Τα τελευταία χρόνια, ο αριθμός των επιβεβαιωμένων εξωηλιακών πλανητών αυξήθηκε εκθετικά. Από την αρχή του άρθρου, έχουν επιβεβαιωθεί συνολικά 3.777 εξωπλανήτες σε 2.817 συστήματα αστεριών, ενώ επιπλέον 2.737 υποψήφιοι αναμένουν επιβεβαίωση. Επιπλέον, ο αριθμός των επίγειων πλανητών (δηλαδή βραχώδεις) πλανητών έχει αυξηθεί σταθερά, αυξάνοντας την πιθανότητα οι αστρονόμοι να βρουν στοιχεία ζωής πέρα από το Ηλιακό μας Σύστημα.
Δυστυχώς, η τεχνολογία δεν υπάρχει ακόμη για να εξερευνήσετε αυτούς τους πλανήτες απευθείας. Ως αποτέλεσμα, οι επιστήμονες αναγκάζονται να αναζητήσουν αυτό που είναι γνωστό ως «βιογραφίες», μια χημική ουσία ή ένα στοιχείο που σχετίζεται με την ύπαρξη του παρελθόντος ή του παρόντος. Σύμφωνα με μια νέα μελέτη μιας διεθνούς ομάδας ερευνητών, ένας τρόπος να αναζητηθούν αυτές οι υπογραφές θα ήταν να εξεταστεί το υλικό που εκτοξεύεται από την επιφάνεια των εξωπλανητών κατά τη διάρκεια ενός συμβάντος αντίκτυπου.
Η μελέτη - με τίτλο «Αναζήτηση βιογραφικών υπογραφών στην εξωπλανητική επίδραση ejecta», δημοσιεύθηκε στο επιστημονικό περιοδικό Αστροβιολογία και εμφανίστηκε πρόσφατα στο διαδίκτυο. Διευθύνθηκε από τον Gianni Cataldi, ερευνητή από το Κέντρο Αστροβιολογίας του Πανεπιστημίου της Στοκχόλμης. Συνοδεύτηκε από επιστήμονες από το LESIA-Observatoire de Paris, το Southwest Research Institute (SwRI), το Βασιλικό Ινστιτούτο Τεχνολογίας (KTH) και το Ευρωπαϊκό Κέντρο Διαστημικής Έρευνας και Τεχνολογίας (ESA / ESTEC).
Όπως δείχνουν στη μελέτη τους, οι περισσότερες προσπάθειες για τον χαρακτηρισμό των βιόσφαιρων των εξωπλανητών επικεντρώθηκαν στις ατμόσφαιρες των πλανητών. Αυτό συνίσταται στην αναζήτηση στοιχείων για αέρια που σχετίζονται με τη ζωή εδώ στη Γη - π.χ. διοξείδιο του άνθρακα, άζωτο, κ.λπ. - καθώς και νερό. Όπως είπε ο Cataldi στο Space Magazine μέσω email:
«Γνωρίζουμε από τη Γη ότι η ζωή μπορεί να έχει ισχυρό αντίκτυπο στη σύνθεση της ατμόσφαιρας. Για παράδειγμα, όλο το οξυγόνο στην ατμόσφαιρά μας είναι βιολογικής προέλευσης. Επίσης, το οξυγόνο και το μεθάνιο βρίσκονται σε μεγάλο βαθμό από χημική ισορροπία λόγω της παρουσίας ζωής. Επί του παρόντος, δεν είναι ακόμη δυνατή η μελέτη της ατμοσφαιρικής σύνθεσης εξωπλανητών που μοιάζουν με τη Γη, ωστόσο, μια τέτοια μέτρηση αναμένεται να καταστεί δυνατή στο άμεσο μέλλον. Έτσι, οι ατμοσφαιρικές βιογραφίες είναι ο πιο υποσχόμενος τρόπος αναζήτησης της εξωγήινης ζωής. "
Ωστόσο, ο Cataldi και οι συνάδελφοί του εξέτασαν τη δυνατότητα χαρακτηρισμού της βιωσιμότητας ενός πλανήτη αναζητώντας σημάδια επιπτώσεων και εξετάζοντας την εκτόξευση. Ένα από τα οφέλη αυτής της προσέγγισης είναι ότι το ejecta δραπετεύει από σώματα χαμηλότερης βαρύτητας, όπως βραχώδεις πλανήτες και φεγγάρια, με τη μεγαλύτερη ευκολία. Η ατμόσφαιρα αυτών των τύπων σωμάτων είναι επίσης πολύ δύσκολο να χαρακτηριστεί, επομένως αυτή η μέθοδος θα επέτρεπε χαρακτηρισμούς που διαφορετικά δεν θα ήταν δυνατοί.
Και όπως ανέφερε ο Cataldi, θα ήταν επίσης δωρεάν για την ατμοσφαιρική προσέγγιση με διάφορους τρόπους:
«Πρώτον, όσο μικρότερος είναι ο εξωπλανήτης, τόσο πιο δύσκολο είναι να μελετήσουμε την ατμόσφαιρά του. Αντίθετα, μικρότεροι εξωπλανήτες παράγουν μεγαλύτερες ποσότητες διαφυγής εκτίνα επειδή η επιφανειακή βαρύτητά τους είναι χαμηλότερη, καθιστώντας ευκολότερη την ανίχνευση εκτίνα από μικρότερους εξωπλανήτες. Δεύτερον, όταν σκεφτόμαστε τις βιογραφίες στην εκκεντρική επίδραση, σκεφτόμαστε κυρίως ορισμένα ορυκτά. Αυτό συμβαίνει επειδή η ζωή μπορεί να επηρεάσει την ορυκτολογία ενός πλανήτη είτε έμμεσα (π.χ., αλλάζοντας τη σύνθεση της ατμόσφαιρας και επιτρέποντας έτσι τη δημιουργία νέων ορυκτών) ή απευθείας (με την παραγωγή ορυκτών, π.χ. σκελετών). Το Impact ejecta θα μας επέτρεπε να μελετήσουμε ένα διαφορετικό είδος βιογραφίας, συμπληρωματικό των ατμοσφαιρικών υπογραφών. "
Ένα άλλο όφελος αυτής της μεθόδου είναι το γεγονός ότι εκμεταλλεύεται υπάρχουσες μελέτες που έχουν εξετάσει τις επιπτώσεις των συγκρούσεων μεταξύ αστρονομικών αντικειμένων. Για παράδειγμα, έχουν διεξαχθεί πολλές μελέτες που έχουν προσπαθήσει να θέσουν περιορισμούς στον τεράστιο αντίκτυπο που πιστεύεται ότι έχει σχηματίσει το σύστημα Γης-Σελήνης πριν από 4,5 δισεκατομμύρια χρόνια (γνωστός και ως η υπόθεση των γιγαντιαίων επιπτώσεων).
Ενώ τέτοιες γιγαντιαίες συγκρούσεις πιστεύεται ότι ήταν συχνές κατά το τελικό στάδιο του χερσαίου σχηματισμού πλανητών (διάρκειας περίπου 100 εκατομμυρίων ετών), η ομάδα επικεντρώθηκε στις επιπτώσεις αστεροειδών ή κομητικών σωμάτων, τα οποία πιστεύεται ότι συμβαίνουν καθ 'όλη τη διάρκεια ζωής ενός εξωπλανητικού Σύστημα. Βασιζόμενοι σε αυτές τις μελέτες, ο Cataldi και οι συνεργάτες του κατάφεραν να δημιουργήσουν μοντέλα για την εξωπλανήτη ejecta.
Όπως εξήγησε ο Cataldi, χρησιμοποίησαν τα αποτελέσματα από τη βιβλιογραφία των κραδασμών αντίκτυπου για να εκτιμήσουν την ποσότητα του ejecta που δημιουργήθηκε. Για να εκτιμήσουν την ισχύ του σήματος των περιστασιακών δίσκων σκόνης που δημιουργήθηκαν από το ejecta, χρησιμοποίησαν τα αποτελέσματα από τη βιβλιογραφία δίσκων συντριμμιών (δηλαδή εξωηλιακά ανάλογα της κύριας ζώνης αστεροειδών ζωνών του Ηλιακού Συστήματος). Στο τέλος, τα αποτελέσματα αποδείχθηκαν αρκετά ενδιαφέροντα:
«Διαπιστώσαμε ότι η πρόσκρουση σώματος διαμέτρου 20 χλμ παράγει αρκετή σκόνη ώστε να είναι ανιχνεύσιμη με τα τρέχοντα τηλεσκόπια (για σύγκριση, το μέγεθος του κρουστικού εκκρεμούς που σκότωσε τους δεινόσαυρους πριν από 65 εκατομμύρια χρόνια είναι περίπου 10 χλμ.). Ωστόσο, η μελέτη της σύνθεσης της εκτοξευμένης σκόνης (π.χ. αναζήτηση βιογραφικών υπογραφών) δεν είναι εφικτή από τα τρέχοντα τηλεσκόπια. Με άλλα λόγια, με τα τρέχοντα τηλεσκόπια, θα μπορούσαμε να επιβεβαιώσουμε την παρουσία της εκτοξευμένης σκόνης, αλλά όχι να μελετήσουμε τη σύνθεσή της. "
Εν ολίγοις, η μελέτη υλικού που εκτοξεύεται από εξωπλανήτες είναι στη διάθεσή μας και η ικανότητα μελέτης της σύνθεσής του κάποια μέρα θα επιτρέψει στους αστρονόμους να είναι σε θέση να χαρακτηρίσουν τη γεωλογία ενός εξωπλανήτη - και έτσι να θέσουν πιο ακριβείς περιορισμούς στην πιθανή κατοικήσιμό του. Προς το παρόν, οι αστρονόμοι αναγκάζονται να κάνουν μορφωμένες εικασίες για τη σύνθεση ενός πλανήτη με βάση το φαινόμενο μέγεθος και τη μάζα του.
Δυστυχώς, μια πιο λεπτομερής μελέτη που θα μπορούσε να προσδιορίσει την παρουσία των βιογραφικών υπογραφών στο ejecta δεν είναι επί του παρόντος δυνατή και θα είναι πολύ δύσκολη για ακόμη και τηλεσκόπια επόμενης γενιάς όπως το Διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb (JWSB) ή Ντάργουιν. Εν τω μεταξύ, η μελέτη του ejecta από εξωπλανήτες παρουσιάζει μερικές πολύ ενδιαφέρουσες δυνατότητες όταν πρόκειται για μελέτες και χαρακτηρισμό εξωπλανητών. Όπως ανέφερε ο Cataldi:
«Μελετώντας την εκτόξευση από ένα συμβάν αντίκτυπου, θα μπορούσαμε να μάθουμε κάτι για τη γεωλογία και τη βιωσιμότητα του εξωπλανήτη και ενδεχομένως να εντοπίσουμε μια βιόσφαιρα. Η μέθοδος είναι ο μόνος τρόπος που ξέρω να έχω πρόσβαση στην υπόγεια επιφάνεια ενός εξωπλανήτη. Υπό αυτήν την έννοια, ο αντίκτυπος μπορεί να θεωρηθεί ως ένα πείραμα γεώτρησης που παρέχεται από τη φύση. Η μελέτη μας δείχνει ότι η σκόνη που παράγεται σε ένα συμβάν κρούσης είναι κατ 'αρχήν ανιχνεύσιμη και τα μελλοντικά τηλεσκόπια ενδέχεται να είναι σε θέση να περιορίσουν τη σύνθεση της σκόνης και, συνεπώς, τη σύνθεση του πλανήτη. "
Τις επόμενες δεκαετίες, οι αστρονόμοι θα μελετήσουν εξωηλιακούς πλανήτες με όργανα αυξανόμενης ευαισθησίας και ισχύος με την ελπίδα να βρουν ενδείξεις ζωής. Δεδομένου του χρόνου, η αναζήτηση βιολογικών υπογραφών στα συντρίμμια γύρω από εξωπλανήτες που δημιουργήθηκαν από αστεροειδείς κρούσεις θα μπορούσε να γίνει σε συνδυασμό με τους ερευνητές για ατμοσφαιρικές βιογραφίες.
Με αυτές τις δύο μεθόδους σε συνδυασμό, οι επιστήμονες θα μπορούν να πουν με μεγαλύτερη βεβαιότητα ότι οι απόμακροι πλανήτες όχι μόνο μπορούν να στηρίξουν τη ζωή, αλλά το κάνουν ενεργά!
