Sejak Teleskop Angkasa Kepler dilancarkan ke angkasa lepas, jumlah planet yang diketahui di luar Sistem Suria kita (eksoplanet) telah berkembang dengan pesat. Pada masa ini, 3,917 planet telah disahkan dalam 2,918 sistem bintang, sementara 3,368 menunggu pengesahan. Dari jumlah tersebut, kira-kira 50 orbit di dalam zon layak dihuni bintang mereka (aka. "Zon Goldilocks"), jarak di mana air cair dapat wujud di permukaan planet.
Walau bagaimanapun, penyelidikan baru-baru ini menimbulkan kemungkinan bahawa kita menganggap zon yang dapat dihuni terlalu optimis. Menurut sebuah kajian baru yang baru-baru ini muncul dalam talian, berjudul "Zon Boleh Duduk Terhad untuk Kehidupan yang Kompleks", zon yang dapat dihuni mungkin jauh lebih sempit daripada yang diperkirakan sebelumnya. Penemuan ini boleh memberi kesan drastik pada jumlah planet yang dianggap saintis "berpotensi untuk dihuni".
Kajian ini diketuai oleh Edward W. Schwieterman, Fellow Program Pasca Doktoral NASA di University of California, Riverside, dan termasuk para penyelidik dari Pasukan Bumi Alternatif (sebahagian daripada Institut Astrobiologi NASA), Nexus for Exoplanet System Science (NExSS), dan Institut Pengajian Angkasa Goddard NASA.
Menurut anggaran sebelumnya berdasarkan Kepler data, para saintis menyimpulkan bahawa kemungkinan ada 40 bilion planet seperti Bumi di Galaksi Bima Sakti sahaja, 11 bilion daripadanya cenderung mengorbit seperti bintang Matahari kita (iaitu kerdil kuning jenis G). Penyelidikan lain menunjukkan bahawa jumlah ini bisa setinggi 60 miliar atau bahkan 100 miliar, bergantung pada parameter yang kita gunakan untuk menentukan zon yang dapat dihuni.
Hasil ini pasti menggembirakan, kerana ia menunjukkan bahawa Bima Sakti dapat dipenuhi dengan kehidupan. Malangnya, penyelidikan yang lebih baru mengenai planet-planet suria telah menimbulkan keraguan terhadap anggaran sebelumnya. Ini terutama berlaku di mana planet terkunci pas yang mengorbit bintang jenis M (kerdil merah).
Di samping itu, penyelidikan mengenai bagaimana kehidupan berkembang di Bumi telah menunjukkan bahawa air sahaja tidak menjamin kehidupan - dan, dalam hal ini, tidak berlaku kehadiran gas oksigen. Selanjutnya, Schwieterman dan rakan-rakannya mempertimbangkan dua biosignature utama lain yang penting bagi kehidupan seperti yang kita ketahui - karbon dioksida dan karbon monoksida.
Terlalu banyak sebatian ini akan menjadi toksik bagi kehidupan yang kompleks, sedangkan terlalu sedikit bermaksud prokariota awal tidak akan muncul. Sekiranya kehidupan di Bumi ada petunjuk, bentuk kehidupan asas sangat mustahak jika lebih kompleks, bentuk kehidupan yang memakan oksigen akan berkembang. Atas sebab ini, Schwieterman dan rakan-rakannya berusaha menyemak semula definisi zon yang dapat dihuni untuk mengambil kira perkara ini.
Untuk bersikap adil, mengira sejauh mana zon yang boleh dihuni tidak semestinya mudah. Selain jarak dari bintang mereka, suhu permukaan planet bergantung pada pelbagai mekanisme maklum balas di atmosfera - seperti Kesan Rumah Kaca. Di samping itu, definisi konvensional bagi zon yang dapat dihuni menganggap adanya keadaan "seperti Bumi".
Ini menunjukkan suasana yang kaya dengan nitrogen, oksigen, karbon dioksida, dan air, dan stabil oleh proses kitaran geokimia karbonat-silikat yang sama yang ada di Bumi. Dalam proses ini, pemendapan dan luluhawa menyebabkan batu silikat menjadi berkarbonat manakala aktiviti geologi menyebabkan batuan karbon menjadi berasaskan silikat lagi.
Ini membawa kepada gelung maklum balas yang memastikan bahawa tahap karbon dioksida di atmosfer tetap stabil, sehingga memungkinkan peningkatan suhu permukaan (aka. Kesan Rumah Kaca). Semakin dekat planet ini ke pinggir dalaman zon yang dapat dihuni, semakin sedikit karbon dioksida yang diperlukan untuk ini berlaku. Seperti yang dijelaskan oleh Schwieterman dalam artikel terbaru oleh MIT Technology Review:
"Tetapi untuk wilayah tengah dan luar zon yang dapat dihuni, kepekatan karbon dioksida atmosfera harus jauh lebih tinggi untuk mengekalkan suhu yang kondusif untuk air cair permukaan."
Sebagai contoh, pasukan menggunakan Kepler-62f sebagai contoh, Bumi super yang mengorbit bintang jenis K (sedikit lebih kecil dan lebih redup daripada Matahari kita) yang terletak kira-kira 990 tahun cahaya dari Bumi. Planet ini mengorbit bintangnya pada jarak yang hampir sama dengan Venus dengan Matahari, tetapi jisim bintang yang lebih rendah bermaksud bahawa ia berada di pinggir luar zon yang dapat dihuni.
Ketika ditemui pada tahun 2013, planet ini dianggap sebagai kandidat yang baik untuk kehidupan di luar bumi, dengan anggapan adanya Efek Rumah Kaca yang mencukupi. Walau bagaimanapun, Schwieterman dan rakan-rakannya mengira bahawa ia memerlukan 1.000 kali lebih banyak karbon dioksida (300 hingga 500 kilopascals) daripada apa yang ada di Bumi ketika bentuk kehidupan yang kompleks mula-mula berkembang (kira-kira 1,85 bilion tahun yang lalu).
Walau bagaimanapun, jumlah karbon dioksida ini akan menjadi toksik bagi kebanyakan bentuk kehidupan yang kompleks di Bumi. Akibatnya, Kepler-62f tidak akan menjadi calon yang sesuai untuk hidup walaupun cukup panas untuk mendapatkan air cair. Sebaik sahaja mereka mengambil kira kekangan fisiologi ini, Schwieterman dan pasukannya menyimpulkan bahawa zon yang dapat dihuni untuk kehidupan yang kompleks mestilah jauh lebih sempit - seperempat dari apa yang dianggarkan sebelumnya.
Schwieterman dan rakan-rakannya juga mengira bahawa beberapa eksoplanet cenderung mempunyai kadar karbon monoksida yang lebih tinggi kerana mereka mengorbit bintang yang sejuk. Ini meletakkan kekangan yang signifikan pada zon bintang kerdil merah yang dapat dihuni, yang merupakan 75% bintang di Alam Semesta - dan yang dianggap sebagai tempat yang paling mungkin untuk menemukan planet yang bersifat daratan (iaitu berbatu).
Penemuan ini boleh memberi implikasi drastik untuk apa yang para saintis anggap sebagai "berpotensi untuk didiami", belum lagi batas zon yang dapat dihuni bintang. Seperti yang dijelaskan oleh Schwieterman:
"Salah satu implikasinya ialah kita mungkin tidak mengharapkan untuk menemukan tanda-tanda kehidupan cerdas atau teknosignature pada planet yang mengorbit kerdil M akhirat atau pada planet yang berpotensi dapat dihuni berhampiran pinggir luar zon yang dapat dihuni mereka."
Untuk merumitkan lagi masalah, kajian ini adalah salah satu dari beberapa perkara untuk meletakkan kekangan tambahan pada apa yang boleh dianggap sebagai planet yang boleh dihuni akhir-akhir ini. Pada tahun 2019 sahaja, penyelidikan telah dilakukan yang menunjukkan bagaimana sistem bintang kerdil merah mungkin tidak mempunyai bahan mentah yang diperlukan untuk hidup, dan bahawa bintang kerdil merah mungkin tidak menyediakan foton yang cukup untuk fotosintesis berlaku.
Semua ini menambah kemungkinan yang jelas bahawa kehidupan di galaksi kita mungkin lebih jarang daripada yang difikirkan sebelumnya. Tetapi tentu saja, mengetahui dengan pasti apa had kebiasaan memerlukan lebih banyak kajian. Nasib baik, kita tidak perlu menunggu terlalu lama untuk mengetahui, kerana beberapa teleskop generasi akan datang akan beroperasi dalam dekad yang akan datang.
Ini termasuk Teleskop Angkasa James Webb (JWST), Teleskop Sangat Besar (ELT) dan Teleskop Magellan Gergasi (GMT). Ini dan instrumen canggih yang lain diharapkan dapat memungkinkan kajian dan pencirian eksoplanet yang lebih terperinci. Dan apabila mereka melakukannya, kita akan mempunyai idea yang lebih baik tentang kemungkinan hidup di luar sana.
