Atunci când caută exoplanete potențial locuibile, oamenii de știință sunt nevoiți să adopte abordarea fructelor cu pătrundere redusă. Întrucât Pământul este singura planetă pe care o cunoaștem este capabilă să sprijine viața, această căutare se bazează, practic, în căutarea planetelor „similare Pământului”. Dar dacă Pământul nu este un contor pentru locuință, avem tendința de a crede cu toții că este?
Acesta a fost subiectul unei conferințe cheie care a fost recent făcută la Congresul de Geochimie Goldschmidt, care a avut loc în perioada 18-23 august, la Barcelona, Spania. Aici, o echipă de cercetători susținuți de NASA a explicat cum o examinare a ceea ce intră în definirea zonelor locuibile (HZ) arată că unele exoplanete pot avea condiții mai bune pentru ca viața să prospere decât Pământul în sine.
Prezentarea s-a bazat pe un studiu intitulat „A Limited Habitable Zone for Complex Life”, apărut în numărul din iunie 2019 al Jurnalul Astrofizic. Studiul a fost realizat de cercetători de la Caltech, Institutul Goddard NASA pentru Studii Spațiale, Institutul de Astrobiologie NASA, Programul Postdoctoral NASA, Laboratorul Virtual Planetar NExSS, Institutul de Știință Spațială de Marmură Albastră și mai multe universități.
După cum indică în studiul lor, HZ-urile sunt de obicei definite ca raza de distanță de la o stea gazdă în cadrul căreia poate exista apă lichidă la suprafață. Totuși, acest lucru nu ține cont de dinamica atmosferică necesară pentru a asigura stabilitatea climatică - care include un feedback carbonat-silicat pentru a menține temperaturile de suprafață într-un anumit interval.
Deoarece sunt disponibile doar metode indirecte pentru a măsura ce condiții sunt pe exoplanetele îndepărtate, astronomii se bazează pe modele sofisticate pentru climă și evoluție planetară. În cursul prezentării sintezei acestei abordări în timpul prelegerii principale, Dr. Stephanie Olson de la Universitatea din Chicago (coautor la studiu) a descris căutarea de a identifica cele mai bune medii de viață pe exoplanete:
„Căutarea NASA pentru viața în Univers este axată pe așa-numitele planete din Zona Habitată, care sunt lumi care au potențialul oceanelor cu apă lichidă. Dar nu toate oceanele sunt la fel de ospitaliere - și unele oceane vor fi locuri mai bune de a trăi decât altele, datorită modelelor lor de circulație globală.
„Munca noastră a avut ca scop identificarea oceanelor exoplanetare care au cea mai mare capacitate de a găzdui o viață activă și abundentă la nivel mondial. Viața în oceanele Pământului depinde de înălțarea (fluxul ascendent) care readuce nutrienții din adâncurile întunecate ale oceanului în porțiunile luminate de soare ale oceanului unde trăiește viața fotosintetică. Mai multă îmbunătățire înseamnă mai multă alimentare a nutrienților, ceea ce înseamnă mai multă activitate biologică. Acestea sunt condițiile pe care trebuie să le căutăm pe exoplanete ”.
În scopul studiului lor, Olsen și colegii săi au modelat ce condiții ar fi probabil pe diverse tipuri de exoplanete folosind software ROCKE-3D. Acest model de circulație generală (GCM) a fost dezvoltat de Institutul Goddard pentru Studii Spațiale (GISS) al NASA pentru a studia diferite puncte din istoria Pământului și a altor planete terestre ale Sistemului Solar (cum ar fi Mercur, Venus și Marte).
Acest software poate fi utilizat, de asemenea, pentru a simula cum ar fi climaturile și habitatele oceanice pe diferite tipuri de exoplanete. După modelarea unei varietăți de exoplanete posibile (bazate pe cele peste 4000 care au fost descoperite până în prezent), au fost capabili să stabilească ce tipuri de exoplanete sunt cele mai susceptibile să dezvolte și să susțină biospheres înfloritoare.
Aceasta a constat în utilizarea unui model de circulație a oceanelor care a identificat care exoplanete ar avea cea mai eficientă locuință și astfel ar putea să mențină oceanele în condiții ospitaliere. Ceea ce au descoperit a fost că planetele cu o densitate atmosferică mai ridicată, viteze de rotație mai lente și prezența continentelor toate produc rate mai mari.
Un lucru important în acest sens este faptul că Pământul ar putea să nu fie în mod optim locuibil, având în vedere rata de rotație destul de rapidă. „Aceasta este o concluzie surprinzătoare”, a spus dr. Olson, „ne arată că condițiile pe unele exoplanete cu modele favorabile de circulație oceanică ar putea fi mai potrivite pentru a sprijini viața care este mai abundentă sau mai activă decât viața pe Pământ.”
Este un fel de o veste bună / situație proastă. Pe de o parte, face să zdrobească iluzia că Pământul este standardul prin care pot fi măsurate și alte exoplanete potențial locuibile. Pe de altă parte, indică faptul că viața ar putea fi mai abundentă în Universul nostru decât ar fi indicat estimările conservatoare anterioare.
Dar după cum a indicat Olsen, va exista întotdeauna un decalaj între viață și ceea ce este detectabil de noi, datorită limitărilor tehnologiei noastre. Prin urmare, acest studiu este semnificativ prin faptul că încurajează astronomii să-și direcționeze eforturile către subsetul exoplanetelor care vor favoriza cel mai probabil „biosfere mari, active la nivel mondial, unde viața va fi cel mai ușor de detectat - și unde non-detectările vor fi cele mai semnificative”.
Acest lucru va fi posibil în următorul deceniu, datorită desfășurării de telescoape de generație următoare Telescopul spațial James Webb (JWST), pe care astronomii se așteaptă să fie instrumentali în caracterizarea atmosferelor și a mediilor de suprafață ale exoplanetelor. Alte telescoape, care sunt încă pe tabloul de desen, ar putea merge chiar mai departe - datorită în parte unor studii de acest fel.
„În mod ideal, această lucrare va informa proiectarea telescopului pentru a se asigura că viitoarele misiuni”, a spus dr. Olson, „cum ar fi conceptele propuse LUVOIR sau telescopul HabEx, au capabilitățile potrivite; acum știm ce să căutăm, așa că trebuie să începem să căutăm ”.
Când vine vorba de a căuta dovezi de viață dincolo de sistemul nostru solar (sau din interiorul său), știind cu ce să căutăm ar putea fi chiar mai important decât să avem cele mai sofisticate instrumente pentru a face asta. În următorii ani, astronomii vor beneficia de tehnologia de ultimă oră și de metode îmbunătățite, folosind tot ceea ce am învățat până acum pentru a găsi dovezi de viață, altele decât a noastră.
