Geleceğe bakıldığında, NASA ve diğer uzay ajansları güneş dışı gezegen araştırmaları alanı için yüksek umutlara sahipler. Geçtiğimiz on yıl içinde, bilinen dış gezegenlerin sayısı sadece 4000'den utanmıştır ve gelecek kuşak teleskoplar hizmete girdiğinde çok daha fazlasının bulunması beklenmektedir. İncelenecek çok fazla dış gezegen ile, araştırma hedefleri yavaş yavaş keşif sürecinden uzaklaşıp karakterizasyona doğru kaymıştır.
Ne yazık ki, bilim adamları hala “yaşanabilir bir bölge” olarak gördüğümüz şeyin birçok varsayımlara maruz kalmasından rahatsızlık duyuyorlar. Bunu ele alan uluslararası bir araştırmacı ekibi yakın zamanda gelecekteki dış gezegen araştırmalarının yaşanabilirliğin göstergesi olarak Dünya-analog örneklerinin ötesine nasıl bakabileceğini ve daha kapsamlı bir yaklaşımı benimseyebileceğini belirten bir makale yayınladı.
“Yaşanabilir Bölge tahminleri ve bunların nasıl test edileceği” başlıklı bildiri, kısa süre önce çevrimiçi olarak yayınlandı ve Astro 2020 Astronomi ve Astrofizik Üzerine On Yıl Oneylik Araştırmasına bir bildiri olarak sunuldu. Arkasındaki ekip, 23 üniversite ve kurumdan ortak yazarlar ve ortak imzalayıcıların katıldığı Dünya Yaşam Bilimleri Enstitüsü (ELSI) ve Uzay Bilimleri Enstitüsü (SSI) ile araştırmacı Ramses M. Ramirez tarafından yönetildi.
On yıl süren anketin amacı, çeşitli araştırma alanlarında daha önce kaydedilen ilerlemeyi dikkate almak ve gelecek on yıl için öncelikler belirlemektir. Bu nedenle, araştırma astronomi ve astrofizik araştırma hedeflerini gelecek için planlarken NASA, Ulusal Uzay Vakfı (NSF) ve Enerji Bakanlığı için önemli bir rehberlik sunmaktadır.
Şu anda, bu hedeflerin birçoğu, önümüzdeki yıllarda yeni nesil teleskopların konuşlandırılmasından yararlanacak olan dış gezegenlerin araştırılmasına odaklanıyor. James Webb Uzay Teleskopu (JWST) ve Geniş Alan Kızılötesi Uzay Teleskopu (WFIRST) ve Son Derece Büyük Teleskop (ELT), Otuz Metre Teleskop ve Dev Macellan Teleskopu (GMT) gibi yer tabanlı gözlemevleri.
Dış gezegen araştırmalarının öncelikli önceliklerinden biri, dünya dışı yaşamın var olabileceği gezegenleri aramaktır. Bu bağlamda, bilim adamları yıldızlarının yaşanabilir bölgelerinde (HZ) yörüngede olup olmadıklarına göre gezegenleri “potansiyel olarak yaşanabilir” (ve dolayısıyla takip gözlemlerine layık) olarak tanımlarlar. Bu nedenle, bir HZ'nin tanımlanmasına neyin girdiğine bakmak ihtiyatlıdır.
Ramirez ve meslektaşlarının makalelerinde belirttiği gibi, güneşdışı gezegende yaşanabilirlikle ilgili en önemli konulardan biri yapılan varsayımların seviyesidir. Bunu yıkmak için, HZ'lerin çoğu tanımı yüzeyde suyun varlığını varsayar, çünkü bu şu anda konakçı yaşam için bilinen tek çözücüdür. Bu aynı tanımlar, yaşamın uygun parlak ve sıcak bir yıldızın etrafında dönen tektonik aktiviteye sahip kayalık bir gezegen gerektirdiğini varsayar.
Bununla birlikte, son araştırmalar bu varsayımların çoğunda şüphe uyandırmıştır. Bu, atmosferik oksijenin otomatik olarak yaşamın varlığı anlamına gelmediğini gösteren çalışmaları içerir - özellikle bu oksijen fotosentezin değil kimyasal ayrışmanın bir sonucuysa. Diğer araştırmalar, gezegenin evriminin ilk dönemlerinde oksijen gazının varlığının temel yaşam formlarının yükselmesini nasıl önleyebileceğini göstermiştir.
Ayrıca, plaka tektoniklerinin yaşamın ortaya çıkması için nasıl gerekli olmayabileceğini ve “su dünyaları” olarak adlandırılan bu yaşamı destekleyemeyebileceğini (ancak yine de yapabileceğini) gösteren yeni çalışmalar yapılmıştır. Hepsinden önemlisi, yaşamın diğer gök cisimleri üzerindeki metan veya amonyak denizlerinde evrilebileceğini öne süren teorik çalışmalarınız var.
Buradaki anahtar örnek, bazı bilim adamlarının egzotik yaşam formlarını destekleyebileceğini düşündüğü prebiyotik koşullar ve organik kimya açısından zengin bir ortama sahip Satürn'ün Ay Titan'ı. Sonunda, bilim adamları su ve karbondioksit gibi bilinen biyobelirteçleri araştırıyorlar çünkü bunlar, yaşam taşıyan bir gezegenin bilinen tek örneği olan Dünya'daki yaşamla ilişkilidir.
Ancak Ramirez'in Space Magazine'e e-posta yoluyla açıkladığı gibi, bu zihniyet (Dünya analoglarının yaşam için uygun olduğu düşünülen) hala problemlerle doludur:
“Klasik yaşanabilir bölge tanımı kusurludur, çünkü yapımı esas olarak diğer potansiyel olarak yaşanabilir gezegenler için geçerli olan veya uygulanamayan Dünya merkezli iklimsel argümanlara dayanmaktadır. Örneğin, çok çubuklu CO2 atmosferlerinin, yaşanabilir bölge dış kenarı yakınındaki potansiyel olarak yaşanabilir gezegenlerde desteklenebileceğini varsaymaktadır. Bununla birlikte, bu kadar yüksek CO2 seviyeleri Dünya bitkileri ve hayvanlar için toksiktir ve bu nedenle yaşamın sınırlarını daha iyi anlamadan, bu varsayımın ne kadar makul olduğunu bilmiyoruz.
“Klasik HZ ayrıca CO2 ve H2O'nun potansiyel olarak yaşanabilir gezegenleri sürdüren temel sera gazları olduğunu varsayar, ancak son yıllarda yapılan bazı çalışmalar, nispeten küçük olmasına rağmen, Dünya'da nispeten küçük olsa da, farklı sera gazı kombinasyonlarını kullanarak alternatif HZ tanımları geliştirmiştir. potansiyel olarak yaşanabilir diğer gezegenler için önemlidir. ”
Daha önce yapılan bir çalışmada, Dr. Ramirez, metan ve hidrojen gazının varlığının nasıl neden olabileceğini gösterdi.
Neyse ki, bu tanımların yeni nesil teleskopların yerleştirilmesi sayesinde test etme fırsatı olacak. Bilim adamları sadece HZ'lerin dayandığı uzun süredir var olan varsayımları test etmekle kalmayacak,
“Yeni nesil teleskoplar, potansiyel olarak yaşanabilir gezegenlerin yıldızlarından daha uzak olan atmosferik CO2 basıncında tahmin edilen bir artış arayarak yaşanabilir bölgeyi test edebilir. Bu aynı zamanda birçok kişinin gezegenimizi tarihinin büyük bir kısmında yaşanabilir kıldığına inandığı karbonat-silikat döngüsünün evrensel bir süreç olup olmadığını da test edecek. ”
Bu süreçte, silikat kayalar ayrışma ve erozyon yoluyla karbon kayalara, karbon kayalar volkanik ve jeolojik aktivite ile silikat kayalara dönüştürülür. Bu döngü, CO2 seviyelerini zaman içinde tutarlı tutarak Dünya atmosferinin uzun vadeli istikrarını sağlar. Ayrıca, su ve plaka tektoniklerinin bildiğimiz gibi yaşam için nasıl gerekli olduğunu da gösterir.
Bununla birlikte, bu tür bir döngü yalnızca “su dünyalarını” etkin bir şekilde dışlayan karaya sahip gezegenlerde var olabilir. M-tipi (kırmızı cüce) yıldızlar çevresinde yaygın olan bu dış gezegenlerin kütle olarak% 50'ye kadar su olduğuna inanılmaktadır. Yüzeylerindeki bu miktarda su ile, “su dünyaları” nın çekirdek-manto sınırlarında yoğun buz tabakaları olması muhtemeldir, böylece hidrotermal aktiviteyi önler.
Ancak daha önce de belirtildiği gibi, bu gezegenlerin hala yaşanabilir olabileceğini gösteren bazı araştırmalar var. Suyun bolluğu karbondioksitin kayalar tarafından emilmesini önleyecek ve volkanik aktiviteyi engelleyecek olsa da, simülasyonlar bu gezegenlerin hala atmosfer ve okyanus arasında karbonu döngüye sokabileceğini ve böylece iklimi sabit tutabileceğini göstermiştir.
Bu tür okyanus dünyaları varsa, diyor Dr. Ramirez, bilim adamları bunları daha düşük gezegen yoğunlukları ve yüksek basınçlı atmosferleri ile tespit edebiliyorlardı. Ve sonra, yıldız türüne bağlı olarak, her zaman daha sıcak gezegen atmosferinin bir göstergesi olmayan çeşitli sera gazları meselesi vardır.
"Metan gezegenimizi ısıtsa da, metanın aslında kırmızı cüce yıldızların etrafında dönen yaşanabilir bölge gezegenlerinin yüzeylerini soğutduğunu gördük!" dedi. “Bu durumda, bu tür gezegenlerdeki yüksek atmosferik metan miktarları, barındırma yaşamı için uygun olmayan donmuş koşullar anlamına gelebilir. Bunu gezegensel spektrumlarda gözlemleyebileceğiz. ”
Kırmızı cücelerden bahsetmişken, bu yıldızların yörüngesindeki gezegenlerin atmosferi sürdürüp sürdüremeyeceği tartışılıyor. Son birkaç yılda, kayalık, gelgit kilitli gezegenlerin kırmızı cüce yıldızların etrafında yaygın olduğunu ve yıldızlarının ilgili HZ'lerinin etrafında yörüngelendiğini gösteren çoklu keşifler yapıldı.
Bununla birlikte, daha sonraki araştırmalar, kırmızı cüce yıldızların istikrarsızlığının, atmosferlerinin etrafında dönen herhangi bir gezegeni soyacak güneş patlamaları ile sonuçlanacağı teorisini güçlendirdi. Son olarak, Ramirez ve meslektaşları (yakın zamana kadar) beklenmedik bir aday olarak kabul edilenlerin etrafında dönebilen yaşanabilir gezegenlerin bulunma olasılığını artırıyorlar.
Bunlar, yaşanabilirliğe uygun olamayacak kadar parlak ve sıcak olduğu düşünülen ana dizi tip A yıldızları (Sirius A, Altair ve Vega gibi) olurdu. Dedi Ramirez.
“Ayrıca, A-yıldızlarının etrafında dönen yaşanabilir bölge gezegenlerinde yaşam olup olmadığını öğrenmekle de ilgileniyorum. A-yıldızlı gezegensel yaşama kabiliyeti hakkında yayınlanmış çok fazla değerlendirme yapılmamıştır, ancak bazı yeni nesil mimarlar bunları gözlemlemeyi planlamaktadır. Yakında A-yıldızlarının yaşama uygunluğu hakkında daha fazla bilgi edeceğiz. ”
Nihayetinde, “yaşanabilir bölge” nin tanımını sorgulayan bunun gibi çalışmalar, yeni nesil görevler bilim operasyonlarına başladığında kullanışlı olacaktır. Daha yüksek çözünürlüklü ve daha hassas enstrümanları ile, bilim adamları tarafından yapılan tahminlerin çoğunu test edebilecek ve doğrulayabilecekler.
Bu testler aynı zamanda hayatın sadece bildiğimiz gibi ya da “Dünya benzeri” olduğunu düşündüğümüz parametrelerin ötesinde var olup olmayacağını da teyit edecektir. Ancak Ramirez'in de eklediği gibi, kendisi ve meslektaşlarının yaptığı çalışma, gelişmiş teleskop teknolojisine yatırım yapmaya devam etmemizin ne kadar önemli olduğunu da vurgulamaktadır:
“Makalemiz ayrıca gelişmiş teleskop teknolojisine yapılan yatırımın önemini de vurgulamaktadır. Yaşam bulma şansımızı en üst düzeye çıkarmak istiyorsak, mümkün olduğunca çok sayıda yaşanabilir bölge gezegenini bulabilmeli ve karakterize edebilmeliyiz. Ancak, makalemizin insanlara önümüzdeki 10 yılın ötesinde hayal kurmaları için ilham verdiğini de umuyorum. Sonunda şu anda tasarladığımız her şeyden çok daha yetenekli görevler olacağına gerçekten inanıyorum. Mevcut çabalarımız, türümüz için çok daha kararlı bir çabanın sadece başlangıcıdır. ”
2020 Decadal Survey toplantısı, Fizik ve Astronomi Kurulu ile Ulusal Bilimler Akademisi Uzay Çalışmaları Kurulu tarafından ortaklaşa gerçekleştirilecek ve ardından yaklaşık iki yıl sonra yayınlanacak bir rapor izlenecek.
