Võimalikult elamiskõlblike eksoplaneetide otsimisel on teadlased sunnitud järgima madala rippuvusega puuvilju. Kuna Maa on ainus planeet, mida me teame ja mis on võimeline elu toetama, taandub see otsing põhimõtteliselt planeetide otsimisele, mis on “Maa-sarnased”. Mis saab aga siis, kui Maa ei ole elamiskõlblikkuse arvesti, milleks me kõik arvame olevat?
Selle teemaga peeti hiljuti Hispaanias Barcelonas 18. – 23. Augustil Goldschmidti geokeemia kongressil peetud peaesinemisloengut. Siin selgitas NASA toetatud teadlaste meeskond, kuidas elamispiirkondade (HZ) piiritlemise uurimine näitas, et mõnel eksoplaneedil võivad olla eluks paremad tingimused kui Maal endal.
Ettekanne põhines uuringul pealkirjaga “Keerulise elu piiratud elukeskkonna tsoon”, mis ilmus 2019. aasta juuni numbris Astrofüüsikaline ajakiri. Uuringut viisid läbi Caltechi, NASA Goddardi kosmoseuuringute instituudi, NASA astrobioloogia instituudi, NASA järeldoktori programmi, NExSS virtuaalse planetaarilabori, Sinise marmori kosmoseteaduse instituudi ja mitme ülikooli teadlased.
Nagu nad oma uuringus näitavad, määratletakse HZ-d tavaliselt kauguse vahemikuks peremeestähest, mille piires võib vedel vesi pinnal esineda. Kuid see ei võta arvesse atmosfääri dünaamikat, mida on vaja kliimastabiilsuse tagamiseks - mis hõlmab karbonaat-silikaadi tagasisidet pinnatemperatuuri hoidmiseks teatud vahemikus.
Kuna kaugete eksoplaneetide tingimuste hindamiseks on saadaval ainult kaudsed meetodid, sõltuvad astronoomid planeedi kliima ja evolutsiooni keerukatest mudelitest. Chicago Stephenie Olson (uuringu kaasautor) tutvustas selle lähenemisviisi sünteesi selle pealavastuse ajal otsinguga eksoplaneetide planeedil elu parima keskkonna leidmiseks:
„NASA eluotsing universumis on keskendunud nn Habitable Zone planeetidele, mis on maailmad, millel on potentsiaal vedelveeookeanide tekkeks. Kuid mitte kõik ookeanid pole võrdselt külalislahked - ja mõned ookeanid on tänu oma globaalsele ringlusmudelile paremad elukohad kui teised.
„Meie töö on suunatud selliste eksoplaneetide ookeanide väljaselgitamisele, millel on suurim võime kogu maailmas rikkaliku ja aktiivse elu korraldamiseks. Elu Maa ookeanides sõltub ülesvoolust (ülesvoolust), mis viib toitained ookeani pimedast sügavusest ookeani päikesevalgustatud osadesse, kus elab fotosünteetiline elu. Suurem ülesvool tähendab suuremat toitainete varumist, mis tähendab suuremat bioloogilist aktiivsust. Need on tingimused, mida peame eksoplaneetidelt otsima ”.
Uuringu huvides modelleerisid Olsen ja tema kolleegid, millised tingimused võivad erinevat tüüpi eksoplaneetide korral olla ROCKE-3D tarkvara abil. Selle üldise tsirkulatsioonimudeli (GCM) töötas välja NASA Goddardi kosmoseuuringute instituut (GISS), et uurida Maa ja teiste Päikesesüsteemi maapealsete planeetide (nagu elavhõbe, veenus ja Mars) ajaloo erinevaid punkte.
Seda tarkvara saab kasutada ka selleks, et simuleerida, mis kliima ja ookeani elupaigad oleksid eri tüüpi eksoplaneetide korral. Pärast paljude võimalike eksoplaneetide modelleerimist (tuginedes tänaseks avastatud enam kui 4000-le) suutsid nad kindlaks teha, millised eksoplaneetide tüübid on kõige tõenäolisemad õitsvate biosfääride arendamiseks ja säilitamiseks.
See koosnes ookeaniringluse mudeli kasutamisest, mille abil tehti kindlaks, millistel eksoplaneetidel on kõige tõhusam püsti elada ja mis suudaksid ookeane külalislahkete tingimustega säilitada. Nad leidsid, et kõrgema atmosfääri tihedusega, aeglasema pöörlemiskiirusega ja mandrite olemasoluga planeedid annavad kõrgema õhutempo.
Selle peamiseks äravõtmiseks on see, et Maa ei pruugi olla üsna kiire pöörlemiskiiruse tõttu optimaalselt elamiskõlblik. "See on üllatav järeldus," ütles dr Olson, "see näitab meile, et mõnede soodsate ookeaniringluse eksoplaneetide tingimused võiksid paremini sobida rikkalikuma või aktiivsema elu toetamiseks kui elu Maal."
See on omamoodi heade / halbade uudiste olukord. Ühelt poolt purustab see omamoodi illusiooni, et Maa on standard, mille abil saab mõõta teisi potentsiaalselt asustatavaid eksoplaneete. Teisest küljest näitab see, et elu võib meie universumis olla küllaga, kui eelnevad konservatiivsed hinnangud osutaksid.
Kuid nagu Olsen märkis, on meie tehnoloogia piiratuse tõttu alati erinevus elu ja meie vahel tuvastatava vahel. See uuring on seetõttu märkimisväärne, kuna see julgustab astronoome suunama oma jõupingutused eksoplaneetide alamhulgale, mis eelistab suure tõenäosusega „suuri, ülemaailmselt aktiivseid biosfääre, kus elu on kõige kergem avastada ja kus mittedetekteerimine on kõige tähendusrikkam”.
See on järgmise kümnendi jooksul võimalik tänu järgmise põlvkonna teleskoopide kasutuselevõtmisele James Webbi kosmoseteleskoop (JWST), mille astronoomid loodavad olla abiks eksoplaneetide atmosfääri ja pinnakeskkonna iseloomustamisel. Teised teleskoobid, mis on endiselt joonistuslaual, võiksid veelgi kaugemale minna - osaliselt tänu sellistele uuringutele.
"Ideaalis aitab see töö teleskoobi kujundamisel tagada, et tulevastel missioonidel," näiteks kavandatavatel LUVOIR- või HabEx-teleskoopide kontseptsioonidel, on missioonidel õiged võimalused; "ütles dr Olson. nüüd teame, mida otsida, nii et peame hakkama otsima ”.
Meie päikesesüsteemist (või selle sees) olevate elu kohta tõendite otsimisel võib olla veelgi olulisem teada saada, mida otsida, kui omada kõige keerukamaid tööriistu. Lähiaastatel on astronoomide eeliseks tipptehnoloogia ja täiustatud meetodid, kasutades kõike seda, mida seni oleme õppinud, et leida tõendusmaterjali muude elude kohta kui meie enda oma.
