מאז טלסקופ החלל קפלר הושק לחלל, מספר כוכבי הלכת הידועים מעבר למערכת השמש שלנו (exoplanets) גדל באופן אקספוננציאלי. נכון לעכשיו 3,917 כוכבי לכת אושרו ב -2,918 מערכות כוכבים, בעוד 3,368 ממתינים לאישור. מתוכם, כ- 50 מסלול בתוך אזור המגורים הכוכב-כוכבי שלהם (המכונה "אזור זהב-זהב"), המרחק שבו מים נוזלים יכולים להתקיים על פני כוכבי לכת.
עם זאת, מחקרים עדכניים העלו את האפשרות שאנו רואים כאזור מגורים היא אופטימית מדי. על פי מחקר חדש שהופיע לאחרונה ברשת, תחת הכותרת "אזור מוגבל לחיים מורכבים לחיים מורכבים", אזורים ראויים למגורים יכולים להיות הרבה יותר צרים ממה שחשבו במקור. ממצאים אלה עשויים להשפיע בצורה דרסטית על מספר כוכבי הלכת המדענים רואים כ"ניתנים למגורים ".
המחקר הוביל על ידי אדוארד וו. שווייטרמן, עמית תוכנית הדוקטורט של נאס"א באוניברסיטת קליפורניה בריברסייד, וכלל חוקרים מצוות כדור הארץ האלטרנטיבית (חלק מהמכון לאסטרוביולוגיה של נאס"א), Nexus למדע מערכות Exoplanet (NExSS), ומכון גודארד לחקר החלל של נאס"א.
על פי הערכות קודמות שהתבססו על קפלר נתונים, החוקרים סיכמו כי ככל הנראה ישנם 40 מיליארד כוכבי לכת דמוי אדמה בגלקסיית שביל החלב בלבד, 11 מיליארד מהם עשויים להסתובב כמו כוכבים השמש שלנו (כלומר גמדים צהובים מסוג G). מחקרים אחרים הצביעו על כך שמספר זה יכול להיות גבוה ככל 60 מיליארד ואף 100 מיליארד, תלוי בפרמטרים שאנו משתמשים בכדי להגדיר אזורים ראויים למגורים.
תוצאות אלה בהחלט מעודדות, מכיוון שהן מציעות כי שביל החלב עשוי להיות מלא חיים. למרבה הצער, מחקר עדכני אחר כוכבי לכת חוץ-סולאריים הטיל ספק באומדנים קודמים אלה. זה במיוחד המקרה שמדובר בכוכבי לכת עם נעילה נאותה שמקיפה את הכוכבים מסוג M (גמד אדום).
בנוסף, מחקרים כיצד התפתחו החיים בכדור הארץ הראו כי מים בלבד אינם מבטיחים חיים - וגם, לצורך העניין, לא נוכחות גז חמצן. בהמשך לכך, שווייטרמן ועמיתיו שקלו שני סימני ביו עיקריים נוספים החיוניים לחיים כפי שאנו מכירים אותם - פחמן דו חמצני ופחמן חד חמצני.
יותר מדי מתרכובות אלו יהיו רעילות לחיים מורכבים, ואילו מעט מדי פירושו שלא יופיעו פרוקריוטים מוקדמים. אם חיים בכדור הארץ הם אינדיקציה כלשהי, תצורות חיים בסיסיות הן חיוניות אם יתפתחו צורות חיים מורכבות וצורכות חמצן. מסיבה זו ביקשו שוויטרמן ועמיתיו לשנות את הגדרת אזור המגורים כדי לקחת זאת בחשבון.
למען ההגינות, חישוב היקף אזור ראוי למגורים אינו קל לעולם. בנוסף למרחקם מהכוכב שלהם, טמפרטורת פני השטח של כוכב לכת תלויה במנגנוני משוב שונים באטמוספרה - כמו אפקט החממה. נוסף על כך, ההגדרה המקובלת של אזור מגורים מניחה את קיומם של תנאים "דמויי אדמה".
זה מרמז על אטמוספרה עשירה בחנקן, חמצן, פחמן דו חמצני, ומים, והתייצבה על ידי אותו תהליך מחזור גיאוכימיקלי פחמתי-סיליקט שקיים על כדור הארץ. בתהליך זה, משקעים ובליעה גורמים לסלעי סיליקט להפוך לפחמימנים ואילו פעילות גיאולוגית גורמת לסלעי פחמן להיות שוב מבוססי סיליקט.
זה מוביל לולאת משוב שמבטיחה שרמות הפחמן הדו-חמצני באטמוספרה יישארו יציבות יחסית, ובכך מאפשרות עלייה בטמפרטורות פני השטח (המכונה גם אפקט החממה). ככל שכוכב הלכת קרוב יותר לקצה הפנימי של האזור המגורים, כך נדרש פחות פחמן דו חמצני בכדי שזה יקרה. כפי שהסביר שוויטרמן במאמר שפורסם לאחרונה על ידי MIT Technology Review:
"אבל באזורים האמצעיים והחיצוניים של האזור המגורים, ריכוזי הפחמן הדו-חמצני האטמוספרי צריכים להיות גבוהים בהרבה כדי לשמור על טמפרטורות המסייעות למים נוזליים פנימיים."
לשם המחשה, הצוות השתמש בקפלר 62f כדוגמה, כדור הארץ העל המקיף כוכב מסוג K (מעט קטן ועמום יותר מהשמש שלנו) שנמצא כ 990 שנות אור מכדור הארץ. כוכב לכת זה מקיף את הכוכב שלו באותו המרחק כמו שנוגה עושה את השמש, אך המסה התחתונה של הכוכב פירושה שהוא נמצא בקצה החיצוני של האזור המגורים.
כאשר התגלה בשנת 2013, נחשב כוכב לכת שהוא מועמד טוב לחיים מחוץ לכדור הארץ, בהנחה שיש נוכחות של אפקט חממה מספיק. עם זאת, שוויטרמן ועמיתיו חישבו כי זה ייקח פי אלף יותר פחמן דו חמצני (300 עד 500 קילופסקלים) ממה שהיה על כדור הארץ כאשר התפתחו לראשונה צורות חיים מורכבות (לפני 1.85 מיליארד שנים).
עם זאת, כמות זו של פחמן דו חמצני תהיה רעילה לרוב צורות החיים המורכבות כאן בכדור הארץ. כתוצאה מכך, קפלר 62f לא היה מועמד מתאים לכל החיים גם אם היה מספיק חם בכדי שיהיו מים נוזליים. לאחר שהתבססו באילוצים הפיזיולוגיים הללו, סיכמו שוויטרמן וצוותו כי אזור המגורים לחיים מורכבים חייב להיות צר משמעותית - רבע ממה שהוערך בעבר.
שוויטרמן ועמיתיו גם חישבו כי ככל הנראה שיש כמה Exoplanets רמות גבוהות יותר של חד תחמוצת הפחמן מכיוון שהן מקיפות כוכבים קרירים. זה מציב אילוץ משמעותי על אזורי המגורים של כוכבי הגמדים האדומים, אשר מהווים במקרה 75% מהכוכבים ביקום - ואשר נחשבים למקום הסביר ביותר למצוא כוכבי לכת שהם אדמתיים (כלומר סלעיים) בטבע.
לממצאים אלה יכולות להיות השלכות דרסטיות על מה שמדענים רואים כ"פונים למגורים ", שלא לדבר על גבולות אזור המגורים של כוכב. כפי שהסביר שוויטרמן:
"המשמעות האחת היא שאולי לא נצפה למצוא סימנים של חיים אינטליגנטיים או טכני-חתימות על כוכבי לכת המקיפים את גמדי ה- M המאוחרים או על כוכבי לכת שעלולים להתיישב בסמוך לקצה החיצוני של אזורי המגורים שלהם."
כדי לסבך את העניינים עוד יותר, מחקר זה הוא אחד מתוך כמה להציב אילוצים נוספים על מה שניתן לראות בו ככוכבי לכת מאוחרים של מאוחר. בשנת 2019 בלבד נערך מחקר שמראה כיצד למערכות הכוכבים הגמדיות האדומות יתכן שלא יהיו חומרי גלם הדרושים להיווצרות החיים, וכי אולי כוכבי הגמדים האדומים לא יספקו מספיק פוטונים בכדי שתתפתח פוטוסינתזה.
כל זה מוסיף לאפשרות המובהקת כי החיים בגלקסיה שלנו עשויים להיות נדירים יותר ממה שחשבו בעבר. אך כמובן, הידיעה בוודאות כלשהי מהם גבולות ההתחייבות תדרוש מחקרים נוספים. למזלנו, לא נצטרך לחכות יותר מדי כדי לגלות זאת, מכיוון שמספר טלסקופים מהדור הבא יופעלו בעשור הקרוב.
אלה כוללים את טלסקופ החלל ג'יימס ווב (JWST), ה טלסקופ גדול במיוחד (ELT) וה טלסקופ מגלן ענק (שעון גריניץ). מכשירים חדישים אלה ואחרים צפויים לאפשר מחקרים ואפיונים הרבה יותר מפורטים של exoplanets. וכשזה יקרה, יהיה לנו מושג טוב יותר עד כמה הסיכויים שהחיים שם קיימים.
