În ultimele decenii, mii de planete extra-solare au fost descoperite în galaxia noastră. În 28 iulie 2018, un număr de 3.374 de planete extra-solare au fost confirmate în 2.814 sisteme planetare. În timp ce majoritatea acestor planete au fost giganti ai gazelor, un număr din ce în ce mai mare a fost de natură terestră (adică stâncoasă) și s-a descoperit că orbitează în zonele locuibile (HZ) ale stelelor lor.
Cu toate acestea, așa cum arată cazul Sistemului Solar, HZ-urile nu înseamnă că o planetă poate susține viața. Chiar dacă Venus și Marte sunt la marginea interioară și exterioară a HZ (respectiv) a Soarelui, niciuna nu este capabilă să susțină viața pe suprafața sa. Și cu faptul că planetele mai potențial locuibile sunt descoperite tot timpul, un nou studiu sugerează că ar putea fi timpul să ne perfecționeze definiția zonelor locuibile.
Studiul, intitulat „O zonă locuibilă mai cuprinzătoare pentru găsirea vieții pe alte planete”, a apărut recent online. Studiul a fost realizat de dr. Ramses M. Ramirez, un om de știință al Institutului de Științe ale Vieții Pământului la Institutul de Tehnologie din Tokyo. De ani buni, Dr. Ramirez a fost implicat în studiul lumilor potențial locuibile și a construit modele climatice pentru a evalua procesele care fac planetele locuibile.
Așa cum a indicat dr. Ramirez în studiul său, definiția cea mai generică a unei zone locuibile este regiunea circulară din jurul unei stele în care temperaturile de suprafață pe un corp orbitant ar fi suficiente pentru a menține apa într-o stare lichidă. Totuși, acest lucru nu înseamnă că o planetă este locuibilă și trebuie luate în considerare alte considerente pentru a determina dacă viața ar putea exista cu adevărat acolo. După cum a spus dr. Ramirez la Space Magazine prin e-mail:
„Cea mai populară încarnare a HZ este clasica HZ. Această definiție clasică presupune că cele mai importante gaze cu efect de seră din planetele potențial locuibile sunt dioxidul de carbon și vaporii de apă. De asemenea, se presupune că locuința pe astfel de planete este susținută de ciclul carbonat-silicat, așa cum este cazul Pământului. Pe planeta noastră, ciclul carbonat-silicat este alimentat de tectonica plăcilor.
„Ciclul carbonat-silicat reglementează transferul dioxidului de carbon între atmosferă, suprafață și interiorul Pământului. Acționează ca un termostat planetar pe perioade lungi de timp și asigură că nu există prea mult CO2 în atmosferă (planeta devine prea caldă) sau prea puțin (planeta devine prea rece). HZ clasic presupune, de asemenea, (de obicei) că planetele locuibile posedă inventare totale de apă (de exemplu, apă totală în oceane și mări), ca mărime similară cu cea de pe Pământ. "
Aceasta este ceea ce poate fi denumită abordarea „fructului cu agățat scăzut”, unde oamenii de știință au căutat semne de locuință bazate pe ceea ce noi, ca oameni, suntem mai familiari. Având în vedere că singurul exemplu pe care îl avem despre locuință este planeta Pământ, studiile exoplanetelor s-au concentrat pe găsirea unor planete „similare Pământului” în compoziție (adică stâncoase), pe orbită și dimensiune.
Cu toate acestea, în ultimii ani această definiție a ajuns să fie contestată de studii mai noi. Pe măsură ce cercetările exoplanetelor s-au îndepărtat doar de a detecta și confirma existența corpurilor în jurul altor stele și s-au mutat în caracterizare, au apărut formulări mai noi de HZ-uri care au încercat să surprindă diversitatea lumilor potențial locuibile.
După cum a explicat Dr. Ramirez, aceste formulări mai noi au complimentat noțiunile tradiționale de HZ, considerând că planetele locuibile pot avea compoziții atmosferice diferite:
„De exemplu, ei consideră influența gazelor de seră suplimentare, cum ar fi CH4 și H2, ambele fiind considerate importante pentru condiții timpurii atât pe Pământ, cât și pe Marte. Adăugarea acestor gaze face ca zona locuibilă să fie mai largă decât ceea ce s-ar putea prevedea prin definiția clasică HZ. Acest lucru este grozav, deoarece planetele despre care se crede că sunt în afara HZ, cum ar fi TRAPPIST-1h, ar putea acum să se afle în el. S-a susținut, de asemenea, că planetele cu atmosfera densă de CO2-CH4 în apropierea marginii exterioare a HZ a stelelor mai calde pot fi locuite, deoarece este greu să susțină astfel de atmosfere fără prezența vieții. "
Un astfel de studiu a fost realizat de Dr. Ramirez și Lisa Kaltenegger, profesor asociat la Institutul Carl Sagan de la Universitatea Cornell. Potrivit unei lucrări pe care au produs-o în 2017, care a apărut în Scrisori de jurnal astrofizic,vânătorii de exoplanete ar putea găsi planete care, într-o bună zi, ar deveni locuibile pe baza prezenței activității vulcanice - care ar fi sesizate prin prezența gazului de hidrogen (H2) în atmosfera lor.
Această teorie este o extensie naturală a căutării condițiilor „similare Pământului”, care consideră că atmosfera Pământului nu a fost întotdeauna așa cum este în prezent. Practic, oamenii de știință planetari teoretizează că acum miliarde de ani, atmosfera timpurie a Pământului a avut un aport abundent de hidrogen gaz (H2) datorită depășirii vulcanice și a interacțiunii dintre moleculele de hidrogen și azot din această atmosferă este ceea ce a menținut Pământul suficient de cald pentru ca viața să se dezvolte.
În cazul Pământului, acest hidrogen a scăpat în cele din urmă în spațiu, ceea ce se crede că este cazul tuturor planetelor terestre. Cu toate acestea, pe o planetă unde există suficiente niveluri de activitate vulcanică, prezența gazului de hidrogen în atmosferă ar putea fi menținută, permițând astfel un efect de seră care să le mențină suprafețele calde. În acest sens, prezența gazului de hidrogen în atmosfera unei planete ar putea extinde HZ-ul unei stele.
Potrivit lui Ramirez, există și factorul de timp, care nu este de obicei luat în considerare la evaluarea HZ-urilor. Pe scurt, stelele evoluează de-a lungul timpului și pun în evidență diferite niveluri de radiații în funcție de vârsta lor. Aceasta are ca efect modificarea locului în care atinge HZ-ul unei stele, ceea ce poate să nu cuprindă o planetă care este studiată în prezent. După cum a explicat Ramirez:
„[I] s-a arătat că piticile M (stele cu adevărat misto) sunt atât de luminoase și fierbinți când se formează pentru prima dată încât pot deseca orice planete tinere care sunt determinate ulterior să fie în HZ clasic. Acest lucru subliniază faptul că doar pentru că o planetă este în prezent situată în zona locuibilă, nu înseamnă că este de fapt locuibilă (să nu mai vorbim de locuită). Ar trebui să fim în măsură să fim atenți la aceste cazuri.
În cele din urmă, există problema tipurilor de astronomi care au observat în vânătoare de exoplanete. În timp ce multe sondaje au examinat stea pitică galbenă de tip G (care este Soarele nostru), multe cercetări s-au concentrat pe stele de tip M (pitic roșu) de târziu, din cauza longevității și a faptului că se credeau a fi cele mai locul probabil pentru a găsi planete stâncoase care orbitează în HZ-urile stelelor lor.
„În timp ce majoritatea studiilor anterioare s-au concentrat pe sistemele cu o singură stea, lucrările recente sugerează că planetele locuibile pot fi găsite în sistemele cu stele binare sau chiar în sistemele pitice gigante roșii sau pitice albe, planetele potențial locuibile pot lua forma unor lumi deșertice sau chiar lumi oceanice care sunt mult mai umede decât Pământul ”, spune Ramirez. „Astfel de formulări nu numai că extind foarte mult spațiul parametrilor pe care să le caute planetele potențial locuibile, dar ne permit să filtrăm lumile care sunt cel mai (și cel mai puțin) susceptibile de a găzdui viața.”
În final, acest studiu arată că HZ-ul clasic nu este singurul instrument care poate fi utilizat pentru a evalua posibilitatea vieții extraterestre. Ca atare, Ramirez recomandă ca, în viitor, astronomii și vânătorii de exoplanete să completeze HZ-ul clasic cu considerentele suplimentare ridicate de aceste formulări mai noi. În acest fel, ei ar putea doar să-și maximizeze șansele de a-și găsi viața într-o zi.
"Recomand oamenilor de știință să acorde o atenție deosebită stadiilor timpurii ale sistemelor planetare, deoarece acest lucru ajută la determinarea probabilității ca o planetă care este situată în prezent în zona locuibilă în prezent să merite studiată în continuare pentru mai multe dovezi de viață", a spus el. „Recomand, de asemenea, ca diferitele definiții HZ să fie utilizate împreună, astfel încât să putem determina cel mai bine care sunt cele mai susceptibile de a găzdui viața. În acest fel putem clasifica aceste planete și a determina pe care să ne petrecem cea mai mare parte a timpului și energiei telescopului. Pe parcurs, am fi testat și cât de valid este conceptul de HZ, inclusiv să determinăm cât de universal este ciclul carbonat-silicat pe o scară cosmică. "
