Saya telah berulang kali mengatakan bahawa Bumi adalah planet terbaik di Alam Semesta. Evolusi menyesuaikan kita dengan planet ini, dan tidak mungkin kita dapat menemui planet lain yang baik untuk kita.
Namun, adakah planet terbaik? Adakah tempat di Alam Semesta yang mungkin mempunyai syarat untuk kepelbagaian kehidupan?
Fakta bahawa kita mempunyai kehidupan di Bumi sangat mengagumkan. Kami terletak di zon bintang urutan utama yang tidak dapat dihuni dan tidak menghasilkan terlalu banyak suar suria pembunuh.
Kami mempunyai suasana tebal yang dipenuhi dengan oksigen dan nitrogen yang dapat kita hirup. Planet ini cukup besar sehingga masih cair di intinya, dengan bola besi berputar yang mempertahankan medan magnet planet. Ini, digabungkan dengan atmosfer yang tebal melindungi permukaan planet dari sinar kosmik, sinaran ultraviolet terburuk dari Matahari, dan ribut matahari yang mematikan.
Kami mempunyai tektonik plat yang selalu mengitar semula bahan di permukaan planet, membawa bahan kimia segar dari bahagian dalamnya.
Kita mempunyai bulan yang agak besar, yang mungkin menjadikan planet kita lebih stabil dalam kemiringan paksi, dengan pasang surut yang membantu peralihan kehidupan awal dari lautan ke darat. Tetapi bulan tidak terlalu besar.
Kami memiliki lautan besar yang membantu mengatur iklim planet ini, memindahkan perairan hangat ke kawasan yang lebih sejuk, untuk menjadikannya lebih beragam dan dapat dihuni.
Senarai itu terus berjalan, dan saya pasti ada faktor yang belum kita ketahui.
Dan ketika datang ke Bumi, kehidupan telah berkembang pesat, mencari jalan ke setiap ceruk ekologi yang mungkin, menyesuaikan dirinya melalui evolusi untuk menangani sejuk, panas yang kuat, tekanan yang kuat di dasar lautan, bahkan bandar, yang tinggal tepat di sebelah manusia makhluk.
Tetapi bolehkah Bumi menjadi lebih baik? Mungkinkah ada planet yang boleh dihuni?
Sekiranya ada satu perkara yang diajarkan oleh bidang astronomi kepada kita, itu bukanlah sesuatu yang istimewa. Kami bukan pusat Sistem Suria. Ini bukan tempat atau masa yang istimewa di Alam Semesta. Dan itu mungkin bermaksud Bumi bukanlah tempat terbaik untuk hidup. Ini adalah tempat terbaik untuk manusia, tetapi bukan untuk hidup.
Menurut sebuah makalah pada tahun 2013, ahli astrobiologi Penn State, Ravi Kumar Kopparapu dan yang lain mengira di mana pinggir zon bintang yang seharusnya dihuni, berdasarkan data iklim moden. Mereka mengira bahawa zon yang dapat dihuni di sekitar bintang seperti matahari harus berada di antara 0.99 hingga 1.7 kali jarak dari Bumi ke Matahari.
Yang bermaksud bahawa Bumi sebenarnya betul-betul di pinggir dalaman zon yang boleh dihuni Matahari. Seperti, hampir tidak. Sekiranya lebih dekat dengan Matahari, kita akan mengalami kesan rumah hijau yang melarikan diri, seperti Venus.
Anda mungkin mahu lebih dekat ke tengah-tengah zon yang dapat dihuni, di mana variasi orbit tidak akan mendorong planet anda ke tahap yang melampau.
Bumi agak muda. Mengingat fakta bahawa planet ini hanya ada selama 4,5 miliar tahun sekarang, dan hanya mengetahui kehidupan multisel dalam beberapa ratus juta tahun terakhir.
Matahari semakin panas, dan kerana kita sudah dekat, kita hanya mendapat beberapa ratus juta tahun, paling banyak satu miliar tahun sebelum suhu meningkat dan lautan menguap. Tetapi bagaimana jika hidup dapat memperoleh evolusi berbilion tahun untuk menghasilkan bentuk kehidupan yang baru dan lebih beragam?
Anda fikir platipus tidak biasa, bayangkan apa yang anda dapat dengan evolusi 2 bilion tahun lagi. Atau 20 bilion.
Dalam makalah 2016 berjudul Superhabitable Worlds, Rene Heller dan John Armstrong menjalani keadaan yang mungkin menjadikan planet yang paling boleh dihuni. Ini adalah kertas yang sangat mudah dibaca, dengan banyak idea menarik. Sekiranya anda seorang penulis fiksyen ilmiah mencari idea membina dunia, pastikan anda mencuba. Saya akan meletakkan pautan dalam nota rancangan.
Mereka mencadangkan bahawa bintang dengan jisim lebih sedikit daripada Matahari, yang diklasifikasikan sebagai bintang K, mungkin merupakan calon terbaik untuk kepelbagaian kerana ia berumur panjang dan relatif stabil. Bintang jenis K akan mempunyai jangka hayat 20-70 bilion tahun tanpa megaflare kerdil merah yang sial itu.
Anda mahukan planet lain dalam sistem bintang, mampu mengalihkan asteroid dan komet dengan daya tarikannya untuk menyampaikan air dan bahan kimia lain yang diperlukan untuk hidup. Terima kasih untuk itu, Musytari.
Dan idealnya, anda mahukan banyak planet yang dapat dihuni dalam sistem yang sama, yang mampu menghantar kehidupan berulang-ulang. Proses yang dikenali sebagai panspermia.
Jadikan planet anda yang dapat dihuni sebagai bulan raksasa gas untuk mendapatkan daya pasang surut yang kuat yang akan menjadikan bahan gunung berapi segar meletus ke permukaan.
Lebih baik lagi, mempunyai planet binari, di mana dua dunia mengorbit satu sama lain, menyampaikan kekuatan pasang surut dan bertukar bentuk kehidupan berulang-ulang.
Dan kami baru bermula!
Jadikan planet ini lebih besar dan anda akan mendapat lebih banyak luas permukaan agar air dapat mengedarkan suhu (lebih banyak dalam sekejap), tetapi juga lebih banyak luas permukaan untuk bentuk kehidupan untuk memanfaatkan pelbagai ceruk.
Oleh itu, kita bercakap mengenai planet yang lebih besar dan lebih besar. Sebaik sahaja anda mendapat kira-kira dua kali jisim Bumi, tektonik plat mula ditutup, jadi cubalah tetap berada di bawah jumlah itu.
Anda juga mahukan dunia yang cukup besar dan cukup panas di bahagian dalamnya untuk pergerakan aloi besi di terasnya untuk mengekalkan magnetosfera seluruh planet.
Anda mungkin bimbang tentang graviti permukaan, tetapi sebuah planet dengan jisim dua kali ganda dari Bumi hanya perlu sekitar 40% lebih besar untuk mempunyai graviti permukaan yang sama.
Pada persidangan baru-baru ini di Barcelona, Dr. Stephanie Olson dari University of Chicago menyampaikan karya yang telah mereka lakukan dalam mencari persekitaran yang paling baik menyokong kehidupan di eksoplanet.
Mereka menggunakan alat dari NASA yang disebut model peredaran umum ROCKE-3D. Ini adalah alat yang sangat mengagumkan yang tersedia secara percuma untuk orang ramai. Anda boleh pergi ke laman web, dan kemudian melihat bagaimana keadaan di dunia yang berbeza, dari Venus kuno hingga planet yang mengorbit Proxima Centauri.
Anda boleh mensimulasikan suhu udara, hujan, kepekatan tanah dan banyak lagi.
Mari saya tunjukkan beberapa contoh. Inilah Bumi pra-perindustrian, dengan suhu udara antara 35 C berhampiran khatulistiwa hingga lebih sejuk daripada -60 C di kutub.
Tetapi anda boleh mengganti Bumi dengan Venus kuno, seperti mana planet ini kelihatan 2.9 bilion tahun yang lalu ketika Matahari 20% lebih malap daripada sekarang. Namun, ia masih berputar sekali setiap 243 hari, dan mungkin memiliki lautan cetek yang mencapai kedalaman 310 meter melintasi dataran rendah.
Dan inilah planet yang mengorbit bintang kerdil merah Proxima Centauri, bintang paling dekat dengan Matahari. Kerana mengelilingi bintangnya dengan begitu dekat, planet ini mungkin terkunci dengan pasang surut. Ini memberi kesan dramatik pada suhu udara dengan satu sisi menghadap bintang, dan satu sisi menghadap jauh.
Tetapi jika planet ini mempunyai putaran resonans, di mana ia berpusing tiga kali pada paksinya untuk setiap 2 orbit, dan jika ia mempunyai atmosfera yang hampir sama dengan atmosfer nitrogen dan oksigen Bumi, maka anda akan berakhir dengan dunia yang kelihatan lebih banyak selesa untuk hidup.
Olson dan pasukannya menggunakan perisian ini untuk mensimulasikan iklim dan habitat lautan dari pelbagai jenis eksoplanet. Di Bumi, kepelbagaian kehidupan bergantung pada peningkatan bahan dari jauh ke dalam lautan, mengembalikannya ke permukaan di mana kehidupan dapat menggunakannya.
Lebih banyak peningkatan bermaksud lebih banyak aktiviti biologi, lebih banyak kepelbagaian.
Dengan kata lain, untuk mencari planet dengan kepelbagaian kehidupan yang paling banyak, anda ingin mencari dunia yang mempunyai peredaran lautan dalam jumlah yang banyak.
Adakah yang lebih baik daripada Bumi?
Menurut Olson, jika sebuah planet berputar dengan lebih perlahan, mempunyai kepadatan atmosfera yang lebih tinggi, dan mempunyai benua, maka anda dapat meningkatkan jumlah peredaran laut.
Dan ini memberi kita idea tentang apa yang akan dicari oleh para astronom semasa mereka memeriksa dunia luar. Apabila misi LUVOIR atau HabEx NASA terbang pada 2030-an, mereka akan dapat secara langsung menggambarkan permukaan eksoplanet. Mereka akan mengukur bahan kimia di atmosfer mereka, mengesan air, dan bahkan menentukan berapa banyak planet yang diliputi di benua.
Kita semestinya tidak akan terkejut jika kita menjumpai dunia yang sangat mudah didiami di luar sana di Bima Sakti, dunia yang jelas lebih mudah dihuni daripada Bumi. Sekali lagi, ternyata, kami tidak istimewa. Tidak apa-apa, sekurang-kurangnya kita mempunyai syarikat.
