Ieškodami potencialiai tinkamų egzoplanetų, mokslininkai yra priversti laikytis žemai kabančių vaisių požiūrio. Kadangi Žemė yra vienintelė planeta, kurią žinome ir kuri gali palaikyti gyvybę, ši paieška iš esmės reiškia „planetos, panašios į Žemę“, paiešką. O kas, jei Žemė nėra ta galimybė, kurią mes visi linkę manyti?
Tai buvo pagrindinės paskaitos, neseniai surengtos Goldschmidto geochemijos kongrese, vykusiame rugpjūčio 18–23 dienomis Barselonoje, Ispanijoje, tema. Čia NASA remiamų tyrėjų komanda paaiškino, kaip ištyrus, kas patenka į gyvenamųjų zonų (HZ) apibrėžimą, paaiškėja, kad kai kurioms egzoplanetoms gali būti geresnės gyvenimo sąlygos, nei pati Žemė turi.
Pristatymas buvo grindžiamas tyrimu pavadinimu „Ribota sudėtingo gyvenimo gyvenamoji zona“, kuris pasirodė 2019 m. Birželio mėn. Astrofizinis žurnalas. Tyrimą atliko „Caltech“, NASA Goddardo kosminių tyrimų instituto, NASA Astrobiologijos instituto, NASA podoktorantūros programos, NExSS virtualiosios planetų laboratorijos, Mėlynojo marmuro mokslo instituto ir daugelio universitetų tyrėjai.
Kaip jie nurodo savo tyrime, HZ paprastai apibrėžiami kaip atstumas nuo žvaigždės-šeimininkės, per kurią paviršiuje gali būti skystas vanduo. Tačiau tai neatsižvelgia į atmosferos dinamiką, reikalingą klimato stabilumui užtikrinti - tai apima grįžtamąjį ryšį tarp karbonato-silikato palaikant paviršiaus temperatūrą tam tikrame intervale.
Kadangi yra tik netiesioginiai metodai, skirti įvertinti, kokios yra sąlygos tolimose egzoplanetose, astronomai pasitiki sudėtingais planetų klimato ir evoliucijos modeliais. Steponas Olsonas iš Čikagos universiteto (tyrimo bendraautorius), pristatydamas pagrindinės paskaitos metu šio požiūrio sintezę, aprašė paiešką, siekiant nustatyti geriausią egzoplanetų gyvenimo aplinką:
„NASA gyvybės ieškojimas Visatoje yra sutelktas į vadinamąsias„ Habitable Zone “planetas, kurios yra pasauliai, kuriuose yra skysto vandens vandenynų potencialas. Tačiau ne visi vandenynai yra vienodai svetingi ir dėl savo globalios apyvartos kai kurie vandenynai bus geresnėje vietoje nei kiti.
„Mūsų darbas buvo nukreiptas į egzoplanetų vandenynų, turinčių didžiausią pajėgumą gyventi gausų ir aktyvų gyvenimą pasaulyje, nustatymą. Gyvenimas Žemės vandenynuose priklauso nuo pakilimo (srauto į viršų), kuris maistines medžiagas iš tamsiosios vandenyno gelmės grąžina į saulės apšviestas vandenyno dalis, kuriose gyvena fotosintetinė gyvybė. Didesnis sveikatos sutrikimas reiškia daugiau maisto medžiagų atsargų, o tai reiškia didesnį biologinį aktyvumą. Tai yra sąlygos, kurių turime ieškoti egzoplanetose “.
Tyrimo tikslais Olsen ir jos kolegos modeliavo, kokios sąlygos gali būti įvairioms egzoplanetoms, naudojant ROCKE-3D programinę įrangą. Šį bendrą cirkuliacijos modelį (GCM) sukūrė NASA Goddardo kosminių tyrimų institutas (GISS), norėdamas ištirti įvairius Žemės ir kitų Saulės sistemos antžeminių planetų (tokių kaip Merkurijus, Venera ir Marsas) istorijos taškus.
Ši programinė įranga taip pat gali būti naudojama modeliuoti, koks būtų klimatas ir vandenynų buveinės skirtingų tipų egzoplanetose. Modeliavę įvairias galimas egzoplanetas (remiantis daugiau nei 4000 iki šiol atrastų), jie sugebėjo nustatyti, kurios egzoplanetų rūšys yra labiausiai linkusios sukurti ir išlaikyti klestinčias biosferas.
Tai sudarė vandenynų cirkuliacijos modelio, nustatančio, kurioms egzoplanetoms būtų efektyviausia atslūgti, panaudojimas ir tokiu būdu gebančios išlaikyti vandenynus svetingomis sąlygomis. Jie sužinojo, kad visos planetos, turinčios didesnį atmosferos tankį, lėtesnį sukimosi greitį ir žemynus, yra aukštesnės.
Atsižvelgiant į gana greitą sukimosi greitį, dėl šios priežasties žemė gali būti ne optimaliai tinkama gyventi. „Tai yra nuostabi išvada, - sakė dr. Olsonas, -„ tai mums parodo, kad kai kurių egzoplanetų, turinčių palankius vandenynų cirkuliacijos modelius, sąlygos galėtų būti geriau pritaikytos gausiau ar aktyvesnei gyvybei nei gyvybė Žemėje “.
Tai tarsi geros ir blogos naujienos. Viena vertus, tai tarsi sugriauna iliuziją, kad Žemė yra standartas, pagal kurį galima išmatuoti kitas potencialiai tinkamas egzoplanetas. Kita vertus, tai rodo, kad gyvenimas mūsų Visatoje gali būti gausesnis, nei rodytų ankstesni konservatyvūs vertinimai.
Bet, kaip pažymėjo Olsenas, visada išliks atotrūkis nuo gyvenimo, kurį mes galime aptikti dėl mūsų technologijos apribojimų. Taigi šis tyrimas yra reikšmingas tuo, kad jis skatina astronomus nukreipti savo pastangas į egzoplanetų pogrupį, kuris greičiausiai bus palankus „didelėms, visame pasaulyje aktyvioms biosferoms, kuriose gyvenimą bus lengviausia aptikti, o netyrimai bus prasmingiausi“.
Tai bus įmanoma padaryti per ateinantį dešimtmetį dėl naujos kartos teleskopų, tokių kaip Džeimso Webbo kosminis teleskopas (JWST), kurį astronomai tikisi padėti apibūdinti egzoplanetų atmosferą ir paviršiaus aplinką. Kiti teleskopai, kurie vis dar yra ant braižybos lentos, galėtų būti dar toliau - iš dalies ačiū tokiems tyrimams.
„Idealiu atveju šis darbas bus naudingas teleskopo dizainui užtikrinti, kad būsimos misijos“, - sakė dr. Olsonas, - tokios, kaip siūlomos LUVOIR ar HabEx teleskopo koncepcijos, turėtų tinkamas galimybes; dabar mes žinome, ko ieškoti, todėl turime pradėti ieškoti “.
Kai reikia ieškoti gyvenimo įrodymų už mūsų Saulės sistemos ribų (ar jos viduje), žinoti, ko ieškoti, gali būti dar svarbiau, nei turėti pačius moderniausius įrankius. Ateinančiais metais astronomai turės naudos iš pažangiausių technologijų ir patobulintų metodų, naudodamiesi viskuo, ko iki šiol išmokome, norėdami rasti kitokių nei mūsų pačių gyvenimo įrodymų.
