Viime vuosina vahvistettujen aurinkoisten planeettojen määrä on noussut räjähdysmäisesti. Artikkelin kirjoittamisen jälkeen yhteensä 3 777 eksoplaneettaa on vahvistettu 2 817 tähden järjestelmissä, ja vielä 2 737 ehdokasta odottavat vahvistusta. Lisäksi maanpäällisten (ts. Kivisten) planeettojen määrä on kasvanut tasaisesti, mikä lisää todennäköisyyttä, että tähtitieteilijät löytävät todisteita elämästä aurinkokunnan ulkopuolella.
Valitettavasti tekniikkaa ei ole vielä olemassa tutkimaan näitä planeettoja suoraan. Seurauksena on, että tutkijat pakotetaan etsimään ns. Biosignaaleja, kemikaaleja tai elementtejä, jotka liittyvät menneisyyden tai nykyisen elämän olemassaoloon. Kansainvälisen tutkijaryhmän uuden tutkimuksen mukaan yksi tapa etsiä näitä allekirjoituksia olisi tutkia eksoplaneettojen pinnalta karkotettua materiaalia törmäystapahtuman aikana.
Tutkimus, jonka otsikko on ”Biosignatuurien etsiminen eksoplanetaarisesta vaikutuksesta ejectaan”, julkaistiin tieteellisessä lehdessä astrobiology ja ilmestyi äskettäin verkossa. Sitä johti Tukholman yliopiston Astrobiologiakeskuksen tutkija Gianni Cataldi. Hänen kanssaan liittyivät tutkijat LESIA-Observatoire de Pariisista, Lounais-tutkimusinstituutista (SwRI), Kuninkaallisesta teknologiainstituutista (KTH) ja Euroopan avarustutkimus- ja teknologiakeskuksesta (ESA / ESTEC).
Kuten he osoittavat tutkimuksessaan, suurin osa ponnisteluista eksoplaneetan biosfäärien karakterisoimiseksi on keskittynyt planeettojen ilmakehään. Tämä koostuu etsimästä todisteita kaasuista, jotka liittyvät elämään täällä maan päällä - esim. hiilidioksidi, typpi jne. - samoin kuin vesi. Kuten Cataldi kertoi Space Magazinelle sähköpostitse:
”Me tiedämme maasta, että elämällä voi olla voimakas vaikutus ilmakehän koostumukseen. Esimerkiksi kaikki ilmakehän happea on biologista alkuperää. Myös happi ja metaani ovat voimakkaasti pois kemiallisesta tasapainosta elämän läsnäolon takia. Maan kaltaisten eksoplaneettojen ilmakehän koostumusta ei ole vielä mahdollista tutkia, mutta tällaisen mittauksen odotetaan olevan mahdollista lähitulevaisuudessa. Siksi ilmakehän biosignaatit ovat lupaavin tapa etsiä maan ulkopuolista elämää. ”
Cataldi ja hänen kollegansa harkitsivat kuitenkin mahdollisuutta luonnehtia planeetan asumiskelpoisuutta etsimällä merkkejä vaikutuksista ja tutkimalla ulostuloa. Yksi tämän lähestymistavan eduista on, että ejecta paeta alemman painovoiman kappaleita, kuten kallioisia planeettoja ja kuita, suurimmalla helposti. Tämän tyyppisten vartalojen ilmakehää on myös erittäin vaikea karakterisoida, joten tämä menetelmä mahdollistaisi luonnehdinnan, joka muuten ei olisi mahdollista.
Ja kuten Cataldi ilmoitti, se lisäisi myös ilmakehän lähestymistapaa monin tavoin:
Ensinnäkin, mitä pienempi eksoplaneetta on, sitä vaikeampaa on tutkia sen ilmapiiriä. Päinvastoin, pienemmät eksoplaneetit tuottavat suurempia määriä pakenevaa ejektaa, koska niiden pintapaino on alhaisempi, mikä tekee pienemmistä eksoplaneetoista tulevan ejektan helpompaa havaita. Toiseksi, ajatellessamme biosignaareita törmäyksessä, ajamme ensisijaisesti tiettyjä mineraaleja. Tämä johtuu siitä, että elämä voi vaikuttaa planeetan mineralogiaan joko epäsuorasti (esimerkiksi muuttamalla ilmakehän koostumusta ja sallimalla siten uusien mineraalien muodostuminen) tai suoraan (tuottamalla mineraaleja, esimerkiksi luurankoja). Impact ejecta antaisi meille siis mahdollisuuden tutkia muun tyyppisiä biosignaaleja, jotka täydentävät ilmakehän allekirjoituksia. "
Toinen tämän menetelmän etu on se, että siinä hyödynnetään olemassa olevia tutkimuksia, joissa on tutkittu tähtitieteellisten esineiden välisten törmäysten vaikutuksia. Esimerkiksi, useita tutkimuksia on tehty, jotka ovat yrittäneet asettaa rajoituksia jättiläismäisille vaikutuksille, joiden uskotaan muodostuvan Maa-Kuu-järjestelmäksi 4,5 miljardia vuotta sitten (aka. Jättiläinen vaikutushypoteesi).
Vaikka tällaisten jättiläismäisten törmäysten uskotaan olleen yleisiä maanpäällisen planeetan muodostumisen viimeisessä vaiheessa (kesti noin 100 miljoonaa vuotta), ryhmä keskittyi asteroidisten tai komeettisten kappaleiden vaikutuksiin, joiden uskotaan tapahtuvan koko eksoplanetaarisen elinajan. järjestelmään. Näihin tutkimuksiin perustuen Cataldi ja hänen kollegansa pystyivät luomaan malleja eksoplaneetan ejektalle.
Kuten Cataldi selitti, he käyttivät iskukertomuskirjallisuuden tuloksia arvioimaan luodun ejektan määrän. Arvioidakseen ejektan luomien pyöreiden pölylevyjen signaalinvoimakkuutta he käyttivät roskikiekon (ts. Aurinkokunnan pääasteroidivyöhykkeen ekstrasolaariset analogit) kirjallisuuden tulokset. Loppujen lopuksi tulokset osoittautuivat melko mielenkiintoisiksi:
”Huomasimme, että halkaisijaltaan 20 km: n rungon isku tuottaa tarpeeksi pölyä havaittavissa nykyisillä kaukoputkilla (vertailun vuoksi 65 miljoonaa vuotta sitten dinosaurukset tappaneen iskulaitteen koon on kuitenkin oltava noin 10 km). Poistuneen pölyn koostumuksen tutkiminen (esim. Biosignatuurien etsiminen) ei kuitenkaan ole nykyisten kaukoputkien ulottuvilla. Toisin sanoen nykyisillä kaukoputkilla voimme varmistaa poistetun pölyn esiintymisen, mutta emme voi tutkia sen koostumusta. "
Lyhyesti sanottuna, eksoplaneetoista poistetun materiaalin tutkiminen on meidän ulottuvillamme ja kyky tutkia sen koostumusta joskus antaa tähtitieteilijöille mahdollisuuden kuvata eksoplaneetan geologiaa - ja asettaa siten tarkempia rajoituksia sen potentiaaliselle asettavuudelle. Tällä hetkellä tähtitieteilijät pakotetaan tekemään koulutettuja arvauksia planeetan koostumuksesta sen näennäisen koon ja massan perusteella.
Valitettavasti yksityiskohtaisempaa tutkimusta, joka voisi määrittää biosignaalien esiintymisen ejektassa, ei tällä hetkellä ole mahdollista, ja se on erittäin vaikea jopa seuraavan sukupolven teleskoopeille, kuten James Webbin avaruuskaukoputki (JWSB) tai Darwin. Sillä välin eksoplaneettojen ejekta-tutkimus tarjoaa joitain erittäin mielenkiintoisia mahdollisuuksia, kun kyse on eksoplaneetan tutkimuksista ja karakterisoinnista. Kuten Cataldi ilmoitti:
”Tutkimalla törmäystapahtuman ejectaa voimme oppia jotain eksoplaneetan geologiasta ja asettavuudesta ja mahdollisesti havaita biosfääri. Menetelmä on ainoa tapa, jolla pääset eksoplaneetan pintaan. Tässä mielessä vaikutus voidaan nähdä luonnon tarjoamana porauskokeena. Tutkimuksemme osoittaa, että törmäystapahtumassa syntyvä pöly on periaatteessa havaittavissa ja tulevaisuuden kaukoputket saattavat pystyä rajoittamaan pölyn koostumusta ja siten planeetan koostumusta. "
Lähivuosikymmeninä tähtitieteilijät tutkivat auringon ulkopuolella olevia planeettoja instrumenteilla, joilla herkkyys ja teho kasvaa, toivoen löytävänsä merkkejä elämästä. Ajan mukaan asteroidi-iskujen luomien biosignaalien etsiminen eksoplaneettojen ympärillä olevista roskista voitaisiin tehdä samanaikaisesti ilmakehän biosignaattien etsijöiden kanssa.
Kun nämä kaksi menetelmää yhdistetään, tutkijat voivat sanoa varmemmin, että kaukana olevat planeetat eivät vain pysty tukemaan elämää, vaan tekevät niin aktiivisesti!
