Όσον αφορά την αναζήτηση εξωγήινης ζωής, οι επιστήμονες έχουν την τάση να είναι λίγο γεωκεντρικοί - δηλαδή αναζητούν πλανήτες που μοιάζουν με τους δικούς μας. Αυτό είναι κατανοητό, βλέποντας πώς η Γη είναι ο μόνος πλανήτης που γνωρίζουμε ότι υποστηρίζει τη ζωή. Ως αποτέλεσμα, αυτοί που αναζητούν εξωγήινη ζωή αναζητούν πλανήτες που είναι επίγειοι (βραχώδεις) στη φύση, σε τροχιά εντός των κατοικήσιμων ζωνών των αστεριών τους και έχουν αρκετό νερό στις επιφάνειές τους.
Κατά τη διάρκεια της ανακάλυψης αρκετών χιλιάδων εξωπλανητών, οι επιστήμονες διαπίστωσαν ότι πολλοί μπορεί στην πραγματικότητα να είναι «κόσμοι νερού» (πλανήτες όπου έως και το 50% της μάζας τους είναι νερό). Αυτό εγείρει φυσικά ορισμένα ερωτήματα, όπως πόση ποσότητα νερού είναι υπερβολικά και θα μπορούσε επίσης να γίνει πρόβλημα η υπερβολική γη; Για να αντιμετωπιστούν αυτά, ένα ζευγάρι ερευνητών από το Κέντρο Αστροφυσικής του Χάρβαρντ Σμιθσόνια (CfA) διεξήγαγε μια μελέτη για να καθορίσει πώς η αναλογία μεταξύ μάζας νερού και γης μπορεί να συμβάλει στη ζωή.
Η μελέτη - «Εξάρτηση της βιολογικής δραστηριότητας στο κλάσμα των επιφανειακών υδάτων των πλανητών», η οποία εξετάζεται για δημοσίευση με Η Αστρονομική Εφημερίδα- Συντάχθηκε από τον Manasvi Lingam, μεταδιδακτορικό συνεργάτη στο Ινστιτούτο Θεωρίας και Υπολογισμού (ITC) του CfA και τον Abraham Loeb - διευθυντή του ITC και τον Πρόεδρο Επιστημών του Frank B. Baird Jr στο Πανεπιστήμιο του Χάρβαρντ.
Αρχικά, οι Lingam και Loeb ασχολούνται με το ζήτημα της ανθρωπικής αρχής, η οποία έχει διαδραματίσει σημαντικό ρόλο στην έρευνα αστρονομίας και εξωπλανητών. Εν ολίγοις, αυτή η αρχή δηλώνει ότι εάν οι συνθήκες στη Γη είναι κατάλληλες για να καλύψουν τη ζωή, τότε πρέπει να υπάρχει για χάρη της δημιουργίας ζωής. Εκτεινόμενη σε ολόκληρο το Σύμπαν, αυτή η αρχή υποστηρίζει ότι οι νόμοι της φυσικής υπάρχουν όπως συμβαίνουν για να δώσουν ζωή στη ζωή.
Ένας άλλος τρόπος για να το εξετάσουμε είναι να εξετάσουμε πώς οι εκτιμήσεις μας για τη Γη εμπίπτουν σε αυτό που είναι γνωστό ως «εφέ επιλογής παρατήρησης» - όπου τα αποτελέσματα επηρεάζονται άμεσα από τον τύπο της σχετικής μεθόδου. Σε αυτήν την περίπτωση, οι επιπτώσεις προκύπτουν από το γεγονός ότι η αναζήτηση ζωής πέρα από τη Γη και το Ηλιακό μας Σύστημα απαιτεί την ύπαρξη ενός κατάλληλα τοποθετημένου παρατηρητή.
Στην πραγματικότητα, έχουμε την τάση να υποθέτουμε ότι οι συνθήκες για τη ζωή θα είναι άφθονες στο Σύμπαν επειδή είμαστε εξοικειωμένοι με αυτές. Αυτό προϋποθέτει την παρουσία τόσο υγρών υδάτων όσο και χερσαίων μαζών, οι οποίες ήταν απαραίτητες για την εμφάνιση της ζωής όπως το γνωρίζουμε. Όπως εξήγησε ο Lingam στο Space Magazine μέσω email, αυτός είναι ένας από τους τρόπους με τους οποίους εμφανίζεται η ανθρωπική αρχή κατά την αναζήτηση δυνητικά κατοικήσιμων πλανητών:
«Το γεγονός ότι τα κλάσματα γης και νερού της Γης είναι συγκρίσιμα είναι ενδεικτικά των αποτελεσμάτων της ανθρωπολογικής επιλογής, δηλαδή, η εμφάνιση ανθρώπων (ή ανάλογων συνειδητών παρατηρητών) μπορεί να έχει διευκολυνθεί από ένα κατάλληλο μείγμα γης και νερού».
Ωστόσο, κατά την αντιμετώπιση των πολλών υπερ-Γη που έχουν ανακαλυφθεί σε άλλα συστήματα αστεριών, στατιστικές αναλύσεις της μέσης πυκνότητας τους έχουν δείξει ότι η πλειοψηφία έχει υψηλά κλάσματα πτητικών. Ένα καλό παράδειγμα αυτού είναι το σύστημα TRAPPIST-1, όπου η θεωρητική μοντελοποίηση των επτά πλανητών μεγέθους της Γης έχει δείξει ότι θα μπορούσαν να έχουν έως και 40-50% νερό κατά βάρος.
Αυτοί οι «θαλάσσιοι κόσμοι» θα είχαν επομένως πολύ βαθύς ωκεανούς και δεν θα μπορούσαν να μιλήσουν για ξηρά, κάτι που θα μπορούσε να έχει δραστικές συνέπειες για την εμφάνιση της ζωής. Ταυτόχρονα, οι πλανήτες που έχουν λίγο ή καθόλου νερό στις επιφάνειές τους δεν θεωρούνται καλοί υποψήφιοι για τη ζωή, δεδομένου ότι το νερό είναι απαραίτητο για τη ζωή όπως το γνωρίζουμε.
«Η υπερβολική έκταση της ξηράς είναι ένα πρόβλημα, καθώς περιορίζει την ποσότητα των επιφανειακών υδάτων, καθιστώντας έτσι τις περισσότερες ηπείρους πολύ άνυδρες», δήλωσε ο Lingam. «Τα ξηρά οικοσυστήματα χαρακτηρίζονται συνήθως από χαμηλούς ρυθμούς παραγωγής βιομάζας στη Γη. Αντ 'αυτού, εάν κάποιος εξετάσει το αντίθετο σενάριο (δηλαδή κυρίως ωκεανούς), αντιμετωπίζει ένα πιθανό ζήτημα με τη διαθεσιμότητα φωσφόρου, το οποίο είναι ένα από τα βασικά στοιχεία για τη ζωή-όπως-γνωρίζουμε-. Ως εκ τούτου, αυτό θα μπορούσε να οδηγήσει σε περιορισμό της ποσότητας της βιομάζας. "
Για να αντιμετωπίσει αυτές τις δυνατότητες, ο Lingam και ο Leob αναλύθηκαν πώς οι πλανήτες με πολύ νερό ή χερσαία μάζα θα μπορούσαν να επηρεάσουν την ανάπτυξη βιόσφαιρων εξωπλανητών. Όπως εξήγησε ο Lingam:
«[Ε] ανέπτυξε ένα απλό μοντέλο για να εκτιμήσει ποιο μέρος της γης θα είναι άνυδρο (δηλαδή ερήμους) και σχετικά ακατοίκητο. Για το σενάριο με τις βιόσφαιρες που κυριαρχούνται στο νερό, η διαθεσιμότητα φωσφόρου γίνεται ο περιοριστικός παράγοντας. Εδώ, χρησιμοποιήσαμε ένα μοντέλο που αναπτύχθηκε σε ένα από τα προηγούμενα χαρτιά μας που λαμβάνει υπόψη τις πηγές και τους νεροχύτες του φωσφόρου. Συνδυάσαμε αυτές τις δύο περιπτώσεις, χρησιμοποιήσαμε δεδομένα από τη Γη ως σημείο αναφοράς και καθορίσαμε έτσι πώς οι ιδιότητες μιας γενικής βιόσφαιρας θα εξαρτηθούν από την ποσότητα της γης και του νερού. "
Αυτό που βρήκαν ήταν ότι μια προσεκτική ισορροπία μεταξύ της ξηράς και των ωκεανών (όπως αυτό που έχουμε εδώ στη Γη) είναι ζωτικής σημασίας για την εμφάνιση σύνθετων βιόσφαιρων. Σε συνδυασμό με αριθμητικές προσομοιώσεις άλλων ερευνητών, η μελέτη του Lingam και του Loeb δείχνει ότι πλανήτες όπως η Γη - με την αναλογία ωκεανών προς ξηρά (περίπου 30:70) - είναι πιθανώς αρκετά σπάνιες. Όπως συνόψισε ο Lingam:
«Έτσι, το βασικό συμπέρασμα είναι ότι η ισορροπία των κλασμάτων εδάφους και νερού δεν μπορεί να γέρνει υπερβολικά με τον ένα ή τον άλλο τρόπο. Η δουλειά μας δείχνει επίσης ότι σημαντικά εξελικτικά γεγονότα, όπως η αύξηση των επιπέδων οξυγόνου και η εμφάνιση τεχνολογικών ειδών, μπορεί να επηρεαστούν από το κλάσμα ξηράς-νερού και ότι η βέλτιστη τιμή θα μπορούσε να είναι κοντά σε αυτή της Γης. "
Για αρκετό καιρό, οι αστρονόμοι έψαχναν εξωπλανήτες όπου επικρατούσαν συνθήκες σαν τη Γη. Αυτό είναι γνωστό ως προσέγγιση «χαμηλών κρεμώντας φρούτων», όπου προσπαθούμε να βρούμε τη ζωή αναζητώντας βιογραφίες που συνδέουμε με τη ζωή όπως τη γνωρίζουμε. Αλλά σύμφωνα με αυτήν την τελευταία μελέτη, η εύρεση τέτοιων τόπων θα μπορούσε να μοιάζει με την αναζήτηση διαμαντιών στο τραχύ.
Τα συμπεράσματα της μελέτης θα μπορούσαν επίσης να έχουν σημαντικές επιπτώσεις όσον αφορά την αναζήτηση εξωγήινης νοημοσύνης, υποδεικνύοντας ότι και αυτό είναι αρκετά ασυνήθιστο. Ευτυχώς, ο Lingam και ο Loeb παραδέχονται ότι δεν είναι αρκετά γνωστά για τους εξωπλανήτες και τις αναλογίες νερού-προς-ξηράς για να πούμε κάτι οριστικά.
"Ωστόσο, δεν είναι δυνατόν να προβλεφθεί πώς αυτό επηρεάζει τον SETI με οριστικό τρόπο", δήλωσε ο Lingam. «Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι δεν έχουμε ακόμη κατάλληλους περιορισμούς παρατήρησης στα κλάσματα ξηράς-νερού των εξωπλανητών και εξακολουθούν να υπάρχουν πολλά άγνωστα στην τρέχουσα γνώση μας για το πώς εξελίχθηκε τα τεχνολογικά είδη (ικανά να συμμετέχουν στη SETI)».
Στο τέλος, πρέπει να είμαστε υπομονετικοί και να περιμένουμε τους αστρονόμους να μάθουν περισσότερα για τους εξωηλιακούς πλανήτες και τα αντίστοιχα περιβάλλοντά τους. Αυτό θα είναι δυνατό τα επόμενα χρόνια χάρη στα τηλεσκόπια επόμενης γενιάς. Αυτά περιλαμβάνουν επίγεια τηλεσκόπια όπως τα ESO Εξαιρετικά μεγάλο τηλεσκόπιο (ELT) και διαστημικά τηλεσκόπια όπως το Διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb (JWST) - που έχουν προγραμματιστεί να ξεκινήσουν τις δραστηριότητές τους το 2024 και το 2021, αντίστοιχα.
Με βελτιώσεις στην τεχνολογία και χιλιάδες εξωπλανήτες που είναι τώρα διαθέσιμοι για μελέτη, οι αστρονόμοι έχουν αρχίσει να αλλάζουν από τη διαδικασία της ανακάλυψης στον χαρακτηρισμό. Τα επόμενα χρόνια, αυτό που μαθαίνουμε για την ατμόσφαιρα του εξωπλανήτη θα συμβάλει σημαντικά στην απόδειξη ή την απόρριψη των θεωρητικών μας μοντέλων, ελπίδων και προσδοκιών. Δεδομένου του χρόνου, μπορεί τελικά να μπορέσουμε να προσδιορίσουμε πόσο άφθονη είναι η ζωή στο Σύμπαν μας, και ποιες μορφές μπορεί να λάβει.
