Te planety mają największą szansę na życie pozaziemskie, mówią naukowcy

Nowe badania zawęziły listę planet, na których warto szukać śladów obcych organizmów.

Międzynarodowy zespół astronomów przeanalizował tysiące znanych egzoplanet i wybrał z nich niewielką grupę najlepszych kandydatów na siedliska życia. Wyniki badań ukazały się w prestiżowym czasopiśmie naukowym i już teraz wyznaczają kierunek pracy największych teleskopów, w tym Jamesa Webba.

Jak wybrano „topowe” planety dla życia?

Naukowcy nie szukali przypadkowo. Opracowali zestaw kryteriów, które zwiększają szansę, że na danej planecie mogły powstać organizmy – choćby w formie bakterii. Kluczowe okazały się trzy elementy:

• położenie w tzw. strefie zamieszkiwalnej gwiazdy,
• kształt orbity i stabilność warunków,
• bilans energetyczny planety, czyli ile energii faktycznie do niej dociera.

Strefa zamieszkiwalna to obszar wokół gwiazdy, w którym na powierzchni planety może istnieć ciekła woda. Nie za gorąco, nie za zimno – mniej więcej tak jak Ziemia w stosunku do Słońca. Nowa analiza pokazuje, że szczególnie interesujące są planety położone zarówno bliżej wewnętrznej, jak i zewnętrznej granicy tej strefy, gdzie warunki potrafią się mocno zmieniać w czasie.

Naukowcy podkreślają, że najważniejsze jest wskazanie, gdzie w ogóle warto kierować teleskopy, zamiast badać losowo setki obiektów bez większych szans na sukces.

Badacze przyjrzeli się też obiektom o niesymetrycznych, „wydłużonych” orbitach. Takie planety otrzymują różne ilości energii w trakcie jednego obiegu wokół gwiazdy. Mimo tej zmienności nadal mogą utrzymać warunki sprzyjające powstawaniu wody w stanie ciekłym – a to podstawowy warunek znanego nam życia.

Co tak naprawdę sprawia, że planeta nadaje się do zamieszkania?

W centrum nowej pracy stoi jedno pytanie: kiedy planeta faktycznie jest przyjazna dla życia, a kiedy to tylko pozory? „Bycie w strefie zamieszkiwalnej” nie wystarczy. Liczy się całościowy bilans energii – ile promieniowania dociera do powierzchni, ile odbija się w kosmos, a ile zatrzymuje atmosfera.

Zespół badawczy podkreśla, że szczególnie intrygujące są planety, których warunki z czasem się zmieniają. Analizując je, astronomowie mogą śledzić, kiedy i dlaczego „tracą” zamieszkiwalność. To pozwala lepiej zrozumieć przyszłość Ziemi i innych światów podobnych do naszego.

Analiza takich obiektów pomaga odpowiedzieć na pytania: w jakim momencie planeta staje się zbyt gorąca, kiedy traci wodę i kiedy szanse na życie definitywnie spadają do zera.

Kolor gwiazdy zmienia szanse na życie

W badaniu wykorzystano m.in. dane z katalogu Gaia. Naukowcy zebrali informacje o tysiącach gwiazd oraz planet krążących wokół nich i umieścili je na tzw. diagramach kolor–jasność. To wykresy pokazujące, jak barwa i moc gwiazdy wpływają na położenie strefy zamieszkiwalnej.

Okazało się, że granice tej strefy mocno się przesuwają w zależności od barwy gwiazdy. Czerwone, chłodniejsze gwiazdy ogrzewają inaczej niż żółte, podobne do Słońca. W efekcie dwie pozornie podobne planety mogą mieć kompletnie odmienne warunki: jedna będzie skuta lodem, druga przypominać piec rozgrzany do czerwoności.

Astronomowie zaznaczyli na wykresach, które planety „pewnie” znajdują się w strefie zamieszkiwalnej, a które tylko z pewnym marginesem błędu wchodzą w jej granice. To pomaga ustalić priorytety, gdy czas na największych teleskopach jest ściśle limitowany.

James Webb na celowniku: które planety oglądać najpierw?

Nie wystarczy wiedzieć, że gdzieś może istnieć życie. Trzeba jeszcze sprawdzić, co dzieje się w atmosferze konkretnej planety. Tu na scenę wchodzi James Webb Space Telescope (JWST). Ten teleskop potrafi badać składy chemiczne atmosfer egzoplanet, analizując subtelne zmiany w świetle przechodzącym przez ich otoczki gazowe.

Naukowcy przygotowali listę obiektów, które są nie tylko interesujące pod względem warunków dla życia, lecz także na tyle jasne i dobrze położone, że James Webb faktycznie może je zbadać.

Badacze uwzględnili ograniczenia techniczne: czułość sprzętu, czas obserwacyjny, jasność gwiazdy macierzystej. Dzięki temu powstał praktyczny przewodnik – coś w rodzaju „menu” dla przyszłych kampanii obserwacyjnych JWST i kolejnych teleskopów, które w następnych dekadach mają trafić w kosmos.

Science fiction spotyka naukę

W artykule naukowcy nawiązują do powieści „Project Hail Mary”, w której ludzkość jest zmuszona szukać ratunku w odległym układzie planetarnym. Ta literacka analogia ma prosty cel: pokazać, że życie w kosmosie może przybierać bardzo różne formy, a nasza wyobraźnia wciąż jest mocno ograniczona.

Jeśli biologia kosmiczna dopuszcza istnienie skrajnie odmiennych organizmów, sens nabiera szersze spojrzenie na egzoplanety. Nie tylko takie, które przypominają Ziemię, ale też te, na których panują z punktu widzenia człowieka dość ekstremalne warunki.

Mapa celów na wyprawy przyszłości

Autorzy pracy mówią wprost: gdyby kiedyś ludzkość zbudowała zaawansowany statek zdolny do podróży międzygwiezdnych, lista przygotowanych przez nich planet byłaby naturalnym planem lotu. Chodzi o obiekty, które łączą dwie cechy: dużą szansę na obecność życia i względną „dostępność” obserwacyjną.

To coś w rodzaju katalogu „pierwszych adresów”, pod które należałoby wysłać sygnał, sondę albo – w bardzo odległej przyszłości – załogową misję.

Taki strategiczny wybór celów pozwala lepiej planować programy kosmiczne i nie marnować zasobów na obiekty, które są mało obiecujące. W praktyce może to oznaczać, że już za kilka lat usłyszymy o konkretnych egzoplanetach, które staną się „gwiazdami” doniesień o potencjalnym życiu.

Co ta praca zmienia dla zwykłego czytelnika?

Badanie nie odpowiada wprost na pytanie, czy w kosmosie ktoś jeszcze istnieje. Zamiast tego daje narzędzia, by to pytanie zadawać mądrzej. Zamiast losowo wskazywać planety, astronomowie mogą stopniowo zawężać listę kandydatów, aktualizując ją wraz z nowymi danymi.

Dla nas, obserwatorów z Ziemi, oznacza to większą szansę na naprawdę mocne informacje w najbliższych dekadach. Jeśli teleskopy wykryją w atmosferze którejś z wytypowanych planet, na przykład, jednoczesną obecność tlenu, metanu i pary wodnej w odpowiednich proporcjach, będzie to silna wskazówka, że coś tam „chemicznie miesza”. A to już bardzo blisko do pierwszych realnych dowodów na życie poza Ziemią.

Dlaczego astronomowie tak bardzo skupiają się na wodzie?

W artykule często pojawia się wątek ciekłej wody. To nie przypadek. Ziemska biologia zna tylko jeden typ chemii życia – oparty na wodzie i węglu. Dlatego najbardziej sensowne jest na razie szukanie warunków podobnych do tych, które znamy z własnej planety.

Możliwe, że we wszechświecie funkcjonują zupełnie inne formy organizmów, ale nauka musi startować od czegoś sprawdzonego. Planety w strefie zamieszkiwalnej, z odpowiednim bilansem energii i potencjalną obecnością wody, to najbardziej logiczny pierwszy krok. I właśnie te światy wskazuje nowe badanie jako priorytet.

W praktyce każdy kolejny rok badań egzoplanet dopisuje do tej historii nowe rozdziały. Coraz dokładniejsze pomiary jasności, widma i ruchu gwiazd poprawiają naszą wiedzę o ich planetach. Dzięki temu lista „najbardziej obiecujących” kandydatów będzie się zmieniać – część obiektów spadnie z podium, inne dopiero na nie wskoczą. Ważne, że po raz pierwszy powstaje tak przemyślana mapa, gdzie w kosmosie szukać naszych ewentualnych sąsiadów.