Голяма част от заглавията и дискусиите около обитаемостта на екзопланетите са фокусирани върху близостта им до тяхната звезда и върху наличието на вода. Има смисъл, защото те са силно ограничаващи фактори. Но тези планетарни характеристики наистина са само отправна точка за обитаема / не обитаема дискусия. Това, което се случва в интериора на планетата, също е важно.
Има почти изумителен брой фактори, които превръщат Земята в поддържаща живота планета. Атмосферата, водата, близостта до нейната звезда. Видът на звездата и нейната стабилност, орбиталната стабилност на планетата, местоположението й в галактиката. Това са само някои от тези, за които често се обсъжда. Други, по-езотерични фактори като размера на Луната също могат да играят решаваща роля.
„Сърцето на обитаемост е в планетарния интериор.“
От „Какво прави планетата обитаема?“
Но това е и разтопеното ядро на Земята, което играе всеобхватна роля в обитаемостта на Земята, създавайки магнитосферата, която ни защитава от слънчевите смъртни лъчи. И въпреки че може би сме запознати с този аспект на земното ядро, който позволява обитаемост, вътрешният му състав допринася по други начини.
Екип от изследователи от Института Карнеги написаха писмо, публикувано в Science, призовавайки изследователите да разширят обхвата си, когато става въпрос за определяне на обитаемостта. Същността на писмото им е, че обитаемостта е твърде сложна, за да се определи една научна дисциплина и че е необходим цялостен холистичен или силно интегриран подход, за да се определи по-практичен метод за определяне на коя екзопланета може да бъде обитаема.
И това е увлекателно четиво.
„Човечеството ще изгради библиотека с информация за газообразните обвивки, които съставляват само милионна част от масата на екзопланетата.“
От „Какво прави планетата обитаема.“
Тъй като нашата наблюдателна сила нараства, учените правят така, че нашата методология за определяне на обитаемостта също трябва да нараства.
В момента учените могат да открият екзопланета, да определят близостта й до нейната звезда, да ограничат нейната маса и плътност, след което да направят вероятни предположения за потенциално обитаемост оттам. Фокусът на това е да се опита и да се установи каква е атмосферата на дадена планета. Но дори да оправим атмосферата му, ние наистина белехме само първия слой от лука. Както се казва в писмото им, „Човечеството ще изгради библиотека с информация за газообразните обвивки, които съдържат само милионна част от масата на екзопланетите.“
Но тогава какво? Какво ще кажете за останалата маса от планетата? Определя ли обитаемостта?
Екипът от учени е Анат Шахар, Питър Дрискол, Алисия Вайнбергер и Джордж Коди. В писмото си те говорят за многото начини, по които вътрешността на Земята определя неговата обитаемост.
Екипът признава, че от нашата гледна точка на планетата всичко започва от атмосферата. Сигналите за изтръпване от атмосферата, като наличието на кислород или извън баланс химичен състав, могат да бъдат признаци на живот и обитаемост. Но те са далеч от окончателното.
Атмосферата са сложни, динамични неща. Те подлежат на всякакъв вид влага, от източници на химикали в земната вътрешност до способността на вътрешността да действа като мивки за химикали. Те винаги са в поток и това изисква някакъв вид стабилност за дълги периоди от време, за да процъфти живота.
Всички са запознати с водния цикъл на Земята, но има и други цикли на работа. Когато вулканите изригват и магмата достига повърхността чрез отвори, се отделят химикали, които след това се рециклират обратно в земната кора. Ако се разрешат натрупването на определени химикали, те силно ограничават перспективите за живот. В статията авторите използват примера на въглерода, който атмосферните процеси могат да извадят от атмосферата и да се пренесат на морското дъно. Там те се рециклират обратно във вътрешността в зоните на субдукция между тектоничните плочи.
Важното е, че не можете да прецените атмосферата, без да знаете какви са вътрешните процеси на планетата.
Но не само процесите в интериора влияят на обитаемостта. Това е също съставът.
Елементарните градивни елементи за планетите са последователни и включват кислород, силиций и желязо. Но количествата и пропорциите на тези градивни елементи могат да варират значително. Това се определя от условията в протопланетарния диск, от който са се образували планетите. Както авторите изясняват в писмото си, количеството на тези елементи и как се обработват по време на планетарното формиране може да варира с голям марж.
Крайният им състав на планетата може да варира и поради условията в протопланетарния диск. Например, формирането на гигантски планети в началото на Слънчевата система може да повлияе на състава на планетите, които се образуват по-късно.
Цялото това разнообразие създава смайващ набор от променливи, когато става въпрос за определяне на обитаемостта.
„Изследванията, необходими за последователното изследване на тези процеси, не могат да се извършват от учени в една отделна дисциплина в изолация.“
От „Какво прави планетата обитаема.“
Това, за което авторите спорят, е нов начин за търсене на обитаемост. Те предлагат по-интердисциплинарен начин да го направят. Както се казва в писмото им, „Изследванията, необходими за последователно изследване на тези процеси, не могат да се извършват от учени в единична дисциплина в изолация“.
Те предлагат експериментални изследвания, които се фокусират върху неща като минералната физика и по-наблюдателни проучвания на звездни дискове и композиции на планетни дискове. Тези нови знания ще бъдат използвани за изграждане на по-добър модел за разбиране на обитаемостта, нещо, което би ни отнело по-далеч от нашето разчитане на течната вода, атмосферния състав, близостта до нейната звезда и другите фактори, които използваме, за да се опитаме да определим обитаемостта.
Така че учените не придават достатъчно тегло на вътрешността на планетата, когато се опитват да определят обитаемостта? Отговорът е… може би.
Може би се нуждаем от по-градуирана система за класифициране на екзопланети. Обитаемост от първо ниво може да посочи най-основните изисквания за обитаемост. Близост до подходяща звезда, вероятно течна вода, такива неща. Оттам може да се кодифицират различни нива според по-строги и по-строги условия.
Lammer et. Ал. предложиха нещо подобно в документа си от 2009 г. „Какво прави планетата обитаема?“ Но тяхната система за класификация на четири нива не е проникнала в интериора на екзопланетите твърде дълбоко. В документ от 2012 г., озаглавен „За вероятността за обитаване на планети“, Франсоа Забрат разказа Lammer et. ал. класификационна система, преди да се разрови по-задълбочено в геофизичните процеси, които трябва да присъстват, преди дадена планета може да бъде обитаема.
Това писмо призовава научната общност да продължи по-нататък.
Вероятно е необходим работещ, по-подробен модел на екзопланетните интериори, основан не само на атмосферата, но и на състава и условията на диска. В близко бъдеще по-мощните телескопи ще ни помогнат да научим повече за екзопланетите, може би дори ще ни дадат действителни изображения на някои от тях.
Но ако екипът зад това писмо е прав, няма да е достатъчно, за да определи обитаемостта. Трябва да обелим повече слоеве от лука и това може да изисква по-сложния тип модел, който предвиждат.
