W przeszłości wiele razy mówiłem, że Ziemia jest najlepszą planetą we Wszechświecie. Ewolucja dostosowała nas do tej planety i jest mało prawdopodobne, abyśmy mogli znaleźć inną planetę tak dobrą dla nas.
Czy to jednak najlepsza planeta? Czy są miejsca we Wszechświecie, które mogą mieć warunki do większej różnorodności życia?
Fakt, że w ogóle mamy życie na Ziemi, jest niesamowity. Znajdujemy się w strefie zamieszkiwalnej gwiazdy o głównej sekwencji, która nie wytwarza zbyt wielu rozbłysków słonecznych.
Mamy gęstą atmosferę wypełnioną tlenem i azotem, którą możemy oddychać. Planeta jest na tyle duża, że wciąż jest stopiona w rdzeniu, z obracającą się kulą żelaza, która utrzymuje planetarne pole magnetyczne. To w połączeniu z gęstą atmosferą chroni powierzchnię planety przed promieniami kosmicznymi, najgorszym promieniowaniem ultrafioletowym ze Słońca i śmiertelnymi burzami słonecznymi.
Mamy płytową tektonikę, która stale przetwarza materiał na powierzchni planety, wydobywając świeże chemikalia z jej wnętrza.
Mamy stosunkowo duży księżyc, który prawdopodobnie utrzymuje naszą planetę bardziej stabilną w osiowym przechyleniu, z pływami, które pomogły wczesnym formom życia przejść z oceanów do lądu. Ale niezbyt duży księżyc.
Mamy ogromne oceany, które pomagają regulować klimat planety, przenosząc ciepłe wody do chłodniejszych regionów, aby uczynić je bardziej różnorodnymi i nadającymi się do zamieszkania.
Lista jest długa i jestem pewien, że istnieją czynniki, których jeszcze nie odkryliśmy.
A jeśli chodzi o Ziemię, życie rozkwitało, znajdując drogę do każdej możliwej niszy ekologicznej, dostosowując się przez ewolucję do radzenia sobie z gorzkim zimnem, intensywnym upałem, intensywnymi presjami na dnie oceanów, a nawet miastami, mieszkającymi tuż obok ludzi istoty.
Ale czy Ziemia może być lepsza? Czy mogą istnieć planety nadające się do zamieszkania?
Jeśli jest jedna rzecz, której nauczyła nas dziedzina astronomii, to nie jesteśmy wyjątkowi. Nie jesteśmy centrum Układu Słonecznego. To nie jest specjalne miejsce ani czas we Wszechświecie. A to prawdopodobnie oznacza, że Ziemia nie jest najlepszym miejscem do życia. To najlepsze miejsce dla ludzi, ale nie na całe życie.
Według artykułu z 2013 r. Astrobiolog z Penn State, Ravi Kumar Kopparapu i inni, obliczyli, gdzie naprawdę powinny znajdować się krawędzie strefy zamieszkania gwiazdy, na podstawie współczesnych danych klimatycznych. Obliczyli, że strefa mieszkalna wokół gwiazdy podobnej do Słońca powinna wynosić między 0,99 a 1,7 razy odległość Ziemi od Słońca.
Co oznacza, że Ziemia jest właściwie na wewnętrznej krawędzi strefy mieszkalnej Słońca. Tylko ledwo. Gdyby było bliżej Słońca, moglibyśmy doświadczyć niekontrolowanego efektu cieplarnianego, takiego jak Wenus.
Prawdopodobnie chcesz być bliżej środka strefy zamieszkałej, gdzie odmiany orbit nie popchną twojej planety w skrajności.
Ziemia jest stosunkowo młoda. Biorąc pod uwagę fakt, że planeta istnieje już od 4,5 miliarda lat, i odkrył życie wielokomórkowe w ciągu ostatnich kilkuset milionów lat.
Słońce się nagrzewa, a ponieważ jesteśmy tak blisko, mamy zaledwie kilkaset milionów lat, najwyżej miliard lat, zanim temperatury wzrosną i oceany wyparują. Ale co, gdyby życie mogło przejść miliardy lat ewolucji, aby wypracować nowe, bardziej różnorodne formy życia?
Myślisz, że dziobak jest niezwykły, po prostu wyobraź sobie, co zyskasz dzięki 2 miliardom lat ewolucji. Lub 20 miliardów.
W artykule z 2016 r. Zatytułowanym Superhabitable Worlds, Rene Heller i John Armstrong omawiają warunki, które mogą uczynić planetę możliwie najbardziej nadającą się do zamieszkania. To bardzo czytelny artykuł z mnóstwem fajnych pomysłów. Jeśli jesteś pisarzem science fiction i szukasz pomysłów na budowanie świata, koniecznie sprawdź to. Umieszczę link w notatkach o programie.
Sugerują, że gwiazdy o mniejszej masie niż Słońce, sklasyfikowane jako gwiazdy K, są prawdopodobnie najlepszymi kandydatami na różnorodność, ponieważ są długowieczne i względnie stabilne. Gwiazda typu K będzie żyła 20–70 miliardów lat bez tych nieznośnych megaflarek z czerwonego karła.
Chciałbyś innych planet w układzie gwiezdnym, zdolnych do przekierowywania asteroid i komet z ich grawitacją do dostarczania wody i innych chemikaliów potrzebnych do życia. Dzięki za to, Jupiter.
I idealnie, jeśli chcesz mieć wiele zamieszkałych planet w tym samym systemie, zdolnych do wysyłania życia tam iz powrotem. Proces znany jako panspermia.
Spraw, by Twoja planeta mieszkalna stała się księżycem giganta gazowego, aby uzyskać potężne siły pływowe, które utrzymywałyby na powierzchni świeży materiał wulkaniczny.
Jeszcze lepiej, posiadaj planetę binarną, na której krążą dwa światy, dostarczając siły pływowe i wymieniając formy życia tam iz powrotem.
I dopiero zaczynamy!
Zwiększ planetę, a uzyskasz więcej powierzchni, aby woda mogła cyrkulować temperatury (więcej o tym za sekundę), ale także więcej powierzchni dla form życia, aby wykorzystać różne nisze.
Mówimy więc o większej, bardziej masywnej planecie. Po osiągnięciu około dwa razy większej masy Ziemi tektonika płyt zaczyna się zamykać, więc staraj się pozostać poniżej tej wartości.
Chcesz także świata, który jest wystarczająco duży i wystarczająco gorący w swoim wnętrzu, aby ruch stopów żelaza w jego rdzeniu utrzymywał magnetosferę na całej planecie.
Prawdopodobnie martwisz się grawitacją powierzchniową, ale planeta o podwójnej masie Ziemi musi być tylko o około 40% większa, aby mieć mniej więcej taką samą grawitację powierzchniową.
Na niedawnej konferencji w Barcelonie dr Stephanie Olson z University of Chicago przedstawiła pracę, jaką wykonali w poszukiwaniu środowisk, które najlepiej wspierałyby życie na egzoplanetach.
Wykorzystali narzędzie NASA o nazwie model ogólnego obiegu ROCKE-3D. To naprawdę niesamowite narzędzie, które jest ogólnodostępne bezpłatnie. Możesz przejść do strony internetowej, a następnie zobaczyć, jak wyglądałyby warunki na różnych światach, od starożytnej Wenus po planety krążące wokół Proxima Centauri.
Możesz symulować ich temperaturę powietrza, opady deszczu, stężenie gleby i więcej.
Pokażę ci kilka przykładów. Oto przedindustrialna Ziemia z temperaturami powietrza od około 35 ° C w pobliżu równika do niższych niż -60 ° C na biegunach.
Ale możesz zastąpić Ziemię starożytną Wenus, tak jak planeta wyglądała 2,9 miliarda lat temu, kiedy Słońce było o 20% ciemniejsze niż obecnie. Jednak nadal obracał się raz na 243 dni i prawdopodobnie miał płytki ocean, który osiągał głębokość 310 metrów na nizinach.
A oto planeta krążąca wokół czerwonej gwiazdy karła Proxima Centauri, najbliższej Słońca. Ponieważ okrąża tak blisko swojej gwiazdy, planeta jest prawdopodobnie zablokowana pod względem pływów. Ma to dramatyczny wpływ na temperaturę powietrza, z jedną stroną zwróconą w stronę gwiazdy, a drugą skierowaną w stronę przeciwną.
Ale jeśli planeta ma rotację rezonansową, w której obraca się trzykrotnie wokół swojej osi na każde 2 orbity, a jeśli ma atmosferę, która w przybliżeniu odpowiada atmosferze azotu i tlenu na Ziemi, to otrzymujesz świat, który wygląda znacznie bardziej wygodnie żyć.
Olson i jej zespół wykorzystali to oprogramowanie do symulacji klimatu i siedlisk oceanicznych różnego rodzaju egzoplanet. Tutaj, na Ziemi, różnorodność życia zależy od upwellingu materiału z głębi oceanów, z powrotem na powierzchnię, gdzie życie może go wykorzystać.
Więcej upwellingu oznacza większą aktywność biologiczną, większą różnorodność.
Innymi słowy, aby znaleźć planety o największej różnorodności życia, chcesz znaleźć światy o dużej ilości cyrkulacji oceanicznej.
Czy jest coś lepszego niż Ziemia?
Według Olsona, jeśli planeta obraca się wolniej, ma większą gęstość atmosferyczną i ma kontynenty, to możesz zwiększyć ilość cyrkulacji oceanicznej.
To daje nam wyobrażenie o tym, czego będą poszukiwać astronomowie podczas badania światów pozasłonecznych. Kiedy w latach 30. XX wieku nadlatują misje NASA LUVOIR lub HabEx, będą oni mogli bezpośrednio zobrazować powierzchnie egzoplanet. Mierzą chemikalia w atmosferze, wykrywają wodę, a nawet określają, ile planety pokrywa kontynenty.
Naprawdę nie powinniśmy być zaskoczeni, jeśli znajdziemy światy nadające się do zamieszkania na Drodze Mlecznej, światy, które są wyraźnie bardziej nadające się do zamieszkania niż Ziemia. Po raz kolejny okazuje się, że nie jesteśmy wyjątkowi. W porządku, przynajmniej będziemy mieli towarzystwo.
