Te planety mają największą szansę na życie pozaziemskie, mówią astronomowie

Nowa analiza opublikowana w prestiżowym czasopiśmie astronomicznym pokazuje, na które odległe planety warto dziś kierować największe teleskopy. Badacze połączyli dane o położeniu planet względem gwiazd, ilości docierającej do nich energii oraz ich orbitach, by wskazać najbardziej obiecujące światy pod kątem obecności wody w stanie ciekłym – a co za tym idzie, potencjalnego życia.

Od tysięcy egzoplanet do kilkunastu najlepszych celów

Astronomowie znają już około 6 tysięcy egzoplanet, czyli planet krążących wokół innych gwiazd niż Słońce. Tylko niewielka część z nich przypomina jednak skaliste globy zbliżone do Ziemi i znajduje się w tzw. strefie zamieszkiwalnej, gdzie teoretycznie może istnieć ciekła woda.

Autorzy nowego badania postanowili więc przejść z szerokiego katalogu do krótkiej „listy priorytetów”. Zamiast szukać życia wszędzie, skupili się na planetach, które:

• leżą w strefie, gdzie woda nie zamarza całkowicie i nie wrze w całości,
• otrzymują od gwiazdy odpowiednią ilość energii,
• mają orbity sprzyjające w miarę stabilnym warunkom klimatycznym,
• są na tyle dobrze poznane, że da się je obserwować za pomocą obecnych teleskopów.

Badacze wskazują: najważniejszym krokiem nie jest jeszcze potwierdzenie życia, ale mądre wytypowanie miejsc, gdzie jest ono choć odrobinę prawdopodobne.

W efekcie powstała lista kilku–kilkunastu najciekawszych kandydatów. To właśnie one staną się w najbliższych latach głównym obiektem badań teleskopu Jamesa Webba i innych instrumentów nowej generacji.

Strefa zamieszkiwalna to nie wszystko

Sama odległość od gwiazdy to zbyt mało, by nazwać planetę przyjazną życiu. Nowa praca bardzo mocno akcentuje znaczenie tzw. bilansu energetycznego planety: ile energii pochłania i ile oddaje w kosmos.

Jeśli planeta dostaje za dużo energii, jej atmosfera może przypominać piekarnik, jak w przypadku Wenus. Gdy energii jest za mało, lądy i oceany zamarzają na tysiące lat. Pomiędzy tymi skrajnościami istnieje niewielkie „okno”, w którym mogą pojawić się płynne oceany i długotrwały klimat nadający się do zamieszkania.

Obserwacje planet na granicach strefy zamieszkiwalnej pomagają określić, kiedy warunki się „psują”: ile energii jest jeszcze akceptowalne, a przy jakim progu planeta traci szanse na życie.

Naukowcy przyjrzeli się szczególnie światom znajdującym się na wewnętrznych i zewnętrznych krańcach strefy zamieszkiwalnej. To na nich można najlepiej prześledzić moment, w którym planeta z przyjaznej zmienia się w niegościnną – albo odwrotnie, zmarznięty glob powoli się „odmraża”.

Gdy orbita nie jest idealnie kołowa

Istotnym wątkiem pracy są planety o wydłużonych, „ekscentrycznych” orbitach. Przez lata traktowano je jako mało obiecujące, bo podczas obiegu zbliżają się i oddalają od gwiazdy, co silnie zmienia ilość docierającej energii.

Nowa analiza pokazuje, że takie układy nie muszą być skreślane. Jeśli atmosfera jest wystarczająco gęsta, a oceany głębokie, planeta może wyrównywać ekstremalne wahania temperatury. Wówczas, mimo dziwnej orbity, wciąż może istnieć na niej stabilne środowisko dla prostych form życia.

Dla astronomów oznacza to jedno: baza potencjalnych „zamieszkiwalnych” egzoplanet jest szersza niż sądzono, ale trzeba dokładniej przyglądać się ich parametrom, zamiast stosować proste, sztywne kryteria.

Jakie cechy zwiększają szanse na życie?

Choć naukowcy unikają jednoznacznych deklaracji, z analizy wyłania się kilka kluczowych cech, które wyraźnie zwiększają prawdopodobieństwo obecności życia biologicznego:

Badacze podkreślają, że nawet spełnienie wszystkich powyższych warunków nie oznacza automatycznie, że na danej planecie mieszka jakakolwiek forma życia. To raczej filtr, który pozwala odsiać obiekty całkowicie nieprzyjazne.

James Webb na pierwszej linii poszukiwań

Kluczowym narzędziem w nowej fazie badań ma być James Webb Space Telescope (JWST). Ten potężny teleskop kosmiczny potrafi analizować atmosfery egzoplanet, badając, jakie gazy w nich występują. Robi to, „podglądając” światło gwiazdy przechodzące przez atmosferę planety podczas tranzytu.

Strategia jest prosta: najpierw wskazać cele, które fizycznie mogą podtrzymywać życie, a później sprawdzać, czy w ich atmosferach kryją się ślady procesów biologicznych.

W praktyce oznacza to szukanie tzw. biosygnatur, czyli kombinacji gazów, które trudno utrzymać jedynie przez procesy geologiczne. Przykładem jest mieszanina tlenu i metanu – na Ziemi ich współistnienie w dużym stężeniu silnie wiąże się z aktywnością organizmów żywych.

Nowa lista „najlepszych kandydatów” jest też dostosowana do możliwości teleskopu: uwzględnia jasność gwiazd, rozmiar planet i układ ich orbit, tak by obserwacje były w ogóle wykonane w rozsądnym czasie.

Od science fiction do planu lotu

W tekście pojawia się odwołanie do powieści science fiction „Project Hail Mary”, w której bohater wyrusza samotnie, by ratować ludzkość, korzystając z bardzo egzotycznych form życia. Naukowcy używają tego porównania z przymrużeniem oka, ale kryje się w nim poważna myśl: życie może przyjmować formy, których dziś nie potrafimy sobie wyobrazić.

Jeżeli kiedyś uda się zbudować sondę zdolną do dotarcia do najciekawszych egzoplanet, podobne zestawienia będą stanowić coś w rodzaju planu podróży. Zamiast lecieć „na ślepo”, misja mogłaby zahaczać o konkretne, wytypowane wcześniej systemy, gdzie szanse na znalezienie aktywnej chemii czy nawet prostych organizmów są największe.

Naukowcy mówią wprost: gdyby powstał kiedyś pojazd międzygwiezdny, właśnie te planety byłyby pierwszymi realnymi kandydatami do odwiedzenia.

Dlaczego to zawężenie listy ma duże znaczenie

Kosmos jest ogromny, a zasoby badawcze – ograniczone. Każda godzina pracy wielkiego teleskopu kosztuje ogromne pieniądze i wymaga skomplikowanego planowania. Wskazanie krótkiej listy priorytetów sprawia, że obserwacje można prowadzić znacznie efektywniej.

Dla laików kuszące jest marzenie, że życie może czaić się „wszędzie”. Praktyka naukowa wygląda inaczej: lepiej dokładnie przyjrzeć się kilkunastu dobrze dobranym celom niż pobieżnie zerkać na setki przypadkowych planet. Taka selekcja zwiększa szansę, że w ciągu najbliższych dekad uda się trafić choćby na jedno miejsce, gdzie chemia poszła nieco dalej niż na martwych, skalistych globach.

Dobrym punktem odniesienia jest tu sama Ziemia. Nasza planeta przeszła przez fazy globalnego zlodowacenia, hiperaktywnego wulkanizmu i potężnych uderzeń kosmicznych. Mimo to życie nie tylko przetrwało, lecz rozkwitło w zadziwiająco zróżnicowanych warunkach. Dlatego naukowcy zakładają dziś, że podobna „wytrzymałość” może dotyczyć także innych ekosystemów we wszechświecie – o ile tylko planeta utrzyma się w stosunkowo wąskim przedziale energii i warunków fizycznych sprzyjających chemii organicznej.

Dla czytelnika praktyczną konsekwencją takiej pracy jest to, że kolejne głośne doniesienia o „podejrzanych sygnałach” czy nowo zidentyfikowanych atmosferach nie będą przypadkowe. Za każdym razem, gdy w mediach pojawi się nazwa egzoplanety z nowej listy priorytetów, warto się jej przyjrzeć uważniej – to właśnie tam astronomowie spodziewają się największych niespodzianek.