Гледајући у будућност, НАСА и друге свемирске агенције полажу велике наде у област истраживања екстра соларних планета. У протеклој деценији, број познатих егзопланета достигао је само срамежљивих 4000, а очекује се да ће се многи други наћи кад се телескопи следеће генерације ставе у употребу. И са толико егзопланета које се проучава, циљеви истраживања полако су се одмакли од процеса открића и ка карактеризацији.
На жалост, научнике још увек мучи чињеница да оно што ми сматрамо „подесном зоном“ подлеже многим претпоставкама. Бавећи се овим, међународни тим истраживача недавно је објавио чланак у којем су назначили како би будућа истраживања егзопланета могла изгледати изван примера аналога Земље као показатеља стамбености и усвојити свеобухватнији приступ.
Рад под насловом „Прогнозе о прихватљивој зони и како их тестирати“ недавно се појавио на мрежи и поднет је као бели папир у Декадном истраживању астрономије и астрофизике Астро 2020. Тим који стоји иза њега водио је Рамсес М. Рамирез, истраживач са Института за знаност о Земљи-живот (ЕЛСИ) и Институт за свемирске науке (ССИ), коме су се придружили коаутори и ко-потписници са 23 универзитета и институција.
Сврха декадалног истраживања је размотрити претходно постигнут напредак у различитим областима истраживања и одредити приоритете за наредну деценију. Као такво, истраживање пружа пресудне смернице НАСА-и, Националној свемирској фондацији (НСФ) и Министарству енергетике док планирају своје циљеве истраживања астрономије и астрофизике за будућност.
Тренутно се многи од ових циљева фокусирају на проучавање егзопланета, што ће имати користи у наредним годинама од примене телескопа следеће генерације попут Свемирски телескоп Јамес Вебб (ЈВСТ) и Инфрацрвени свемирски телескоп широког поља (ВФИРСТ), као и земаљске опсерваторије попут екстремно великог телескопа (ЕЛТ), телескопа тридесетак метара и телескопа Гиант Магеллан (ГМТ).
Један од главних приоритета истраживања егзопланета је тражење планета на којима би могао постојати ванземаљски живот. У том погледу, научници одређују планете као „потенцијално усељиве“ (и стога су вредни праћења) на основу тога да ли орбитирају или не живе у зонама настанка својих звезда (ХЗ). Из тог разлога је разборито погледати шта иде у дефинисању ХЗ-а.
Као што су Рамирез и његове колеге навели у свом раду, једно од главних проблема вежбања егзопланета је ниво претпоставки које се дају. Да би се разградила, већина дефиниција ХЗ претпоставља присуство воде на површини, јер је то једини растварач за који се тренутно зна да живи живот. Те исте дефиниције претпостављају да живот захтева камениту планету са тектонском активношћу која орбитира око прикладно сјајне и топле звезде.
Међутим, недавна истраживања поставила су сумњу у многе од тих претпоставки. Ово укључује студије које показују како атмосферски кисеоник не значи аутоматски присуство живота - посебно ако је тај кисеоник резултат хемијске дисоцијације, а не фотосинтеза. Друга истраживања показала су како присуство гаса са кисеоником током раних периода еволуције планете може спречити пораст основних животних форми.
Такође, недавно су постојала истраживања која су показала како тектоника плоча можда није потребан да би се живот појавио, и да такозвани „водени светови“ можда неће моћи да подрже живот (али још увек могу). Поврх свега, имате теоретски рад који сугерише да би живот могао да се развија у морима метана или амонијака на другим небеским телима.
Кључни пример овде је Сатурнов месечев Титан који се може похвалити окружењем богатим пребиотичким условима и органском хемијом - за које неки научници мисле да би могли да подрже егзотичне облике живота. На крају, научници претражују познате биомаркере попут воде и угљен-диоксида, јер су повезани са животом на Земљи, јединим познатим примером планете која доноси живот.
Али како је Рамирез објаснио Спаце Магазине путем е-маила, овај начин размишљања (где се аналози Земље сматрају погодним за живот) још увек је препун проблема:
„Класична дефиниција зона становања је погрешна јер се њена конструкција заснива углавном на земљотресним климатолошким аргументима који могу или не морају бити применљиви на друге потенцијално насељене планете. На пример, претпоставља се да атмосфера са више бара ЦО2 може бити подржана на потенцијално усељивим планетима у близини спољне ивице зоне за становање. Међутим, овако високи нивои ЦО2 токсични су за биљке и животиње на Земљи, па самим тим без бољег разумевања граница живота не знамо колико је та претпоставка разумна.
„Класични ХЗ такође претпоставља да су ЦО2 и Х2О кључни стакленички гасови који одржавају потенцијално планете за живот, али неколико студија последњих година развило је алтернативне дефиниције ХЗ користећи различите комбинације гасова са ефектом стаклене баште, укључујући и оне које би, иако су релативно мале на Земљи, могле да буду важан за остале потенцијално насељене планете. "
У претходној студији, др Рамирез је показао како присуство метана и водоника такође може да проузрокује
На сву срећу, ове ће дефиниције имати прилику да се тестирају захваљујући примени телескопа следеће генерације. Не само да ће научници моћи да тестирају неке дугогодишње претпоставке на којима се заснивају ХЗ-ови,
„Телескопи нове генерације могли би тестирати настањиву зону претрагом предвиђеног повећања атмосферског притиска ЦО2 даље од онога што су потенцијално усељиве планете од њихових звезда. Ово би такође тестирало да ли је карбонат-силикатни циклус, за који многи верују да је задржао нашу планету већим делом историје, универзални процес или не. "
У овом се процесу силикатне стијене претварају у карбонске стијене помоћу временских прилика и ерозије, док се угљичне стијене претварају у силикатне стијене вулканском и геолошком активношћу. Овај циклус осигурава дугорочну стабилност Земљине атмосфере одржавањем нивоа ЦО2 сталним током времена. Такође илуструје како су вода и плоче тектоника од суштинског значаја за живот какав знамо.
Међутим, ова врста циклуса може постојати само на планетама које имају земљиште, што ефективно искључује „водене светове“. Сматра се да ове егзопланете - које су уобичајене око звезда М-типа (црвени патуљак) - до 50% воде по маси. С овом количином воде на њиховим површинама, „водени светови“ ће вероватно имати густе слојеве леда на граници своје језгре, и тако спречавати хидротермалну активност.
Али као што је већ напоменуто, постоји неко истраживање које показује да би ове планете и даље могле да буду усељиве. Иако би обиљем воде спречавали апсорпцију угљен-диоксида у стенама и сузбијали вулканску активност, симулације су показале да ове планете и даље могу да круже угљеником између атмосфере и океана, одржавајући климу стабилном.
Ако постоје типови океанских светова, каже др Рамирез, научници би их могли открити кроз њихову планетарну густину и атмосферу под високим притиском. А ту су и материјали разних гасова са ефектом стаклене баште, који нису увек показатељ топлије планетарне атмосфере, у зависности од врсте звезде.
„Иако метан греје нашу планету, открили смо да метан заправо хлади површине настањивих зона планета у орбити око црвених патуљастих звезда!“ рекао је. „Ако је то случај, велике количине атмосферског метана на таквим планетима могу значити смрзнуте услове који су можда неприкладни за живот у домаћинству. То ћемо моћи да посматрамо у планетарним спектрима. "
Када је у питању црвени патуљак, води се расправа о томе да ли ће планете које окружују ове звезде моћи или не одржавати атмосферу. У последњих неколико година учињено је више открића која сугеришу да су камените, приземно затворене планете честе око звезда црвених патуљака, и да круже око њих унутар својих ЗЗ.
Међутим, накнадна истраживања појачала су теорију да ће нестабилност црвених патуљастих звезда вероватно резултирати соларним бакљама које би уклониле било коју планету која им је окруживала њихове атмосфере. И на крају, Рамирез и његове колеге постављају могућност да би се животни планети могли наћи у орбити око онога што се (до недавно) сматрало мало вероватним кандидатом.
То би биле главне звезде типа А - попут Сириуса А, Алтаира и Веге - за које се сматрало да су превише сјајне и топле да би биле погодне за становање. Рекао је др. Рамирез о овој могућности:
„Такође ме занима да ли постоји живот на обитавајућим зонама планета у орбити око А-звезда. Не постоји много објављених процена планетарне насељености са А звездама, али неке архитектуре следеће генерације планирају да их посматрају. Ускоро ћемо сазнати више о погодности А-звезда за живот. “
Коначно, студије попут ове, које доводе у питање дефиницију "стамбене зоне", добро ће доћи када мисије нове генерације започну научне операције. Својим инструментима веће резолуције и осетљивијим инструментима они ће моћи тестирати и потврдити многа предвиђања која су направили научници.
Ови тестови ће такође потврдити да ли би живот могао постојати вани само онако како знамо или такође изван параметара за које сматрамо да су „слични Земљи“. Али како је додао Рамирез, студија коју су он и његове колеге спровели такође наглашава колико је важно да наставимо да улажемо у напредну технологију телескопа:
„Наш рад такође наглашава важност сталног улагања у напредну технологију телескопа. Морамо бити у могућности да пронађемо и окарактеришемо што више насељених зона планета ако желимо да максимизирамо своје шансе да пронађемо живот. Ипак се надам да ће наш рад надахнути људе да сањају тек наредних 10 година. Заиста вјерујем да ће с временом бити мисија које ће бити далеко способније од свега онога што тренутно дизајнирамо. Наши тренутни напори само су почетак много преданијег залагања за нашу врсту. "
Састанак Декадног истраживања 2020. године заједно води Одбор за физику и астрономију и Одбор за свемирске студије Националне академије наука, а уследиће извештај који ће од сада бити објављен отприлике две године.
