Neviens nepiekrīt, ko nozīmē planētai dzīvot

Mākslinieka koncepcija par Kepler 22b NASA

Nedaudz mazāk nekā pirms mēneša zinātnieki paziņoja, ka 110 gaismas gadu attālumā esošās eksoplanētas K2-18b atmosfērā ir pamanīti ūdens tvaiki. Būtiski, ka planēta atradās tās zvaigznes apdzīvojamajā zonā (reģions ap zvaigzni, kas ir pietiekami mērens šķidram virszemes ūdenim, ko dažkārt dēvē par Zelta plaukstas zonu). Bet šīs frāzes lietojums ir diezgan pretrunīgs. Lai gan cilvēki noteikti nevarētu dzīvot ar K2-18b, tas ir gulta ekspertu vienošanās par to, vai tur varētu atrast kādu ekstrēmu mikrobu dzīvības veidu. Iespējams, tas atradās apdzīvojamā zonā, taču neviens nevarēja vienoties, vai K2-18b tā ir apdzīvojams vai nē t .

Šīs domstarpības daļēji radās tāpēc, ka mums nebija vienprātības par to, kāda ir planēta K2-18b, bet tas bija arī tāpēc, ka ir daudz dažādu veidu, kā noteikt apdzīvojamību. Daži zinātnieki uzskata, ka akmeņaina virsma ir būtiska. Citi domāja, ka mikrobu dzīvība varētu atrast veidu, kā pastāvēt gaisā, piemēram, baktērijas, kas izbrauc putekļus vējā. Daži vēlējās iegūt biezu, siltu virsmu, bet citi nebija tik pārliecināti, ka tas ir nepieciešams.

Nekas no tā nepārsteidza. Apdzīvojamība ir neskaidrs, žargonisks termins. Ja palūgsit simts zinātnieku definēt, kas padara planētu apdzīvojamu, jūs saņemsiet simts dažādas atbildes.

Liela daļa diskusiju ir virzīta uz to, kas ir zināms un kāda tehnoloģija mums ir, lai faktiski modelētu planētas, saka Rorijs Bārnss, Vašingtonas Universitātes Virtuālās planētas laboratorijas astronoms un astrobiologs.

Vēl salīdzinoši nesen mēs pat nezinājām, vai planētas ārpus Saules sistēmas ir izplatītas. Astronomi šur un tur veica dažus atklājumus, taču viss sākās tikai tad, kad 2009. gadā tika ieslēgts NASA Keplera kosmiskais teleskops, kas piedāvāja precīzāku metodi planētu identificēšanai, kas šķērso to saimniekzvaigznes.

Šo novērojumu iegūtie dati bija ārkārtīgi ierobežoti. Piemēram, 2007. gadā zinātnieki atklāja Gliese 581c, pirmo eksoplanetu, kas bija gan akmeņaina, gan atradās apdzīvojamajā zonā. Toreiz tās bija divas prasības, kas cilvēkiem vajadzēja no rīta piecelties no gultas un domāt, ka ir kaut kas, kam ir vērts pievērst uzmanību, stāsta Bārnss.

Ūdens ir būtisks mūsu pazīstamajai dzīvei, tāpēc, no vienas puses, tas bija patiešām noderīgs pirmais solis, lai sašaurinātu, kurām jaunajām pasaulēm vajadzētu pievērst mūsu uzmanību. No otras puses, tas atstāja novārtā citas dzīvības prasības, piemēram, oglekļa avotu, enerģijas avotu un būtiskas uzturvielas, saka Stefanija Olsone, Čikāgas universitātes planētu pētniece.

Planēta, kurai trūkst šo citu lietu, ir gandrīz tikpat neapdzīvojama kā Plutons. Turklāt planētai nav jāatrodas apdzīvojamajā zonā, lai tā būtu apdzīvojama. Jupitera pavadoņi Eiropa un Saturna pavadoņi Titāns un Encelāds ir tikai daži piemēri iespējamām okeāna pasaulēm, kas izraisa astrobiologu interesi, neskatoties uz to, ka tās atrodas tālu ārpus Saules apdzīvojamās zonas.

Daļa no problēmas ir tā, ka mēs esam nepareizi izolējuši šos pētījumus no citām zinātnēm. Es vienmēr saku astronomiem: ja vēlaties uzzināt, kas ir apdzīvojamība, vienkārši dodieties uz bioloģiju, saka Abels Mendezs, planetārais astrobiologs un Planētu apdzīvojamības laboratorijas direktors Puertoriko Universitātē Aresibo. Daudzi ir noraizējušies par to, ka astronomi neatbilstoši pielieto mācības no bioloģijas un klimata zinātnes ārpuszemes pasaulēm un ka tas ir iemesls, kas izraisa tik daudzus šādus izsitumus.

Un otrādi, pastāv briesmas būt pārāk orientētam uz Zemi, saka Bārnss. Mēs saprotam, kā Zeme darbojas patiešām labi, un mēs varam sevi apmānīt, domājot, ka daži paraksti automātiski ir dzīvības pazīme vai noliedz dzīvības iespējamību. Dzīvība varētu pastāvēt uz Titāna vai Eiropas, vai varbūt pat uz Venēras, kaut kādā veidā, ko mēs neesam gatavi atrast.

Mūsu pieejas uzlabošana nozīmē, ka mums ir vajadzīga labāka izglītības un datu apmaiņa starp dažādām zinātnes jomām. Tādējādi mēs nonākam pie Virtuālās planētas laboratorijas, kas dibināta 2001. gadā, lai saprastu, kā veidojas un attīstās apdzīvojama planēta un kā mēs faktiski varētu novērot šo procesu uz īstas eksoplanētas. Laboratorijas fakultāte, kurā ietilpst klimata zinātnieki, atmosfēras pētnieki, datorzinātnieki, biologi, ģeofiziķi un astronomi, atspoguļo daudznozaru pieeju, kas būtu jāīsteno planētu zinātnei.

Laboratorija nesen tika atklāta VPLanet , atvērta programmatūra, kas simulē planētas evolūciju miljardiem gadu, galvenokārt (lai gan ne tikai), lai novērtētu, vai šī planēta ir vai kādreiz ir bijusi potenciāli apdzīvojama un varētu uzturēt šķidru ūdeni uz tās virsmas.

VPLanet modeļos ir ņemta vērā virkne dažādu dinamiku, tostarp iekšējie un ģeoloģiskie procesi, magnētiskā lauka evolūcija, klimats, atmosfēras bēgšana, rotācijas efekti, plūdmaiņu spēki, orbītas, zvaigžņu veidošanās un evolūcija, neparasti apstākļi, piemēram, bināro zvaigžņu sistēmas, un gravitācijas traucējumi no garāmejoši ķermeņi. Citi pētnieki var uzrakstīt jaunus moduļus, kas tuvina citus fiziskos procesus, un pievienot tos programmatūrai.

Tāds rīks kā VPLanet ir paredzēts, lai palīdzētu sašaurināt, kuras apdzīvojamās zonas planētas (un citas labas kandidātes) ir visvērtīgāk izpētīt padziļināti, izmantojot esošos instrumentus un jaunus instrumentus, kas būs pieejami tiešsaistē. Taču tās mēģinājumi raksturot planētas vēsturi varētu arī mudināt mūs apskatīt dažas eksoplanētas, kuras mēs parasti varētu norakstīt. Mums ir tendence uzskatīt Zemes vēsturi kā savvaļas evolūcijas braucienu, taču Bārnss norāda, ka tas patiesībā varētu būt diezgan pieradināts, salīdzinot ar daudzu citu eksoplanetu pieredzi, kuras mēs tagad identificējam.

Planētas, kas riņķo ap mazmasas zvaigznēm, piemēram, Proxima b, iespējams, ir piedzīvojušas ievērojamu evolūciju, saka Bārnss. To saimniekzvaigznes spožums ir samazinājies daudz straujāk, tās izstaro vairāk augstas klases starojuma, kas kaitē atmosfērai, un tās izraisa lielāku paisuma un paisuma ietekmi uz planētām, kas riņķo orbītā — tikai dažas lietas, kas varētu būtiski mainīt aprēķinus par to, vai planēta varētu uzturēt dzīvību. .

Citi modeļi var mums palīdzēt atpazīt cita veida dinamiku, kas var veicināt vai kavēt dzīvi. Dažiem ir pārskatīja apdzīvojamās zonas robežas, pamatojoties uz asāku klimata zinātni. Olsons nesen bija līdzautors a papīrs kas pētīja, kāda veida okeāna dinamika varētu būt izšķiroša, lai veicinātu dzīvībai labvēlīgu barības vielu ciklu. Viņa apgalvo, ka okeāna klātbūtne vien nenosaka, vai jauna pasaule ir apdzīvojama vai nē. Bez pietiekama rotācijas spēka vai biezas atmosfēras okeānam nebūs nozīmes, lai palielinātu apdzīvojamības iespējas.

Galu galā mums ir jāuzlabo bioloģijas attēlojums šādos modeļos, saka Olsons. Biologiem ir savi modeļi, klimata zinātniekiem ir savas rotaļlietas, un tad ir astronomi. Mums ir jāatrod veidi, kā savienot datus.

Taču modeļi ir tikai viena daļa no vienādojuma. Mums ir arī jāveic labāki novērojumi par šīm pasaulēm. Mēs vēlamies noskaidrot, vai planētai ir bieza atmosfēra, kas sastāv no dzīvībai svarīgu elementu veidiem. Mēs vēlamies meklēt tādu bioloģisko parakstu klātbūtni kā metāns, ko rada bioloģiskie procesi. Tādiem instrumentiem kā NASA Habla un Keplera kosmosa teleskopiem ir bijusi milzīga ietekme, taču to iespējas jau ir izstieptas līdz to robežām (Keplers pagājušajā gadā tika atvaļināts, un Habla darbība ir pēdējā).

Habla pēctecis Džeimsa Veba kosmiskais teleskops ir paredzēts, lai virzītu mūsu izpratni par šīm eksoplanētām jaunos augstumos. Tā nepārspējamā optika un spēja veikt nepārspējamus novērojumus infrasarkanajā starā nozīmē, ka tai bez grūtībām jāspēj raksturot tālu eksoplanetu atmosfēras. ESA kosmiskais teleskops ARIEL, kas tiks palaists 2029. gadā, ir īpaši izstrādāts, lai novērotu eksoplanetu atmosfēras ķīmiskās un termiskās struktūras.

Mendezs arī uzskata, ka ir saprātīgi būt atvērtam atklātībai tehnoparaksti kad mēs domājam par apdzīvojamību, varbūt radio emisiju, gaismas vai rūpnieciskās ražošanas ķīmisko vielu veidā. Viņš saka, ka ir arī citi veidi, kā aplūkot sistēmu un redzēt dažas dzīves pazīmes.

Tomēr patiesība ir tāda, ka vienīgais īstais veids, kā noteikt, vai vieta ir apdzīvojama, ir neizmērīt šos dažādos mainīgos — tas ir dzīvības atrašana, saka Mendezs. Bioloģijā tā ir galīgā atbilde. Nav cita veida, kā to izdarīt. Kautrīgi no tā, viss ir tikai aptuvens novērtējums potenciāls apdzīvojamība. Tāpēc pagaidām strīdi turpināsies.

paslēpties