Під час пошуку потенційно проживаючих екзопланет вчені змушені застосовувати низько висячі фрукти. Оскільки Земля - єдина планета, про яку ми знаємо, яка здатна підтримувати життя, цей пошук в основному зводиться до пошуку планет, які є «подібними до Землі». Але що робити, якщо Земля не є метрова палиця для заселеності, про яку ми всі вважаємо, що це?
Це було предметом основної лекції, яку нещодавно виголосили на конгресі з геохімії Гольдшмідта, який проходив з 18 по 23 серпня в Барселоні, Іспанія. Тут команда дослідників, які підтримують NASA, пояснила, як експертиза того, що входить у визначення мешканців зон (HZ), показує, що деякі екзопланети можуть мати кращі умови для процвітання життя, ніж сама Земля.
Презентація була заснована на дослідженні «Обмежена зона проживання для складного життя», яке з’явилось у червневому випуску газети за 2019 рік Астрофізичний журнал. Дослідження проводили дослідники з Caltech, Інституту космічних досліджень НАСА Годдарда, Інституту астробіології НАСА, післядокторської програми НАСА, Віртуальної планетарної лабораторії NExSS, Космічного інституту науки з синього мармуру та багатьох університетів.
Як вони вказують у своєму дослідженні, ГЗ зазвичай визначають як дальність відстані від зірки-господаря, в межах якої рідка вода може існувати на поверхні. Однак це не враховує атмосферну динаміку, необхідну для забезпечення стабільності клімату - які включають в себе карбонат-силікатні зворотні зв'язки для підтримки температури поверхні в певному діапазоні.
Оскільки доступні лише непрямі методи для визначення того, які умови є на віддалених екзопланетах, астрономи покладаються на складні моделі для планетарного клімату та еволюції. Під час викладу свого синтезу цього підходу під час лекційної програми доктор Стефані Олсон з Чиказького університету (співавтор дослідження) описав пошук пошуку найкращих середовищ для життя на екзопланетах:
«Пошук НАСА у Всесвіті зосереджений на так званих придатних для життя планетах - це світи, які мають потенціал для рідких водних океанів. Але не всі океани однаково гостинні - і деякі океани стануть кращими місцями для проживання, ніж інші, завдяки своїм глобальним моделям циркуляції.
«Наша робота була спрямована на виявлення океанів екзопланет, які мають найбільший потенціал для проживання в світі та активного життя. Життя в океанах Землі залежить від надриву (висхідного потоку), який повертає поживні речовини з темних глибин океану до сонячних частин океану, де живе фотосинтетичне життя. Більше покращення означає більшу кількість поживних речовин, що означає більшу біологічну активність. Це умови, на які нам потрібно шукати екзопланети ».
Заради свого дослідження Олсен та її колеги змоделювали, які умови, можливо, матимуть різні види екзопланет за допомогою програмного забезпечення ROCKE-3D. Ця загальна модель циркуляції (GCM) була розроблена Інститутом космічних досліджень Годдарда НАСА (GISS) для вивчення різних точок історії Землі та інших планет Земної Землі (таких як Меркурій, Венера та Марс).
Це програмне забезпечення також може бути використане для імітації клімату та океанських місць існування на різних типах екзопланет. Після моделювання різноманітних можливих екзопланет (на основі понад 4000, які були виявлені на сьогоднішній день), вони змогли визначити, які види екзопланет найбільш схильні розвивати та підтримувати процвітаючі біосфери.
Це полягало у використанні моделі циркуляції океану, яка визначала, які екзопланети матимуть найефективніший підйом і таким чином зможуть підтримувати океани з гостинними умовами. Вони виявили, що планети з більшою щільністю атмосфери, повільнішими темпами обертання та наявністю континентів дають більш високі темпи зростання.
Основним результатом цього є те, що Земля може не бути оптимально заселеною, враховуючи її досить швидку швидкість обертання. "Це дивовижний висновок", - сказав доктор Олсон, - це показує нам, що умови на деяких екзопланетах із сприятливими схемами циркуляції океану можуть бути краще підходити для підтримки життя, яке є більш рясним або активним, ніж життя на Землі.
Це якась гарна новина / погана новина. З одного боку, це певною мірою розбиває ілюзію, що Земля є еталоном, за яким можна виміряти інші потенційно заселені екзопланети. З іншого боку, це свідчить про те, що життя у нашому Всесвіті може бути ряснішим, ніж попередні консервативні оцінки.
Але, як зазначив Олсен, завжди буде розрив між життям і тим, що ми можемо виявити, через обмеження в нашій технології. Таким чином, це дослідження є важливим тим, що воно спонукає астрономів спрямувати свої зусилля на підмножину екзопланет, що, швидше за все, сприятиме "великим, глобально активним біосферам, де життя буде найлегше виявити - і де не виявлення буде найбільш значимим".
Це стане можливим у найближче десятиліття завдяки розгортанню телескопів наступного покоління, таких як Космічний телескоп Джеймса Вебба (JWST), який астрономи очікують, що він має головну роль у характеристиці атмосфери та поверхневого середовища екзопланет. Інші телескопи, які все ще знаходяться на кресленні дошки, можуть піти ще далі - частково завдяки таким дослідженням.
"В ідеалі ця робота дозволить повідомити про дизайн телескопа, щоб забезпечити майбутні місії, - сказав доктор Олсон," такі як запропоновані концепції телескопа LUVOIR або HabEx, мають належні можливості; тепер ми знаємо, що шукати, тому нам потрібно почати шукати ».
Що стосується пошуку доказів життя поза нашою Сонячною системою (або всередині неї), то знання того, на що звернути увагу, може бути навіть важливішим, ніж наявність найскладніших інструментів для цього. У найближчі роки астрономи отримають переваги найсучасніших технологій та вдосконалених методів, використовуючи все, що ми навчилися дотепер, щоб знайти докази життя, крім власного.
