatė, kad kruopštus žemės masyvų ir vandenynų balansas (panašiai kaip tai, ką mes turime čia, Žemėje) yra nepaprastai svarbus sudėtingesnių biosferų atsiradimui. Kartu su skaitmeniniais kitų tyrėjų modeliavimais, Lingamo ir Loebo tyrimas rodo, kad tokios planetos kaip Žemė - jos vandenynų ir sausumos masės santykis (apytiksliai 30:70) - tikriausiai yra gana retos. Kaip Lingamas apibendrino:
Taigi pagrindinė išvada yra ta, kad žemės ir vandens frakcijų pusiausvyra negali būti per daug pakreipta vienaip ar kitaip. Mūsų darbas taip pat rodo, kad svarbius evoliucijos įvykius, tokius kaip deguonies lygio padidėjimas ir technologinių rūšių atsiradimas, gali paveikti žemės ir vandens frakcija, o optimali vertė gali būti artima žemės vertei. “
Jau kurį laiką astronomai ieškojo egzoplanetų, kur vyrauja į Žemę panašios sąlygos. Tai vadinama „mažai kabančių vaisių“ metodu, kai mes bandome surasti gyvenimą ieškodami bioparašų, kuriuos mes susiejame su gyvenimu tokiu, kokį jį žinome. Tačiau pagal šį naujausią tyrimą rasti tokias vietas gali būti taip, kaip ieškoti neapdorotų deimantų.
Tyrimo išvados taip pat gali turėti reikšmingų padarinių ieškant nežemiškos žvalgybos duomenų, nurodant, kad ir ji yra gana nedažna. Laimei, Lingamas ir Loebas pripažįsta, kad nepakankamai žinoma apie egzoplanetas ir jų santykį tarp vandens ir žemės, kad būtų galima pasakyti ką nors įtikinamai.
„Tačiau neįmanoma numatyti, kaip tai galutinai paveikia SETI“, - teigė Lingamas. „Taip yra todėl, kad mes dar neturime tinkamų egzoplanetų sausumos ir vandens dalių stebėjimo apribojimų, o dabartinių žinių apie tai, kaip vystėsi technologinės rūšys (galinčios dalyvauti SETI), vis dar yra daug nežinomų“.
Galų gale turime būti kantrūs ir laukti, kol astronomai sužinos daugiau apie papildomas saulės planetas ir jų aplinką. Ateinančiais metais tai bus įmanoma dėl naujos kartos teleskopų. Tai apima antžeminius teleskopus, tokius kaip ESO Ypač didelis teleskopas (ELT) ir kosminiuose teleskopuose kaip Džeimso Webbo kosminis teleskopas (JWST) - planuojama pradėti veiklą atitinkamai 2024 ir 2021 m.
Tobulėjant technologijoms ir tūkstančiams egzoplanetų, dabar prieinamų tyrimui, astronomai pradėjo pereiti nuo atradimo prie apibūdinimo. Ateinančiais metais tai, ką sužinosime apie egzoplanetų atmosferą, nuves ilgą kelią mūsų teorinių modelių, vilčių ir lūkesčių įrodymui ar paneigimui. Turėdami laiko, mes pagaliau galėsime nustatyti, koks gausus gyvenimas mūsų visatoje yra ir kokias formas jis gali įgyti.
