Αποκαλύφθηκε το κόλπο για τον εντοπισμό εξωγήινης ζωής στο Διάστημα μέσω μιας εικονικής Γης
Οι αστροβιολόγοι ενδιαφέρονται ιδιαίτερα για ατμόσφαιρες που μοιάζουν με εκείνη της Γης και μπορούν να συγκρατούν αρκετή θερμότητα, ώστε να επιτρέπουν την ύπαρξη υγρού νερού στην επιφάνεια ενός πλανήτη
Snapshot
- Ερευνητές δημιούργησαν ένα μοντέλο προσομοίωσης της Γης χωρίς ζωή που καλύπτει 5 δισεκατομμύρια χρόνια γεωχημικής εξέλιξης.
- Το μοντέλο αναπαράγει με ακρίβεια 19 πλανητικές ιδιότητες και μπορεί να προσαρμοστεί για τη μελέτη της ατμόσφαιρας βραχωδών εξωπλανητών.
- Η προσομοίωση βοηθά στη διάκριση ατμοσφαιρών που σχηματίζονται χωρίς βιολογική δραστηριότητα από αυτές που πιθανόν φιλοξενούν ζωή.
- Το εργαλείο μπορεί να υποστηρίξει τον σχεδιασμό μελλοντικών τηλεσκοπίων για την αναζήτηση ζωής σε μακρινούς πλανήτες, όπως το Παρατηρητήριο Κατοικήσιμων Κόσμων.
- Η έρευνα ενισχύει την ικανότητα των επιστημόνων να ερμηνεύουν δεδομένα εξωπλανητικών ατμοσφαιρών και να εντοπίζουν πιθανά βιολογικά ίχνη.
Μια περίοδος έντονης δραστηριότητας διανύουν οι επιστήμονες που αναζητούν ζωή σε μακρινούς πλανήτες. Μέχρι σήμερα, οι αστρονόμοι έχουν καταγράψει περισσότερους από 6.000 πλανήτες έξω από το ηλιακό μας σύστημα και εξετάζουν τις ατμόσφαιρες των πιο υποσχόμενων από αυτούς, αναζητώντας χημικές ουσίες που θα μπορούσαν να αποτελούν ενδείξεις βιολογικής δραστηριότητας.
Οι αστροβιολόγοι ενδιαφέρονται ιδιαίτερα για ατμόσφαιρες που μοιάζουν με εκείνη της Γης και μπορούν να συγκρατούν αρκετή θερμότητα, ώστε να επιτρέπουν την ύπαρξη υγρού νερού στην επιφάνεια ενός πλανήτη. Οι επιστήμονες θεωρούν το νερό βασικό παράγοντα για να μπορεί ένας πλανήτης να φιλοξενήσει ζωή, όπως την ξέρουμε.
Ωστόσο, ο στόχος τους δεν είναι μόνο να εντοπίσουν πλανήτες που θα μπορούσαν να είναι κατοικήσιμοι, αλλά και να ξεχωρίσουν εκείνους που πράγματι φιλοξενούν ζωή. Για να το πετύχουν, πρέπει πρώτα να γνωρίζουν ποιες ατμοσφαιρικές συνθήκες μπορούν να δημιουργηθούν χωρίς την παρουσία βιολογικής δραστηριότητας. Με αυτόν τον τρόπο θα μπορούν να αναγνωρίζουν με μεγαλύτερη ακρίβεια τις ατμόσφαιρες που ενδέχεται να έχουν διαμορφωθεί υπό την επίδραση ζωντανών οργανισμών.
Η πλανητική προσομοίωση και οι παράμετροι που εξετάστηκαν
Για να δημιουργήσουν ένα σημείο αναφοράς, ερευνητές από το Πανεπιστήμιο της Ουάσιγκτον κατασκεύασαν μια σύνθετη εικονική Γη, με μία καθοριστική διαφορά: την πλήρη απουσία ζωής.
Σε μελέτη που δημοσιεύθηκε στο επιστημονικό περιοδικό The Planetary Science Journal, οι ερευνητές προσομοίωσαν τα γεωχημικά συστήματα της Γης σε βάθος πέντε δισεκατομμυρίων ετών. Η προσομοίωση καλύπτει την περίοδο από τον σχηματισμό του πλανήτη μας, πριν από 4,5 δισεκατομμύρια χρόνια, έως περίπου 500 εκατομμύρια χρόνια στο μέλλον.
Το μοντέλο εξέτασε τον τρόπο με τον οποίο ανταλλάσσονται χημικές ουσίες μεταξύ του πυρήνα, του μανδύα, του φλοιού, της επιφάνειας και της ατμόσφαιρας της Γης με την πάροδο του χρόνου.
Η προσομοίωση κατάφερε να αναπαράγει με ακρίβεια 19 πλανητικές ιδιότητες, όπως τη ροή θερμότητας μέσα από τον μανδύα, χωρίς να λαμβάνει υπόψη την επίδραση της ζωής σε αυτά τα συστήματα.
Το μοντέλο μπορεί να προσαρμοστεί και να χρησιμοποιηθεί για την πρόβλεψη της εξέλιξης της ατμόσφαιρας οποιουδήποτε βραχώδους πλανήτη. Παράλληλα, μπορεί να βοηθήσει στον εντοπισμό ενδείξεων ζωής σε ατμόσφαιρες που δεν μπορούν να εξηγηθούν από το συγκεκριμένο μοντέλο.
«Αυτό το μοντέλο μπορεί να μας βοηθήσει να κατανοήσουμε πώς πλανήτες που είναι κατοικήσιμοι, αλλά δεν φιλοξενούν ζωή, ενδέχεται να μοιάζουν με πλανήτες στους οποίους υπάρχει ζωή», δήλωσε η επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης, Σαμάνθα Γκίλμπερτ-Γιανίζεκ.
Η ίδια ολοκλήρωσε την έρευνα στο πλαίσιο της διδακτορικής της διατριβής στην αστρονομία στο Πανεπιστήμιο της Ουάσιγκτον και σήμερα εργάζεται ως μεταδιδακτορική ερευνήτρια στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας στο Ρίβερσαϊντ.
«Όταν εξετάζουμε τις παρατηρήσεις από την ατμόσφαιρα ενός εξωπλανήτη, αυτό το εργαλείο θα μας βοηθήσει να προσδιορίσουμε πόσο πιθανό είναι τα στοιχεία που παρατηρούμε να υποδηλώνουν την παρουσία ζωής στην επιφάνειά του», πρόσθεσε.
Τα ατμοσφαιρικά αέρια και το μέλλον της διαστημικής εξερεύνησης
Η έρευνα της Γκίλμπερτ-Γιανίζεκ βασίζεται σε ένα μοντέλο που αναπτύχθηκε στο εργαστήριο του Ρόρι Μπαρνς, αναπληρωτή καθηγητή Αστρονομίας και επικεφαλής συγγραφέα της μελέτης.
Οι προηγούμενες εκδόσεις του μοντέλου προσομοίωναν τον πυρήνα, τον μανδύα, τον φλοιό και την ακτινοβολία του άστρου, χωρίς όμως να περιλαμβάνουν την επιφάνεια και την ατμόσφαιρα του πλανήτη.
Η ατμόσφαιρα ενός πλανήτη διαμορφώνεται από πολλούς παράγοντες που δεν σχετίζονται με τη ζωή, όπως η θερμότητα και τα αέρια που προέρχονται από το εσωτερικό του πλανήτη, αλλά και η ακτινοβολία του άστρου γύρω από το οποίο περιστρέφεται.
Ωστόσο, η ατμόσφαιρα ενός μακρινού πλανήτη είναι ακριβώς το σημείο όπου οι αστρονόμοι ελπίζουν να εντοπίσουν σαφείς ενδείξεις ύπαρξης ζωής.
Στη Γη, τα φυτά και τα ζώα απελευθερώνουν συνεχώς οξυγόνο και μεθάνιο στην ατμόσφαιρα. Τα δύο αυτά αέρια αντιδρούν μεταξύ τους και αλληλοκαταστρέφονται όταν συνυπάρχουν.
Επομένως, ένας εξωγήινος αστρονόμος που θα μελετούσε τον πλανήτη μας θα μπορούσε να υποψιαστεί ότι κάποια μορφή ζωής αναπληρώνει διαρκώς τα αποθέματα και των δύο αερίων στην ατμόσφαιρα.
Αυτή ακριβώς η σκέψη οδήγησε την Γκίλμπερτ-Γιανίζεκ να προσθέσει στο υπάρχον μοντέλο προσομοίωσης της Γης τη μελέτη της επιφάνειας και της ατμόσφαιρας, ολοκληρώνοντας έτσι την εικόνα της κυκλοφορίας των χημικών ουσιών σε όλα τα συστήματα του πλανήτη.
Το αποτέλεσμα είναι ένα μοντέλο που μπορεί να προσαρμοστεί για τη μελέτη οποιουδήποτε βραχώδους εξωπλανήτη παρουσιάζει ενδιαφέρον για τους αστροβιολόγους.
Οι ερευνητές μπορούν να εισαγάγουν βασικά χαρακτηριστικά ενός πλανήτη και να εκτελέσουν την προσομοίωση, προκειμένου να διαπιστώσουν εάν το μοντέλο μπορεί να αναπαράγει την ατμόσφαιρα που παρατηρούν χωρίς να χρειάζεται να υποθέσουν την παρουσία ζωής.
Εάν η προσομοίωση δεν καταφέρει να εξηγήσει την ατμόσφαιρα, τότε ο συγκεκριμένος πλανήτης γίνεται ακόμη πιο ενδιαφέρων για τους επιστήμονες.
«Η εργασία της δρος Γκίλμπερτ-Γιανίζεκ αποτελεί ένα συναρπαστικό βήμα προς την κατανόηση του πού θα μπορούσε να υπάρχει ζωή στο Σύμπαν», δήλωσε ο Μπαρνς.
Όπως εξήγησε, έπειτα από περισσότερα από δέκα χρόνια δουλειάς πολλών επιστημόνων, η ερευνήτρια ολοκλήρωσε ένα μοντέλο της Γης που αναπαράγει ταυτόχρονα τις ιδιότητες του πυρήνα, του μανδύα, της επιφάνειας και της ατμόσφαιράς της.
Η συγκεκριμένη βαθμονόμηση, πρόσθεσε, ενισχύει την εμπιστοσύνη των επιστημόνων στην ακρίβεια των μελλοντικών προσομοιώσεων εξωπλανητών.
Η Γκίλμπερτ-Γιανίζεκ εκτιμά ότι το νέο μοντέλο θα μπορούσε επίσης να συμβάλει στον σχεδιασμό των μελλοντικών τηλεσκοπίων που θα μελετούν μακρινούς πλανήτες, όπως το προτεινόμενο Παρατηρητήριο Κατοικήσιμων Κόσμων (Habitable Worlds Observatory).
«Η υλοποίηση των φιλόδοξων στόχων ενός τηλεσκοπίου όπως το Παρατηρητήριο Κατοικήσιμων Κόσμων απαιτεί δεκαετίες εργασίας από πολλές γενιές επιστημόνων», τόνισε η ερευνήτρια.
«Είμαι ευγνώμων που συμμετέχω σε αυτή την προσπάθεια και ελπίζω κάποια μέρα να παραδώσω τη σκυτάλη στην επόμενη γενιά, ώστε να συνεχίσουμε να πλησιάζουμε στην απάντηση ενός από τα μεγαλύτερα ερωτήματα της ανθρωπότητας: Είμαστε τελικά μόνοι στο Σύμπαν;»
