През последните няколко десетилетия хиляди извън слънчеви планети са открити в нашата галактика. Към 28 юли 2018 г. са потвърдени общо 3 374 извън слънчеви планети в 2814 планетни системи. Докато по-голямата част от тези планети са били газови гиганти, все по-голям брой от тях са били наземни (т.е. скалисти) в природата и е установено, че орбитат в съответните обитаеми зони на звездите си (HZ).
Както показва случаят със Слънчевата система, HZ не са необходими, че една планета може да поддържа живота. Въпреки че Венера и Марс са във вътрешния и външния край на СЗ на Слънцето (съответно), нито един от тях не е в състояние да поддържа живота на повърхността му. И тъй като все повече потенциално обитаеми планети се откриват непрекъснато, ново проучване предполага, че може да е време да прецизираме нашето определение за обитаеми зони.
Изследването, озаглавено „По-обширна обитаема зона за намиране на живот на други планети“, наскоро се появи онлайн. Изследването е проведено от д-р Рамзес М. Рамирес, изследовател от Института за наука за Земята-Живот в Токио. От години д-р Рамирес участва в проучването на потенциално обитаемите светове и изгражда климатични модели, за да оцени процесите, които правят планетите обитаеми.
Както д-р Рамирес посочи в своето проучване, най-общото определение за обитаема зона е кръговата област около звезда, където повърхностните температури на орбитално тяло биха били достатъчни за поддържане на водата в течно състояние. Това само по себе си обаче не означава, че една планета е обитаема и трябва да се вземат предвид допълнителни съображения, за да се определи дали животът наистина може да съществува там. Както д-р Рамирес каза пред Space Magazine по имейл:
„Най-популярното въплъщение на HZ е класическият HZ. Тази класическа дефиниция предполага, че най-важните парникови газове в потенциално обитаеми планети са въглеродният диоксид и водната пара. Освен това се приема, че обитаемостта на такива планети се поддържа от карбонат-силикатния цикъл, какъвто е случаят със Земята. На нашата планета карбонат-силикатният цикъл се задвижва от тектоника на плочите.
„Карбонат-силикатният цикъл регулира прехвърлянето на въглероден диоксид между атмосферата, повърхността и вътрешността на Земята. Той действа като планетарен термостат за дълги времеви интервали и гарантира, че в атмосферата няма прекалено много CO2 (планетата става прекалено гореща) или твърде малко (планетата става твърде студена). Класическият HZ също (обикновено) предполага, че обитаемите планети притежават общи запаси от вода (напр. Обща вода в океаните и моретата), подобни на тези на Земята. "
Това е, което може да се нарече подхода на „ниско висящия плод“, при който учените са търсили признаци на обитаемост въз основа на това, което ние като хора сме най-запознати. Като се има предвид, че единственият пример за обитаемост е планетата Земя, изследванията на екзопланетите бяха фокусирани върху намирането на планети, които имат „подобен на Земята“ състав (т.е. скалист), орбита и размер.
Въпреки това през последните години това определение се оспорва от по-нови проучвания. Тъй като изследванията на екзопланетите се отдалечават от самото откриване и потвърждаване на съществуването на тела около други звезди и преминаха в характеристика, се появиха по-нови формулировки на HZs, които се опитват да уловят разнообразието от потенциално обитаеми светове.
Както обясни д-р Рамирес, тези по-нови формулировки допълниха традиционните представи за HZ, като се има предвид, че обитаемите планети могат да имат различни атмосферни състави:
„Например, те смятат влиянието на допълнителни парникови газове, като CH4 и H2, и двата от които се считат за важни за ранните условия както на Земята, така и на Марс. Добавянето на тези газове прави обитаемата зона по-широка от това, което би било предвидено от класическата HZ дефиниция. Това е чудесно, защото планетите, за които се смята, че са извън HZ, като TRAPPIST-1h, сега може да са в него. Също така се твърди, че планетите с плътна атмосфера на CO2-CH4 в близост до външния ръб на HZ на по-горещите звезди могат да бъдат обитавани, защото е трудно да се поддържат такива атмосфери без присъствието на живот. "
Едно такова проучване е проведено от д-р Рамирес и Лиза Калтенегер, доцент в Института Карл Саган в университета Корнел. Според издадена от тях книга през 2017 г., която се появи в Писма за астрофизични журнали,Ловците на екзопланети биха могли да намерят планети, които един ден ще станат обитаеми въз основа на наличието на вулканична активност - което би могло да се забележи чрез наличието на водороден газ (H2) в техните атмосфери.
Тази теория е естествено продължение на търсенето на „подобни на Земята“ условия, което счита, че атмосферата на Земята не винаги е била такава, каквато е днес. По принцип планетарните учени теоретизират, че преди милиарди години ранната атмосфера на Земята е имала изобилен запас от водороден газ (H2) поради вулканичното гасене и взаимодействието между молекулите на водорода и азота в тази атмосфера е това, което поддържа Земята топла достатъчно дълго, за да се развива животът.
В случая на Земята този водород в крайна сметка избяга в космоса, което се смята за всички земни планети. Въпреки това, на планета, където има достатъчно нива на вулканична активност, присъствието на водороден газ в атмосферата би могло да се поддържа, като по този начин се дава възможност за парников ефект, който би поддържал повърхностите им топли. В това отношение присъствието на водороден газ в атмосфера на планетата може да удължи HZ на звездата.
Според Рамирес има и факторът на времето, който обикновено не се взема предвид при оценката на HZs. Накратко, звездите се развиват във времето и излагат различни нива на радиация в зависимост от възрастта си. Това води до промяна на мястото, където достига HZ на звездата, което може да не обхваща планета, която в момента се изучава. Както обясни Рамирес:
„[I] t е показано, че M-джуджетата (наистина готини звезди) са толкова ярки и горещи, когато за първи път се формират, че могат да изсушат всички млади планети, които по-късно се определят като класически HZ. Това подчертава, че само защото една планета понастоящем се намира в обитаемата зона, това не означава, че тя всъщност е обитаема (камо ли обитавана). Трябва да можем да внимаваме за тези случаи.
И накрая, възниква въпросът какви видове звездни астрономи са наблюдавали при лова на екзопланети. Докато много проучвания са изследвали жълта джудже звезда от G тип (което е нашето Слънце), много изследвания са фокусирани върху звезди от тип M (червено джудже) от късно, поради тяхното дълголетие и факта, че те вярват, че са най-много вероятно място за намиране на скалисти планети, които обикалят около орбитите на техните звезди.
„Докато повечето предишни проучвания се фокусират върху еднозвездни системи, скорошната работа предполага, че обитаемите планети могат да бъдат намерени в двоични звездни системи или дори системи от червени гиганти или бели джуджета, потенциално обитаемите планети могат също да приемат формата на пустинни светове или дори океански светове, които са много по-влажни от Земята “, казва Рамирес. „Такива формулировки не само значително разширяват пространството на параметрите на потенциално обитаеми планети, за да търсят, но ни позволяват да филтрираме световете, за които е най-вероятно (и най-малко) вероятно да бъде домакин на живот.“
В крайна сметка това проучване показва, че класическият HZ не е единственият инструмент, който може да се използва за оценка на възможността за извънземен живот. Като такъв, Ramirez препоръчва в бъдеще астрономите и ловците на екзопланети да допълнят класическия HZ с допълнителните съображения, повдигнати от тези по-нови формулировки. По този начин те просто може да успеят да увеличат шансовете си за намиране на живот някой ден.
„Препоръчвам на учените да обърнат истинско специално внимание на ранните етапи на планетарните системи, защото това помага да се определи вероятността една планета, която понастоящем се намира в обитаемата днешна зона, всъщност си струва да се проучи за повече доказателства за живота“, каза той. „Също така препоръчвам различните дефиниции на HZ да се използват заедно, за да можем най-добре да определим кои планети са най-вероятни да приемат живот. По този начин можем да класираме тези планети и да определим кои от тях да отделим по-голямата част от времето и енергията на телескопа си. По пътя ние също бихме тествали колко валидна е концепцията HZ, включително да определим колко универсален е карбонат-силикатният цикъл в космически мащаб. "
