Geçtiğimiz birkaç on yıl içinde, galaksimizde binlerce güneş dışı gezegen keşfedildi. 28 Temmuz 2018 itibariyle, 2.814 gezegen sisteminde toplam 3.374 güneş dışı gezegen doğrulandı. Bu gezegenlerin çoğunluğu gaz devi olmasına rağmen, artan bir sayı doğada karasal (yani kayalık) olmuştur ve yıldızlarının ilgili yaşanabilir bölgelerinde (HZ) yörüngede olduğu bulunmuştur.
Bununla birlikte, Güneş Sistemi örneğinde görüldüğü gibi, HZ'ler bir gezegenin hayatı destekleyebileceği anlamına gelmez. Venüs ve Mars, Güneş'in HZ'sinin (sırasıyla) iç ve dış kenarında olmasına rağmen, ikisi de yüzeyindeki yaşamı destekleyemez. Ve daha potansiyel olarak yaşanabilir gezegenlerin her zaman keşfedilmesiyle, yeni bir çalışma, yaşanabilir bölgeler tanımımızı düzeltmenin zamanının gelebileceğini gösteriyor.
“Diğer gezegenlerde yaşam bulmak için daha kapsamlı yaşanabilir bir bölge” başlıklı çalışma kısa süre önce internette yayınlandı. Çalışma Tokyo Teknoloji Enstitüsü'ndeki Dünya-Yaşam Bilim Enstitüsü'nde araştırma bilimcisi olan Dr. Ramses M. Ramirez tarafından gerçekleştirildi. Dr. Ramirez yıllarca potansiyel olarak yaşanabilir dünyalar üzerinde çalışmakta ve gezegenleri yaşanabilir kılan süreçleri değerlendirmek için iklim modelleri oluşturmuştur.
Dr. Ramirez'in çalışmasında belirttiği gibi, yaşanabilir bir bölgenin en genel tanımı, bir yıldızın etrafında dönen bir cisim üzerindeki yüzey sıcaklıklarının suyu sıvı halde tutmak için yeterli olacağı dairesel bölgedir. Bununla birlikte, bu tek başına bir gezegenin yaşanabilir olduğu anlamına gelmez ve orada yaşamın gerçekten var olup olmadığını belirlemek için ek hususların dikkate alınması gerekir. Ramirez'in Space Magazine'e e-posta yoluyla söylediği gibi:
“HZ'nin en popüler enkarnasyonu klasik HZ'dir. Bu klasik tanım, potansiyel olarak yaşanabilir gezegenlerdeki en önemli sera gazlarının karbondioksit ve su buharı olduğunu varsayar. Ayrıca, bu tür gezegenlerde yaşanabilirliğin, Dünya'da olduğu gibi karbonat-silikat döngüsü tarafından sürdürüldüğünü varsayar. Gezegenimizde karbonat-silikat döngüsü plaka tektoniği ile güçlendirilmiştir.
“Karbonat-silikat döngüsü, dünyanın atmosferi, yüzeyi ve içi arasında karbondioksit transferini düzenler. Uzun zaman dilimleri üzerinde bir gezegen termostatı görevi görür ve atmosferde çok fazla CO2 olmamasını (gezegen çok ısınır) veya çok az (gezegen çok soğuk olur) olmasını sağlar. Klasik HZ ayrıca (tipik olarak) yaşanabilir gezegenlerin Dünya'dakine benzer büyüklükte toplam su envanterlerine (örneğin okyanuslarda ve denizlerde toplam su) sahip olduğunu varsayar. ”
Bu, bilim adamlarının insanlar olarak en çok aşina olduğumuz şeylere dayanarak yaşanabilirlik belirtileri aradığı “düşük asılı meyve” yaklaşımı olarak adlandırılabilir. Yaşanabilirliğe sahip olduğumuz tek örneğin Dünya gezegeni olduğu göz önüne alındığında, gezegen dışı çalışmalar, kompozisyonda (yani kayalık), yörüngede ve büyüklükte “Dünya benzeri” gezegenler bulmaya odaklanmıştır.
Ancak, son yıllarda bu tanıma daha yeni çalışmalar ile meydan okunmaktadır. Dış gezegen araştırmaları, yalnızca diğer yıldızların etrafındaki bedenlerin varlığını tespit edip doğrulamaktan ve karakterizasyona geçtikçe, potansiyel olarak yaşanabilir dünyaların çeşitliliğini yakalamaya çalışan yeni HZ formülasyonları ortaya çıktı.
Dr. Ramirez'in açıkladığı gibi, bu yeni formülasyonlar, yaşanabilir gezegenlerin farklı atmosferik kompozisyonlara sahip olabileceğini düşünerek geleneksel HZ kavramlarını tamamladı:
Örneğin, CH4 ve H2 gibi, hem Dünya hem de Mars'ta erken koşullar için önemli kabul edilen ilave sera gazlarının etkisini düşünüyorlar. Bu gazların eklenmesi, yaşanabilir bölgeyi klasik HZ tanımının öngördüğünden daha geniş hale getirir. Bu harika, çünkü TRAPPIST-1h gibi HZ'nin dışında olduğu düşünülen gezegenler artık onun içinde olabilir. Ayrıca, sıcak yıldızların HZ'sinin dış kenarına yakın yoğun CO2-CH4 atmosfere sahip gezegenlerin yaşamak zorunda kalmadan bu tür atmosferleri sürdürmek zor olduğu iddia edildi. ”
Böyle bir çalışma Dr. Ramirez ve Cornell Üniversitesi Carl Sagan Enstitüsü'nde doçent olan Lisa Kaltenegger tarafından yürütülmüştür. 2017'de ürettikleri bir makaleye göre, Astrofizik Dergi Mektupları,dış gezegen avcıları, bir gün volkanik aktivitenin varlığına dayanarak yaşanabilir hale gelecek gezegenleri bulabilirler ki bu hidrojen gazı (H2) atmosferlerinde.
Bu teori, Dünya'nın atmosferinin her zaman olduğu gibi olmadığı düşünülen “Dünya benzeri” koşulları araştırmanın doğal bir uzantısıdır. Temel olarak, gezegensel bilim adamları milyarlarca yıl önce Dünya’nın erken atmosferinin bol miktarda hidrojen gazı (H2) volkanik gaz çıkışı ve bu atmosferdeki hidrojen ve azot molekülleri arasındaki etkileşim nedeniyle Dünya'nın yaşamın gelişmesi için yeterince uzun süre sıcak tutulmasıdır.
Dünya'nın durumunda, bu hidrojen sonunda uzaya kaçtı, bu da tüm karasal gezegenler için geçerli olduğuna inanılıyor. Bununla birlikte, yeterli düzeyde volkanik aktivitenin olduğu bir gezegende, atmosferdeki hidrojen gazının varlığı muhafaza edilebilir, böylece yüzeylerini sıcak tutacak bir sera etkisi sağlanır. Bu bağlamda, bir gezegenin atmosferinde hidrojen gazının bulunması bir yıldızın HZ'sini uzatabilir.
Ramirez'e göre, HZ'leri değerlendirirken tipik olarak dikkate alınmayan zaman faktörü de vardır. Kısacası, yıldızlar zamanla gelişir ve yaşlarına göre değişen seviyelerde radyasyon yayarlar. Bunun, bir yıldızın HZ'sinin ulaştığı yeri değiştirme etkisi vardır, bu da şu anda incelenmekte olan bir gezegeni kapsamaz. Ramirez'in açıkladığı gibi:
“[Ben] M-cücelerin (gerçekten harika yıldızlar) ilk kurduklarında o kadar parlak ve sıcak oldukları, daha sonra klasik HZ'de olduğu belirlenen genç gezegenleri kurtarabilecekleri gösterilmiştir. Bu, bir gezegenin şu anda yaşanabilir bölgede bulunduğu için, aslında yaşanabilir olduğu anlamına gelmez (yalnız yaşayın). Bu durumlara dikkat edebilmeliyiz.
Son olarak, gezegenlerin avlanmasında gökbilimcilerin ne tür bir yıldız sistemi gözlemledikleri konusu var. Birçok anket G-tipi sarı cüce yıldızı (Güneş'in ne olduğu) incelemiş olsa da, uzun süren araştırmaları ve en uzun olduğuna inandıkları gerçeği nedeniyle çok sayıda araştırma geç M tipi (kırmızı cüce) yıldızlara odaklanmıştır. yıldızlarının HZ'lerinde yörüngede dönen kayalık gezegenleri bulmak için muhtemel bir yer.
“Önceki çalışmaların çoğu tek yıldız sistemlere odaklanmış olsa da, son çalışmalar, yaşanabilir gezegenlerin ikili yıldız sistemlerinde veya hatta kırmızı dev veya beyaz cüce sistemlerinde bulunabileceğini, potansiyel olarak yaşanabilir gezegenlerin de çöl dünyaları veya hatta okyanus dünyaları biçiminde olabileceğini gösteriyor. Dünya'dan çok daha ıslanır ”diyor Ramirez. “Bu tür formülasyonlar, arama yapma potansiyeli olan gezegenlerin sadece parametre alanını genişletmekle kalmaz, aynı zamanda yaşamı barındırması en olası (ve en az) dünyaları filtrelememize izin verir.”
Sonuçta bu çalışma, klasik HZ'nin dünya dışı yaşam olasılığını değerlendirmek için kullanılabilecek tek araç olmadığını göstermektedir. Bu nedenle Ramirez, gelecekte, gökbilimcilerin ve dış gezegenlerin avcılarının klasik HZ'yi bu yeni formülasyonlar tarafından dile getirilen ek hususlarla desteklemeleri gerektiğini önermektedir. Böylece, bir gün hayat bulma şanslarını en üst düzeye çıkarabilirler.
“Bilim insanlarının gezegen sistemlerinin ilk aşamalarına özel dikkat göstermelerini öneriyorum çünkü bu, günümüzde yaşanabilir bölgede bulunan bir gezegenin aslında daha fazla yaşam kanıtı için daha fazla çalışmaya değer olma olasılığını belirlemeye yardımcı oluyor” dedi. “Ayrıca hangi HZ tanımlarının birlikte kullanılmasını öneriyorum, böylece hangi gezegenlerin yaşama ev sahipliği yapma olasılığının en iyi olduğunu belirleyebiliriz. Bu şekilde bu gezegenleri sıralayabilir ve hangilerinin teleskop zamanımızın ve enerjimizin çoğunu harcayacağını belirleyebiliriz. Yol boyunca, karbonat-silikat döngüsünün kozmik ölçekte ne kadar evrensel olduğunu belirlemek de dahil olmak üzere HZ konseptinin ne kadar geçerli olduğunu test edeceğiz. ”
