כשמדובר בחיפוש אחר חיים חוץ-ארציים, למדענים יש נטייה להיות קצת גיאוצנטריים - כלומר הם מחפשים כוכבי לכת הדומים לשלנו. ניתן להבין זאת, מכיוון שכדור הארץ הוא הכוכב היחיד שאנחנו מכירים אותו התומך בחיים. כתוצאה מכך, המחפשים חיים חוץ-ארציים חיפשו כוכבי לכת שהם טבעיים (סלעיים) באופיים, מסלול בתוך אזורי הכוכבים שלהם, ויש להם מספיק מים על פני השטח שלהם.
במהלך גילוי כמה אלפי exoplanets, מדענים גילו כי רבים עשויים להיות למעשה "עולמות מים" (כוכבי לכת שבהם עד 50% מהמסה שלהם הם מים). זה באופן טבעי מעלה כמה שאלות, כמו כמה מים הם יותר מדי, ויכולים להיות יותר מדי אדמות להוות בעיה? כדי לטפל בכך, זוג חוקרים מהמרכז לאסטרופיזיקה של הרווארד סמיתסוניאן (CfA) ערכו מחקר כדי לקבוע כיצד היחס בין המוני מים לארץ יכול לתרום לחיים.
המחקר - "תלות בפעילות ביולוגית בשבר פני השטח של כוכבי לכת", הנבדק לפרסום עם כתב העת האסטרונומי- נכתב על ידי מנאסבי לינגם, עמית פוסט-דוקטורט במכון ל- CfA לתאוריה ומחשוב (ITC), ואברהם לוב - מנהל ה- ITC והיו"ר למדעי המדע של אוניברסיטת הרווארד.
ראשית, לינגאם ולוב עוסקים בנושא העיקרון האנתרופי, שמילא תפקיד מרכזי במחקר אסטרונומיה ומחקרי אקס-פלאנט. בקיצור, עיקרון זה קובע כי אם התנאים בכדור הארץ מתאימים להכיל חיים, הוא חייב להתקיים לצורך יצירת חיים. עיקרון זה, המורחב לכל היקום, טוען כי חוקי הפיזיקה קיימים כפי שהם מתקיימים למען הוליד חיים.
דרך נוספת להסתכל על זה היא לשקול כיצד ההערכות שלנו על כדור הארץ נופלות במה שמכונה "אפקטים של בחירת תצפית" - כאשר התוצאות מושפעות ישירות מסוג השיטה המעורבת. במקרה זה, ההשפעות נובעות מהעובדה שהחיפוש שלנו אחר חיים מעבר לכדור הארץ ומערכת השמש שלנו דורש קיום של צופה הממוקם כראוי.
למעשה אנו נוטים להניח כי התנאים לחיים יהיו בשפע ביקום מכיוון שאנו מכירים אותם. תנאים אלה נוכחות של מים נוזלים ושל המוני יבשה, שהיו חיוניים להתהוות החיים כפי שאנו מכירים אותם. כפי שהסביר לינגאם למגזין החלל באמצעות הדוא"ל, זו אחת הדרכים בהן עולה העיקרון האנתרופי כשאתה מחפש אחר כוכבי לכת שעשוי להיות מיושב:
"העובדה ששברי הארץ והמים של כדור הארץ דומים זה לזה מעידה על השפעות סלקציה אנתרופיות, כלומר, הופעתם של בני אדם (או משקיפים מודעים אנלוגיים) עשויה להקל על ידי תערובת מתאימה של אדמה ומים."
עם זאת, כאשר אנו מתייחסים לכמה מכוכבי-העל הרבים שהתגלו במערכות כוכבים אחרות, ניתוחים סטטיסטיים של צפיפותם הממוצעת הראו כי לרובם יש שברים גבוהים של נדיפים. דוגמה טובה לכך היא מערכת TRAPPIST-1, בה הדוגמנות התיאורטית של שבעת כוכבי הלכת בגודל האדמה שלה ציינה כי הן יכולות להיות עד 40-50% במשקל.
לפיכך, "עולמות מים" אלה יהיו בעלי אוקיינוסים עמוקים מאוד, ואין על מעשי אדמה לדבר עליהם, מה שעלול להיות בעל השלכות דרסטיות על הופעת החיים. יחד עם זאת, כוכבי לכת שיש בהם מעט מאוד מים על פני השטח שלהם אינם נחשבים למועמדים טובים לכל החיים, בהתחשב בכך שהמים חיוניים לחיים כפי שאנו מכירים אותם.
"יותר מדי יבשת היא בעיה, מכיוון שהיא מגבילה את כמות מי השטח, ובכך הופכת את רוב היבשות לצחיחות מאוד", אמר לינגאם. "מערכות אקולוגיות צחיחות מאופיינות בדרך כלל בשיעורים נמוכים של ייצור ביומסה בכדור הארץ. במקום זאת, אם לוקחים בחשבון את התרחיש ההפוך (כלומר בעיקר אוקיינוסים), נתקל בבעיה פוטנציאלית בזמינות הזרחן, שהוא אחד המרכיבים החיוניים לחיים כידוע. מכאן שהדבר עלול לגרום לצוואר בקבוק בכמות הביומסה. "
כדי לתת מענה לאפשרויות הללו, לינגם ולאוב חיפשו ניתוח כיצד כוכבי לכת עם יותר מדי מים או אדמת אדמה עלולים להשפיע על התפתחותם של ביו-מרחבים חיצוניים. כפי שהסביר לינגאם:
"[W] e פיתח מודל פשוט כדי להעריך איזה חלק מהאדמה יהיה צחיח (כלומר מדבריות) ובלתי מיושב יחסית. עבור התרחיש עם ביו-ספירות שנשלטות על ידי מים, הזמינות של זרחן הופכת לגורם המגביל. כאן השתמשנו במודל שפותח באחד מהמאמרים הקודמים שלנו, המביא בחשבון את המקורות והכיורים של הזרחן. שילבנו את שני המקרים הללו, השתמשנו בנתונים מכדור הארץ כנדרט, וכך קבענו כיצד תכונותיה של ביוספרה גנרית יהיו תלויות בכמות האדמה והמים. "
מה שהם מצאו היה כי איזון זהיר בין אדמות אוקיינוסים (בדומה למה שיש לנו כאן על כדור הארץ) הוא קריטי להופעתם של ביו-ספירות מורכבות. בשילוב עם הדמיות מספריות של חוקרים אחרים, המחקר של לינגאם ולוב מצביע על כך שכוכבי לכת כמו כדור הארץ - ביחסם של אוקיינוסים לעבר אדמה (בערך 30:70) - הם כנראה נדירים למדי. כפי שסיכם לינגאם:
"לפיכך המסקנה הבסיסית היא שלא ניתן להטות יותר מדי את איזון חלקי האדמה והמים בדרך זו או אחרת. עבודתנו מראה גם כי אירועים אבולוציוניים חשובים, כמו עליית רמות החמצן והופעתם של מינים טכנולוגיים, עשויים להיות מושפעים מהפרקט של מים יבשתיים, וכי הערך האופטימלי יכול להיות קרוב לזה של כדור הארץ. "
מזה זמן רב אסטרונומים חיפשו exoplanets בהם נפוצים תנאים דמויי כדור הארץ. זה ידוע כגישת "הפירות הנמוכים לתליה", שם אנו מנסים למצוא חיים על ידי חיפוש אחר ביו-חתימות שאנו מקשרים לחיים כפי שאנו מכירים אותם. אך על פי המחקר האחרון, מציאת מקומות כאלה יכולה להיות כמו לחפש יהלומים במחוספס.
מסקנות המחקר עשויות להיות בעלות השלכות משמעותיות גם כשמדובר בחיפוש אחר מודיעין חוץ-ארצי, מה שמצביע על כך שגם הוא די נדיר. למרבה המזל, לינגם ולוב מודים שלא די ידוע על Exoplanets ויחסיהם בין מים לארץ כדי לומר דבר מפורש.
עם זאת, לא ניתן לחזות כיצד הדבר משפיע על SETI באופן מוחלט, "אמר לינגאם. "זה מכיוון שעדיין אין לנו אילוצים תצפיתיים נאותים על שברים ומים יבשתיים של Exoplanets, ועדיין יש הרבה אלמונים בידע הנוכחי שלנו כיצד התפתחו מינים טכנולוגיים (המסוגלים להשתתף ב- SETI)."
בסופו של דבר עלינו להיות סבלניים ולחכות לאסטרונומים ללמוד יותר על כוכבי לכת חוץ-סולריים וסביבותיהם. זה יתאפשר בשנים הקרובות בזכות הטלסקופים מהדור הבא. אלה כוללים טלסקופים מבוססי קרקע כמו הטלוויזיה של ה- ESO טלסקופ גדול במיוחד (ELT) וטלסקופים מבוססי חלל כמו ה- טלסקופ החלל ג'יימס ווב (JWST) - אשר אמורים להתחיל בפעולות בשנת 2024 ו- 2021, בהתאמה.
עם שיפורים בטכנולוגיה ואלפי Exoplanets העומדים כעת למחקר, אסטרונומים החלו לעבור מתהליך הגילוי לאפיון. בשנים הבאות, מה שאנו לומדים על אטמוספריות מחוץ ל planet, יעברו דרך ארוכה לקראת הוכחת או הפרכת המודלים התיאורטיים, התקוות והציפיות שלנו. זמן נתון, סוף סוף נוכל לקבוע עד כמה חיים בשפע ביקום שלנו, ואילו צורות הם עשויים ללבוש.
