Te planety mają największą szansę na życie pozaziemskie – lista celów naukowców

Nowa analiza astronomów radykalnie skraca listę planet, na których mogły rozwinąć się obce formy życia, wskazując kilka wyjątkowo obiecujących światów.

Przez lata naukowcy żonglowali tysiącami znanych egzoplanet, próbując ustalić, gdzie warto kierować teleskopy w nadziei na znalezienie życia. Najnowsze badania opublikowane w prestiżowym czasopiśmie „Monthly Notices of the Royal Astronomical Society” wprowadzają porządek w tym chaosie i tworzą coś w rodzaju „krótkiej listy” najlepszych kandydatów.

Nowe badanie, które porządkuje kosmiczny bałagan

Zespół astronomów przeanalizował znane egzoplanety pod kątem kilku kluczowych parametrów. Celem było ustalenie, które z nich rzeczywiście mają sens jako potencjalne siedliska życia – a które są atrakcyjne tylko na papierze.

Naukowcy chcieli nie tyle zgadywać, gdzie życie mogło się narodzić, ile wskazać, gdzie w ogóle warto szukać śladów biologii przy użyciu dzisiejszych i przyszłych teleskopów.

Badacze zaczęli od największej „sito-selekcji”: położenie w tak zwanej strefie zamieszkiwalnej. To obszar wokół gwiazdy, w którym na powierzchni planety może istnieć ciekła woda. Następnie przyjrzeli się bardziej subtelnym cechom, jak kształt orbity i bilans energetyczny planety – ile energii faktycznie dociera do jej atmosfery i powierzchni.

Przeczytaj również: Naukowcy „wskrzeszają” płytę CD: tysiąc razy więcej danych na krążku

Co decyduje o tym, że planeta nadaje się do życia?

Sam fakt, że planeta znajduje się w strefie zamieszkiwalnej, nie wystarcza. To raczej punkt wyjścia niż gwarancja. Najnowsze badania pokazują, że trzeba brać pod uwagę cały zestaw warunków fizycznych.

Strefa zamieszkiwalna to dopiero początek

Granice strefy zamieszkiwalnej zmieniają się w zależności od typu gwiazdy. Chłodniejsze, czerwone gwiazdy grzeją inaczej niż gorące, niebieskawe słońca, ponieważ emitują inne długości fal. To z kolei wpływa na to, jak ogrzewa się atmosfera planety.

Przeczytaj również: Brazylijskie mokradła ukryte za Amazonią: cichy gigant magazynuje węgiel

• Za blisko gwiazdy – woda wyparuje, atmosfera może ulec „zagotowaniu”.
• Za daleko – woda zamarza, powierzchnia staje się lodową pustynią.
• W „złotym środku” – woda może pozostać w stanie ciekłym, co jest jednym z fundamentów życia, jakie znamy.

Naukowcy zwrócili uwagę zwłaszcza na planety znajdujące się na wewnętrznych i zewnętrznych krawędziach tej strefy. Tam warunki bywają bardziej niestabilne, ale też bardziej interesujące z punktu widzenia ewolucji środowiska. Planeta mogła kiedyś być sprzyjająca życiu i już ją utracić, albo odwrotnie – dopiero wchodzić w okres „gościnności” dla organizmów.

Energia – za dużo, za mało czy w sam raz

Drugim, równie ważnym parametrem jest ilość energii, jaką planeta otrzymuje od gwiazdy. Bilans energetyczny decyduje o klimacie, stabilności atmosfery, a ostatecznie o tym, czy chemia na powierzchni może sprzyjać powstawaniu i trwaniu życia.

Przeczytaj również: Ta odmiana jabłek bije rekordy sprzedaży. Co w niej tak kusi?

Badacze starali się odpowiedzieć na pytanie: przy jakim poziomie energii planeta zaczyna tracić szansę na życie, a przy jakim w ogóle nie ma go od samego początku.

Planety, które dostają zbyt wiele energii, mogą przejść w stan przypominający Wenus – z gęstą, gorącą atmosferą i temperaturami, które topią metale. Z kolei te otrzymujące za mało energii przypominają bardziej Marsa, gdzie woda – jeśli w ogóle – istnieje głównie w postaci lodu lub pod powierzchnią.

Dlaczego nietypowe orbity też są interesujące

Jednym z ciekawszych wniosków jest to, że planety o mocno wydłużonych, „dziwnych” orbitach również zasługują na uwagę. Przez lata traktowano je jako mniej atrakcyjne, bo drastycznie zmieniające odległość od gwiazdy podczas obiegu.

Nowa analiza sugeruje jednak, że nawet takie egzotyczne układy mogą przez część roku spełniać warunki sprzyjające życiu. Okresowe ogrzewanie i ochładzanie mogą tworzyć skomplikowane, ale stabilne w długiej skali czasowej środowiska, o ile atmosfera potrafi łagodzić skrajności.

James Webb Space Telescope jako łowca biosygnatur

Cały wysiłek selekcji planet nie miałby większego sensu bez odpowiednich narzędzi obserwacyjnych. Na scenę wchodzi James Webb Space Telescope (JWST), obecnie najpotężniejsze narzędzie do badania atmosfer egzoplanet.

JWST potrafi analizować światło przechodzące przez atmosferę planety, gdy ta przechodzi przed swoją gwiazdą. Z subtelnych zmian w widmie astronomowie wyciągają informacje o tym, jakie gazy znajdują się w otoczce planety – metan, dwutlenek węgla, para wodna, a w idealnym scenariuszu także tlen czy ozon, które mogą sugerować aktywność biologiczną.

Zespół wskazał właśnie te egzoplanety, których atmosfery JWST i kolejne teleskopy będą w stanie zbadać najdokładniej, przy realnym nakładzie czasu obserwacyjnego.

To szczególnie istotne w praktyce. Czas pracy takiego instrumentu jest ekstremalnie cenny. Dobrze ułożona lista priorytetów sprawia, że astronomowie nie „marnują” godzin na obiekty, które i tak nie dadzą się porządnie przeanalizować.

Od nauki do science fiction i z powrotem

Ciekawym smaczkiem w wypowiedziach naukowców jest nawiązanie do książki „Project Hail Mary” Andy’ego Weira, znanej z oryginalnych pomysłów na obce formy życia bazujące na zupełnie innej chemii niż ziemska. Badacze przywołują tę powieść nie jako żart, lecz jako przypomnienie, że rzeczywistość może okazać się jeszcze bardziej pomysłowa niż literatura.

Jeśli życie potrafi dostosować się do ekstremalnych warunków, warto spojrzeć szerzej niż tylko na kopie Ziemi. Precyzyjna lista planet z nowego badania uwzględnia także takie światy, które nie są idealnymi „bliźniakami” naszej planety, ale spełniają warunki do istnienia bardziej egzotycznej biologii.

Mapa dla przyszłych wypraw kosmicznych

Nowe wyniki to nie tylko wskazówki, gdzie kierować teleskopy. To także wstępny plan dla przyszłych misji kosmicznych – tych bezzałogowych i, w bardzo dalekiej perspektywie, być może załogowych.

Autorzy badań mówią wprost: jeśli kiedyś powstanie superzaawansowany statek wysłany specjalnie w poszukiwaniu życia, ta lista egzoplanet będzie najlepszym zestawem celów podróży.

Takie myślenie pozwala lepiej projektować już dzisiejsze instrumenty. Wiedza, gdzie będą skierowane przyszłe misje, pomaga dobrać parametry teleskopów, zakresy fal, na które trzeba być szczególnie wyczulonym, a także opracować strategie obserwacji na dekady do przodu.

Dlaczego zawężenie listy celów ma tak duże znaczenie

Na pierwszy rzut oka może się wydawać, że im więcej planet, tym lepiej. W praktyce to ogromny problem. Przy kilku tysiącach egzoplanet nawet najpotężniejsze teleskopy nie mają szans zbadać każdej z osobna z odpowiednią dokładnością.

Precyzyjne „odfiltrowanie” obiektów pozwala:

• skupić czas obserwacyjny na kilku lub kilkunastu najbardziej obiecujących planetach,
• projektować lepsze modele klimatu egzoplanet, bo dane zebrane z kilku celów można uogólnić na szerszą populację,
• sprawdzić różne scenariusze utraty lub powstania warunków sprzyjających życiu w zależności od bilansu energetycznego czy parametrów orbity.

Dla czytelnika może to przypominać trochę wyszukiwanie idealnego mieszkania w ogromnym mieście. Najpierw określamy dzielnicę (strefa zamieszkiwalna), potem budżet i metraż (energia, typ gwiazdy), a na końcu detale typu hałas, sąsiedztwo, dostęp do infrastruktury (skład atmosfery, aktywność gwiazdy). Bez tych filtrów błądzilibyśmy w nieskończoność.

Co to oznacza dla naszego spojrzenia na życie we wszechświecie

Choć nowe badania nie przynoszą jeszcze bezpośredniego dowodu na istnienie obcych cywilizacji, realnie zwiększają szansę, że w najbliższych dekadach uda się wykryć przynajmniej proste formy życia gdzieś poza Ziemią. Nawet śladowa ilość gazu biologicznego w atmosferze egzoplanety byłaby jednym z najważniejszych osiągnięć w historii nauki.

Wymaga to jednak cierpliwości i konsekwentnego działania. Najpierw selekcja celów, potem długie godziny obserwacji, analiza widm, konfrontacja wyników z modelami. Dopiero na końcu – ostrożne wnioski. Nowa praca astronomów pokazuje, że ten proces da się przyspieszyć dzięki rozsądnie ułożonym priorytetom.

W praktyce dla nas, mieszkańców Ziemi, oznacza to też coś jeszcze: każda kolejna egzoplaneta na tej „krótkiej liście” uświadamia, że scenariusz, w którym życie jest czymś zupełnie wyjątkowym, być może wcale nie jest najbardziej prawdopodobny. A to z kolei zmienia sposób, w jaki patrzymy na własną planetę – nie jako jedyny, ale jako jeden z wielu potencjalnie zamieszkałych domów w kosmosie.