Dzīvība, iespējams, nevar pastāvēt uz tik daudzām planētām, kā mēs kādreiz domājām

Adrians Pelletjē | Atbrīvojieties no šļakatām

Kad Keplera kosmosa observatorija tika uzsākta 2009. gadā, tā sāka atrast planētas ap citām zvaigznēm tādā ātrumā, kas saviļņoja astronomus. Šie dati noveda pie aplēsēm, ka mūsu galaktikā ir jābūt aptuveni 40 miljardiem Zemei līdzīgu planētu, kas riņķo saulei līdzīgu zvaigžņu un sarkano punduru apdzīvojamajās zonās.

Dzīvojamā zona ir reģions ap zvaigzni, kur uz planētas virsmas var pastāvēt šķidrs ūdens. Tas ir svarīgi, jo pierādījumi uz Zemes liecina, ka šķidrais ūdens ir dzīvībai būtisks. Un, ja dzīve Zemei līdzīgās pasaulēs sākas viegli, Keplera skaitļi liecina, ka mūsu galaktikā ir jābūt dzīvības pilnai. Tāpēc notiek sacensības, lai atrastu pierādījumus tam. Tiek izstrādāti dažādi kosmosa teleskopi, lai meklētu unikālo spektroskopisko parakstu, kas jārada dzīvībai.

Taču galvenais izaicinājums būs atrast labākos mērķus — planētas, kur apstākļi šķiet vislabvēlīgākie sarežģītai dzīvībai. Un astrobiologi ir sākuši norādīt, ka ar šķidru ūdeni vien nepietiek. Ja Zeme ir kāda lieta, svarīga ir arī citu molekulu proporcija. Piemēram, pārāk daudz oglekļa dioksīda vai oglekļa monoksīda nogalina sarežģīto dzīvi, kādu mēs to zinām.

Šodien Edvards Švītermans NASA Astrobioloģijas institūtā Riversaidā, Kalifornijā, un daži kolēģi ir pārskatījuši apdzīvojamās zonas definīciju, lai ņemtu vērā oglekļa monoksīda un oglekļa dioksīda līmeni. Rezultātā viņi saka, ka apdzīvojamai zonai sarežģītai dzīvei jābūt ievērojami mazākai - apmēram par ceturtdaļu tik platai, kā to pieļauj iepriekšējā definīcija. Mūsu rezultātiem ir vairākas svarīgas sekas, meklējot eksoplanetu biosignatūras un sarežģītu dzīvi ārpus mūsu Saules sistēmas, saka Švītermans un citi.

Vispirms nedaudz fona. Apdzīvojamās zonas lielumu ir sarežģīti aprēķināt, jo virsmas temperatūra ir atkarīga no dažādiem atgriezeniskās saites procesiem atmosfērā, piemēram, siltumnīcas efekta. Parastā apdzīvojamās zonas definīcija nosaka atmosfēru, kas satur slāpekli, oglekļa dioksīdu un ūdeni, ko stabilizē tas pats karbonāta-silikāta atgriezeniskās saites process, kas pastāv uz Zemes.

Karbonāta-silikāta cikls ir ilgstošs process, kurā silikāta ieži reaģē ar ūdeni un oglekļa dioksīdu, veidojot karbonātu iežus, kas pēc tam augsta spiediena un temperatūras un vulkānisma ietekmē tiek pārvērsti silikāta iežos un oglekļa dioksīda gāzē. Tas noved pie atgriezeniskās saites cilpas, kas saglabā oglekļa dioksīda līmeni atmosfērā relatīvi stabilu, ļaujot siltumnīcas efektam paaugstināt virsmas temperatūru.

Apdzīvojamās zonas iekšējā malā relatīvi zems oglekļa dioksīda līmenis var radīt pietiekami augstu temperatūru šķidram ūdenim. Uz Zemes nepieciešamais oglekļa dioksīda līmenis vēstures gaitā ir mainījies no desmitiem līdz simtiem miljondaļu.

Bet apdzīvojamās zonas vidējā un ārējā apgabalā oglekļa dioksīda koncentrācijai atmosfērā ir jābūt daudz augstākai, lai uzturētu temperatūru, kas ir labvēlīga virszemes šķidrajam ūdenim, saka Schwieterman un co.

Piemēram, viena eksoplaneta, kas bieži tiek uzskatīta par labu kandidātu ārpuszemes dzīvībai, ir Kepler-62f. Šīs planētas masa ir aptuveni trīs reizes lielāka par Zemi, un tā riņķo ap tās saimnieku, kas sākas Liras zvaigznājā aptuveni tādā pašā attālumā kā Venēra. Bet, tā kā saimnieks ir mazāk spilgts nekā saule, Kepler-62F saņem apmēram tādu pašu saules gaismas daudzumu kā Marss, tāpēc tas atrodas apdzīvojamās zonas ārējā malā.

Siltumnīcas efekts varētu viegli padarīt Kepler-62f pietiekami siltu šķidram ūdenim. Bet Švītermans un citi ir aprēķinājuši, ka, lai to paveiktu, būtu nepieciešami trīs līdz pieci oglekļa dioksīda stieņi. Tas ir 1000 reižu vairāk, nekā jebkad ir bijis uz Zemes sarežģītās dzīves laikā šeit.

Komanda norāda, ka šie oglekļa dioksīda līmeņi ir indīgi mūsdienu sarežģītākajai dzīvībai uz Zemes, un tiek uzskatīts, ka pagātnē paaugstināts līmenis ir bijis nozīmīgs masveida izmiršanas faktors. Nosakot apdzīvojamās zonas, ir jāņem vērā fizioloģiskās robežas oglekļa dioksīda līmenim, ko dzīvība var panest. Tādējādi Kepler-62f var nebūt tik labs kandidāts.

Oglekļa monoksīds apdraud arī sarežģītu dzīvību. Švītermans un kolēģi aprēķina, ka planētās, kas riņķo ap vēsām zvaigznēm, visticamāk, būs augstāks oglekļa monoksīda līmenis, jo fotoķīmiskie apstākļi ir labvēlīgāki tā rašanos. Tas rada vēl vienu ierobežojumu apdzīvojamām zonām.

Komandas galīgais aprēķins ir noskaidrot, kā šie ierobežojumi maina mūsu pašreizējo izpratni par apdzīvojamās zonas lielumu. Viena no sekām ir tāda, ka mēs, iespējams, nevarēsim atrast saprātīgas dzīvības pazīmes vai tehniskos apzīmējumus uz planētām, kas riņķo ap vēlajiem M punduriem, vai uz potenciāli apdzīvojamām planētām netālu no to apdzīvojamās zonas ārējās malas, saka Švītermans un citi.

Tas būtiski ietekmēs turpmāko citu planētu bioparakstu meklēšanu. Astronomi var nolemt koncentrēties uz siltākām, saulei līdzīgām zvaigznēm, kur sarežģītās dzīves apstākļi, iespējams, ir labvēlīgāki.

Taču nākotnes kosmosa teleskopu dizaineriem nav jābaidās no mērķu trūkuma. Pat ja apdzīvojamā zona ir ievērojami mazāka, nekā tika uzskatīts iepriekš, pastāv iespēja, ka mūsu galaktikā vien būs simtiem miljonu kandidātu. Ar to vajadzētu būt vairāk nekā pietiekami pašlaik plānotajām misijām.

Atsauce: arxiv.org/abs/1902.04720 : ierobežota apdzīvojama zona sarežģītai dzīvei

paslēpties