Muutaman viime vuosikymmenen aikana galaksissamme on löydetty tuhansia aurinkoon kuulumattomia planeettoja. 28. heinäkuuta 2018 mennessä 2814 planeettajärjestelmässä on vahvistettu yhteensä 3 374 auringon ulkopuolista planeettaa. Vaikka suurin osa näistä planeetoista on ollut kaasujätteitä, yhä useammat ovat olleet luonteeltaan maanpäällisiä (ts. Kivisiä) ja niiden havaittiin kiertävän heidän tähtensä vastaavissa asumisvyöhykkeissä (HZ).
Kuten aurinkokunnan tapaus osoittaa, HZ: t eivät kuitenkaan välttämättä tarkoita, että planeetta voi tukea elämää. Vaikka Venus ja Mars ovat Auringon HZ: n (vastaavasti) sisä- ja ulkoreunalla, kumpikaan ei kykene tukemaan elämää sen pinnalla. Ja koska potentiaalisesti asutettavissa olevia planeettoja löydetään jatkuvasti, uusi tutkimus ehdottaa, että saattaa olla aika tarkentaa asumisalueiden määritelmäämme.
Tutkimus, jonka otsikko on ”Kattavampi asumisalue vyöhykkeen löytämiseksi muille planeetoille”, ilmestyi äskettäin verkossa. Tutkimuksen toteutti tohtori Ramses M. Ramirez, Tokion teknillisen instituutin Earth-Life Science -instituutin kanssa. Dr. Ramirez on vuosien ajan ollut mukana tutkimassa potentiaalisesti asuttavia maailmoja ja rakentanut ilmastomalleja arvioidakseen prosesseja, jotka tekevät planeetoista asuttavia.
Kuten tohtori Ramirez totesi tutkimuksessaan, asutettavan alueen yleisimpi määritelmä on pyöreä alue tähden ympärillä, jossa kiertävän kappaleen pintalämpötilat riittäisivät pitämään veden nestemäisessä tilassa. Pelkästään tämä ei tarkoita, että planeetta olisi asuttava, ja ylimääräiset näkökohdat on otettava huomioon määritettäessä, voisiko siellä todella olla elämää. Kuten tri Ramirez kertoi Space Magazinelle sähköpostitse:
”HZ: n suosituin inkarnaatio on klassinen HZ. Tämä klassinen määritelmä olettaa, että potentiaalisesti asuttavissa planeetoissa tärkeimmät kasvihuonekaasut ovat hiilidioksidi ja vesihöyry. Siinä oletetaan myös, että sellaisten planeettojen asumiskelpoisuus ylläpidetään karbonaatti-silikaattijaksolla, kuten maan päällä. Maapallollamme karbonaatti-silikaattisykli saa voiman levytektonikalla.
”Karbonaatti-silikaattisykli säätelee hiilidioksidin siirtymistä maan ilmakehän, pinnan ja sisäosan välillä. Se toimii planeettatermostaattina pitkiä aikoja ja varmistaa, että ilmakehässä ei ole liian paljon hiilidioksidia (planeetta kuumenee liian paljon) tai liian vähän (planeetta tulee liian kylmäksi). Klassinen HZ olettaa myös (tyypillisesti), että asuttavilla planeetoilla on kokonaisvesivarusteluja (esim. Valtamerten ja merien kokonaisvettä) kooltaan samanlaisia kuin maapallolla. "
Tätä voidaan kutsua nimellä "heikentynyt hedelmä" -lähestymistapa, jossa tutkijat ovat etsineet asumiskelpoisuuden merkkejä sen perusteella, mitä me ihmisinä tunnemme parhaiten. Koska ainoa esimerkki asumiskelpoisuudesta on planeetta Maa, eksoplaneettatutkimuksissa on keskitytty sellaisten planeettojen löytämiseen, jotka ovat koostumukseltaan (ts. Kiviset), kiertoradaltaan ja kooltaan ”maapallon kaltaisia”.
Viime vuosina tämä määritelmä on kuitenkin tullut haastamaan uudemmissa tutkimuksissa. Koska eksoplanetaalitutkimus on siirtynyt pelkästään muiden tähteiden ympärillä olevien kehojen havaitsemiseen ja vahvistamiseen ja siirtynyt karakterisointiin, on syntynyt uudempia HZ: n formulaatioita, jotka ovat yrittäneet kaapata mahdollisesti asuttavien maailmojen monimuotoisuutta.
Kuten tohtori Ramirez selitti, nämä uudemmat formulaatiot ovat noudattaneet perinteisiä käsitteitä HZ: stä ottaen huomioon, että asuttavilla planeetoilla voi olla erilaisia ilmakehän koostumuksia:
”He esimerkiksi katsovat muiden kasvihuonekaasujen, kuten CH4: n ja H2: n, vaikutuksia, joita molempia on pidetty tärkeinä varhaisissa olosuhteissa sekä Maassa että Marsissa. Näiden kaasujen lisääminen tekee asutettavissa olevasta alueesta laajemman kuin mitä klassisen HZ-määritelmän avulla voidaan ennustaa. Tämä on hienoa, koska planeetat, joiden ajatellaan olevan HZ: n ulkopuolella, kuten TRAPPIST-1h, voivat nyt olla sen sisällä. On myös väitetty, että planeettoja, joiden CO2-CH4-ilmakehä on tiheä, lähellä kuumempien tähtien HZ: n ulkoreunaa, voidaan asuttaa, koska sellaista ilmapiiriä on vaikea ylläpitää ilman elämän läsnäoloa. "
Yhden tällaisen tutkimuksen tekivät tohtori Ramirez ja Lisa Kaltenegger, apulaisprofessori Cornellin yliopiston Carl Sagan-instituutista. Heidän vuonna 2017 tuottaman paperin mukaan, joka ilmestyi Astrofysikaaliset lehdenkirjeet,exoplanet-metsästäjät voisivat löytää planeettoja, joista tulisi jonain päivänä asuttava tulivuoren toiminnan perusteella - jotka olisivat havaittavissa vetykaasun läsnäollessa (H2) ilmakehään.
Tämä teoria on luonnollinen jatke etsinnälle "maan kaltaisia" olosuhteita, jotka katsovat, että maan ilmapiiri ei ollut aina sellainen kuin se on nykyään. Periaatteessa planeettatutkijat teorioivat, että miljardeja vuosia sitten Maan varhaisessa ilmakehässä oli runsas määrä vetykaasua (H2), joka piti maapallon lämpimänä riittävän kauan, jotta elämä voisi kehittyä, johtuen tämän ilmakehän vulkaanisen kaasunpoistosta ja vety- ja typpimolekyylien välisestä vuorovaikutuksesta.
Maan tapauksessa tämä vety pääsi lopulta avaruuteen, minkä uskotaan olevan tilanne kaikissa maanpäällisissä planeetoissa. Kuitenkin planeetalla, jolla on riittävästi vulkaanista aktiivisuutta, vetykaasun läsnäolo ilmakehässä voitaisiin ylläpitää, mikä mahdollistaisi kasvihuoneilmiön, joka pitäisi niiden pintojen lämpimänä. Tässä suhteessa vetykaasun läsnäolo planeetan ilmakehässä voisi pidentää tähden HZ: n.
Ramirezin mukaan on myös aikakerroin, jota ei yleensä oteta huomioon arvioitaessa HZ: tä. Lyhyesti sanottuna, tähdet kehittyvät ajan myötä ja lähettävät vaihtelevia säteilytasoja iänsä perusteella. Tällöin tähden HZ-alue saavuttaa sen, mikä ei välttämättä kata planeettaa, jota parhaillaan tutkitaan. Kuten Ramirez selitti:
”[Minulle] on osoitettu, että M-kääpiöt (todella viileät tähdet) ovat niin kirkkaita ja kuumia, kun ne muodostuvat, että ne voivat kuivattaa kaikki nuoret planeetat, joiden myöhemmin määritetään olevan klassisessa HZ: ssä. Tämä korostaa seikkaa, että vain koska planeetta sijaitsee tällä hetkellä asumisalueella, se ei tarkoita, että se olisi todella asuttava (puhumattakaan asutusta). Meidän pitäisi voida valvoa näitä tapauksia.
Viimeinkin on kysymys siitä, millaisia tähtijärjestelmän tähtitieteilijöitä on havaittu eksoplaneettojen metsästyksessä. Kun monissa tutkimuksissa on tutkittu G-tyypin keltaista kääpiötähteä (mikä on aurinkoomme), paljon tutkimusta on keskittynyt myöhään M-tyypin (punainen kääpiö) tähtiin, koska niiden pitkäikäisyys ja se tosiasia, että niiden uskottiin olevan eniten todennäköisesti paikka löytää kallioisia planeettoja, jotka kiertävät tähtensä HZ: ssä.
”Vaikka suurin osa aikaisemmista tutkimuksista on keskittynyt yhden tähden järjestelmiin, viimeaikaisten töiden perusteella voidaan löytää asuttavia planeettoja binaarisissa tähtijärjestelmissä tai jopa punaisissa jättiläis- tai valkoisissa kääpiöjärjestelmissä, mahdollisesti asuttavat planeetat voivat myös olla aavikkomaailmien tai jopa valtamerten maailmojen muodossa. ovat paljon kosteampia kuin maapallo ”, Ramirez sanoo. "Tällaiset formulaatiot eivät pelkästään laajenna potentiaalisesti asutettavien planeettojen parametritilaa etsimään varten, vaan niiden avulla voimme suodattaa pois maailmat, jotka todennäköisimmin (ja vähiten) todennäköisesti isännöivät elämää."
Loppujen lopuksi tämä tutkimus osoittaa, että klassinen HZ ei ole ainoa työkalu, jota voidaan käyttää arvioimaan maanpäällisen elämän mahdollisuutta. Sellaisenaan Ramirez suosittelee, että tulevaisuudessa tähtitieteilijöiden ja eksoplaneettojen metsästäjien tulisi täydentää klassista HZ: tä uusien formulaatioiden esille tuomilla lisänäkökohdilla. Näin tekemällä he vain pystyvät maksimoimaan mahdollisuudet löytää elämä jonain päivänä.
"Suosittelen, että tutkijat kiinnittävät todellista erityistä huomiota planeettajärjestelmien alkuvaiheisiin, koska se auttaa määrittämään todennäköisyyden, että nykypäivän asuttavalla vyöhykkeellä oleva planeetta on todellakin syytä tutkia tarkemmin lisätietoja elämästä", hän sanoi. "Suosittelen myös, että käytetään erilaisia HZ-määritelmiä yhdessä, jotta voimme parhaiten selvittää, mitkä planeetat todennäköisimmin isännöivät elämää. Tällä tavalla voimme luokitella nämä planeetat ja päättää, mihin viettää suurimman osan kaukoputken ajastamme ja energiasta. Toteutamme matkan aikana myös sitä, kuinka HZ-käsite on pätevä, mukaan lukien sen määrittäminen, kuinka universaali karbonaatti-silikaattisykli on kosmisessa mittakaavassa. "
