Viimastel aastatel on kinnitatud päikesepoolsete planeetide arv hüppeliselt tõusnud. Alates artikli ilmumisest on kinnitatud 2877 tähesüsteemis kokku 3 777 eksoplaneeti, veel 2737 kandidaati ootavad kinnitust. Veelgi enam, maapealsete (s.o kiviste) planeetide arv on pidevalt kasvanud, suurendades tõenäosust, et astronoomid leiavad tõestusmaterjale elu kohta väljaspool meie päikesesüsteemi.
Kahjuks pole nende planeetide otseseks uurimiseks veel tehnoloogiat olemas. Selle tulemusel on teadlased sunnitud otsima niinimetatud biosignatuuride kohta kemikaali või elementi, mis on seotud eelneva või praeguse elu olemasoluga. Rahvusvahelise teadlaste meeskonna uue uuringu kohaselt oleks üks võimalus nende allkirjade otsimiseks uurida eksoplaneetide pinnalt kokkupõrke ajal väljutatud materjali.
Uuring pealkirjaga „Biosignatuuride otsimine eksoplaneetiliselt avalduvas mõjuväljas” avaldati teadusajakirjas Astrobioloogia ja ilmus hiljuti veebis. Seda juhtis Stockholmi ülikooli astrobioloogiakeskuse teadur Gianni Cataldi. Temaga liitusid teadlased LESIA-Observatoire de Pariisist, Edela-uuringute instituudist (SwRI), Kuninglikust Tehnoloogiainstituudist (KTH) ja Euroopa Kosmoseuuringute ja -tehnoloogia keskusest (ESA / ESTEC).
Nagu nad oma uuringus märgivad, on enamik eksoplaneedi biosfääride iseloomustamiseks tehtud pingutusi keskendunud planeetide atmosfäärile. See seisneb tõendite otsimises gaaside kohta, mis on seotud eluga siin Maa peal - nt. süsinikdioksiid, lämmastik jne - nagu ka vesi. Nagu Cataldi rääkis ajakirjale Space Magazine:
„Me teame Maalt, et elul võib olla tugev mõju atmosfääri koostisele. Näiteks on kogu meie atmosfääri hapnik bioloogilise päritoluga. Samuti on hapniku ja metaani eluolu tõttu keemiline tasakaal tugevalt väljas. Maasarnaste eksoplaneetide atmosfääri koostist pole praegu veel võimalik uurida, kuid eeldatakse, et selline mõõtmine on lähitulevikus võimalik. Seega on atmosfääri biosignatuurid kõige paljulubavam viis maavälise elu otsimiseks. ”
Cataldi ja tema kolleegid kaalusid siiski võimalust iseloomustada planeedi asustatavust, otsides mõjude märke ja uurides väljundit. Selle lähenemisviisi üks eeliseid on see, et ejecta pääseb suurima kergusega madalama raskusastmega kehadest, näiteks kivistest planeetidest ja kuudest. Seda tüüpi kehade atmosfääri on samuti väga raske iseloomustada, nii et see meetod võimaldaks iseloomustamist, mis muidu poleks võimalik.
Ja nagu Cataldi märkis, täiendaks see ka atmosfääri lähenemist mitmel viisil:
„Esiteks, mida väiksem on eksoplaneet, seda keerulisem on selle atmosfääri uurida. Vastupidi, väiksemad eksoplaneedid tekitavad suuremas koguses põgenevat väljundit, kuna nende pinna gravitatsioon on madalam, muutes väiksematest eksoplaneetidest pärit väljundi kergemini tuvastatavaks. Teiseks, kui mõelda biosignatuuridele löögiväljas, mõtleme peamiselt teatud mineraalidele. Selle põhjuseks on asjaolu, et elu võib mõjutada planeedi mineraloogiat kas kaudselt (nt muutes atmosfääri koostist ja võimaldades uutel mineraalidel moodustuda) või vahetult (mineraalide, nt luustike tootmisega). Mõjuväljastus võimaldaks meil seega uurida teistsuguseid biosignatuure, mis täiendavad atmosfääri allkirju. ”
Selle meetodi eeliseks on ka asjaolu, et kasutatakse ära olemasolevaid uuringuid, milles on uuritud astronoomiliste objektide kokkupõrgete mõju. Näiteks on läbi viidud mitmeid uuringuid, mis on püüdnud piirata hiiglaslikku mõju, mis arvatavasti moodustas Maa-Kuu süsteemi 4,5 miljardit aastat tagasi (aka hiiglasliku mõju hüpotees).
Kui arvatakse, et sellised hiiglaslikud kokkupõrked on maapealse planeedi moodustumise viimases etapis (kestnud umbes 100 miljonit aastat) tavalised, keskendus meeskond asteroidsete või komeetiliste kehade mõjudele, mis arvatakse esinevat kogu eksoplaneetide eluea jooksul süsteem. Nendele uuringutele tuginedes suutsid Cataldi ja tema kolleegid luua eksoplaneedi väljutamise mudeleid.
Nagu Cataldi selgitas, kasutasid nad tekitatud ejekta koguse hindamiseks löögikraavi käsitleva kirjanduse tulemusi. Ejekta poolt loodud ümmarguste tähtiste tolmuketaste signaalitugevuse hindamiseks kasutasid nad prahtketta (st Päikesesüsteemi peamise asteroidi vöö ekstrasolaarsete analoogide) kirjanduse tulemusi. Lõppkokkuvõttes osutusid tulemused üsna huvitavaks:
„Leidsime, et 20 km läbimõõduga kere löök tekitab piisavalt tolmu, et seda saaks praeguste teleskoopide abil tuvastada (võrdluseks võib öelda, et 65 miljonit aastat tagasi dinosaurused tapnud löökkatsekeha suurus peaks olema umbes 10 km). Väljastunud tolmu koostise uurimine (nt biosignatuuride otsimine) pole aga praeguste teleskoopide käeulatuses. Teisisõnu, praeguste teleskoopide abil saaksime väljutatud tolmu olemasolu kinnitada, kuid mitte uurida selle koostist. ”
Lühidalt, eksoplaneetidelt väljutatud materjali uurimine on meie käeulatuses ja võime selle koostist kunagi uurida võimaldab astronoomidel olla võimeline iseloomustama eksoplaneedi geoloogiat - ja seeläbi seada selle potentsiaalsele asustatavusele täpsemad piirangud. Praegu on astronoomid sunnitud tegema haritud arvamisi planeedi koostise kohta selle näilise suuruse ja massi põhjal.
Kahjuks pole täpsemat uuringut, mis võimaldaks tuvastada biosignatuuride olemasolu ejecta-s, praegu võimalik ja see on väga raske isegi järgmise põlvkonna teleskoopide jaoks nagu James Webbi kosmoseteleskoop (JWSB) või Darwin. Vahepeal pakub eksoplaneetidelt pärit ejekta uurimine väga huvitavaid võimalusi eksoplaneedi uurimisel ja iseloomustamisel. Nagu Cataldi märkis:
“Uurides löögisündmuse väljundit, saime midagi õppida eksoplaneedi geoloogia ja asustatavuse kohta ning potentsiaalselt avastada biosfääri. Meetod on ainus viis, kuidas ma eksoplaneedi pinnale pääseb. Selles mõttes võib mõju vaadelda kui looduse pakutavat puurimiskatset. Meie uuring näitab, et löögisündmusel tekkiv tolm on põhimõtteliselt tuvastatav ja tulevased teleskoobid võivad olla võimelised piirama tolmu koostist ja seega ka planeedi koostist. ”
Järgnevatel aastakümnetel uurivad astronoomid päikeseväliseid planeete, mille instrumendid suurendavad tundlikkust ja võimsust, et leida elumärke. Arvestades aega, võiks asteroidide mõjul tekkivate eksoplaneetide ümber asuvast prahist biosignatuure otsida samaaegselt atmosfääri biosignatuuride otsijatega.
Nende kahe meetodi kombineerimise abil saavad teadlased suurema kindlusega öelda, et kauged planeedid ei suuda mitte ainult elu toetada, vaid teevad seda ka aktiivselt!
