Când vine vorba de căutarea vieții extraterestre, oamenii de știință au tendința de a fi puțin geocentrici - adică caută planete care seamănă cu ale noastre. Acest lucru este de înțeles, având în vedere că Pământul este singura planetă pe care o cunoaștem care susține viața. Drept urmare, cei care caută viață extraterestră au căutat planete care sunt de natură terestră (stâncoase), orbitează în zonele locuibile ale stelelor lor și au suficientă apă pe suprafețele lor.
Pe parcursul descoperirii a câteva mii de exoplanete, oamenii de știință au descoperit că multe pot fi de fapt „lumi ale apei” (planete unde până la 50% din masa lor este apă). Acest lucru ridică în mod natural câteva întrebări, cum ar fi câtă cantitate de apă este prea mare, și prea multă pământ ar putea fi o problemă? Pentru a le aborda, o pereche de cercetători de la Harvard Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) au efectuat un studiu pentru a determina modul în care raportul dintre apă și masele terestre poate contribui la viață.
Studiul - „Dependența activității biologice de fracțiunea apei de suprafață a planetelor”, care este revizuit pentru publicare The Astronomical Journal- a fost scris de Manasvi Lingam, coleg postdoctoral cu CfA’s Institute for Theory and Computation (ITC), și Abraham Loeb - directorul ITC și Frank B. Baird Jr. Catedra de știință a Universității Harvard.
Pentru început, Lingam și Loeb abordează problema principiului antropic, care a jucat un rol major în astronomia și cercetarea exoplanetelor. Pe scurt, acest principiu afirmă că dacă condițiile de pe Pământ sunt adecvate pentru a se adapta vieții, atunci trebuie să existe de dragul de a crea viață. Extins la întregul Univers, acest principiu susține că legile fizicii există așa cum se întâmplă pentru a da naștere vieții.
Un alt mod de a-l analiza este să luăm în considerare modul în care evaluările noastre despre Pământ se încadrează în ceea ce este cunoscut sub denumirea de „efecte de selecție a observației” - unde rezultatele sunt direct afectate de tipul metodei implicate. În acest caz, efectele decurg din faptul că căutarea noastră de viață dincolo de Pământ și Sistemul nostru Solar necesită existența unui observator poziționat corespunzător.
De fapt, tindem să presupunem că condițiile de viață vor fi abundente în Univers, deoarece suntem familiarizați cu ele. Aceste condiții sunt prezența atât a apei lichide, cât și a maselor de uscat, care au fost esențiale pentru apariția vieții așa cum o cunoaștem. După cum a explicat Lingam pentru Space Magazine prin e-mail, acesta este unul dintre modurile în care apare principiul antropic atunci când căutați planete potențial locuibile:
„Faptul că fracțiunile pământului și ale apei sunt comparabile indică efectele de selecție antropice, adică apariția oamenilor (sau a observatorilor conștienți analogi) poate fi fost facilitată de un amestec adecvat de pământ și apă.”
Cu toate acestea, atunci când s-au abordat numeroasele supra-Pământuri care au fost descoperite în alte sisteme stelare, analizele statistice ale densității lor medii au arătat că majoritatea au fracțiuni mari de volatile. Un bun exemplu în acest sens este sistemul TRAPPIST-1, în care modelarea teoretică a celor șapte planete de dimensiuni ale Pământului a indicat că acestea ar putea fi de până la 40-50% apă în greutate.
Prin urmare, aceste „lumi de apă” ar avea oceane foarte adânci și nicio masă de sol de care vorbi, ceea ce ar putea avea consecințe drastice pentru apariția vieții. În același timp, planetele care nu prea au apă pe suprafețele lor nu sunt considerate candidați buni pentru viață, având în vedere modul în care apa este esențială pentru viață așa cum o cunoaștem.
„Prea multă masă de teren este o problemă, deoarece restricționează cantitatea de apă de suprafață, ceea ce face ca majoritatea continentelor să fie foarte aride”, a spus Lingam. „Ecosistemele aride sunt caracterizate de obicei prin rate mici de producție de biomasă pe Pământ. În schimb, dacă se ia în considerare scenariul opus (adică în mare parte oceanele), se întâlnește o problemă potențială în ceea ce privește disponibilitatea fosforului, care este unul dintre elementele esențiale pentru viața pe care o cunoaștem. Prin urmare, acest lucru ar putea duce la un blocaj al cantității de biomasă. ”
Pentru a aborda aceste posibilități, Lingam și Leob au analizat modul în care planetele cu prea multă apă sau masă pot afecta dezvoltarea biosferelor exoplanetare. După cum a explicat Lingam:
„[W] a dezvoltat un model simplu pentru a estima ce fracțiune din teren va fi aridă (adică deșerturi) și relativ nelocuibilă. Pentru scenariul cu biosfere dominate de apă, disponibilitatea fosforului devine factorul limitativ. Aici, am folosit un model dezvoltat într-una din lucrările noastre anterioare care ține cont de sursele și chiuvetele de fosfor. Am combinat aceste două cazuri, am folosit date de pe Pământ ca punct de referință și astfel am determinat modul în care proprietățile unei biosfere generice depind de cantitatea de pământ și apă. ”
Ceea ce au descoperit a fost că un echilibru atent între masele terestre și oceane (la fel ca ceea ce avem aici pe Pământ) este crucial pentru apariția biosferelor complexe. În combinație cu simulările numerice ale altor cercetători, studiul lui Lingam și Loeb indică faptul că planetele precum Pământul - cu raportul său dintre oceane și masă de teren (aproximativ 30:70) - sunt probabil destul de rare. După cum a sintetizat Lingam:
„Astfel, concluzia de bază este că echilibrul fracțiilor terestre și de apă nu poate fi înclinat prea mult într-un fel sau altul. Lucrarea noastră arată, de asemenea, că evenimentele evolutive importante, cum ar fi creșterea nivelului de oxigen și apariția speciilor tehnologice, pot fi afectate de fracția apă-uscat și că valoarea optimă ar putea fi apropiată de cea a Pământului. ”
De ceva timp, astronomii au căutat exoplanetele unde predomină condițiile asemănătoare Pământului. Aceasta este cunoscută sub denumirea de „fructe cu agățat redus”, în care încercăm să găsim viață căutând biosignaturi pe care le asociem vieții așa cum o cunoaștem. Dar, conform acestui ultim studiu, găsirea unor astfel de locuri ar putea fi ca și cum ai căuta diamante în gros.
Concluziile studiului ar putea avea, de asemenea, implicații semnificative atunci când vine vorba de căutarea informațiilor extraterestre, ceea ce indică faptul că este destul de neobișnuit. Din fericire, Lingam și Loeb recunosc că nu se știe suficient de multe despre exoplanetele și raporturile lor apă-sol pentru a spune orice în mod concludent.
„Cu toate acestea, nu este posibil să prezicem cum aceasta afectează SETI într-o manieră definitivă”, a spus Lingam. „Acest lucru se datorează faptului că nu avem încă constrângeri observaționale adecvate la fracțiile de apă terestră ale exoplanetelor și există încă multe necunoscute în cunoștințele noastre actuale despre modul în care au evoluat speciile tehnologice (capabile să participe în SETI)”.
Până la urmă, trebuie să avem răbdare și să așteptăm ca astronomii să afle mai multe despre planetele extra-solare și mediile respective. Acest lucru va fi posibil în următorii ani datorită telescoapelor de generație viitoare. Acestea includ telescoape la sol, cum ar fi ESO Telescop extrem de mare (ELT) și telescoape bazate pe spațiu, cum ar fi Telescopul spațial James Webb (JWST) - care sunt programate să înceapă operațiunile în 2024 și, respectiv, în 2021.
Odată cu îmbunătățirile tehnologiei și mii de exoplanete disponibile acum pentru studiu, astronomii au început să treacă de la procesul de descoperire la caracterizare. În anii următori, ceea ce învățăm despre atmosferele exoplanetare va parcurge un drum lung spre dovedirea sau respingerea modelelor, speranțelor și așteptărilor noastre teoretice. În timp, este posibil să putem determina în cele din urmă cât de abundentă este viața din Universul nostru și ce forme poate avea.
