Pri hľadaní potenciálne obývateľných exoplaniet sú vedci nútení pristúpiť k nízko visiacim plodom. Pretože Zem je jediná planéta, o ktorej vieme, že je schopná podporovať život, toto hľadanie v podstate príde k hľadaniu planét, ktoré sú „podobné Zemi“. Čo ak však Zem nie je meradlom pre obývateľnosť, o ktorej si všetci myslíme, že je?
Bola to téma hlavnej prednášky, ktorá sa nedávno uskutočnila na Goldschmidtovom geochemickom kongrese, ktorý sa konal od 18. do 23. augusta v španielskej Barcelone. Tím vedcov podporovaných NASA vysvetlil, ako skúmanie toho, čo sa týka vymedzenia obytných zón (HZ), ukazuje, že niektoré exoplanety môžu mať lepšie podmienky na to, aby život prežil, ako má samotná Zem.
Prezentácia bola založená na štúdii s názvom Obmedzená obývateľná zóna pre komplexný život, ktorá sa objavila v júnovom čísle 2019 The Astrofyzical Journal. Štúdiu vykonali vedci z Caltechu, Goddardovho inštitútu NASA Goddard Institute pre vesmírne štúdie, Astrobiologického inštitútu NASA, postdoktorského programu NASA, Virtuálneho planetárneho laboratória NExSS, Vedeckého inštitútu Blue Marble Space Institute a viacerých univerzít.
Ako naznačujú vo svojej štúdii, HZ sa všeobecne definujú ako rozsah vzdialeností od hostiteľskej hviezdy, v rámci ktorej môže na povrchu existovať tekutá voda. To však neberie do úvahy atmosférickú dynamiku, ktorá je potrebná na zabezpečenie klimatickej stability - ktorá zahŕňa spätnú väzbu uhličitan-kremičitan na udržanie povrchových teplôt v určitom rozmedzí.
Pretože sú k dispozícii iba nepriame metódy na meranie toho, aké sú podmienky na vzdialených exoplanetách, astronómovia sa spoliehajú na sofistikované modely pre planétovú klímu a vývoj. V priebehu prezentácie ich syntézy tohto prístupu počas hlavnej prednášky, Dr. Stephanie Olson z University of Chicago (spoluautorka štúdie) opísala hľadanie s cieľom identifikovať najlepšie podmienky pre život na exoplanetách:
„Hľadanie života vo vesmíre NASA sa zameriava na tzv. Planéty s obývateľnou zónou, čo sú svety, ktoré majú potenciál pre tekuté vodné oceány. Nie všetky oceány sú však rovnako pohostinné - a niektoré oceány budú vďaka životnému štýlu obehu lepšie ako iné.
„Naša práca bola zameraná na identifikáciu exoplanetových oceánov, ktoré majú najväčšiu kapacitu na umiestnenie hojného a aktívneho života na celom svete. Život v oceánoch Zeme závisí od stúpania (vzostupný tok), ktorý vracia živiny z tmavých hĺbok oceánu do slnkom osvetlených častí oceánu, kde žije fotosyntetický život. Viac vychytávania znamená viac živín, čo znamená viac biologickej aktivity. Toto sú podmienky, ktoré musíme hľadať na exoplanetách. “
Kvôli štúdiu Olsen a jej kolegovia modelovali, aké podmienky by pravdepodobne boli na rôznych druhoch exoplanet pomocou softvéru ROCKE-3D. Tento všeobecný model obehu (GCM) bol vyvinutý Goddardovým inštitútom pre vesmírne štúdie NASA (GISS), aby študoval rôzne body v histórii Zeme a iných pozemských planét slnečnej sústavy (ako sú Merkúr, Venuša a Mars).
Tento softvér sa dá tiež použiť na simuláciu toho, aké by boli podnebie a morské biotopy na rôznych druhoch exoplanet. Po modelovaní rôznych možných exoplanet (na základe viac ako 4 000, ktoré boli doteraz objavené), boli schopní určiť, ktoré druhy exoplanet sú najpravdepodobnejšie vyvinuté a udržujúce prosperujúce biosféry.
To spočívalo v použití modelu cirkulácie oceánov, ktorý identifikoval, ktoré exoplanety by mali najúčinnejší vzostup a mohli by tak udržiavať oceány v pohostinných podmienkach. Zistili, že planéty s vyššou atmosférickou hustotou, pomalšou rýchlosťou rotácie a prítomnosťou kontinentov vedú k vyšším mieram rastu.
Hlavným dôvodom je skutočnosť, že Zem nemusí byť optimálne obývateľná vzhľadom na svoju pomerne rýchlu rotáciu. „Toto je prekvapivý záver,“ uviedol Dr. Olson, „ukazuje nám, že podmienky na niektorých exoplanetách s priaznivými modelmi cirkulácie oceánov by mohli byť vhodnejšie na podporu života, ktorý je hojnejší alebo aktívnejší ako život na Zemi.“
Toto je akási dobrá správa / zlá správa. Na jednej strane to ničí ilúziu, že Zem je štandard, podľa ktorého možno merať iné potenciálne obývateľné exoplanety. Na druhej strane to naznačuje, že život môže byť v našom vesmíre bohatší, ako by naznačovali predchádzajúce konzervatívne odhady.
Ako však Olsen naznačil, vždy bude existovať priepasť medzi životom a tým, čo sme zistiteľní z dôvodu obmedzení v našej technológii. Táto štúdia je preto dôležitá v tom, že povzbudzuje astronómov, aby nasmerovali svoje úsilie na podmnožinu exoplanet, ktoré budú pravdepodobne uprednostňovať „veľké, globálne aktívne biosféry, v ktorých bude život najľahšie odhaliteľný - a kde budú najvýznamnejšie detekcie“.
To bude možné v nadchádzajúcej dekáde vďaka nasadeniu ďalekohľadov novej generácie, ako sú James Webb Space Telescope (JWST), ktoré astronómovia očakávajú, že budú nápomocné pri charakterizovaní atmosfér a povrchových prostredí exoplanet. Iné ďalekohľady, ktoré sú stále na rysovacej doske, by mohli ísť ešte ďalej - čiastočne vďaka takýmto štúdiám.
„V ideálnom prípade bude táto práca informovať o návrhu ďalekohľadu, aby sa zaistilo, že budúce misie,“ povedal Dr. Olson, „napríklad navrhované koncepty ďalekohľadov LUVOIR alebo HabEx, majú správne schopnosti; teraz vieme, čo treba hľadať, takže musíme začať hľadať “.
Pokiaľ ide o hľadanie dôkazov o živote mimo našej Slnečnej sústavy (alebo v nej), vedieť, čo hľadať, môže byť ešte dôležitejšie ako mať sofistikované nástroje, ktoré to dokážu. V nadchádzajúcich rokoch budú mať astronómovia výhodu najmodernejšej technológie a zdokonalených metód, pričom pomocou všetkého, čo sme sa doteraz naučili, nájdu dôkazy o inom živote ako je ten náš.
