За останні кілька десятиліть у нашій галактиці було виявлено тисячі позасонячних планет. Станом на 28 липня 2018 року в 2814 планетарних системах було підтверджено 3,374 позасонячних планет. Незважаючи на те, що більшість цих планет були газовими гігантами, все більша кількість була наземною (тобто скелястою) за своєю природою, і було встановлено, що вона обертається на орбіті у відповідних населених зонах зірок (HZ).
Однак, як показує випадок Сонячної системи, ГЗ не обов'язково означає, що планета може підтримувати життя. Навіть незважаючи на те, що Венера і Марс знаходяться на внутрішньому і зовнішньому краї Сонця СЗ (відповідно), жоден з них не здатний підтримувати життя на його поверхні. І з тим, що все більше і більше потенційно придатних для життя планет відкриваються постійно, нове дослідження дозволяє припустити, що настав час уточнити наше визначення місць проживання.
Нещодавно в Інтернеті з’явилося дослідження під назвою «Більш всеосяжна зона проживання для пошуку життя на інших планетах». Дослідження проводило доктор Рамзес М. Рамірес, науковий співробітник Інституту науки Земля про життя в Токійському технологічному інституті. Протягом багатьох років доктор Рамірес бере участь у дослідженні потенційно мешканців світу та будував кліматичні моделі для оцінки процесів, завдяки яким планети є придатними для життя.
Як зазначив доктор Рамірес у своєму дослідженні, найбільш загальним визначенням житлової зони є кругова область навколо зірки, де температура поверхні на тілі в орбіті була б достатньою для підтримки води в рідкому стані. Однак, саме по собі це не означає, що планета є мешкаючою, і потрібно враховувати додаткові міркування, щоб визначити, чи може життя справді існувати там. Як розповів доктор Рамірес через "Space Magazine" електронною поштою:
«Найпопулярнішим втіленням ГЗ є класичний ГЗ. Це класичне визначення передбачає, що найважливішими парниковими газами на потенційно проживаючих планетах є вуглекислий газ і водяна пара. Він також передбачає, що заселеність таких планет підтримується карбонат-силікатним циклом, як це стосується Землі. На нашій планеті карбонат-силікатний цикл працює від тектоніки плит.
«Карбонат-силікатний цикл регулює перенесення вуглекислого газу між атмосферою, поверхнею та внутрішнім простором Землі. Він діє як планетарний термостат протягом тривалих часових шкал і забезпечує відсутність занадто багато СО2 в атмосфері (планета стає занадто гарячою) або занадто мало (планета стає занадто холодною). Класичний HZ також (як правило) передбачає, що мешкають планети мають загальні запаси води (наприклад, загальна кількість води в океанах і морях) за розмірами, аналогічним такому на Землі. "
Це те, що можна назвати підходом до "низькорослих фруктів", де вчені шукали ознаки заселеності на основі того, що ми, як люди, найбільше знайомі. Зважаючи на те, що єдиним прикладом наслідування є планета Земля, дослідження екзопланет було зосереджено на пошуку планет, що мають «землеподібний» склад (тобто скелястий), орбіту та розмір.
Однак останніми роками це визначення стало оскаржуватися новішими дослідженнями. Коли дослідження екзопланет відійшли від просто виявлення та підтвердження існування тіл навколо інших зірок і перейшли до характеристики, з'явилися новіші формули ГЗ, які намагалися зафіксувати різноманітність потенційно мешканців світу.
Як пояснив доктор Рамірес, ці нові композиції доповнюють традиційні уявлення про ГЗ, вважаючи, що житлові планети можуть мати різні атмосферні композиції:
«Наприклад, вони вважають вплив додаткових парникових газів, таких як CH4 та H2, обидва вони вважаються важливими для ранніх умов як на Землі, так і на Марсі. Додавання цих газів робить житлову зону ширшою, ніж було б передбачено класичним визначенням ГЗ. Це чудово, тому що планети, які вважаються за межами HZ, як TRAPPIST-1h, тепер, можливо, знаходяться всередині нього. Стверджувалося також, що планети з щільною атмосферою CO2-CH4 поблизу зовнішнього краю ГЗ гарячих зірок можуть бути заселені, оскільки важко підтримувати таку атмосферу без наявності життя ».
Одне таке дослідження провели доктор Рамірес та Ліза Калтенеггер, доцент Інституту Карла Сагана в університеті Корнелла. Згідно з документом, який вони випустили у 2017 році, який з'явився у Листи з астрофізичного журналу,мисливці на екзопланети можуть знайти планети, які одного разу стали б мешкають на основі наявності вулканічної активності - що було б помітно за наявністю газу водню (H2) у їх атмосфері.
Ця теорія є природним продовженням пошуку «землеподібних» умов, що вважає, що атмосфера Землі була не завжди такою, якою є сьогодні. В основному, вчені планети теоретизують, що мільярди років тому в ранній атмосфері Землі був багатий запас водню (H2) завдяки вулканічній газі та взаємодії між молекулами водню та азоту в цій атмосфері - це те, що утримувало Землю досить теплою, щоб життя могло розвиватися.
У випадку Землі цей водень врешті-решт витік у космос, що, як вважають, має місце для всіх планет Землі. Однак на планеті, де є достатній рівень вулканічної активності, в атмосфері може бути збережений присутність газу водню в атмосфері, що дозволить забезпечити парниковий ефект, який би підтримував їх поверхні теплими. У цьому відношенні присутність газу водню в атмосфері планети може збільшити HZ зірки.
За словами Раміреса, існує також фактор часу, який зазвичай не враховується при оцінці ГЗ. Коротше кажучи, зірки еволюціонують з часом і випромінюють різний рівень випромінювання залежно від свого віку. Це впливає на зміну місця, де досягає HZ зірки, що може не охопити планету, яку зараз вивчають. Як пояснив Рамірес:
"[I] t було показано, що M-карлики (дійсно круті зірки) настільки яскраві та гарячі, коли вони вперше формуються, що вони можуть пересушити будь-які молоді планети, які згодом визначаються як класичні HZ. Це підкреслює, що те, що планета зараз знаходиться в житловій зоні, це не означає, що вона фактично заселена (не кажучи вже проживана). Ми повинні мати можливість стежити за цими випадками.
Нарешті, виникає питання про те, які види зіркової системи астрономи спостерігали під час полювання на екзопланети. У той час, як у багатьох опитуваннях було розглянуто жовту карликову зірку типу G (якою є наше Сонце), багато досліджень було зосереджено на зірках типу M (червоний карлик) пізніх через їх довголіття та того, що вони вважали, що це найбільше ймовірно, де знайти скелясті планети, які орбітують в межах ГЗ своїх зірок.
"В той час, як більшість попередніх досліджень зосереджувались на системах з однією зіркою, нещодавня робота свідчить про те, що житлові планети можуть бути знайдені в бінарних системах зірок або навіть червоних гігантських або білих карликових систем, потенційно мешкаючі планети також можуть мати форму пустельних світів або навіть світи океану, які набагато мокріші за Землю », - говорить Рамірес. "Такі формулювання не тільки значно розширюють простір параметрів потенційно мешканців планети для пошуку, але дозволяють нам відфільтрувати світи, які найбільш (і найменше) можуть мати життя".
Зрештою, це дослідження показує, що класичний ГЗ - не єдиний інструмент, який можна використовувати для оцінки можливості позаземного життя. Як такий, Рамірес рекомендує, щоб у майбутньому астрономи та мисливці за екзопланетами повинні доповнити класичний ГЗ додатковими міркуваннями, висунутими цими новішими формулюваннями. Роблячи це, вони просто зможуть якось збільшити свої шанси знайти життя.
"Я рекомендую вченим приділяти реальну особливу увагу на ранніх стадіях планетарних систем, оскільки це допомагає визначити ймовірність того, що планета, яка зараз знаходиться в сучасній заселеній зоні, насправді варто вивчити далі для отримання більш доказів життя", - сказав він. "Я також рекомендую використовувати різні визначення HZ спільно, щоб ми могли найкраще визначити, які планети найчастіше можуть приймати життя. Таким чином ми можемо класифікувати ці планети і визначити, на які витратити більшу частину часу і енергії нашого телескопа. Попутно ми також перевіряємо, наскільки справедлива концепція HZ, включаючи визначення того, наскільки універсальний цикл карбонатів-силікатів у космічному масштабі ».
