Wiele nagłówków i dyskusji na temat zamieszkiwania egzoplanet koncentruje się na ich bliskości do gwiazdy i obecności wody. Ma to sens, ponieważ są to czynniki znacznie ograniczające. Ale te cechy planetarne są tak naprawdę tylko punktem wyjścia do dyskusji nad zamieszkaniem / niemożliwością zamieszkania. Ważne jest również to, co dzieje się we wnętrzu planety.
Istnieje prawie oszałamiająca liczba czynników, które sprawiają, że Ziemia jest planetą podtrzymującą życie. Atmosfera, woda, bliskość gwiazdy. Rodzaj gwiazdy i jej stabilność, stabilność orbity planety, jej położenie w galaktyce. To tylko niektóre z często dyskutowanych. Kluczową rolę mogą również odgrywać inne, bardziej ezoteryczne czynniki, takie jak rozmiar Księżyca.
„Serce zamieszkiwania leży w planetarnym wnętrzu”.
Z „What Make A Planet Habitable?”
Ale to także stopiony rdzeń Ziemi odgrywa nadrzędną rolę w mieszkalności Ziemi, tworząc magnetosferę, która chroni nas przed promieniami śmierci Słońca. I chociaż możemy być zaznajomieni z tym aspektem jądra Ziemi, który umożliwia zamieszkanie, jego skład wewnętrzny przyczynia się w inny sposób.
Zespół naukowców z Carnegie Institute napisał list opublikowany w Science, wzywając badaczy do rozszerzenia ich zakresu, jeśli chodzi o określanie warunków mieszkaniowych. Istotą ich listu jest to, że zamieszkiwanie jest zdecydowanie zbyt skomplikowane, aby określić jedną dyscyplinę naukową, oraz że potrzebne jest całościowe lub wysoce zintegrowane podejście, aby uzyskać bardziej praktyczną metodę określania, która egzoplaneta może być zamieszkana.
I to jest fascynująca lektura.
„Ludzkość zbuduje bibliotekę informacji o kopertach gazowych, które stanowią zaledwie milionową część egzoplanety”.
Z „What Make A Planet Habitable”.
W miarę wzrostu naszej siły obserwacyjnej naukowcy dowodzą, że nasza metodologia określania warunków mieszkaniowych również musi się rozwijać.
Obecnie naukowcy mogą wykryć egzoplanetę, określić jej bliskość do gwiazdy, ograniczyć jej masę i gęstość, a następnie wysunąć z niej domysły probabilistyczne. Celem tego jest ustalenie, jaka może być atmosfera danej planety. Ale nawet jeśli poprawimy jego atmosferę, naprawdę obarliśmy tylko pierwszą warstwę cebuli. Jak mówią w liście: „Ludzkość zbuduje bibliotekę informacji o kopertach gazowych, które stanowią zaledwie milionową część egzoplanety”.
Ale co wtedy? Co z resztą masy planety? Czy to decyduje o zamieszkaniu?
Zespół naukowców to Anat Shahar, Peter Driscoll, Alycia Weinberger i George Cody. W liście piszą o tym, w jaki sposób wnętrze Ziemi determinuje jej warunki do zamieszkania.
Zespół przyznaje, że z naszej perspektywy polowania na planetę wszystko zaczyna się od atmosfery. Kuszące sygnały z atmosfery, takie jak obecność tlenu lub niezrównoważony skład chemiczny, mogą być oznaką życia i zamieszkiwania. Ale daleko im do ostateczności.
Atmosfery to złożone, dynamiczne rzeczy. Podlegają one wszelkiego rodzaju wpływom, od źródeł chemikaliów we wnętrzu Ziemi po zdolność wnętrza do działania jako pochłaniacze chemikaliów. Zawsze się zmieniają i wymaga to pewnego rodzaju stabilności przez długi czas, aby życie mogło się rozwijać.
Wszyscy znają ziemski obieg wody, ale działają też inne cykle. Kiedy wybuchają wulkany i magma dociera do powierzchni przez otwory wentylacyjne, uwalniane są chemikalia, które następnie są zawracane do skorupy. Jeśli pozwolą się zgromadzić pewne chemikalia, poważnie ograniczają one perspektywy życia. W artykule autorzy wykorzystują przykład węgla, który procesy atmosferyczne mogą usunąć z atmosfery i zejść na dno morskie. Tam są one zawracane do wnętrza w strefach subdukcji między płytami tektonicznymi.
Chodzi o to, że nie można naprawdę ocenić atmosfery, nie wiedząc, jakie są wewnętrzne procesy planety.
Ale nie tylko procesy we wnętrzu wpływają na zamieszkanie. To także kompozycja.
Podstawowe elementy składowe planet są spójne i obejmują tlen, krzem i żelazo. Ale ilości i proporcje tych elementów mogą się znacznie różnić. To zależy od warunków na dysku protoplanetarnym, z którego powstały planety. Jak wyjaśnili autorzy w swoim liście, ilość tych pierwiastków i sposób ich przetwarzania podczas formowania planetarnego może różnić się znacznie.
Ich ostateczny skład na planecie może się również różnić ze względu na warunki na dysku protoplanetarnym. Na przykład formowanie się gigantycznych planet na wczesnym etapie w Układzie Słonecznym może wpływać na skład planet, które powstają później.
Cała ta różnorodność tworzy oszałamiający zestaw zmiennych, jeśli chodzi o określanie zamieszkiwania.
„Badania potrzebne do spójnego zbadania tych procesów nie mogą być prowadzone przez naukowców w jednej dyscyplinie w izolacji”.
Z „What Make A Planet Habitable”.
Autorzy argumentują za nowym sposobem poszukiwania mieszkania. Proponują bardziej interdyscyplinarny sposób. Jak mówią w liście: „Badania potrzebne do spójnego zbadania tych procesów nie mogą być przeprowadzone przez naukowców w jednej dyscyplinie w izolacji”.
Proponują badania eksperymentalne, które koncentrują się na takich rzeczach, jak fizyka minerałów, a także dalsze badania obserwacyjne składu dysku gwiezdnego i dysku planetarnego. Ta nowa wiedza zostanie wykorzystana do zbudowania lepszego modelu do zrozumienia zdolności do zamieszkania, czegoś, co zabrałoby nas dalej niż nasze poleganie na ciekłej wodzie, skład atmosfery, bliskość do gwiazdy i inne czynniki, których używamy do określenia zdolności do zamieszkania.
Czy więc naukowcy nie przykładają wystarczającej wagi do wnętrza planety, próbując określić warunki do zamieszkania? Odpowiedź brzmi… może.
Może potrzebujemy bardziej stopniowanego systemu klasyfikacji egzoplanet. Zdolność do zamieszkania na poziomie pierwszym może wskazywać na najbardziej podstawowe wymagania dotyczące zdolności do zamieszkania. Odległość od odpowiedniej gwiazdy, prawdopodobnie płynna woda, takie rzeczy. Stamtąd można skodyfikować różne poziomy zgodnie z coraz surowszymi warunkami.
Lammer i in. glin. zaproponowali coś takiego w swoim artykule z 2009 r. „Co sprawia, że planeta nadaje się do zamieszkania?” Ale ich czteropoziomowy system klasyfikacji nie zagłębił się zbyt głęboko w wnętrza egzoplanet. W artykule z 2012 r. Zatytułowanym „Prawdopodobieństwo zamieszkiwania planet” Francois Forget opisał Lammer i in. al. system klasyfikacji przed głębszym wgłębieniem w procesy geofizyczne, które muszą być obecne, zanim planeta będzie mogła zamieszkać.
Ten list zachęca środowisko naukowe do pójścia dalej.
Prawdopodobnie potrzebny jest wykonalny, bardziej szczegółowy model wnętrz egzoplanetowych, oparty nie tylko na atmosferze, ale na kompozycji dysku i warunkach. W najbliższej przyszłości mocniejsze teleskopy pomogą nam dowiedzieć się więcej o egzoplanetach, a nawet dać nam rzeczywiste obrazy niektórych z nich.
Ale jeśli ekipa stojąca za tym listem ma rację, to nie wystarczy, aby określić mieszkalność. Musimy odkleić więcej warstw cebuli, co może wymagać bardziej wyrafinowanego modelu, jaki sobie wyobrażają.
