Ένας από τους κύριους στόχους στην έρευνα για εξωγήινη ζωή είναι να βρεθούν πλανήτες πέρα ​​από τη Γη που θα μπορούσαν να υποστηρίξουν ζωή. Για να θεωρείται ένας πλανήτης κατοικήσιμος, οι επιστήμονες συμφωνούν ότι χρειάζονται αρκετοί βασικοί παράγοντες, με έναν από τους πιο σημαντικούς να είναι ότι ο πλανήτης έχει ατμόσφαιρα. Μια ατμόσφαιρα όχι μόνο προστατεύει τη ζωή από την επιβλαβή διαστημική ακτινοβολία, αλλά βοηθά επίσης στη ρύθμιση της θερμοκρασίας του πλανήτη.

Αν και οι επιστήμονες έχουν βρει βραχώδεις πλανήτες που μοιάζουν με τη Γη σε τροχιά γύρω από άλλους αστέρες, δεν έχουν ακόμη καταφέρει να επιβεβαιώσουν εάν κάποιος από αυτούς τους πλανήτες έχει ατμόσφαιρα. Η ανακάλυψη τέτοιων πλανητών θα μας έδινε πολύτιμες γνώσεις για το πώς σχηματίζονται οι ατμόσφαιρες και τι κάνει έναν πλανήτη ικανό να διατηρήσει ζωή.

Καλλιτεχνική αναπαράσταση του γήινου εξωπλανήτη GJ 1132 b. Image credit: NASA, ESA, Robert L. Hurt (IPAC)

Μια πρόσφατη μελέτη με επικεφαλής την Qiao Xue, Ph.D. φοιτήτρια στο Πανεπιστήμιο του Σικάγο, εισήγαγε έναν νέο τρόπο ανίχνευσης ατμοσφαιρών σε μακρινούς πλανήτες. Αυτή η μέθοδος είναι απλούστερη και πιο αποτελεσματική από παλαιότερες τεχνικές. Η μελέτη, που έγινε σε συνεργασία με τον καθηγητή Jacob Bean, δημοσιεύτηκε στο περιοδικό The Astrophysical Journal Letters. Αυτή η νέα τεχνική θα μπορούσε να βοηθήσει τους επιστήμονες να μελετήσουν πολλούς περισσότερους πλανήτες στο μέλλον. Όσο περισσότερους πλανήτες μπορούμε να αναλύσουμε, τόσο πιο πιθανό είναι να βρούμε μοτίβα που δείχνουν πώς σχηματίζονται οι ατμόσφαιρες. Η Xue ελπίζει ότι όσο περισσότερα δεδομένα γίνονται διαθέσιμα, ειδικά από ισχυρά τηλεσκόπια, όπως το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb, θα μας βοηθήσει να προβλέψουμε ποιοί πλανήτες θα μπορούσαν να είναι κατοικήσιμοι.

Γιατί οι ατμόσφαιρες έχουν σημασία

Η κατανόηση του εάν ένας πλανήτης έχει ατμόσφαιρα είναι ζωτικής σημασίας για τον προσδιορισμό των δυνατοτήτων του να υποστηρίξει ζωή. Για παράδειγμα, η ατμόσφαιρα της Γης βοηθά στην ομοιόμορφη κατανομή της θερμότητας από τον Ήλιο, καθιστώντας την ένα άνετο μέρος για την ύπαρξη ζωής. Χωρίς ατμόσφαιρα, η επιφάνεια ενός πλανήτη θα μπορούσε να γίνει πολύ ζεστή ή πολύ κρύα για να επιβιώσουν οι ζωντανοί οργανισμοί.

Ωστόσο, είναι εξαιρετικά δύσκολο να παρατηρήσουμε απευθείας βραχώδεις πλανήτες που μοιάζουν με τη Γη, ειδικά αυτούς που βρίσκονται κοντά στους μητρικούς τους αστέρες. Αντίθετα, οι επιστήμονες πρέπει να συγκεντρώσουν πληροφορίες, όπως, για παράδειγμα, είναι ο τρόπος που συμπεριφέρεται το φως που λαμβάνουμε στη Γη, όταν ο πλανήτης κινείται μπροστά (διάβαση) ή πίσω (απόκρυψη) από τον μητρικό του αστέρα.

Μια Νέα Προσέγγιση

Το 2019, οι επιστήμονες πρότειναν μια μέθοδο που θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για την αναζήτηση ατμοσφαιρών σε εξωπλανήτες. Αυτή η προσέγγιση, που δοκιμάστηκε τώρα από την Xue και την ομάδα της, εξετάζει τη θερμοκρασία του πλανήτη. Συγκεκριμένα, μετρούν τη διαφορά μεταξύ της θερμοκρασίας της πλευράς του πλανήτη που βλέπει τον αστέρα του και του πόσο θερμός θα μπορούσε θεωρητικά να είναι ο πλανήτης χωρίς ατμόσφαιρα. Εάν ένας πλανήτης έχει ατμόσφαιρα, θα σκορπίσει θερμότητα στην επιφάνειά του, μειώνοντας τη θερμοκρασία στην πιο καυτή πλευρά του. Επομένως, εάν η μετρούμενη θερμοκρασία ενός πλανήτη είναι χαμηλότερη από το θεωρητικό μέγιστο, υποδηλώνει την παρουσία ατμόσφαιρας.

Η πρόκληση με αυτή τη μέθοδο ήταν ότι μέχρι πρόσφατα, δεν είχαμε όργανα αρκετά ακριβή για να μετρήσουμε με ακρίβεια αυτές τις θερμοκρασίες. Αυτό άλλαξε με την άφιξη του διαστημικού τηλεσκοπίου James Webb, το οποίο μπορεί να παρατηρεί πλανήτες στην υπέρυθρη περιοχή. Αυτό επιτρέπει στους επιστήμονες να μετρούν τη θερμότητα που εκπέμπεται από έναν πλανήτη με μεγαλύτερη ακρίβεια από πριν.

Δοκιμή της μεθόδου

Η νέα μέθοδος δοκιμάστηκε σε έναν εξωπλανήτη που ονομάζεται GJ1132 b. Οι επιστήμονες παρατήρησαν ότι ο πλανήτης εμπόδισε μέρος του φωτός του μητρικού του αστέρα καθώς περνούσε μπροστά από τον αστέρα (διάβαση πλανήτη). Μέτρησαν επίσης το φως που εκπέμπεται, όταν ο πλανήτης ήταν σχεδόν πίσω από τον αστέρα. Συγκρίνοντας αυτές τις μετρήσεις, μπόρεσαν να υπολογίσουν τη θερμοκρασία του πλανήτη.

Το αποτέλεσμα; Η θερμοκρασία του GJ1132 b ήταν σχεδόν τόσο ζεστή όσο θα μπορούσε θεωρητικά, υποδηλώνοντας ότι ο πλανήτης δεν έχει ατμόσφαιρα για να διαχέει θερμότητα γύρω από την επιφάνειά του. Εξαιτίας αυτού, οι επιστήμονες κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι ο GJ1132 b δεν είναι πιθανό να είναι κατοικήσιμος.

Πλεονεκτήματα της Νέας Μεθόδου

Αν και αυτή δεν είναι η μόνη τεχνική για την εύρεση ατμοσφαιρών, έχει ορισμένα πλεονεκτήματα σε σχέση με άλλες μεθόδους. Μια κοινή προσέγγιση είναι η μέτρηση του φωτός που διέρχεται από την ατμόσφαιρα ενός πλανήτη, αλλά αυτό μπορεί να περιπλέκεται από τη δραστηριότητα στον αστέρα ή την παρεμβολή από τα σύννεφα. Η μέθοδος της Xue είναι απλούστερη και λιγότερο πιθανό να δώσει παραπλανητικά αποτελέσματα.

Εφαρμόζοντας αυτή την τεχνική σε περισσότερους πλανήτες, οι επιστήμονες ελπίζουν να δημιουργήσουν μια σαφέστερη εικόνα του πώς σχηματίζονται οι ατμόσφαιρες και ποιες συνθήκες χρειάζονται ώστε οι πλανήτες να τις διατηρήσουν. Αυτή η γνώση θα διευκολύνει τον εντοπισμό πλανητών που έχουν τη δυνατότητα να διατηρήσουν τη ζωή.

Για την Xue, η έρευνα ήταν ιδιαίτερα συναρπαστική επειδή αφορούσε βραχώδεις πλανήτες, οι οποίοι θεωρούνται τα πιο πιθανά μέρη για εύρεση ζωής. Δήλωσε σχετικά «Πάντα ήθελα να μελετήσω βραχώδεις πλανήτες λόγω των δυνατοτήτων τους για να είναι κατοικήσιμοι. Τώρα ανυπομονώ να δω ποιες νέες ανακαλύψεις θα κάνουμε στο μέλλον».

Η νέα μελέτη δημοσιεύτηκε εδώ

Περισότερα εδώ και εδώ


Παναγιώτης Νιάρχος

ΕΚΠΑ