Do danes so astronomi potrdili obstoj 4.422 ekstrasolarnih planetov v 3.280 zvezdnih sistemih, na potrditev pa čaka dodatnih 7.445 kandidatov. Od tega je bil le majhen del (165) zemeljske (tudi kamnite) narave in po velikosti primerljive z Zemljo – torej ne »super-zemlje«. Še manj pa jih je bilo ugotovljenih, ki krožijo znotraj obodnega bivalnega območja (HZ) svoje matične zvezde.
V prihodnjih letih se bo to verjetno spremenilo, ko bodo instrumenti naslednje generacije (kot je James Webb) lahko opazovali manjše planete, ki krožijo bližje svojim zvezdam (kjer je večja verjetnost, da bodo prebivali Zemlji podobni planeti). Vendar pa po mnenju a nova študija s strani raziskovalcev iz Univerza v Neaplju in Italijanski nacionalni inštitut za astrofiziko (INAF), Zemlji podobne biosfere so lahko zelo redke za eksoplanete.
Študija z naslovom ' Učinkovitost fotosinteze kisika na Zemlji podobnih planetih v bivalnem območju ,« je bilo nedavno objavljeno vMesečna obvestila Kraljevega astronomskega društva. Pod vodstvom profesorja astrofizike Giovannija Covonea z univerze v Napoliju se je ekipa osredotočila na to, ali do zdaj odkriti eksoplaneti dobijo dovolj ali ne. Fotosintetično aktivno sevanje (PAR), da se omogoči razvoj kompleksnih biosfer.
Ta umetnikov vtis prikazuje planet, ki kroži okoli Soncu podobne zvezde HD 85512 v južnem ozvezdju Vela (Jadro). Zasluge: ESO/M. Kornmesser
To delo temelji na tem, kar smo izvedeli o evoluciji zemeljske biosfere, ki se je sčasoma drastično spremenila. Glede na to, kar so znanstveniki uspeli sestaviti iz geoloških zapisov, klimatoloških študij in fosiliziranih ostankov, se domneva, da so se prve življenjske oblike pojavile na Zemlji pred približno 4 milijardami let, le 500 milijonov let po tem, ko je planet nastal iz protoplanetarnega diska, ki je obkrožil naše sonce.
Kmalu zatem so se pojavili enocelični mikrobi, ki so se zanašali na fotosintezo za ustvarjanje hranil in molekularnega kisika (O2) iz sončne svetlobe in ogljikovega dioksida – ki je v tistem času predstavljal pomemben del Zemljine atmosfere. V paleoproterozojski dobi (pred približno 2,4 do 2,0 milijardami let) je to privedlo do ' Veliki dogodek oksigenacije ', kjer se je molekularni kisik začel počasi kopičiti v Zemljini atmosferi in je omogočil nastanek bolj zapletenih življenjskih oblik.
Natančneje, fotosintetični organizmi so se zanašali na sončno sevanje, ki sega od 400 do 700 nanometrov v elektromagnetnem spektru, da bi izvajali 'kisično fotosintezo' - kar približno ustreza obsegu svetlobe, ki jo človeško oko lahko zazna - aka. vidna svetloba. To je zelo zaskrbljujoče za astrobiologe, saj so zvezde, podobne Soncu (rumene pritlikavke tipa G), redke, z ocenjenimi 4,1 milijarde v galaksiji Rimska cesta (med 1 % in 4 %).
Rdeči pritlikavci glavnega zaporedja M sestavljajo večino zvezd v našem vesolju, kar predstavlja približno 75 % samo v naši galaksiji. V primerjavi z zvezdami, podobnimi Soncu, so rdeče pritlikavke hladnejše in manj svetleče ter so znane po svoji povišani aktivnosti izbruha in proizvajajo znatno količino sevanja v ultravijoličnem pasu. Poleg tega na podlagi trenutnega popisa skalnatih eksoplanetov velja, da so rdeče pritlikavke najverjetnejše mesto za iskanje planetov, podobnih Zemlji.
Umetniška predstavitev potencialno bivalnega planeta Kepler 422-b (levo), v primerjavi z Zemljo (desno). Zasluge: Ph03nix1986/Wikimedia Commons
Zaradi svoje študije so Covone in njegovi sodelavci preučili, koliko energije prejmejo znani zemeljski eksoplaneti in ali bi bila dovolj za proizvodnjo hranil in molekularnega kisika. Kot je prof. Covone povzel v Kraljevi astronomski družbi objava novic :
'Ker so rdeči palčki daleč najpogostejša vrsta zvezd v naši galaksiji, ta rezultat kaže, da so razmere, podobne Zemlji na drugih planetih, veliko manj pogoste, kot bi si lahko upali. Ta študija močno omejuje prostor parametrov za kompleksno življenje, zato se na žalost zdi, da »sladka točka« za gostovanje bogate Zemljine biosfere ni tako široka.
Ugotovili so, da je od vseh znanih skalnatih eksoplanetov le eden blizu prejema količine PAR, ki bi jo potreboval za vzdrževanje velike biosfere. To je bilo Kepler-442b , skalnati planet, približno dvakrat večji od Zemlje (aka. Super-Zemlja), ki kroži znotraj HZ oranžnega škrata tipa K, ki je oddaljen približno 1206 svetlobnih let. Nadalje so ugotovili, da zvezde s polovico površinske temperature našega Sonca – 5778 K (5500 °C; 9940 °F) – ali manj ne morejo vzdrževati Zemlji podobnih biosfer.
To velja za številne oranžne pritlikave zvezde tipa K, ki imajo površinske temperature od 3.900 do 5.200 K (3625 do 4925 °C; 6560 do 8900 °F). Medtem ko bi planeti, ki krožijo okoli njih, še vedno lahko izvajali fotosintezo s kisikom, ne bi mogli vzdrževati bogate biosfere. Medtem pa vsi rdeči palčki tipa M – ki segajo od 2.000 do 3.900 K (1725 do 4925 °C; 3140 do 8900 °F) – ne bi prejeli dovolj energije, da bi celo aktivirali fotosintezo.
Nasin teleskop James Webb, prikazan v konceptu tega umetnika, bo zagotovil več informacij o predhodno odkritih eksoplanetih. Po letu 2020 se pričakuje, da bo veliko več vesoljskih teleskopov naslednje generacije temeljilo na tem, kar odkrije. Zasluge: NASA
Medtem pa zvezde spadajo v spektralno območje O, B, A ali F (ki so običajno modre ali bele) in imajo površinske temperature od več kot 30.000 K (29.725 °C; 53.540 °F) do najnižje 5.200 K (4925 °). C; 8.900 °F). Medtem ko bi planeti, ki krožijo znotraj HZ teh zvezd, lahko povzročili fotosintetske organizme, ne bi mogli vzdrževati biosfer dovolj dolgo, da bi se razvilo kompleksno življenje.
Te ugotovitve spominjajo na prejšnje raziskave, ki so jih opravili Manasvi Lingam in Abraham Loeb , podoktorski raziskovalec in profesor znanosti Frank B. Baird Jr. na univerzi Harvard (oziroma). V študiji iz leta 2019 z naslovom » Fotosinteza na bivalnih planetih okoli zvezd z nizko maso ,” so pokazali, kako planeti, ki krožijo okoli zvezd rdeče pritlikave, morda ne prejmejo dovolj fotonov za podporo fotosinteze.
Novembra 2021 je Vesoljski teleskop James Webb (JWST) se bo izstrelil v vesolje, kjer bo uporabil svojo napredno zmožnost infrardečega slikanja za odkrivanje manjših planetov, ki krožijo bližje svojim zvezdam, zlasti rdečih pritlikavk. Do leta 2024 ji bodo sledili Rimski vesoljski teleskop Nancy Grace (RST), ki bo uporabil svojo prefinjeno optiko in široko vidno polje (100-krat večje od Hubblovega) za odkrivanje več eksoplanetov kot kdaj koli prej.
Ti in drugi sofisticirani observatoriji bodo eksponentno povečali število potrjenih eksoplanetov, kar bo osvetlilo, kaj je potrebno, da je planet primeren za bivanje (v vsakem primeru za življenje, kot ga poznamo). Z malo sreče bomo odkrili planetarna okolja, ki so sposobna podpirati življenje, kot ga ne poznamo , s čimer širimo obseg naših iskalnih prizadevanj.
Nadaljnje branje: Kraljevo astronomsko društvo , MNRAS
