Odkar Vesoljski teleskop Kepler je bilo izstreljeno v vesolje, je število znanih planetov zunaj našega Osončja (eksoplaneti) eksponentno naraslo. Trenutno, 3.917 planetov so bili potrjeni v 2.918 zvezdnih sistemih, medtem ko jih 3.368 čaka na potrditev. Teh, približno 50 krožijo znotraj svoje zvezde okolizvezdno bivalno območje (tudi »Zlatolaska cona«) , razdalja, na kateri lahko na površini planetov obstaja tekoča voda.
Vendar pa je nedavna raziskava pokazala, da je možnost, da menimo, da je bivalno območje, preveč optimistična. Po mnenju a nova študija ki se je pred kratkim pojavil na spletu z naslovom » Omejeno bivalno območje za kompleksno življenje « bivalna območja bi lahko bila veliko ožja, kot se je prvotno mislilo. Te najdbe bi lahko močno vplivale na število planetov, za katere znanstveniki menijo, da so 'potencialno bivalni'.
Študijo je vodil Edward W. Schwieterman, sodelavec podoktorskega programa NASA na kalifornijski univerzi Riverside, in je vključeval raziskovalce iz Ekipa Alternative Earths (del NASA Astrobiološki inštitut ), the Nexus za znanost o eksoplanetih (NExSS) in NASA Goddard inštitut za vesoljske študije .
Po prejšnjih ocenah na podlagiKeplerpodatkov, so znanstveniki ugotovili, da verjetno obstajajo 40 milijard Zemlji podobnih planetov samo v galaksiji Rimska cesta, od katerih jih bo 11 milijard verjetno krožilo kot zvezde našega Sonca (tj. rumene pritlikavke tipa G). Druge raziskave so pokazale, da bi to število lahko bilo tako visoko kot 60 milijard ali celo 100 milijard , odvisno od parametrov, ki jih uporabljamo za definiranje bivalnih con.
Ti rezultati so vsekakor spodbudni, saj kažejo, da bi lahko Rimska cesta polna življenja. Na žalost so novejše raziskave ekstrasončnih planetov postavile pod vprašaj te prejšnje ocene. To še posebej velja, kadar planeti, zaprti s plimovanjem ta orbita Zvezde tipa M (rdeči pritlikavec). so zaskrbljeni.
Poleg tega so raziskave o tem, kako se je življenje razvilo na Zemlji, pokazale, da voda sama po sebi ne zagotavlja življenja – prav tako ne prisotnost plin kisika . Poleg tega so Schwieterman in njegovi sodelavci upoštevali še dva glavna biološka znaka, ki sta bistvena za življenje, kot ga poznamo – ogljikov dioksid in ogljikov monoksid.
Preveč teh spojin bi bilo strupeno za kompleksno življenje, medtem ko bi premalo pomenilo, da se zgodnji prokarionti ne bi pojavili. Če je življenje na Zemlji kakršen koli pokazatelj, so osnovne življenjske oblike bistvenega pomena, če se želimo razviti bolj zapletene oblike življenja, ki porabijo kisik. Zaradi tega so Schwieterman in njegovi sodelavci skušali revidirati definicijo bivalnega območja, da bi to upoštevali.
Nasilni izbruhi rdečih pritlikavih zvezd, zlasti mladih, lahko povzročijo, da planeti v tako imenovanem bivalnem območju postanejo nenaseljeni. Zasluge slike: Zasluge: NASA, ESA in D. Player (STScI)
Po pravici povedano, izračun obsega bivalnega območja nikoli ni enostaven. Poleg njihove oddaljenosti od zvezde je površinska temperatura planeta odvisna od različnih mehanizmov povratnih informacij v atmosferi – kot je učinek tople grede. Poleg tega običajna definicija bivalnega območja predpostavlja obstoj ' Zemlji podobno ' pogoji.
To pomeni ozračje, ki je bogato z dušikom, kisikom, ogljikovim dioksidom in vodo ter stabilizirano z istim procesom geokemičnega cikla karbonat-silikat, ki obstaja na Zemlji. V tem procesu sedimentacija in preperevanje povzročita, da silikatne kamnine postanejo ogljikove, medtem ko geološka aktivnost povzroči, da ogljikove kamnine ponovno postanejo na osnovi silikata.
To vodi do povratne zanke, ki zagotavlja, da ostanejo ravni ogljikovega dioksida v ozračju relativno stabilne, kar omogoča zvišanje površinskih temperatur (tudi učinek tople grede). Bližje kot je planet notranjemu robu bivalne cone, manj ogljikovega dioksida je potrebno, da se to zgodi. Kot je Schwieterman pojasnil v nedavnem članku Tehnološki pregled MIT :
'Toda za srednje in zunanje regije bivalnega območja morajo biti koncentracije ogljikovega dioksida v atmosferi veliko višje, da se ohranijo temperature, ki so ugodne za površinsko tekočo vodo.'
Exoplanet Kepler 62f bi potreboval ozračje, bogato z ogljikovim dioksidom, da bi bila voda v tekoči obliki. Umetnikova ilustracija: NASA Ames/JPL-Caltech/T. Pyle
Za ponazoritev je ekipa uporabila Kepler-62f na primer super-Zemlja, ki kroži okoli zvezde tipa K (malo manjše in zatemnjene od našega Sonca), ki se nahaja približno 990 svetlobnih let od Zemlje. Ta planet kroži okoli svoje zvezde na približno enaki razdalji kot Venera okoli Sonca, vendar nižja masa zvezde pomeni, da je na zunanjem robu bivalnega območja.
Ko so ga leta 2013 odkrili, so mislili, da je ta planet a dober kandidat za nezemeljsko življenje, ob predpostavki prisotnosti zadostnega učinka tople grede. Vendar so Schwieterman in njegovi sodelavci izračunali, da bi potrebovali 1000-krat več ogljikovega dioksida (300 do 500 kilopascalov), kot je obstajalo na Zemlji, ko so se kompleksne oblike življenja prvič razvijale (pred približno 1,85 milijarde let).
Vendar bi bila ta količina ogljikovega dioksida strupena za večino zapletenih življenjskih oblik tukaj na Zemlji. Posledično Kepler-62f ne bi bil primeren kandidat za življenje, tudi če bi bil dovolj topel, da bi imel tekočo vodo. Ko so upoštevali te fiziološke omejitve, sta Schwieterman in njegova ekipa sklenila, da mora biti bivalno območje za kompleksno življenje bistveno ožje - četrtina tistega, kar je bilo prej ocenjeno.
Schwieterman in njegovi sodelavci so tudi izračunali, da imajo nekateri eksoplaneti verjetno višje ravni ogljikovega monoksida, ker krožijo okoli hladnih zvezd. To močno omejuje bivalna območja rdečih pritlikavih zvezd, ki predstavljajo 75 % zvezd v vesolju – in za katere se domneva, da so najverjetneje mesto najti planete, ki so zemeljske (t.j. skalnate) narave.
Diagram, ki prikazuje meje bivalnega območja (HZ) in kako na meje vpliva vrsta zvezde. Zasluge: Wikipedia Commons/Chester Harman
Te ugotovitve bi lahko imele drastične posledice za to, kar znanstveniki menijo, da je 'potencialno bivalno', da ne omenjamo meja bivalnega območja zvezde. Kot Schwieterman pojasnil :
'Ena od posledic je, da morda ne bomo pričakovali, da bomo našli znake inteligentnega življenja ali tehnopodpisov na planetih, ki krožijo okoli poznih M pritlikavk, ali na potencialno bivalnih planetih blizu zunanjega roba njihovih bivalnih con.'
Da bi zadeve še bolj zakomplicirali, je ta študija ena od mnogih, ki postavlja dodatne omejitve na to, kar bi v zadnjem času lahko šteli za bivalne planete. Samo v letu 2019 so bile izvedene raziskave, ki kažejo, da zvezdni sistemi rdeče pritlikave morda nimajo potrebnega surovine da bi nastalo življenje in tiste zvezde rdečega pritlikavka morda ne zagotavlja dovolj fotonov da pride do fotosinteze.
Vse to prispeva k očitni možnosti, da je življenje v naši galaksiji redkejše, kot se je prej mislilo. Seveda pa bo potrebno več študij, če bi z gotovostjo vedeli, kakšne so meje bivalnosti. Na srečo nam ne bo treba predolgo čakati, da ugotovimo, saj bo v prihodnjem desetletju začelo delovati več teleskopov naslednje generacije.
Ti vključujejo Vesoljski teleskop James Webb (JWST), Izjemno velik teleskop (ELT) in Velikanski Magellanov teleskop (GMT). Pričakuje se, da bodo ti in drugi najsodobnejši instrumenti omogočili veliko bolj podrobne študije in karakterizacije eksoplanetov. In ko to storijo, bomo imeli boljšo predstavo o tem, kako verjetno je življenje tam zunaj.
Nadaljnje branje: Tehnološki pregled MIT , arXiv