При търсене на потенциално обитаеми екзопланети учените са принудени да използват ниско висящия плодов подход. Тъй като Земята е единствената планета, за която знаем, че е способна да поддържа живота, това търсене се свежда до търсене на планети, които са „подобни на Земята“. Но какво ще стане, ако Земята не е метърът за обитаемост, за който всички сме склонни да смятаме, че е?
Това беше тема на основната лекция, която наскоро беше направена на конгреса по геохимия на Голдшмид, който се проведе от 18 до 23 август в Барселона, Испания. Тук екип от подкрепяни от НАСА изследователи обясни как изследването на онова, което отива в дефиниране на обитаемите зони (HZs), показва, че някои екзопланети могат да имат по-добри условия за процъфтяване на живота, отколкото самата Земя.
Презентацията беше базирана на проучване, озаглавено „Ограничена обитаема зона за сложен живот“, което се появи в броя за юни 2019 г. на The Astrophysical Journal. Изследването е проведено от изследователи от Калтех, Института за космически изследвания на НАСА Годард, Института по астробиология на НАСА, следдокторската програма на НАСА, Виртуалната планетарна лаборатория NExSS, Космическия институт на синия мрамор и космическия институт.
Както посочват в своето проучване, HZs обикновено се определят като обхват на разстоянията от гостоприемна звезда, в рамките на който течната вода може да съществува на повърхността. Това обаче не отчита атмосферната динамика, необходима за осигуряване на стабилност на климата - които включват карбонатно-силикатна обратна връзка за поддържане на повърхностните температури в определен диапазон.
Тъй като са достъпни само непреки методи за преценка какви са условията на отдалечените екзопланети, астрономите разчитат на сложни модели за планетен климат и еволюция. В хода на представянето на своя синтез на този подход по време на основната лекция, д-р Стефани Олсън от Чикагския университет (съавтор на изследването) описа търсенето за идентифициране на най-добрите среди за живот на екзопланетите:
„Търсенето на живот във Вселената на НАСА е фокусирано върху така наречените обитаеми планети, които са светове, които имат потенциал за течни водни океани. Но не всички океани са еднакво гостоприемни - и някои океани ще бъдат по-добри места за живеене от други поради техните глобални модели на циркулация.
„Нашата работа е насочена към идентифициране на океаните на екзопланетите, които имат най-голям капацитет да приемат обилен и активен живот в световен мащаб. Животът в земните океани зависи от надуването (възходящ поток), който връща хранителни вещества от тъмните дълбочини на океана в слънчевите части на океана, където живее фотосинтетичният живот. По-голямото усъвършенстване означава повече хранителни вещества, което означава повече биологична активност. Това са условията, които трябва да търсим на екзопланетите ”.
В името на своето проучване Олсен и нейните колеги моделираха какви условия вероятно ще са на различни видове екзопланети, използвайки софтуер ROCKE-3D. Този модел за обща циркулация (GCM) е разработен от Института за космически изследвания на Годард от НАСА за проучване на различни точки от историята на Земята и други планети на Земята на Земята (като Меркурий, Венера и Марс).
Този софтуер може да се използва и за симулиране на това какъв би бил климатът и океанските местообитания на различни видове екзопланети. След моделирането на различни възможни екзопланети (въз основа на откритите до момента над 4000) те успяха да определят кои видове екзопланети са най-склонни да развиват и поддържат процъфтяващите биосфери.
Това се състоеше в използването на модел за циркулация на океана, който идентифицира кои екзопланети биха имали най-ефективна възбуда и по този начин биха могли да поддържат океаните с гостоприемни условия. Това, което откриха, беше, че планетите с по-висока атмосферна плътност, по-бавните скорости на въртене и наличието на континенти водят до по-високи скорости на въртене.
Основно извличане от това е, че Земята може да не е оптимално обитаема, имайки предвид доста бързата скорост на въртене. „Това е изненадващо заключение“, казва д-р Олсън, „това ни показва, че условията на някои екзопланети с благоприятни модели на циркулация на океана биха могли да бъдат по-подходящи за поддържане на живот, който е по-обилен или по-активен от живота на Земята.“
Това е нещо като добра новина / лоши новини. От една страна, това разрушава илюзията, че Земята е стандартът, чрез който могат да се измерват други потенциално обитаеми екзопланети. От друга страна, това показва, че животът може да бъде по-изобилен в нашата Вселена, отколкото биха показали предишните консервативни оценки.
Но както посочи Олсън, винаги ще има пропаст между живота и този, който се открива от нас, поради ограниченията в нашата технология. Следователно това проучване е важно, тъй като насърчава астрономите да насочат усилията си към подмножеството от екзопланети, които най-вероятно ще благоприятстват „големи, глобално активни биосфери, където животът ще бъде най-лесен за откриване - и където неоткриването ще бъде най-смислено“.
Това ще стане възможно през следващото десетилетие благодарение на разполагането на телескопи от ново поколение като тези Космически телескоп Джеймс Уеб (JWST), който астрономите очакват да играе важна роля за характеризиране на атмосферата и повърхностната среда на екзопланетите. Други телескопи, които все още са на чертожната дъска, биха могли да стигнат дори по-далеч - отчасти благодарение на проучвания като това.
„В идеалния случай тази работа ще информира дизайна на телескопа, за да гарантира, че бъдещите мисии“, казва д-р Олсън, „като предлаганите концепции за телескоп LUVOIR или HabEx, имат подходящите възможности; сега знаем какво да търсим, така че трябва да започнем да търсим ”.
Когато става дума за търсене на доказателства за живота извън нашата Слънчева система (или вътре в нея), знанието какво да търсите може да бъде дори по-важно от това да разполагате с най-сложни инструменти, с които да се справите. В следващите години астрономите ще се възползват от най-съвременните технологии и подобрени методи, използвайки всичко, което научихме досега, за да намерим доказателства за живота, различни от нашия собствен.
