V posledných niekoľkých desaťročiach sa v našej galaxii objavili tisíce extrasolárnych planét. K 28. júlu 2018 bolo v 2 814 planétových systémoch potvrdených celkom 3 374 extra solárnych planét. Zatiaľ čo väčšina týchto planét boli plynové giganty, stále viac sa vyskytovalo v terestriálnej (t. J. Skalnatej) prírode a zistilo sa, že obieha okolo obývateľných zón svojich hviezd (HZ).
Ako však ukazuje slnečná sústava, HZs nemusia nevyhnutne znamenať, že planéta môže podporovať život. Aj keď Venuša a Mars sú na vnútornom a vonkajšom okraji HZ Slnka (v tomto poradí), žiadny z nich nie je schopný podporovať život na svojom povrchu. A keďže stále objavujeme viac potenciálne obývateľných planét, nová štúdia naznačuje, že by mohol nastať čas na spresnenie našej definície obytných zón.
Štúdia s názvom „Komplexnejšia obývateľná zóna na nájdenie života na iných planétach“ sa nedávno objavila online. Štúdiu vykonal Dr. Ramses M. Ramirez, vedecký pracovník Ústavu pre vedu o Zemi, na Technologickom inštitúte v Tokiu. Ramirez sa roky podieľal na štúdiu potenciálne obývateľných svetov a staval klimatické modely na hodnotenie procesov, ktoré spôsobujú obývateľnosť planét.
Ako uviedol Dr. Ramirez vo svojej štúdii, najobecnejšou definíciou obytnej zóny je kruhová oblasť okolo hviezdy, kde by povrchové teploty na obiehajúcej telese stačili na udržanie vody v tekutom stave. To však neznamená, že planéta je obývateľná, a preto treba vziať do úvahy ďalšie úvahy, aby sme zistili, či tam život skutočne môže existovať. Ako povedal Dr. Ramirez časopisu Space Magazine e-mailom:
„Najobľúbenejšou inkarnáciou HZ je klasická HZ. Táto klasická definícia predpokladá, že najdôležitejšími skleníkovými plynmi na potenciálne obývateľných planétach sú oxid uhličitý a vodná para. Tiež predpokladá, že obývateľnosť na týchto planétach je udržiavaná cyklom uhličitan-kremičitan, ako je to v prípade Zeme. Na našej planéte je cyklus uhličitan-kremičitan poháňaný doskovou tektonikou.
„Cyklus uhličitan-kremičitan reguluje prenos oxidu uhličitého medzi atmosférou, povrchom a vnútro Zeme. Slúži ako planetárny termostat počas dlhých časových období a zaisťuje, že v atmosfére nie je príliš veľa CO2 (planéta je príliš horúca) alebo príliš málo (planéta je príliš chladná). Klasická HZ tiež (typicky) predpokladá, že obývateľné planéty majú celkové zásoby vody (napr. Celkovú vodu v oceánoch a moriach), ktoré majú podobnú veľkosť ako zásoby na Zemi. ““
To je to, čo možno nazvať prístupom „ovocia s nízkym počtom visiacich bodov“, kde vedci hľadali znaky obývateľnosti na základe toho, čo my ako ľudia najviac poznáme. Vzhľadom na to, že jediným príkladom obývateľnosti je planéta Zem, boli exoplanetové štúdie zamerané na nájdenie planét, ktoré sú „podobné Zemi“ v zložení (t. J. Skalnatom), obežnej dráhe a veľkosti.
V posledných rokoch sa však táto definícia stala výzvou pre novšie štúdie. Keďže sa výskum exoplanet odklonil od iba odhaľovania a potvrdzovania existencie telies okolo iných hviezd a od charakterizácie, objavili sa novšie formulácie HZ, ktoré sa pokúšali zachytiť rozmanitosť potenciálne obývateľných svetov.
Ako vysvetlil Dr. Ramirez, tieto novšie formulácie dopĺňajú tradičné predstavy o HZ tým, že uvažujú o tom, že obývateľné planéty môžu mať rôzne zloženie atmosféry:
„Napríklad zvažujú vplyv ďalších skleníkových plynov, ako sú CH4 a H2, ktoré sa považujú za dôležité pre včasné podmienky na Zemi aj na Marse. Pridaním týchto plynov sa obytná zóna rozšíri, ako by sa predpokladalo podľa klasickej definície HZ. To je skvelé, pretože planéty, ktoré sa považujú za HZ, rovnako ako TRAPPIST-1h, môžu byť teraz v ňom. Tvrdilo sa tiež, že planéty s hustou atmosférou CO2-CH4 blízko vonkajšieho okraja HZ horúcich hviezd môžu byť obývané, pretože je ťažké udržať takúto atmosféru bez prítomnosti života. ““
Jedna takáto štúdia bola vykonaná Dr. Ramirezom a Lisou Kalteneggerovou, docentkou na inštitúte Carl Sagan Institute na Cornell University. Podľa článku, ktorý produkovali v roku 2017, ktorý sa objavil v USA Astrofyzikálny list,lovci exoplanet mohli nájsť planéty, ktoré by sa jedného dňa stali obývateľnými na základe prítomnosti sopečnej činnosti - čo by bolo rozpoznateľné prítomnosťou plynného vodíka (H2) v ich atmosfére.
Táto teória je prirodzeným rozšírením hľadania podmienok „podobných Zemi“, ktoré sa domnievajú, že zemská atmosféra nebola vždy taká, aká je dnes. Vedci z planét v podstate teoretizujú, že pred miliardami rokov mala počiatočná atmosféra Zeme dostatok dodávok plynného vodíka (H2) kvôli sopečnému odplyňovaniu a interakcii medzi molekulami vodíka a dusíka v tejto atmosfére udržiavalo Zem dostatočne dlho na rozvoj života.
V prípade Zeme tento vodík nakoniec unikol do vesmíru, čo sa považuje za prípad všetkých pozemských planét. Avšak na planéte, kde je dostatočná úroveň sopečnej aktivity, by sa mohla zachovať prítomnosť plynného vodíka v atmosfére, čo by umožnilo skleníkový efekt, ktorý by udržal ich povrchy v teple. V tomto ohľade by prítomnosť plynného vodíka v atmosfére planéty mohla rozšíriť HZ hviezdy.
Podľa Ramireza existuje aj faktor času, ktorý sa pri hodnotení HZ zvyčajne nezohľadňuje. Stručne povedané, hviezdy sa vyvíjajú v priebehu času a vydávajú rôzne úrovne žiarenia podľa svojho veku. To má za následok zmenu, kde HZ dosiahne hviezdu, ktorá nemusí zahŕňať planétu, ktorá je v súčasnosti skúmaná. Ako vysvetlil Ramirez:
„Ukázalo sa, že trpaslíci (skutočne chladné hviezdy) sú takí jasní a horúci, keď prvýkrát vytvoria, že môžu vysušiť všetky mladé planéty, o ktorých sa neskôr rozhodne, že sú v klasickom HZ. To podčiarkuje skutočnosť, že práve preto, že planéta sa momentálne nachádza v obývateľnej zóne, neznamená to, že je skutočne obývateľná (nehovoriac o osídlení). Mali by sme byť schopní dávať pozor na tieto prípady.
Nakoniec je tu otázka, aké druhy astronómov hviezdneho systému pozorovali pri love na exoplanety. Zatiaľ čo mnoho prieskumov skúmalo žltú trpasličiu hviezdu typu G (čo je to, čo je naše Slnko), veľa výskumov sa zameralo na hviezdy typu M (červené trpaslík) neskoro kvôli ich dlhovekosti a skutočnosti, že veria, že sú najviac pravdepodobne nájdeme skalnaté planéty, ktoré obiehajú okolo HZ ich hviezd.
„Zatiaľ čo väčšina predchádzajúcich štúdií sa zamerala na systémy s jednou hviezdou, nedávna práca naznačuje, že obývateľné planéty sa nachádzajú v dvojhviezdnych systémoch alebo dokonca v systémoch červeného obra alebo bieleho trpaslíka, potenciálne obývateľné planéty môžu mať aj podobu púštnych svetov alebo dokonca oceánskych svetov, ktoré sú omnoho vlhšie ako Zem, “hovorí Ramirez. "Takéto formulácie nielen výrazne rozširujú priestor parametrov potenciálne obývateľných planét, ktoré môžu hľadať, ale umožňujú nám tiež odfiltrovať svety, ktoré sú s najväčšou pravdepodobnosťou hostiteľom života."
Na záver táto štúdia ukazuje, že klasický HZ nie je jediným nástrojom, ktorý možno použiť na posúdenie možnosti mimozemského života. Ramirez preto odporúča, aby astronómovia a lovci exoplanet v budúcnosti doplnili klasický HZ o ďalšie úvahy, ktoré tieto novšie formulácie nastoľujú. Len tak môžu jedného dňa maximalizovať svoje šance na nájdenie života.
"Odporúčam, aby vedci venovali skutočnú osobitnú pozornosť počiatočným štádiám planetárnych systémov, pretože to pomôže určiť pravdepodobnosť, že planéta, ktorá sa v súčasnosti nachádza v dnešnej obývateľnej zóne, sa skutočne oplatí študovať ďalšie dôkazy života," uviedol. „Odporúčam tiež, aby sa rôzne definície HZ používali spolu, aby sme mohli čo najlepšie určiť, ktoré planéty budú s najväčšou pravdepodobnosťou hostiteľom života. Týmto spôsobom môžeme zoradiť tieto planéty a určiť, na ktorých z nich strávime väčšinu času a energie nášho ďalekohľadu. Cestou by sme tiež testovali, nakoľko je koncept HZ platný, vrátane určenia toho, aký univerzálny je cyklus uhličitan-kremičitan v kozmickom meradle. “
