Semasa mencari eksoplanet yang berpotensi dapat dihuni, para saintis terpaksa mengambil pendekatan buah rendah. Oleh kerana Bumi adalah satu-satunya planet yang kita ketahui yang mampu menyokong kehidupan, pencarian ini pada dasarnya mencari planet yang "seperti Bumi". Tetapi bagaimana jika Bumi bukan meter meter untuk kebiasaan yang kita semua anggap seperti itu?
Itulah tajuk ceramah utama yang baru-baru ini dibuat di Kongres Geokimia Goldschmidt, yang berlangsung dari 18 hingga 23 Ogos, di Barcelona, Sepanyol. Di sini, sepasukan penyelidik yang disokong oleh NASA menjelaskan bagaimana pemeriksaan terhadap apa yang ditentukan dalam menentukan zon yang dapat dihuni (HZ) menunjukkan bahawa beberapa eksoplanet mungkin mempunyai keadaan yang lebih baik untuk hidup berkembang daripada Bumi itu sendiri.
Pembentangan itu dibuat berdasarkan sebuah kajian yang bertajuk "Zon yang Boleh Dikendalikan Terhad untuk Kehidupan Kompleks", yang muncul dalam edisi Juni 2019 Jurnal Astrofizik. Kajian ini dilakukan oleh penyelidik dari Caltech, NASA Goddard Institute for Space Studies, NASA Astrobiology Institute, NASA Postdoctoral Programme, NExSS Virtual Planetary Laboratory, Blue Marble Space Institute of Science, dan beberapa universiti.
Seperti yang ditunjukkan dalam kajian mereka, HZ biasanya didefinisikan sebagai jarak jarak dari bintang inang di mana air cair dapat ada di permukaan. Walau bagaimanapun, ini tidak mengambil kira dinamika atmosfera yang diperlukan untuk memastikan kestabilan iklim - yang merangkumi maklum balas karbonat-silikat untuk mengekalkan suhu permukaan dalam julat tertentu.
Oleh kerana hanya kaedah tidak langsung yang tersedia untuk mengukur keadaan seperti di eksoplanet yang jauh, para astronom bergantung pada model canggih untuk iklim dan evolusi planet. Semasa menyampaikan sintesis pendekatan ini semasa ceramah utama, Dr. Stephanie Olson dari University of Chicago (pengarang bersama kajian ini) menerangkan pencarian untuk mengenal pasti persekitaran terbaik untuk kehidupan di eksoplanet:
"Pencarian kehidupan NASA di Alam Semesta difokuskan pada apa yang disebut planet Zon Dapat Duduk, yang merupakan dunia yang berpotensi untuk lautan air cair. Tetapi tidak semua lautan sama-sama ramah - dan beberapa lautan akan menjadi tempat tinggal yang lebih baik daripada yang lain kerana corak peredaran globalnya.
"Pekerjaan kami bertujuan untuk mengidentifikasi lautan eksoplanet yang memiliki kemampuan terbesar untuk menjadi tuan rumah kehidupan yang berlimpah dan aktif di seluruh dunia. Kehidupan di lautan Bumi bergantung pada upwelling (aliran ke atas) yang mengembalikan nutrien dari kedalaman laut yang gelap ke bahagian lautan yang diterangi matahari di mana kehidupan fotosintesis hidup. Lebih banyak peningkatan bermaksud lebih banyak bekalan nutrien, yang bermaksud lebih banyak aktiviti biologi. Inilah syarat-syarat yang perlu kita cari di exoplanet ”.
Demi kajian mereka, Olsen dan rakan-rakannya memodelkan keadaan apa yang mungkin berlaku pada pelbagai jenis eksoplanet menggunakan perisian ROCKE-3D. Model peredaran umum (GCM) ini dikembangkan oleh Institut Pengajian Angkasa Goddard (GISS) NASA untuk mengkaji titik yang berbeza dalam sejarah Bumi dan planet-planet terestrial Sistem Suria yang lain (seperti Mercury, Venus, dan Mars).
Perisian ini juga dapat digunakan untuk mensimulasikan seperti apa iklim dan habitat lautan pada berbagai jenis eksoplanet. Setelah memodelkan berbagai kemungkinan eksoplanet (berdasarkan lebih dari 4000 yang telah ditemukan hingga kini), mereka dapat menentukan jenis eksoplanet mana yang paling mungkin mengembangkan dan mempertahankan biosfera yang berkembang pesat.
Ini terdiri dari penggunaan model sirkulasi laut yang dapat mengenal pasti eksoplanet mana yang akan mengalami peningkatan yang paling efisien dan dengan demikian dapat menjaga lautan dengan kondisi ramah. Apa yang mereka dapati ialah bahawa planet dengan ketumpatan atmosfera yang lebih tinggi, kadar putaran yang lebih perlahan, dan kehadiran benua semuanya menghasilkan kadar kenaikan yang lebih tinggi.
Hasil utama adalah bahawa Bumi mungkin tidak dapat dihuni secara optimum, memandangkan kadar putarannya yang agak cepat. "Ini adalah kesimpulan yang mengejutkan", kata Dr. Olson, "ini menunjukkan kepada kita bahawa keadaan pada beberapa eksoplanet dengan pola peredaran laut yang baik dapat lebih sesuai untuk menyokong kehidupan yang lebih berlimpah atau lebih aktif daripada kehidupan di Bumi."
Ini adalah keadaan berita baik / berita buruk. Di satu pihak, ia semacam menghancurkan ilusi bahawa Bumi adalah standard yang dapat diukur oleh eksoplanet lain yang berpotensi untuk dihuni. Sebaliknya, ini menunjukkan bahawa kehidupan mungkin lebih banyak di Alam Semesta kita daripada anggaran konservatif sebelumnya.
Tetapi seperti yang ditunjukkan oleh Olsen, akan selalu ada jurang antara kehidupan dan yang dapat dikesan oleh kami, kerana keterbatasan dalam teknologi kami. Oleh itu, kajian ini penting kerana mendorong para astronom untuk mengarahkan usaha mereka ke subset planet yang kemungkinan besar akan menyukai "biosfer besar yang aktif di seluruh dunia di mana kehidupan akan paling mudah dikesan - dan di mana bukan pengesanan akan sangat bermakna".
Ini akan dapat dicapai dalam dekad yang akan datang berkat penggunaan teleskop generasi akan datang seperti Teleskop Angkasa James Webb (JWST), yang diharapkan para astronom berperanan dalam mencirikan atmosfer dan persekitaran permukaan eksoplanet. Teleskop lain, yang masih ada di papan gambar, dapat melangkah lebih jauh lagi - terima kasih sebahagiannya untuk kajian seperti ini.
"Sebaik-baiknya kerja ini akan memberitahu reka bentuk teleskop untuk memastikan bahawa misi masa depan," kata Dr Olson, "seperti konsep teleskop LUVOIR atau HabEx yang dicadangkan, mempunyai kemampuan yang tepat; sekarang kita tahu apa yang harus dicari, jadi kita perlu mula mencari ”.
Ketika mencari bukti kehidupan di luar Sistem Suria kita (atau di dalamnya) mengetahui apa yang harus dicari mungkin lebih penting daripada mempunyai alat yang paling canggih untuk melakukannya. Dalam tahun-tahun mendatang, para astronom akan mendapat keuntungan dari teknologi canggih dan kaedah yang lebih baik, menggunakan semua yang telah kita pelajari sejauh ini untuk mencari bukti kehidupan selain daripada kita sendiri.
