Te planety mają największą szansę na życie pozaziemskie – nowa mapa kosmosu

Astronomowie stworzyli listę planet, na których statystycznie najłatwiej trafić na życie. Z tysięcy kandydatów zostało tylko kilka naprawdę obiecujących.

Nowa praca badawcza opublikowana w prestiżowym czasopiśmie „Monthly Notices of the Royal Astronomical Society” porządkuje coś, co dotąd było prawie loterią: gdzie w ogóle warto szukać życia poza Ziemią. Zamiast przeglądać tysiące znanych już egzoplanet, naukowcy wskazują wąską grupę obiektów, które pod względem warunków najbardziej przypominają „dobre adresy” dla biologii.

Polowanie na życie w kosmosie ma teraz konkretną mapę

Zespół badaczy przeanalizował szeroką bazę egzoplanet – obiektów krążących wokół innych gwiazd niż Słońce. Zamiast patrzeć wyłącznie na to, czy planeta ma „odpowiednią odległość” od swojej gwiazdy, naukowcy wzięli pod lupę kilka kluczowych cech, które razem tworzą coś na kształt kosmicznego „profilu pod życie”.

Naukowcy nie twierdzą, że na wybranych planetach coś na pewno żyje. Twierdzą natomiast, że jeśli gdzieś mają szansę istnieć obce organizmy, to w pierwszej kolejności właśnie tam.

Efekt? Z tysięcy znanych egzoplanet zrobiła się krótka lista celów, które warto obserwować najdokładniej – zwłaszcza przy pomocy teleskopów takich jak James Webb Space Telescope (JWST).

Przeczytaj również: Kontrola na autostradzie A10. W wentylacji auta leżało 110 tys. euro

Co sprawia, że planeta jest „zamieszkiwalna”?

Badacze skupili się na czynnikach, które decydują o tym, czy gdzieś może istnieć woda w stanie ciekłym. Bez niej życie, przynajmniej w znanej nam formie, ma marne szanse. Kluczowe było określenie, czy planeta znajduje się w tzw. strefie zamieszkiwalnej wokół swojej gwiazdy.

Strefa, w której woda może być cieczą

Strefa zamieszkiwalna to obszar wokół gwiazdy, gdzie na powierzchni planety teoretycznie może utrzymywać się woda w formie ciekłej. Granice tej strefy nie są stałe – zależą od typu gwiazdy:

Przeczytaj również: Brazylijskie bagna ukryte w sawannie przechowują gigantyczne ilości węgla

• chłodniejsze, czerwone gwiazdy mają strefę zamieszkiwalną bardzo blisko siebie,
• gorętsze, niebieskawe gwiazdy odsuwają tę strefę znacznie dalej,
• kolor gwiazdy i rodzaj emitowanego przez nią promieniowania wpływają na ogrzewanie atmosfery planety.

Badacze pokazali to m.in. na diagramach, gdzie zestawiono różne typy gwiazd z krążącymi wokół nich skalistymi planetami. Widać tam, jak mocno może zmieniać się „komfortowa odległość” w zależności od barwy i jasności gwiazdy.

Energia – ani za mało, ani za dużo

Sama odległość to za mało. Liczy się bilans energetyczny planety, czyli to, ile energii dociera do niej z gwiazdy i jak planeta radzi sobie z jej odbiciem oraz wypromieniowaniem w kosmos.

Przeczytaj również: Mazurki w domu w marcu? Co naprawdę oznacza wizyta tego ptaka

Za duży dopływ energii grozi efektem „drugiej Wenus” – atmosfera się przegrzewa, woda odparowuje, a powierzchnia staje się jałowym piekłem. Za mały – planeta zamarza na kamienną kulę lodu.

Zespół sprawdzał, które egzoplanety znajdują się na granicach strefy zamieszkiwalnej – zarówno po stronie „ciepłej”, jak i „zimnej”. To właśnie tam widać najlepiej, kiedy warunki zaczynają wyślizgiwać się z zakresu sprzyjającego życiu.

Eliptyczne orbity wcale nie wykluczają życia

Jednym z ciekawszych wątków badania są tzw. planety o ekscentrycznych orbitach. Zamiast krążyć wokół gwiazdy po ładnym kole, lecą po wydłużonej elipsie. W efekcie okresowo mocno się zbliżają do gwiazdy, a potem znacznie od niej oddalają.

Intuicyjnie można by pomyśleć, że takie wahania temperatur czynią planetę nieprzyjazną. Zespół pokazuje, że sprawa jest bardziej złożona. W zależności od grubości atmosfery, rodzaju chmur czy składu chemicznego, niektóre takie globy wciąż mogą przez sporą część roku utrzymywać warunki nadające się na ciekłą wodę.

Tego typu planety stały się jednym z ważnych typów celów na liście – jeśli ich klimat choć przez część cyklu orbitalnego „wpada” w zakres zdatny do życia, mogą kryć interesującą chemię albo prymitywne formy organizmów.

Lista najlepszych celów do obserwacji

Autorzy pracy podkreślają, że kluczowe było nie tylko wytypowanie kandydatów pod względem warunków fizycznych. Brali pod uwagę także to, czy te planety da się w ogóle sensownie zbadać obecnymi instrumentami.

Najciekawsza planeta, której nie da się obejrzeć, jest z punktu widzenia astronomii mniej użyteczna niż „dość ciekawa”, którą można prześwietlić teleskopami co do atomu.

Naukowcy połączyli więc „teoretyczną zamieszkiwalność” z „praktyczną obserwowalnością”. W efekcie powstała lista obiektów, które:

• leżą w lub blisko strefy zamieszkiwalnej swoich gwiazd,
• są na tyle blisko Ziemi, że obecne teleskopy wychwytują ich sygnał,
• krążą wokół gwiazd odpowiednio jasnych, by dało się zbadać atmosfery tych planet,
• mają rozmiar zbliżony do Ziemi lub innych skalistych globów, a nie gazowych olbrzymów.

Ta lista to w praktyce harmonogram pracy dla najbliższych lat dla takich instrumentalnych gigantów jak James Webb Space Telescope czy przyszłe teleskopy naziemne nowej generacji.

James Webb na pierwszej linii frontu

James Webb Space Telescope (JWST) od początku reklamowano jako narzędzie do badania wczesnego kosmosu i atmosfer egzoplanet. Opisywane badanie pokazuje, jak bardzo ten teleskop może przyspieszyć poszukiwania śladów życia.

JWST potrafi mierzyć zmiany w świetle gwiazdy, gdy planeta przechodzi przed jej tarczą. Te minimalne różnice niosą informacje o składzie chemicznym atmosfery. Można tam szukać m.in.:

• pary wodnej,
• dwutlenku węgla,
• metanu,
• ozonu i innych związków związanych z aktywnością biologiczną.

Jeśli na którejś z wytypowanych planet atmosfera okaże się bogata w mieszaninę gazów trudną do wyjaśnienia procesami czysto geologicznymi, astronomowie dostaną bardzo mocny sygnał, że dzieje się tam coś interesującego.

Badacze zaznaczają, że życie może przybierać formy, których dziś nie potrafimy sobie wyobrazić – o czym przypomina nawiązanie do powieści „Project Hail Mary”. Wciąż jednak łatwiej wyjść od scenariuszy podobnych do ziemskiego, a później stopniowo rozszerzać wyobraźnię.

Jak zmienia się zamieszkiwalność z czasem

Jedną z mniej oczywistych części pracy jest wątek zmian w czasie. Planeta może dziś wydawać się idealnym miejscem, a za kilkaset milionów lat stać się martwą, spalona przez rozjaśniającą się gwiazdę. Albo odwrotnie – coś, co kiedyś było lodową kulą, może wejść w bardziej komfortową fazę.

Naukowcy chcieli więc wychwycić nie tylko „czy teraz da się tam żyć”, ale też „jak długo taka sytuacja może potrwać”. To ważne przy planowaniu kierunku obserwacji – jeśli JWST ma ograniczony czas, lepiej skupić się na miejscach, które przez dłuższy okres utrzymują przyjazne warunki, a nie na krótkich „energetycznych okienkach”.

Dlaczego ta praca wywołuje tyle emocji wśród badaczy kosmosu

Do tej pory poszukiwanie życia poza Ziemią często przypominało rozstawianie mikrofonu na oślep w hałaśliwej hali. Dzięki nowej analizie naukowcy otrzymują coś w rodzaju mapy akustycznej: wiedzą, w które miejsca skierować najczulsze instrumenty.

Dla agencji kosmicznych to konkretny argument przy planowaniu budżetów. Łatwiej przekonać decydentów, że warto inwestować w misje do określonych układów planetarnych, gdy stoi za tym twarda selekcja oparta na danych, a nie intuicja entuzjastów życia pozaziemskiego.

Co ta wiedza oznacza dla przyszłych misji kosmicznych

Autorzy badania wprost sugerują, że ich lista docelowych planet może stać się punktem wyjścia dla przyszłych wypraw międzygwiezdnych – jeśli ludzkość kiedyś zbuduje sondy zdolne do lotu poza najbliższe okolice Słońca.

Jeśli pojawi się technologia pozwalająca wysłać szybki statek do innych gwiazd, to właśnie ta dzisiejsza selekcja wskaże, gdzie opłaca się skierować pierwszy „prawdziwy” zwiad.

Na razie w grę wchodzą wyłącznie obserwacje z daleka. Ale sama świadomość, że nie patrzymy już w kosmos na oślep, tylko z dobrze zaplanowaną strategią, znacznie przybliża odpowiedź na pytanie, czy jesteśmy sami.

Z praktycznego punktu widzenia ta praca to także dobra lekcja cierpliwości dla opinii publicznej. Warto pamiętać, że nawet jeśli żadna z obecnych egzoplanet nie pokaże spektakularnego sygnału biologicznego, metoda selekcji, którą opracowano, zostanie z nami na dekady. Każda nowo znaleziona planeta od razu trafi na „przesiew”, który błyskawicznie oceni, czy zasługuje na uwagę teleskopów najwyższej klasy.

W dłuższej perspektywie ten rodzaj filtrowania danych może okazać się równie cenny jak same instrumenty obserwacyjne. Kosmos jest ogromny, liczba potencjalnych celów rośnie z roku na rok, a zasoby – czas pracy teleskopów i budżety – zawsze pozostaną ograniczone. Dobra lista priorytetów staje się więc jednym z ważniejszych narzędzi w rękach astronomów szukających śladów życia poza Ziemią.