כאשר הם מחפשים אחר Exoplanets פוטנציאליים למגורים, המדענים נאלצים לנקוט בגישת הפירות הנמוכים לתליה. מכיוון שכדור הארץ הוא הכוכב היחיד שאנחנו מכירים אותו ומסוגל לתמוך בחיים, חיפוש זה בעצם מסתכם בחיפוש אחר כוכבי לכת שהם "דמויי אדמה". אבל מה אם כדור הארץ אינו מקל המטרות המיועד לכולנו שכולנו נוטים לחשוב שהוא?
זה היה נושא להרצאה מרכזית שהתקיימה לאחרונה בקונגרס הגיאוכימיה של גולדשמידט, שהתקיים בין ה- 18 ל -23 באוגוסט, בברצלונה, ספרד. כאן, צוות חוקרים הנתמכים על ידי נאס"א הסביר כיצד בחינה של מה שעוסק בהגדרת אזורים ראויים למגורים (HZs) מראה כי בחלק מה- exoplanets יתכן ותנאים טובים יותר לשגשוג החיים מאשר כדור הארץ עצמו.
המצגת התבססה על מחקר שכותרתו "אזור מוגבל לחיים מורכבים", שהופיע בגיליון יוני 2019 של כתב העת האסטרופיזי. המחקר נערך על ידי חוקרים מקלטק, מכון גודארד למדעי החלל של נאס"א, מכון האסטרוביולוגיה של נאס"א, התוכנית הפוסט-דוקטורט של נאס"א, המעבדה הוירטואלית NExSS, המכון לחלל השיש הכחול ומוסדות אוניברסיטאות מרובים.
כפי שהם מצביעים במחקר שלהם, HZs מוגדרים בדרך כלל כמרחק המרחקים מכוכב מארח שבתוכם יכולים להתקיים מים נוזליים על פני השטח. עם זאת, אין זה מביא בחשבון את הדינמיקה האטמוספרית הנחוצה כדי להבטיח יציבות אקלימית - הכוללת משוב קרבונט-סיליקט לשמירה על טמפרטורות פני השטח בטווח מסוים.
מכיוון שרק שיטות עקיפות זמינות כדי לאמוד את התנאים במרחבים חיצוניים רחוקים, אסטרונומים מסתמכים על מודלים מתוחכמים לאקלים פלנטרי ואבולוציה. במהלך הצגת הסינתזה שלהם על גישה זו במהלך הרצאת המרכזית, תיארה ד"ר סטפני אולסון מאוניברסיטת שיקגו (מחברת משותפת למחקר) את החיפוש כדי לזהות את הסביבות הטובות ביותר לחיים על גבי Exoplanets:
"החיפוש של נאס"א אחר החיים ביקום מתמקד בכוכבי לכת בשם Habitable Zone, שהם עולמות שיש להם פוטנציאל לאוקיינוסים מים נוזליים. אך לא כל האוקיינוסים מסבירי פנים באותה מידה - וחלק מהאוקיינוסים יהיו מקומות טובים יותר לחיות מאחרים בגלל דפוסי התפוצה העולמיים שלהם.
"עבודתנו נועדה לזהות את האוקיאנוסים השונים שיש להם את היכולת הגדולה ביותר לארח חיים שפע ופעיל בעולם. החיים באוקיאנוסים של כדור הארץ תלויים בהתנפחות (זרימה כלפי מעלה) המחזירה חומרים מזינים ממעמקי האוקיאנוס האפלים לחלקים המוארים באוקיינוס שבהם חיים חיים פוטוסינתטיים. פירוק רב יותר פירושו אספקת מזון תזונתית נוספת, מה שאומר יותר פעילות ביולוגית. אלה התנאים שאנו צריכים לחפש על Exoplanets ".
לצורך המחקר, דגם אולסן ועמיתיה אילו תנאים עשויים להיות בסוגי Exoplanets מסוגים שונים באמצעות תוכנת ROCKE-3D. מודל זרימת הדם הכללי הזה (GCM) פותח על ידי מכון גודארד ללימודי חלל (GISS) של נאס"א בכדי לחקור נקודות שונות בתולדות כדור הארץ וכוכבי לכת יבשתיים אחרים של מערכת השמש (כמו מרקורי, ונוס ומאדים).
תוכנה זו יכולה לשמש גם כדי לדמות את האקלים ובתי הגידול באוקיינוס על סוגים שונים של exoplanets. לאחר שעיצבו דגימות של מגוון exoplanets אפשריות (בהתבסס על מעל 4000 שהתגלו עד כה), הם הצליחו לקבוע אילו סוגים של exoplanets הם הסבירים ביותר לפתח ולקיים biosfheres משגשג.
זה כלל שימוש במודל של זרימת אוקיינוס שזיהה לאילו exoplanets יהיה המעבר היעיל ביותר וכך יוכלו לשמור על אוקיינוסים בתנאים מסבירי פנים. מה שהם מצאו היה שכוכבי לכת עם צפיפות אטמוספרית גבוהה יותר, שיעורי סיבוב איטית יותר ונוכחות יבשות, מניבים כולם שיעורי דיור גבוהים יותר.
הנסיגה העיקרית מכאן היא שכדור הארץ לא יכול להיות ראוי למגורים באופן אופטימלי, בהתחשב בקצב הסיבוב המהיר למדי שלו. "זו מסקנה מפתיעה", אמר ד"ר אולסון, "זה מראה לנו כי תנאים בכמה exoplanets עם דפוסי זרימת אוקיינוס טובים יכול להיות מתאים יותר לתמיכה בחיים שופעים יותר או פעילים יותר מאשר החיים על כדור הארץ."
זה סוג של חדשות טובות / חדשות רעות. מצד אחד, זה אכן מנפץ את האשליה שכדור הארץ הוא הסטנדרט שבעזרתו ניתן למדוד exoplanets אחרים שניתן לבחירה. מצד שני, זה מצביע על כך שהחיים עשויים להיות בשפע יותר ביקום שלנו מכפי שהערכות שמרניות קודמות היו מעידות.
אבל כפי שאולסן ציין, תמיד יהיה פער בין החיים לזה שניתן לזהות על ידינו, בגלל מגבלות הטכנולוגיה שלנו. מחקר זה הוא אפוא משמעותי בכך שהוא מעודד את האסטרונומים לכוון את המאמצים שלהם לתת המשנה של exoplanets אשר ככל הנראה יעדיפו "ביו-ספירות גדולות ופעילות גלובליות בהן יהיה החיים הקלים ביותר לאיתור - והיכן שאי-הגילויים יהיו המשמעותיים ביותר".
זה יתאפשר בעשור הקרוב בזכות פריסת הטלסקופים מהדור הבא כמו זה טלסקופ החלל ג'יימס ווב (JWST), שהאסטרונומים מצפים שהם יסייעו באפיון האטמוספרות וסביבות השטח של exoplanets. טלסקופים אחרים, שעדיין נמצאים על לוח השרטוט, עשויים להרחיק לכת עוד יותר - בין השאר בזכות מחקרים כמו אלה.
"באופן אידיאלי, עבודה זו תיידע את עיצוב הטלסקופים כדי להבטיח שלמשימות עתידיות," אמר ד"ר אולסון, "כמו המושגים המוצעים לטלסקופ LUVOIR או HabEx, יש את היכולות הנכונות; עכשיו אנו יודעים מה לחפש, ולכן עלינו להתחיל לחפש ".
כשמדובר בחיפוש אחר עדויות לחיים שמעבר למערכת השמש שלנו (או בתוכה) הידיעה מה לחפש עשויה להיות חשובה עוד יותר מאשר להחזיק בכלים המתוחכמים ביותר לעשות זאת. בשנים הבאות, לאסטרונומים יהיה היתרון של טכנולוגיה מתקדמת ושיטות משופרות, תוך שימוש בכל מה שלמדנו עד כה בכדי למצוא עדויות לחיים שאינם משלנו.
