Шта тачно егзопланету чини „насељивом“?

Једна од најузбудљивијих тема у астрономији данас је потрага за егзопланетама, или планетама изван нашег Сунчевог система. До сада смо пронашли преко 5.000 егзопланета, а сваке године их откривамо више. А свети грал истраживања егзопланета је пронаћи планете погодне за живот на којима бисмо могли тражити живот изван наше планете.

Ако сте заинтересовани за астрономију, вероватно сте видели наслове вести о томе насељиве егзопланете које су откривене мисијама попут НАСА-иног свемирског телескопа Кеплер или сателита за истраживање транзитних егзопланета (ТЕСС). Ове планете су типично сличне Земљи и могле би имати течну воду на својој површини, а сматра се да би могле да подрже живот. Али како можемо рећи да ли је планета погодна за живот са милион миља далеко? И шта тачно подразумевамо под насељивим?

Разговарали смо са стручњаком за настањивање Абелом Мендесом из Лабораторије за планетарну настањивост у Универзитет Порторико у Арецибу, који нам је рекао да је могућност становања много компликованија од вас би могао помислити.

Настањивост није бинарна

Начин на који већина људи говори о настањивости је као да је у питању бинарно стање. Или је планета погодна за становање, или није. Али када дубље размислите о овом питању, јасно је да ова дефиниција неће успети. Да ли мислимо на усељив као у способан да одржи људски живот? Или живот микроба? Да ли мислимо да је то угодно окружење за успех у животу или окружење у којем је опстанак тежак, али теоретски могућ? Да ли мислимо да је живот могао еволуирати у том окружењу, или да је живот тамо стигао, могао би да опстане?

Не постоји јасан одговор на ова питања, због чега је грешка размишљати о настањености као да/не питање. Уместо тога, требало би да размишљамо о настањивости као о мери способности за одређени тип живота.

Ова конфузија не постоји само међу грађанима. Мендес је рекао да постоји недостатак консензуса међу научницима о томе шта значи и настањивост. То је „оптерећена реч“, рекао је, „јер у нашим уобичајеним разговорима, хабитабилити значи настањивост за људи.” Али када гледамо друге планете, не мислимо само на људе, већ и на друге врсте живота.

Све време док су се астробиолози питали о настањивости егзопланета, окренуло се постојала је још једна група људи која је деценијама размишљала о могућности становања: Еколози. Еколози говоре о „прикладности станишта“ окружења овде на Земљи – као о подобности одређеног окружења за одређени тип живота да напредује. То је управо оно што је астробиолошка заједница покушавала да постигне својим истраживањем егзопланета.

На почетку свог истраживања ове теме, Мендес је наишао на овај еколошки рад, рекао је: „Схватио сам да оно што људи у поље астробиологије које су покушавали да ураде – да дефинишу и квантификују настањивост – већ су радили еколози пре деценија.

Шта је са насељивом зоном?

Проблем, дакле, није у одређивању да ли је егзопланета усељива или није, већ у одређивању које карактеристике би је учиниле погодном за типове живота.

Једно релативно лако место за почетак је захтев да течна вода буде доступна. Течна вода је неопходна за скоро све облике живота каквог познајемо због његових растварачких својстава. Многе ствари се растварају у води, што значи да је добро за мешање ствари што омогућава хемијске реакције. Такође игра важну улогу у функционисању ензима. Дакле, када су научници замислили услове за егзопланету погодну за живот, доступност течне воде је на врху листе.

То је оно што нам даје идеју о „зони погодној за живот“. Ово је област око звезде где се процењује да би планета била на одговарајућој температури да би на својој површини имала течну воду. Ако бисмо пронашли ан Планета слична Земљи у настањивој зони звезде резоновање гласи, нашли бисмо добру полазну тачку за тражење живота.

Међутим, бити у зони погодној за становање није све и крај свега настањивости. То је само један основни услов. И, каже Мендез, термин је изазвао „многу конфузију“, јер ће астрономи често рећи да је планета насељива када мисле да је у зони погодној за живот. Он преферира термин „потенцијално усељив“ да би јасно ставио до знања да је ово далеко од решеног питања.

Фактори настањивости

Ок, течна вода је неопходна. Шта је још потребно да би планета угостила живот? Имамо солидно разумевање тога на основу облика живота одавде на Земљи. Када је у питању процена настањивости егзопланета, астробиолози желе да знају о факторима као што је планета масу и полупречник, као и температуру на површини, притисак и део планете који је покривен вода.

Изазовно је одредити ове факторе за било коју егзопланету. За већину сада откривених егзопланета можемо знати факторе као што су њихов орбитални период, њихов радијус или маса и њихов звездани ток, што је количина зрачења коју примају од своје звезде домаћина. Али да бисмо знали њихову површинску температуру или притисак, на пример, морали бисмо да знамо о њиховој атмосфери.

Да бисте видели зашто, погледајте наш соларни систем. Венера има највишу површинску температуру у Сунчевом систему, иако је удаљенија од Сунца од Меркура. То је зато што Венера има изузетно густу атмосферу која задржава топлоту и подиже температуру површине. Ванземаљски астробиолог који посматра наш соларни систем можда не зна колико је Венера била врућа јер то није очигледно из даљине.

Будући рад који ће обавити телескопи као што је свемирски телескоп Јамес Вебб ће нам омогућити да сазнамо више о томе атмосфере егзопланета, али за сада научници морају да процене површинске температуре.

Количина површине прекривене водом је такође важна. Зове се фракција океана, ово је важно јер динамичка природа океана чини их одличним у транспорту хранљивих материја широм планете како би место учинило гостопримљивијим за живот.

Тренутно немамо инструменте који би могли да измере део океана егзопланета. Међутим, постоје идеје за будуће телескопе који би могао да погледа како се количина светлости коју рефлектује егзопланета мења док се ротира, што може да укаже на количину океана који покрива њену површину.

Упркос свим сложеностима у одређивању ових фактора, Мендес мисли да се наука о егзопланетима развија тако брзо да ћемо моћи да их измеримо у наредних двадесет година. „Десет година за мерења атмосфере различитим инструментима, затим десет година за нове телескопе који ће моћи да виде планете појединачно и измере део океана“, предвидео је он.

Каталог потенцијално настањивих егзопланета

Бити у стању да тако детаљно проучава егзопланете у будућим деценијама је узбудљиво, али научници такође желе да проучавају потенцијално настањиве егзопланете сада. Из тог разлога, Мендесова група држи Каталог насељивих егзопланета, што је списак свих до сада откривених потенцијално настањивих егзопланета.

Да би била укључена у каталог, планета мора бити отприлике величине Земље и орбитира унутар зоне погодне за живот своје звезде. Али да бисмо узели у обзир многе факторе које још не можемо знати о овим егзопланетама, постоје два различита критеријума за средње величине Земље. Каталог има и конзервативну листу, која наводи планете до 1,6 пута већег полупречника од Земље или три пута своје масе, и оптимистичку листу, која има планете до 2,5 полупречника Земље или 10 пута веће маса.

То је зато што када тражимо потенцијалну настањивост, тражимо стеновите планете попут Земље, а не гасне планете. Егзопланете мале густине, попут гасних гиганта, нису добре за живот јер се лоше држе хранљиве материје које треба да буду доступне за живот – из истог разлога због којег не налазите живот у облацима Земља. Планете до отприлике два пута веће од Земље биће камените планете, али планете веће од тога могу бити тип који се зове мини Нептун или гасни патуљак, који вероватно неће подржавати живот.

Са преко 5.000 потврђених егзопланета можете замислити да би каталог набројао стотине кандидата за усељивост, али у ствари, има их релативно мало – само 21 на конзервативној и још 38 на оптимистичној листи.

Краткоћа листе могла би бити делимично зато што су многе методе детекције егзопланета боље у проналажењу већих егзопланета него мањих – уопштено говорећи, лакше је уочити нешто што је веће – и нека истраживања сугеришу да може бити милијарде планета сличних Земљи у нашој галаксији. Али за сада, број егзопланета на које можемо указати и које испуњавају најосновније критеријуме за потенцијалну настањивост и даље је низак.

Где сада тражити живот

Наравно, чињеница да постоји неколико потенцијално настањивих егзопланета за које знамо не значи да треба да одустанемо од тражења живота на другом месту. На неки начин, то олакшава одлучивање о циљевима истраживања када имате системе као што су ТРАППИСТ-1за коју се сматра да ће угостити чак четири потенцијално настањиве егзопланете и која ће бити кључна мета за предстојећи научни рад Свемирски телескоп Џејмс Веб.

Све ове расправе о настањивости покрећу идеју да ако постоји живот негде другде у универзуму, он ће бити барем упоредив са животом овде на Земљи. Када говоримо о потребама за водом или одређеним хранљивим материјама, то заснивамо на животу који смо приметили на нашој планети. Претпостављамо да ће негде другде бити живот какав познајемо, али је свакако могуће да би негде тамо могао постојати живот потпуно другачијег облика.

Иако научници признају ову могућност, они немају тенденцију да дају много пажње на концепт јер није практично користан за истраживање. „Нећете препознати живот јер га не познајемо“, истакао је Мендес, тако да то није нешто што бисмо могли да тражимо.

Тражимо живот у нашем соларном систему

Неки истраживачи тврде да уместо да тражимо егзопланете, можемо да тражимо у нашем соларном систему потенцијално настањиве светове - места као што је Сатурнов месец Енцеладус или Јупитеров месец Европа. Иако су превише удаљени од сунца да би имали течну воду на својим површинама, сматра се да имају течне морске океане испод ледене коре.

Али Мендез није уверен да су ове локације веома обећавајуће локације за живот због тих ледених кора. Ове коре блокирају приступ било којој атмосфери и спречавају пренос енергије са површине, што је чини неприкладном за одржавање живота. „То је горе од дубоких океана на нашој планети. Много је горе од било чега на Земљи“, рекао је он. "Мислим да тамо неће живети ништа осим микробног живота."

Чак би и проналажење микробног живота ван Земље било изузетно узбудљиво, отуда и циљ мисија попут ровера Персеверанце да се траже докази о древном животу на Марсу. Али Марс данас није баш гостољубив, иако је могао бити у једном тренутку у својој прошлости. Студије о настањивању околине Марса не обећавају да би било шта тамо преживело данас: „Ми процијенио је да је површина Марса хиљаду пута гора од пустиње Атакама“, за одржавање живота, Мендес рекао.

Напред на Марс

Упркос својим резервама у погледу сушних услова на Марсу, Мендес је прагматичан у погледу тога где бисмо могли пронаћи доказе о животу ако он постоји. „Када бих морао да се кладим где ћемо моћи да пронађемо живот, кладио бих се на Марс“, рекао је, „иако више волим егзопланете!“ То је због проблема детекције. Ако желите да знате да планета није само потенцијално настањена, већ да заправо има живот, потребан вам је доказ – а тај доказ је изузетно тешко добити са велике удаљености.

Са мисијама повратка узорака које су планиране за Марс у наредним деценијама, трка је да се део Марса врати на Земљу ради проучавања. Ови узорци су наша најбоља шанса за одређено откривање живота. „Дефинитивни одговор ће доћи ако имате узорак овде на Земљи, јер тражите микробиолошки живот у веома малим количинама“, објаснио је он.

Сценарио истраживања снова би био да се прикупи узорак из окружења на Марсу које би могло бити настањено по земаљским стандардима, као што је водоносник. Када бисмо пронашли доказе о животу у таквом окружењу, то би било сјајно – открили бисмо да наша планета није једина на којој живи живот.

Али Мендес каже да би неналажење доказа о животу у таквом окружењу било једнако узбудљиво. „Ако пронађемо насељиво место по земаљским стандардима и тамо нема живота, то ће бити невероватно и интригантно“, рекао је он. "Шта је пошло наопако? Шта се десило? Зашто нема живота?" С обзиром да живот постоји у тако широком спектру окружења на Земљи, а ми знамо да су Земља и Марс поделили материјал путем удара, било би заиста чудно да је живот ограничен на наше Планета.

„Било би велико откриће пронаћи живот, али негативни резултат би био још дубљи“, рекао је Мендес. „Овде нема начина да погрешите. То је вин-вин ситуација. Одговор је на Марсу, тамо је. И сваки одговор је дубок.”

Препоруке уредника

• Ево зашто научници мисле да је живот могао напредовати на „пакленој планети“ Венери
• Астрономи примећују егзопланету која ствара спиралне кракове око своје звезде
• Европска свемирска летелица БепиЦоломбо данас је трећи пут прелетела Меркур
• Ова егзопланета је преко 2.000 степени Целзијуса, има испарени метал у својој атмосфери
• Потрага за насељивим месецима у Сунчевом систему се загрева