Когато става дума за търсенето на извънземен живот, учените имат тенденция да са малко геоцентрични - тоест те търсят планети, наподобяващи нашия собствен. Това е разбираемо, тъй като Земята е единствената планета, за която знаем, че поддържа живота. В резултат на това тези, които търсят извънземен живот, търсят планети, които са наземни (скалисти) в природата, орбитират в обитаемите си звезди зони и имат достатъчно вода на повърхностите си.
В хода на откриването на няколко хиляди екзопланети учените са открили, че много от тях всъщност могат да бъдат „водни светове“ (планети, където до 50% от масата им е вода). Това естествено поражда някои въпроси, като например колко вода е твърде много и може ли твърде много земя да бъде проблем? За да се справи с тях, двойка изследователи от Центъра за астрофизика в Харвард Смитсониан (CfA) проведоха проучване, за да определят как съотношението между водни и сухопътни маси може да допринесе за живота.
Изследването - „Зависимостта на биологичната активност от фракцията на повърхностните води на планетите“, което се преглежда за публикуване с The Astronomical Journal- е автор на Манасви Лингам, докторантура от Института за теория и изчисления на CfA (ITC), и Ейбрахам Льоб - директор на ITC и Франк Б. Беърд-младши катедра на науката в Харвардския университет.
Като начало Лингам и Льоб се занимават с въпроса за антропния принцип, който изигра основна роля в изследванията на астрономията и екзопланетите. Накратко, този принцип гласи, че ако условията на Земята са подходящи за приспособяване към живота, то той трябва да съществува, за да създаде живот. Разширен до цялата Вселена, този принцип твърди, че законите на физиката съществуват, както и те, за да създадат живот.
Друг начин да се разгледаме е да разгледаме как нашите оценки за Земята попадат в това, което е известно като „ефекти за наблюдение на подбор“ - където резултатите са пряко повлияни от типа на използвания метод. В този случай ефектите произтичат от факта, че нашето търсене на живот извън Земята и нашата Слънчева система изисква наличието на подходящо разположен наблюдател.
Всъщност ние сме склонни да предполагаме, че условията за живот ще бъдат в изобилие във Вселената, защото ние сме запознати с тях. Тези условия са наличието както на течна вода, така и на сухоземни маси, които са били от съществено значение за възникването на живота, както го познаваме. Както Lingam обясни на Space Magazine по имейл, това е един от начините, по които се появява антропичният принцип при търсене на потенциално обитаеми планети:
„Фактът, че земните и водни фракции са сравними, е показателен за антропните ефекти на селекция, тоест появата на хора (или аналогични съзнателни наблюдатели) може да бъде улеснен от подходяща смес от земя и вода.“
Въпреки това, когато се обръщаме към множеството суперземли, открити в други звездни системи, статистическите анализи на средната им плътност показват, че мнозинството имат високи фракции на летливи вещества. Добър пример за това е системата TRAPPIST-1, където теоретичното моделиране на седемте планети с размер на Земята показва, че те могат да бъдат с тегло до 40-50% вода.
Следователно тези „водни светове“ биха имали много дълбоки океани и няма да се говори за сухоземни маси, което би могло да има драстични последици за възникването на живота. В същото време планетите, които нямат почти никаква вода на повърхностите си, не се считат за добри кандидати за живот, като се има предвид как водата е от съществено значение за живота, както го познаваме.
„Твърде много суша е проблем, тъй като ограничава количеството на повърхностните води, като по този начин прави повечето континенти много сухи“, каза Лингам. „Сухите екосистеми обикновено се характеризират с ниски темпове на производство на биомаса на Земята. Вместо това, ако се вземе предвид обратният сценарий (т.е. най-вече океаните), човек среща потенциален проблем с наличието на фосфор, който е един от съществените елементи за живота, какъвто го познаваме. Следователно, това може да доведе до затрудняване на количеството биомаса. "
За да се справят с тези възможности, Лингам и Леоб започнаха да анализират как планетите с твърде много вода или суша могат да повлияят на развитието на биосферите на екзопланетите. Както обясни Лингам:
„[W] е разработил прост модел, за да прецени каква част от сушата ще бъде суха (т.е. пустини) и сравнително необитаема. За сценария с биосфери с преобладаваща вода, наличието на фосфор става ограничаващ фактор. Тук използвахме модел, разработен в една от нашите по-ранни документи, която отчита източниците и потъващите фосфор. Комбинирахме тези два случая, използвахме данни от Земята като еталон и по този начин определихме как свойствата на родовата биосфера ще зависят от количеството земя и вода. "
Те откриха, че внимателният баланс между сухоземните маси и океаните (подобно на това, което имаме тук на Земята) е от решаващо значение за появата на сложни биосфери. В комбинация с числени симулации от други изследователи, проучването на Лингам и Льоб показва, че планети като Земята - със съотношението си на океани и суша (приблизително 30:70) - вероятно са доста редки. Както Lingam обобщи:
„По този начин основният извод е, че балансът на земните и водни фракции не може да се накланя твърде много по един или друг начин. Нашата работа показва също, че важните еволюционни събития, като покачването на нивата на кислород и появата на технологични видове, могат да бъдат повлияни от фракцията земя-вода и че оптималната стойност може да бъде близка до тази на Земята. "
От известно време астрономите търсят екзопланети, където преобладават условия, подобни на Земята. Това е известно като подхода на „ниско висящите плодове“, при който се опитваме да намерим живот, като търсим биосигнатури, които свързваме с живота, както го познаваме. Но според това последно проучване, намирането на такива места може да е като търсене на диаманти в необработеното.
Заключенията на изследването също могат да имат значителни последици, когато става въпрос за търсенето на извънземно разузнаване, което показва, че то също е доста рядко. За щастие Лингам и Льоб признават, че не се знае достатъчно за екзопланетите и съотношението им вода / земя, за да кажат нещо категорично.
„Не е възможно обаче да се предвиди как това се отразява окончателно на SETI“, каза Лингам. „Това е така, защото все още нямаме правилни ограничения за наблюдение на фракциите сухопътна вода на екзопланети и все още има много неизвестни в сегашните ни познания за това как са се развили технологичните видове (способни да участват в SETI).“
В крайна сметка трябва да бъдем търпеливи и да чакаме астрономите да научат повече за извън слънчевите планети и съответната им среда. Това ще стане възможно през следващите години благодарение на телескопите от ново поколение. Те включват наземни телескопи като ESO Изключително голям телескоп (ELT) и космически телескопи като Космически телескоп Джеймс Уеб (JWST) - които трябва да започнат операции съответно през 2024 и 2021 г.
С подобрения в технологиите и хиляди екзопланети, които сега са достъпни за изследване, астрономите започнаха да преминават от процеса на откриване към характеристика. В следващите години това, което научаваме за екзопланетните атмосфери, ще извърви дълъг път към доказване или опровержение на нашите теоретични модели, надежди и очаквания. Имайки предвид времето, може най-накрая да успеем да определим колко изобилен е животът в нашата Вселена и какви форми може да приеме.
