Pēdējās desmitgadēs mūsu galaktikā ir atklāti tūkstošiem ārpussaules planētu. Kopš 2018. gada 28. jūlija 2814 planētu sistēmās ir apstiprinātas kopumā 3 374 ārpus Saules planētas. Kaut arī vairums šo planētu ir bijuši gāzes giganti, arvien lielākam skaitam ir zemes (t.i., klinšains) raksturs, un tika konstatēts, ka tie riņķo to zvaigznīšu attiecīgajās apdzīvojamās zonās (HZ).
Tomēr, kā liecina Saules sistēmas gadījums, HZ nenozīmē, ka planēta var atbalstīt dzīvību. Kaut arī Venera un Marss atrodas attiecīgi Saules HZ (attiecīgi) iekšējā un ārējā malā, neviens no tiem nespēj atbalstīt dzīvību uz tās virsmas. Ja visu laiku tiek atklātas potenciāli apdzīvojamās planētas, jauns pētījums liek domāt, ka varētu būt laiks uzlabot mūsu apdzīvojamo zonu definīciju.
Pētījums ar nosaukumu “Visaptverošāka apdzīvojamā zona dzīvības atrašanai uz citām planētām” nesen parādījās tiešsaistē. Pētījumu veica Dr. Ramses M. Ramirez, Tokijas Tehnoloģiju institūta Zemes dzīvības zinātnes institūta pētnieks. Dr Ramirez gadiem ilgi ir iesaistījies potenciāli apdzīvojamās pasaules izpētē un izveidojis klimata modeļus, lai novērtētu procesus, kas padara planētas apdzīvojamas.
Kā Dr Ramirez norādīja savā pētījumā, vispārīgākā apdzīvojamās zonas definīcija ir apļveida reģions ap zvaigzni, kurā virsmas temperatūra apkārt riņķojošam ķermenim būtu pietiekama, lai uzturētu ūdeni šķidrā stāvoklī. Tomēr tas vien nenozīmē, ka planēta ir apdzīvojama, un, lai noteiktu, vai tur patiešām varētu pastāvēt dzīvība, ir jāņem vērā papildu apsvērumi. Kā Dr. Ramirez pa e-pastu teica Space Magazine:
“Populārākais HZ iemiesojums ir klasiskais HZ. Šī klasiskā definīcija paredz, ka vissvarīgākās siltumnīcefekta gāzes potenciāli apdzīvojamās planētās ir oglekļa dioksīds un ūdens tvaiki. Tas arī pieņem, ka šādu planētu apdzīvošanu uztur karbonātu-silikātu cikls, kā tas ir Zemei. Uz mūsu planētas karbonātu-silikātu ciklu darbina plākšņu tektonika.
“Karbonāta-silikāta cikls regulē oglekļa dioksīda pārnesi starp Zemes atmosfēru, virsmu un iekšpusi. Tas ilgtermiņā darbojas kā planētas termostats un nodrošina, ka atmosfērā nav pārāk daudz CO2 (planēta kļūst pārāk karsta) vai pārāk maz (planēta kļūst pārāk auksta). Arī klasiskajā HZ (parasti) tiek pieņemts, ka apdzīvojamām planētām ir kopējais ūdens krājums (piemēram, kopējais ūdens okeānos un jūrās), kas ir līdzīgas lielumam kā Zeme. ”
To var dēvēt par “zemu nokarenu augļu” pieeju, kurā zinātnieki ir meklējuši apdzīvojamības pazīmes, balstoties uz to, ko mēs kā cilvēki pazīstam vislabāk. Ņemot vērā, ka vienīgais piemērs mums ir apdzīvojamība ir planēta Zeme, eksoplanētu pētījumi ir vērsti uz tādu planētu atrašanu, kurām ir “Zemei līdzīgs” sastāvs (t.i., klinšains), orbīta un izmērs.
Tomēr pēdējos gados šo definīciju ir nācies apstrīdēt jaunākos pētījumos. Tā kā eksoplanētu izpēte ir attālinājusies no tikai to ķermeņu noteikšanas un apstiprināšanas, kas atrodas ap citām zvaigznēm, un ir sākta raksturošana, ir parādījušies jaunāki HZ formulējumi, kas mēģinājuši aptvert potenciāli apdzīvojamo pasauļu daudzveidību.
Kā paskaidroja Dr Ramirez, šie jaunākie preparāti ir papildinājuši tradicionālos HZ priekšstatus, uzskatot, ka apdzīvojamām planētām var būt atšķirīgs atmosfēras sastāvs:
“Piemēram, viņi apsver papildu siltumnīcefekta gāzu, piemēram, CH4 un H2, ietekmi, kuras abas ir uzskatītas par svarīgām agrīnos apstākļos gan uz Zemes, gan uz Marsa. Šo gāzu pievienošana padara apdzīvojamo zonu plašāku, nekā varētu paredzēt klasiskajā HZ definīcijā. Tas ir lieliski, jo planētas, kas, domājams, atrodas ārpus HZ, piemēram, TRAPPIST-1h, tagad var atrasties tajā. Tika arī apgalvots, ka planētas ar blīvu CO2-CH4 atmosfēru netālu no karstāku zvaigžņu HZ ārējās malas var būt apdzīvotas, jo ir grūti uzturēt šādu atmosfēru bez dzīvības klātbūtnes. ”
Vienu šādu pētījumu veica Dr Ramirez un Lisa Kaltenegger, Kārļa Sagana institūta asociētais profesors Kornela universitātē. Saskaņā ar dokumentu, kuru viņi izstrādāja 2017. gadā un kas parādījās žurnālā Astrofizisko žurnālu vēstules,eksoplanētu mednieki varētu atrast planētas, kuras kādu dienu kļūtu apdzīvojamas, pamatojoties uz vulkānisko aktivitāti, kuras būtu pamanāmas ar ūdeņraža gāzes klātbūtni (H2) viņu atmosfērā.
Šī teorija ir dabisks meklēšanas turpinājums “Zemei līdzīgiem” apstākļiem, uzskatot, ka Zemes atmosfēra ne vienmēr bija tāda, kāda tā ir šodien. Būtībā planētu zinātnieki teorē, ka pirms miljardiem gadu Zemes agrīnajā atmosfērā bija bagātīgs ūdeņraža piegāde (H2) Vulkānu izplūdes un ūdeņraža un slāpekļa molekulu mijiedarbības dēļ šajā atmosfērā Zeme bija pietiekami silta, lai dzīvība attīstītos.
Zemes gadījumā šis ūdeņradis galu galā izkļuva kosmosā, kā, domājams, ir visām sauszemes planētām. Tomēr uz planētas, kur ir pietiekams vulkāniskās aktivitātes līmenis, varētu saglabāt ūdeņraža klātbūtni atmosfērā, tādējādi radot siltumnīcas efektu, kas noturētu to virsmas siltas. Šajā ziņā ūdeņraža gāzes klātbūtne planētas atmosfērā varētu pagarināt zvaigznes HZ.
Pēc Ramirez teiktā, ir arī laika faktors, kas parasti netiek ņemts vērā, novērtējot HZ. Īsāk sakot, zvaigznes laika gaitā attīstās un izstaro atšķirīgu starojuma līmeni, ņemot vērā viņu vecumu. Tā rezultātā tiek mainīts, kur sasniedz zvaigznes HZ, kas, iespējams, neaptver planētu, kas pašlaik tiek pētīta. Kā skaidroja Ramirezs:
“Ir pierādīts, ka M-punduri (patiešām foršās zvaigznes) ir tik spilgti un karsti, kad tie veidojas, ka tie var izkalt visas jaunās planētas, kuras vēlāk tiek noteiktas klasiskajā HZ. Tas uzsver to, ka tikai tāpēc, ka planēta pašlaik atrodas apdzīvojamā zonā, tas nenozīmē, ka tā faktiski ir apdzīvojama (nemaz nerunājot par apdzīvotu). Mums vajadzētu būt iespējai novērot šos gadījumus.
Visbeidzot, ir jautājums par to, kādus zvaigžņu sistēmas astronomi novērojuši eksoplanetu medībās. Tā kā daudzos apsekojumos tika pārbaudītas G tipa dzeltenās punduru zvaigznes (kas ir tāda, kāda ir mūsu saule), daudz pētījumu ir vērsti uz vēlu M tipa (sarkanā pundura) zvaigznēm to ilgmūžības un fakta dēļ, ka tās uzskatīja par visvairāk visticamāk, lai atrastu akmeņainas planētas, kas riņķo to zvaigžņu HZ robežās.
“Lai arī vairums iepriekšējo pētījumu ir vērsti uz vienzvaigžņu sistēmām, jaunākie pētījumi liecina, ka apdzīvojamās planētas var atrast bināro zvaigžņu sistēmās vai pat sarkano milzu vai balto punduru sistēmās, potenciāli apdzīvojamās planētas var būt arī tuksneša pasauli vai pat okeāna pasaules, kas ir daudz mitrāki nekā Zeme, ”saka Ramirezs. "Šādi formulējumi ne tikai ievērojami paplašina meklējamo potenciāli apdzīvojamo planētu parametru laukumu, bet arī ļauj mums filtrēt pasaules, kurās visvairāk (un vismazāk) ir dzīvesvieta."
Rezultātā šis pētījums parāda, ka klasiskais HZ nav vienīgais rīks, ko var izmantot, lai novērtētu ārpuszemes dzīves iespēju. Kā tādu Ramirez iesaka nākotnē astronomiem un eksoplanētu medniekiem papildināt klasisko HZ ar papildu apsvērumiem, kas izvirzīti šajos jaunākajos formulējumos. To darot, viņi vienkārši varbūt varēs maksimizēt savas iespējas kādu dienu atrast dzīvi.
"Es iesaku zinātniekiem pievērst īpašu uzmanību planētu sistēmu agrīnajām stadijām, jo tas palīdz noteikt varbūtību, ka planēta, kas šobrīd atrodas mūsdienu apdzīvojamā zonā, patiesībā ir vērts turpināt pētīt, lai iegūtu vairāk dzīvības pierādījumu," viņš teica. “Es iesaku arī dažādās HZ definīcijas izmantot kopā, lai mēs varētu vislabāk noteikt, kuras planētas, visticamāk, uzturas dzīvībai. Tādā veidā mēs varam klasificēt šīs planētas un noteikt, kurām tām tērēt lielāko daļu mūsu teleskopa laika un enerģijas. Paralēli mēs arī pārbaudīsim, cik HZ koncepcija ir derīga, tostarp nosakot, cik universāls ir karbonātu-silikātu cikls kosmiskajā mērogā. ”
