I de sidste par årtier er tusinder af ekstra-solplaneter blevet opdaget i vores galakse. Fra den 28. juli 2018 er i alt 3.374 ekstra-solplaneter blevet bekræftet i 2.814 planetariske systemer. Mens størstedelen af disse planeter har været gasgiganter, har et stigende antal været landlige (dvs. klippefyldte) i naturen og blev fundet at de kredsede inden for deres stjerners respektive beboelige zoner (HZ).
Som tilfældet med solsystemet viser, betyder HZ'er ikke nødvendigt, at en planet kan støtte livet. Selvom Venus og Mars befinder sig i henholdsvis den indre og den ydre kant af solens HZ (ikke), er ingen af dem i stand til at støtte liv på dens overflade. Og med flere potentielt beboelige planeter, der opdages hele tiden, antyder en ny undersøgelse, at det måske var på tide at forbedre vores definition af beboelige zoner.
Undersøgelsen med titlen "En mere omfattende beboelig zone til at finde liv på andre planeter" dukkede for nylig online. Undersøgelsen blev udført af Dr. Ramses M. Ramirez, en forsker ved Earth-Life Science Institute ved Tokyo Institute of Technology. I årevis har Dr. Ramirez været involveret i studiet af potentielt beboelige verdener og bygget klimamodeller for at vurdere de processer, der gør planeter beboelige.
Som Dr. Ramirez anførte i sin undersøgelse, er den mest generelle definition af en beboelig zone det cirkulære område omkring en stjerne, hvor overfladetemperaturer på et kredsende legeme ville være tilstrækkelige til at holde vand i en flydende tilstand. Dette betyder dog ikke alene, at en planet er beboelig, og der skal tages yderligere hensyn til for at afgøre, om livet virkelig kunne eksistere der. Som Dr. Ramirez fortalte Space Magazine via e-mail:
”Den mest populære inkarnation af HZ er den klassiske HZ. Denne klassiske definition antager, at de vigtigste drivhusgasser i potentielt beboelige planeter er kuldioxid og vanddamp. Det antages også, at bevareligheden på sådanne planeter opretholdes af carbonat-silikatcyklussen, som det er tilfældet for Jorden. På vores planet drives carbonat-silikatcyklussen af pladetektonik.
”Carbonatsilicatcyklussen regulerer overførslen af kuldioxid mellem atmosfæren, overfladen og det indre af Jorden. Den fungerer som en planetarisk termostat over lange tidsskalaer og sikrer, at der ikke er for meget CO2 i atmosfæren (planeten bliver for varm) eller for lidt (planeten bliver for kold). Den klassiske HZ antager også (typisk), at beboelige planeter besidder samlede vandbeholdninger (f.eks. Totalt vand i havene og havene), der har samme størrelse som på jorden. ”
Det er, hvad der kan kaldes "lavhængende frugt" -tilgang, hvor forskere har kigget efter tegn på beboelighed baseret på, hvad vi som mennesker er mest bekendt med. I betragtning af at det eneste eksempel, vi har på levedygtighed, er planeten Jorden, har exoplanetundersøgelser været fokuseret på at finde planeter, der er "jordlignende" i sammensætning (dvs. klippefyldt), kredsløb og størrelse.
I de senere år er denne definition imidlertid blevet udfordret af nyere studier. Da eksoplanetforskning er flyttet væk fra blot at opdage og bekræfte eksistensen af kroppe omkring andre stjerner og flyttet til karakterisering, er der fremkommet nyere formuleringer af HZ'er, der har forsøgt at fange mangfoldigheden af potentielt beboelige verdener.
Som Dr. Ramirez forklarede, har disse nyere formuleringer komplimenteret traditionelle forestillinger om HZ'er ved at overveje, at beboelige planeter kan have forskellige atmosfæriske sammensætninger:
”De overvejer for eksempel påvirkningen af yderligere drivhusgasser som CH4 og H2, som begge er blevet betragtet som vigtige til tidlige forhold på både Jorden og Mars. Tilsætningen af disse gasser gør den beboelige zone bredere end hvad der ville blive forudsagt af den klassiske HZ-definition. Dette er fantastisk, fordi planeter, der menes at være uden for HZ, ligesom TRAPPIST-1h, nu kan være inden for det. Det er også blevet argumenteret for, at planeter med tæt CO2-CH4-atmosfære nær den ydre kant af HZ af varmere stjerner kan beboes, fordi det er svært at opretholde sådanne atmosfærer uden tilstedeværelse af liv. ”
En sådan undersøgelse blev foretaget af Dr. Ramirez og Lisa Kaltenegger, lektor ved Carl Sagan Institute ved Cornell University. I henhold til et papir, de producerede i 2017, og som dukkede op i Astrofysiske tidsskriftsbreve,eksoplanetjægere kunne finde planeter, der en dag ville blive beboelige baseret på tilstedeværelsen af vulkansk aktivitet - hvilket kunne ses gennem tilstedeværelsen af brintgas (H)2) i deres atmosfærer.
Denne teori er en naturlig forlængelse af søgningen efter ”Jordlignende” forhold, der betragter Jordens atmosfære ikke altid som den er i dag. Grundlæggende teoretiserer planetariske forskere, at for milliarder af år siden havde Jordens tidlige atmosfære en rigelig forsyning med brintgas (H2) på grund af vulkanisk udgasning og interaktion mellem brint og nitrogenmolekyler i denne atmosfære er det, der holdt Jorden varm længe til, at livet kunne udvikle sig.
I jordens tilfælde slap dette brint til sidst ud i rummet, hvilket antages at være tilfældet for alle jordiske planeter. På en planet, hvor der er tilstrækkelige niveauer af vulkansk aktivitet, kunne tilstedeværelsen af brintgas i atmosfæren dog opretholdes, hvilket giver mulighed for en drivhuseffekt, der ville holde deres overflader varme. I denne henseende kunne tilstedeværelsen af brintgas i en planetens atmosfære forlænge en stjernes HZ.
Ifølge Ramirez er der også tidsfaktoren, som ikke typisk tages med i beregningen af HZ'er. Kort sagt, stjerner udvikler sig over tid og udsætter forskellige strålingniveauer baseret på deres alder. Dette har effekten af at ændre sig, hvor en stjernes HZ når, hvilket muligvis ikke omfatter en planet, der i øjeblikket studeres. Som Ramirez forklarede:
”[I] t er vist, at M-dværge (virkelig seje stjerner) er så lyse og varme, når de først dannes, at de kan tørre alle unge planeter, der senere er bestemt til at være i den klassiske HZ. Dette understreger det punkt, at bare fordi en planet i øjeblikket er placeret i den beboelige zone, betyder det ikke, at den faktisk er beboelig (hvad så ikke mindst beboet). Vi burde være i stand til at holde øje med disse sager.
Endelig er der spørgsmålet om, hvilke slags stjernesystem astronomer har observeret i jakten på exoplaneter. Mens mange undersøgelser har undersøgt den gule dværgstjerne af G-typen (hvilket er, hvad vores sol er), er meget forskning blevet fokuseret på sent af M-typen (rød dværg) på grund af deres levetid og det faktum, at de mente at være de mest sandsynligvis sted at finde stenede planeter, der går i kredsløb inden for deres stjerners HZ'er.
Mens de fleste tidligere undersøgelser har fokuseret på enkeltstjernersystemer, tyder nyere arbejde på, at beboelige planeter kan findes i binære stjernesystemer eller endda røde gigantiske eller hvide dværgsystemer, potentielt beboelige planeter kan også have form af ørkenverdener eller endda havverdener, der er meget vådere end Jorden, ”siger Ramirez. "Sådanne formuleringer udvider ikke kun parameterrummet for potentielt beboelige planeter at søge efter, men de giver os mulighed for at filtrere de verdener ud, som er mest (og mindst) sandsynligt at være vært for livet."
I sidste ende viser denne undersøgelse, at den klassiske HZ ikke er det eneste værktøj, der kan bruges til at vurdere muligheden for udenjordisk liv. Som sådan anbefaler Ramirez, at astronomer og eksoplanetjægere i fremtiden bør supplere den klassiske HZ med de yderligere overvejelser, som disse nyere formuleringer rejser. Dermed er de muligvis bare i stand til at maksimere deres chancer for at finde livet en dag.
”Jeg anbefaler, at forskere lægger særlig vægt på de tidlige stadier af planetariske systemer, fordi det hjælper med at bestemme sandsynligheden for, at en planet, der i øjeblikket er placeret i den nuværende beboelige zone, faktisk er værd at studere videre for mere bevis på livet,” sagde han. ”Jeg anbefaler også, at de forskellige HZ-definitioner bruges sammen, så vi bedst kan bestemme, hvilke planeter der mest sandsynligt er vært for. På den måde kan vi rangordne disse planeter og bestemme, hvilke der skal bruge det meste af vores teleskopetid og energi på. Undervejs vil vi også teste hvor gyldigt HZ-konceptet er, herunder at bestemme, hvor universel karbonatsilikatcyklussen er i en kosmisk skala. ”
