Η επιστήμη των εξωπλανητών μετατοπίζεται από την ανακάλυψη οποιωνδήποτε ανιχνεύσιμων εξωπλανητών στην αναζήτηση εκείνων που βρίσκονται στις κατοικήσιμες ζώνες των μητρικών τους αστέρων. Η προτεινόμενη διαστημική αποστολή Habitable World Observatory της NASA και άλλες παρόμοιες προσπάθειες επικεντρώνονται σε αυτούς τους κόσμους. Το πρόβλημα είναι ότι οι κατοικήσιμες ζώνες των αστέρων δεν είναι στατικές.
Οι κατοικήσιμες ζώνες (ΚΖ) δεν είναι στατικές, επειδή οι αστέρες δεν είναι στατικοί. Καθώς γερνούν και εξελίσσονται, η φωτεινότητα και η θερμοκρασία τους αλλάζουν. Οι κατοικήσιμοι πλανήτες στην άκρη μιας ΚΖ μπορεί να βρεθούν ακατοίκητοι. Αντίθετα, οι ακατοίκητοι πλανήτες θα μπορούσαν να βρεθούν μέσα στην ΚΖ. Νέα έρευνα επισημαίνει ότι για να χρησιμοποιήσουμε με σύνεση τα μέσα παρατήρησης, ώστε να έχουν τον μεγαλύτερο αντίκτυπο, θα πρέπει να αναζητήσουμε πλανήτες που βρίσκονται στη Συνεχή Κατοικήσιμη Ζώνη (CHZ) των αστέρων τους. Η CHZ αντικατοπτρίζει όσα γνωρίζουμε για τη ζωή στη Γη. Η φωτοσυνθετική ζωή χρειάστηκε περίπου δύο δισεκατομμύρια χρόνια για να οξυγονώσει την ατμόσφαιρα της Γης, επομένως οι ερευνητές λένε ότι θα πρέπει να εστιάσουμε την έρευνά μας σε εξωπλανήτες στη Συνεχή Κατοικήσιμη Ζώνη με διάρκεια 2 Gyr (2 δισεκατομμύρια χρόνια) (CHZ2). Οι ατμόσφαιρες αυτών των πλανητών είναι πιο πιθανό να εμφανίζουν σημάδια ζωής.
Η νέα έρευνα έχει τίτλο «Continuous Habitable Zone Metric for Prioritizing Habitable Worlds Observatory Targets» και έχει γίνει δεκτή στο περιοδικό The Astrophysical Journal. Οι συγγραφείς είναι οι Austin Ware και Patrick Young από το School of Earth and Space Exploration at Arizona State University στην Αριζόνα. Το ερευνητικό άρθρο είναι προς το παρόν διαθέσιμο στο arxiv.org. Αυτή η εργασία αφορά την ιεράρχηση των στόχων παρατήρησης και ξεκινά με την κατανόηση του τρόπου αναγνώρισης των CHZ. «Μια μέθοδος ιεράρχησης είναι η εκτίμηση της πιθανότητας ένας εξωπλανήτης να έχει παραμείνει συνεχώς εντός της HZ για αρκετό καιρό, ώστε να αναδυθεί ζωή και να έχει ανιχνεύσιμη επίδραση στην ατμόσφαιρα», γράφουν οι συγγραφείς.
Ο Ήλιος μας είναι ένα καλό παράδειγμα του πώς η κατοικήσιμη ζώνη ενός αστέρα μπορεί να μετατοπιστεί καθώς ένας αστέρας εξελίσσεται. Όταν ήταν νέος, ήταν μόνο περίπου 70% τόσο φωτεινός όσο είναι τώρα. Το “παράδοξο του αμυδρού νεαρού Ήλιου” λέει ότι παρά την αδυναμία του, ο Ήλιος είχε ακόμα αρκετή ενέργεια για να διατηρήσει υγρό νερό στην επιφάνεια της Γης. Η ατμόσφαιρα της Γης ήταν πιθανότατα πλουσιότερη σε αέρια του θερμοκηπίου, γεγονός που επέτρεπε στον πλανήτη μας να παγιδεύσει περισσότερη θερμότητα.
Τότε, η κατοικήσιμη ζώνη ήταν πιο κοντά στον Ήλιο, και η Αφροδίτη μπορεί να ήταν ένας πολύ διαφορετικός κόσμος, με λογικές θερμοκρασίες και υγρό νερό. Ο Ήλιος έχει εξελιχθεί από τότε, και τώρα είναι πολύ πιο φωτεινός. Οι αστροφυσικοί πιστεύουν ότι ο Ήλιος γίνεται περίπου 1% λαμπρότερος κάθε 100 εκατομμύρια χρόνια περίπου. Έτσι, η κατοικήσιμη ζώνη έχει σταδιακά μετατοπιστεί προς τα έξω. Τώρα η Αφροδίτη υποφέρει από το φαινόμενο του θερμοκηπίου και η επιφάνειά της είναι εντελώς ακατοίκητη.
Με την πάροδο του χρόνου, ο Ήλιος θα συνεχίσει να γίνεται πιο λαμπρός, ωθώντας την κατοικήσιμη ζώνη του προς τα έξω. Έτσι, μια μέρα, ο Άρης μπορεί να είναι ξανά ζεστός. Σε τέσσερα δισεκατομμύρια χρόνια περίπου, ο Ήλιος θα αλλάξει δραματικά. Θα εισέλθει στη φάση του κόκκινου γίγαντα, θα διασταλεί και θα γίνει δραματικά λαμπρότερος. Οι εσωτερικοί πλανήτες θα περιβληθούν και η ηλιακή κατοικήσιμη ζώνη θα μετατοπιστεί δραματικά προς τα έξω. Ο Δίας, ο Κρόνος και τα ωκεάνια φεγγάρια τους μπορεί να βρίσκονται μέσα στην ηλιακή κατοικήσιμη ζώνη. Ο Ήλιος μας δεν αποτελεί εξαίρεση. Είναι ένας τυπικός αστέρας της Κύριας Ακολουθίας. Τα στάδια ζωής του δείχνουν ξεκάθαρα πώς η ηλιακή κατοικήσιμη ζώνη δεν είναι στατική. Σύμφωνα με τους συγγραφείς, είναι ένας κινούμενος στόχος. Όχι μόνο επειδή αλλάζει ο αστέρας, αλλά και οι γήινοι εξωπλανήτες αλλάζουν με την πάροδο του χρόνου, και η αναζήτησή μας για κατοικήσιμους πλανήτες θα πρέπει να το λάβει αυτό υπόψη
«Χρησιμοποιούμε μια Bayesian μέθοδο για να υπολογίσουμε την πιθανότητα μια δεδομένη τροχιακή ακτίνα γύρω από έναν αστέρα να βρίσκεται αυτήν τη στιγμή στη Συνεχή Κατοικήσιμη Ζώνη (CHZ) των 2 Gyr, τον κατά προσέγγιση χρόνο που χρειάστηκε η ζωή στη Γη για να οξυγονώσει σημαντικά την ατμόσφαιρα», γράφουν οι συγγραφείς. Η διαστημική αποστολή Habitable Worlds Observatory (Παρατηρητήριο Κατοικήσιμων Κόσμων) είναι μόνο μια ιδέα σε αυτό το σημείο, αλλά οι επιστήμονες έχουν ήδη δημιουργήσει μια λίστα στόχων για την αποστολή αυτή. Ονομάζεται Λίστα Αστέρων της Αποστολής του Προγράμματος Εξερεύνησης Εξωπλανητών (Exoplanet Exploration Program Mission Star List) (EMSL) και περιλαμβάνει 164 αστέρες. Είναι αστέρες σαν τον Ήλιο με HZ που είναι προσβάσιμες σε μια αποστολή άμεσης απεικόνισης.
Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι «… οι αστέρες ελαφρώς νεότεροι και με μεγαλύτερη μάζα από τον Ήλιο μπορεί να είναι πιο πιθανό να έχουν τις ευρύτερες ζώνες συνεχούς κατοικησιμότητας». Οι πρώιμοι νάνοι αστέρες φασματικού τύπου F βρίσκονται στο αντίθετο άκρο αυτής της κλίμακας. Οι όψιμοι F και G νάνοι βρίσκονται στο ιδανικό σημείο και έχουν μεγάλη διάρκεια ζωής στην κύρια ακολουθία και μεγάλες HZ. Κυριαρχούν στις υψηλότερες μετρικές τιμές της CHZ2.
Ωστόσο, το θέμα δεν αφορά μόνο τους αστέρες. Οι κατοικήσιμες ζώνες είναι αποτέλεσμα συνεργασίας μεταξύ αστέρων και πλανητών. Παράγοντες όπως η γεωλογική δραστηριότητα και η έκλυση διοξειδίου του άνθρακα CO2 σε γήινους πλανήτες αλλάζουν επίσης με την πάροδο του χρόνου. «Αυτό έχει ως αποτέλεσμα οι πλανήτες να γίνονται γεωλογικά νεκροί σε περίπου 5 − 7 Gyr για εκείνους με μάζα μεταξύ 0,5 − 1 της Γης, μετά την οποία οι πλανήτες βασίζονται αποκλειστικά στη φωτεινότητα του αστέρα τους για να διατηρήσουν κατοικήσιμες θερμοκρασίες επιφάνειας», εξηγούν οι συγγραφείς.
Οι ερευνητές πιστεύουν ότι η μέση ηλικία για τους κατοικήσιμους πλανήτες είναι μικρότερη από αυτή της Γης. Μόνο οι υπεργαίες μπορούν να διατηρήσουν την κατοικησιμότητα για μεγαλύτερο χρονικό διάστημα. Στο συμπέρασμά τους, οι ερευνητές μάς υπενθυμίζουν αυτό που οι περισσότεροι από εμάς ήδη γνωρίζουμε. Η εύρεση γήινων εξωπλανητών που περιφέρονται γύρω από αστέρες, όπως ο Ήλιος μας, και στη συνέχεια η διερεύνηση της ατμόσφαιράς τους για βιο-υπογραφές, χρησιμοποιώντας άμεση απεικόνιση, είναι ένα εξαιρετικά δύσκολο έργο. Παρά την αυξανόμενη τεχνολογική μας ικανότητα, η Φύση δεν αποκαλύπτει εύκολα τα μυστικά της. Ωστόσο, εξακολουθεί να είναι η καλύτερή μας ευκαιρία για να κατανοήσουμε πόσο διαδεδομένη μπορεί να είναι η ζωή στον Γαλαξία μας.
Αν βασίσουμε τις προσπάθειές μας σε όσα γνωρίζουμε για τη ζωή στη Γη και στο πόσο καιρό χρειάστηκε η ζωή για να αλλάξει την ατμόσφαιρα, ίσως κάνουμε αυτό το δύσκολο έργο λίγο λιγότερο απαιτητικό. «Η εξέταση της πιθανότητας η ζωή να έχει ανιχνεύσιμο αντίκτυπο στην ατμόσφαιρα αποτελεί ένα μέσο για την ιεράρχηση στόχων ενόψει μελλοντικών αποστολών», γράφουν οι ερευνητές.
Περισσότερα εδώ
Η νέα μελέτη υπάρχει εδώ
