De când Telescop spațial Kepler a fost lansat în spațiu, numărul planetelor cunoscute dincolo de sistemul nostru solar (exoplanetele) a crescut exponențial. În prezent, 3.917 de planete au fost confirmate în 2.918 sisteme stelare, în timp ce 3.368 așteaptă confirmare. Dintre aceștia, aproximativ 50 de orbite în zona locuibilă a stelei lor (denumită „Goldilocks Zone”), distanța la care apa lichidă poate exista pe suprafața planetelor.
Cu toate acestea, cercetările recente au ridicat posibilitatea ca noi să considerăm o zonă locuibilă este prea optimistă. Conform unui nou studiu apărut recent online, intitulat „O zonă limitată pentru locuințe complexe”, zonele locuibile ar putea fi mult mai restrânse decât se credea inițial. Aceste descoperiri ar putea avea un impact drastic asupra numărului de planete pe care oamenii de știință le consideră a fi „potențial locuibile”.
Studiul a fost condus de Edward W. Schwieterman, un FAME Program postdoctoral al NASA la Universitatea din California, Riverside, și a inclus cercetători de la Echipa Alternative Earths (parte a Institutului de Astrobiologie NASA), Nexus pentru Știința Sistemului Exoplanet (NExSS), și NASA Goddard Institute for Space Studies.
Conform estimărilor anterioare bazate pe Kepler date, oamenii de știință au ajuns la concluzia că este probabil să existe 40 de miliarde de planete asemănătoare Pământului, numai în galaxia Calea Lactee, dintre care 11 miliarde ar putea orbita ca stelele Soarelui nostru (adică pitici galbeni de tip G). Alte cercetări au indicat că acest număr ar putea ajunge la 60 de miliarde sau chiar la 100 de miliarde, în funcție de parametrii folosiți pentru a defini zonele locuibile.
Aceste rezultate sunt, cu siguranță, încurajatoare, deoarece sugerează că Calea Lactee ar putea să se târască de viață. Din păcate, cercetări mai recente asupra planetelor extra-solare au pus la îndoială aceste estimări anterioare. Acesta este în special cazul în care planele sunt blocate în mod ordonat care orbitează stele de tip M (pitic roșu).
În plus, cercetările asupra modului în care a evoluat viața pe Pământ au arătat că apa singură nu garantează viața - și, pentru asta, nu are prezența gazului de oxigen. În plus, Schwieterman și colegii săi au considerat alte două biosemnaturi majore care sunt esențiale pentru viață așa cum îl știm - dioxidul de carbon și monoxidul de carbon.
Prea mare parte din acești compuși ar fi toxici pentru viața complexă, în timp ce prea puțin ar însemna că procariotele timpurii nu vor apărea. Dacă viața pe Pământ este o indicație, formele de viață de bază sunt esențiale dacă trebuie să evolueze forme de viață mai complexe, consumatoare de oxigen. Din acest motiv, Schwieterman și colegii săi au căutat să revizuiască definiția unei zone locuibile pentru a ține cont de aceasta.
Pentru a fi corect, calculul întinderii unei zone locuibile nu este niciodată ușor. În plus față de distanța lor de steaua lor, temperatura de suprafață a unei planete depinde de diverse mecanisme de feedback în atmosferă - cum ar fi efectul de seră. În plus, definiția convențională a unei zone locuibile presupune existența unor condiții „similare Pământului”.
Aceasta implică o atmosferă bogată în azot, oxigen, dioxid de carbon și apă și stabilizată prin același proces de ciclu geochimic carbonat-silicat care există pe Pământ. În acest proces, sedimentarea și intemperiile determină rocile silicate să devină carbonace, în timp ce activitatea geologică face ca rocile carbon să devină din nou pe bază de silicat.
Aceasta duce la o buclă de feedback care asigură că nivelurile de dioxid de carbon din atmosferă rămân relativ stabile, permițând astfel o creștere a temperaturilor de suprafață (de asemenea, efectul de seră). Cu cât planeta este mai aproape de marginea interioară a zonei locuibile, cu atât este nevoie de mai puțin dioxid de carbon. După cum a explicat Schwieterman într-un articol recent al MIT Technology Review:
„Dar pentru regiunile medii și exterioare ale zonei locuibile, concentrațiile de dioxid de carbon atmosferice trebuie să fie mult mai mari pentru a menține temperaturile propice pentru apa lichidă de suprafață.”
Pentru a ilustra, echipa a folosit Kepler-62f ca exemplu, un super-Pământ care orbitează o stea de tip K (puțin mai mică și mai slabă decât Soarele nostru) situată la aproximativ 990 de ani lumină de Pământ. Această planetă își orbitează steaua la aproximativ aceeași distanță ca Venus cu Soarele, dar masa inferioară a stelei înseamnă că se află la marginea exterioară a zonei locuibile.
Când a fost descoperită în 2013, s-a crezut că această planetă este un bun candidat pentru viața extraterestră, presupunând prezența unui efect de seră suficient. Cu toate acestea, Schwieterman și colegii săi au calculat că ar fi nevoie de 1.000 de ori mai mult dioxid de carbon (300 - 500 kilopascali) decât ceea ce exista pe Pământ atunci când formele de viață complexe au evoluat pentru prima dată (aproximativ 1,85 miliarde de ani în urmă).
Totuși, această cantitate de dioxid de carbon ar fi toxică pentru majoritatea formelor de viață complexe de pe Pământ. Drept urmare, Kepler-62f nu ar fi un candidat potrivit pentru viață, chiar dacă ar fi suficient de cald pentru a avea apă lichidă. După ce au luat în considerare aceste constrângeri fiziologice, Schwieterman și echipa sa au ajuns la concluzia că zona locuibilă pentru viața complexă trebuie să fie semnificativ mai restrânsă - un sfert din ceea ce a fost estimat anterior.
Schwieterman și colegii săi au calculat, de asemenea, că este posibil ca unele exoplanete să aibă niveluri mai mari de monoxid de carbon, deoarece orbitează stele reci. Aceasta plasează o constrângere semnificativă asupra zonelor locuibile ale stelelor pitice roșii, care se întâmplă să reprezinte 75% din stelele din Univers - și care sunt considerate a fi cel mai probabil loc pentru a găsi planete care sunt de natură terestră (adică stâncoase).
Aceste descoperiri ar putea avea implicații drastice pentru ceea ce oamenii de știință consideră a fi „potențial-locuibili”, fără a menționa limitele zonei locuibile a unei stele. După cum a explicat Schwieterman:
„O implicație este că este posibil să nu ne așteptăm să găsim semne de viață inteligentă sau tehnosignature pe planete care orbitează pitici M târzii sau pe planete potențial locuibile în apropierea marginii exterioare a zonelor lor locuibile.”
Pentru a complica problemele în continuare, acest studiu este unul dintre mai multe pentru a pune constrângeri suplimentare la ceea ce ar putea fi considerate planete locuibile din târziu. Doar în anul 2019, s-au efectuat cercetări care arată cum sistemele de stele pitice roșii pot să nu aibă materiile prime necesare pentru a se forma viața și este posibil ca stelele pitice roșii să nu ofere suficienți fotoni pentru a se produce fotosinteza.
Toate acestea se adaugă posibilității distincte ca viața în galaxia noastră să fie mai rară decât se credea anterior. Dar, desigur, să știi cu certitudine care sunt limitele de locuință vor necesita mai multe studii. Din fericire, nu va trebui să așteptăm prea mult pentru a afla, deoarece mai multe telescoape de generație următoare vor deveni funcționale în următorul deceniu.
Acestea includ Telescopul spațial James Webb (JWST), Telescop extrem de mare (ELT) și Telescop Magellan uriaș (GMT). Se preconizează că aceste și alte instrumente de ultimă oră vor permite studii și caracterizări mult mai detaliate ale exoplanetelor. Și când o vor face, vom avea o idee mai bună despre cât de probabil este viața acolo.
