Runājot par ārpuszemes dzīves meklējumiem, zinātniekiem ir tendence būt mazliet ģeocentriskiem - t.i., viņi meklē planētas, kas atgādina mūsu pašu. Tas ir saprotams, redzot, kā Zeme ir vienīgā planēta, kuru mēs zinām un kas atbalsta dzīvību. Rezultātā tie, kas meklē ārpuszemes dzīvi, ir meklējuši planētas, kurām ir sauszemes (akmeņainas) rakstura planētas, kuras riņķo ap zvaigznēm apdzīvojamās zonās un kurām uz to virsmas ir pietiekami daudz ūdens.
Atklājot vairākus tūkstošus eksoplanetu, zinātnieki ir secinājuši, ka daudzi patiesībā var būt “ūdens pasaules” (planētas, kur līdz 50% no to masas ir ūdens). Tas, protams, rada dažus jautājumus, piemēram, cik daudz ūdens ir par daudz un vai pārāk liela zemes platība varētu būt problēma? Lai tos risinātu, Hārvarda Smitsona astrofizikas centra (CfA) pētnieku pāris veica pētījumu, lai noteiktu, kā ūdens un zemes masu attiecība var veicināt dzīvību.
Pētījums - “Bioloģiskās aktivitātes atkarība no planētu virszemes ūdens frakcijas”, kas tiek pārskatīts publicēšanai ar Astronomijas žurnāls- tā autori ir Manasvi Lingam, pēcdoktorantūras studenti CfA Teorijas un skaitļošanas institūtā (ITC), un Ābrahams Loebs - ITC direktors un Frenks Bairds jaunākais zinātniskais priekšsēdētājs Hārvardas universitātē.
Sākumā Lingams un Loebs pievēršas jautājumam par antropisko principu, kam ir bijusi liela loma astronomijas un eksoplanētu izpētē. Īsāk sakot, šis princips nosaka: ja apstākļi uz Zemes ir piemēroti, lai dzīvotu, tad tam ir jābūt dzīvības radīšanas nolūkā. Šis princips ir attiecināts uz visu Visumu un norāda, ka fizikas likumi pastāv tāpat kā dzīvības radīšanas nolūkos.
Vēl viens veids, kā to aplūkot, ir apsvērt, kā mūsu Zemes novērtējumi nonāk tā sauktajā “novērojumu izvēles efektā” - kur rezultātus tieši ietekmē iesaistītās metodes tips. Šajā gadījumā sekas rodas no tā, ka mūsu dzīvības meklēšanai ārpus Zemes un Saules sistēmai ir nepieciešams atbilstoši novietots novērotājs.
Faktiski mums ir tendence uzskatīt, ka Visumā dzīves apstākļi būs bagātīgi, jo mēs esam ar viņiem pazīstami. Šie apstākļi nosaka gan šķidrā ūdens, gan sauszemes masu klātbūtni, kas bija nepieciešami dzīvības rašanās brīdim, kā mēs to zinām. Kā Lingams paskaidroja kosmosa žurnālam pa e-pastu, tas ir viens no veidiem, kā antropiskais princips parādās, meklējot potenciāli apdzīvojamas planētas:
"Fakts, ka Zemes zemes un ūdens frakcijas ir salīdzināmas, norāda uz antropiskās atlases efektiem, tas ir, cilvēku (vai analogu apzinātu novērotāju) parādīšanos var būt veicinājis piemērots zemes un ūdens maisījums."
Tomēr, pievēršoties daudzām superzemēm, kuras ir atklātas citās zvaigžņu sistēmās, to vidējā blīvuma statistiskā analīze parādīja, ka lielākajai daļai ir lielas gaistošo vielu frakcijas. Labs piemērs tam ir sistēma TRAPPIST-1, kur tās septiņu Zemes izmēra planētu teorētiskā modelēšana ir norādījusi, ka tās varētu būt līdz 40-50% ūdens pēc svara.
Tāpēc šīm “ūdens pasaulēm” būtu ļoti dziļi okeāni un nebūtu nekādu zemes masu, par ko varētu runāt, kam varētu būt drastiskas sekas dzīvības rašanās. Tajā pašā laikā planētas, kuru virsmā ir maz ūdens vai nav vispār, netiek uzskatītas par labām dzīves pretendentēm, ņemot vērā to, cik ūdens ir dzīvībai būtisks, kā mēs to zinām.
"Pārāk liels zemes platību daudzums ir problēma, jo tas ierobežo virszemes ūdens daudzumu, tādējādi padarot lielāko daļu kontinentu ļoti sausu," sacīja Lingams. Sausās ekosistēmas parasti raksturo zems biomasas ražošanas līmenis uz Zemes. Tā vietā, ja tiek apsvērts pretējs scenārijs (t.i., galvenokārt okeāni), rodas potenciāla problēma saistībā ar fosfora pieejamību, kas ir viens no būtiskajiem elementiem dzīvē, ko mēs zinām. Tādējādi tas varētu radīt sašaurinājumu biomasas daudzumam. ”
Lai apskatītu šīs iespējas, Lingams un Lēbs sāka analizēt, kā planētas ar pārāk lielu ūdens daudzumu vai zemes masu varētu ietekmēt eksoplanētu biosfēru attīstību. Kā skaidroja Lingams:
“[W] e izstrādāja vienkāršu modeli, lai novērtētu, kāda zemes daļa būs sausa (t.i., tuksneši) un relatīvi neapdzīvojama. Scenārijam ar biosfērām, kurās dominē ūdens resursi, fosfora pieejamība kļūst par ierobežojošo faktoru. Šeit mēs izmantojām modeli, kas izstrādāts vienā no mūsu iepriekšējiem dokumentiem, kurā ņemti vērā fosfora avoti un izlietnes. Mēs apvienojām šos divus gadījumus, kā etalonu izmantojām datus no Zemes un tādējādi noteicām, kā vispārējās biosfēras īpašības būs atkarīgas no zemes un ūdens daudzuma. ”
Viņi secināja, ka rūpīgam zemes masu un okeānu līdzsvaram (līdzīgi kā tas, kas mums šeit uz Zemes) ir izšķiroša nozīme, veidojot sarežģītas biosfēras. Apvienojumā ar citu pētnieku veiktām skaitliskām simulācijām Lingama un Loeba pētījums norāda, ka tādas planētas kā Zeme ar okeānu un zemes masas attiecību (aptuveni 30:70), iespējams, ir diezgan reti sastopamas. Kā Lingam apkopoja:
“Tādējādi pamata secinājums ir tāds, ka zemes un ūdens frakciju līdzsvaru vienā vai otrā veidā nevar pārāk daudz noliekt. Mūsu darbs arī parāda, ka sauszemes ūdens frakcija var ietekmēt svarīgus evolūcijas notikumus, piemēram, skābekļa līmeņa paaugstināšanos un tehnoloģisko sugu parādīšanos, un ka optimālā vērtība varētu būt tuvu Zemes vērtībai. ”
Kādu laiku astronomi meklēja eksoplanetes, kur valda Zemei līdzīgi apstākļi. To sauc par “zemu nokareno augļu” pieeju, kurā mēs cenšamies atrast dzīvi, meklējot bioparakstus, kas mums asociējas ar dzīvi tā, kā mēs to zinām. Bet saskaņā ar šo jaunāko pētījumu šādu vietu atrašana varētu būt tāda, kā dimantu meklēšana neapstrādātā veidā.
Pētījuma secinājumiem arī varētu būt būtiska nozīme, meklējot ārpuszemes intelektu, norādot, ka arī tas ir diezgan reti. Par laimi Lingams un Loebs atzīst, ka nav pietiekami daudz zināms par eksoplanetām un to ūdens un zemes attiecību, lai kaut ko pārliecinoši pateiktu.
"Tomēr nav iespējams paredzēt, kā tas galīgi ietekmē SETI," sacīja Lingams. "Tas notiek tāpēc, ka mums vēl nav pienācīgu novērošanas ierobežojumu attiecībā uz eksoplanētu zemes un ūdens frakcijām, un mūsu pašreizējās zināšanās par to, kā attīstījās tehnoloģiskās sugas (kuras var piedalīties SETI), joprojām ir daudz nezināmu."
Noslēgumā mums jābūt pacietīgiem un jāgaida, kad astronomi uzzinās vairāk par ārpus Saules planētām un to apkārtējo vidi. Tas būs iespējams nākamajos gados, pateicoties nākamās paaudzes teleskopiem. Tie ietver uz zemes bāzētus teleskopus, piemēram, ESO Īpaši liels teleskops (ELT) un kosmiskos teleskopus, piemēram, Džeimsa Veba kosmiskais teleskops (JWST) - kuru darbību paredzēts sākt attiecīgi 2024. un 2021. gadā.
Ar tehnoloģiju uzlabojumiem un tūkstošiem eksoplanētu, kas tagad ir pieejami pētījumiem, astronomi ir sākuši pāriet no atklāšanas procesa uz raksturošanu. Turpmākajos gados tas, ko mēs uzzinām par eksoplanetu atmosfērām, būs tālu, lai pierādītu vai noliegtu mūsu teorētiskos modeļus, cerības un cerības. Ņemot vērā laiku, mēs beidzot varam noteikt, cik bagātīga ir mūsu Visuma dzīve un kādās formās tā var notikt.
