Γιατί μόνο ένας μικρός αριθμός πλανητών είναι κατάλληλος για ζωή
Για να αναπτυχθεί η ζωή σε έναν πλανήτη, απαιτούνται ορισμένα χημικά στοιχεία σε επαρκείς ποσότητες. Ο φώσφορος και το άζωτο είναι απαραίτητα. Ο φώσφορος είναι ζωτικής σημασίας για τον σχηματισμό του DNA και του RNA, τα οποία αποθηκεύουν και μεταδίδουν γενετικές πληροφορίες, και για την ενεργειακή ισορροπία των κυττάρων. Το άζωτο είναι ένα απαραίτητο συστατικό των πρωτεϊνών, οι οποίες είναι απαραίτητες για τον σχηματισμό, τη δομή και τη λειτουργία των κυττάρων. Χωρίς αυτά τα δύο στοιχεία, καμία ζωή δεν μπορεί να αναπτυχθεί από άψυχη ύλη.
Μια μελέτη με επικεφαλής τον Craig Walton, μεταδιδακτορικό στο Κέντρο Προέλευσης και Επιπολασμού της Ζωής στο ETH Zurich, και την καθηγήτρια του ETH Maria Schönbächler έδειξε τώρα ότι πρέπει να υπάρχει επαρκής φώσφορος και άζωτο όταν σχηματίζεται ο πυρήνας ενός πλανήτη.
«Κατά τη διάρκεια του σχηματισμού του πυρήνα ενός πλανήτη, πρέπει να υπάρχει ακριβώς η σωστή ποσότητα οξυγόνου, ώστε ο φώσφορος και το άζωτο να μπορούν να παραμείνουν στην επιφάνεια του πλανήτη», εξηγεί ο Walton, επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης. Αυτό ακριβώς συνέβη και με τη Γη πριν από περίπου 4,6 δισεκατομμύρια χρόνια - μια χημική τύχη στο σύμπαν. Αυτό το εύρημα μπορεί να επηρεάσει τον τρόπο με τον οποίο οι επιστήμονες αναζητούν ζωή αλλού στο σύμπαν.
Ο σχηματισμός του πυρήνα ως μορφή κοσμικής ρουλέτας
Όταν σχηματίζονται οι πλανήτες, αρχικά αναπτύσσονται από λιωμένο πέτρωμα. Κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου λαμβάνει χώρα μια διαδικασία διαλογής: τα βαρέα μέταλλα, όπως ο σίδηρος, βυθίζονται και σχηματίζουν τον πυρήνα, ενώ τα ελαφρύτερα μέταλλα σχηματίζουν το μανδύα και, αργότερα, τον φλοιό.
Εάν υπάρχει πολύ λίγο οξυγόνο κατά τη διάρκεια του σχηματισμού του πυρήνα, ο φώσφορος θα συγχωνευθεί με βαρέα μέταλλα όπως ο σίδηρος και θα μετακινηθεί στον πυρήνα. Αυτό το στοιχείο δεν θα είναι πλέον διαθέσιμο για την ανάπτυξη της ζωής. Από την άλλη πλευρά, η υπερβολική ποσότητα οξυγόνου που υπάρχει κατά τη διάρκεια του σχηματισμού του πυρήνα οδηγεί στην παραμονή του φωσφόρου στον μανδύα και στην πιθανότητα διαφυγής του αζώτου στην ατμόσφαιρα, με αποτέλεσμα τελικά να χαθεί.
Το θρεπτικό προφίλ ενός πλανήτη καθορίζεται από έναν συνδυασμό κληρονομικότητας από τη συνολική σύνθεση του συστήματος στο οποίο σχηματίστηκε, τροποποίησης της συνολικής πλανητικής σύνθεσης σε σχέση με το ευρύτερο σύστημα κατά τη διάρκεια της ίδιας της διαδικασίας σχηματισμού του πλανήτη και εσωτερικής κατανομής των θρεπτικών συστατικών μεταξύ πυρήνα και μανδύα ως συνάρτηση της διαφυγής οξυγόνου (σχηματική χρωματική κλίμακα).
Η κοσμοχημική διασπορά αναφέρεται στην χονδρική τοπική μεταβλητότητα που παρατηρείται στις γαλαξιακές αφθονίες P και N, που οριοθετούνται από τις διακεκομμένες γραμμές. Η κοσμοχημική διασπορά απεικονίζεται για να επικοινωνήσει το γεγονός ότι δεν σχηματίζονται όλα τα αστρικά συστήματα από υλικό με την ίδια σύνθεση, δηλαδή, διακύμανση σε όλο τον γαλαξία στις σχετικές αφθονίες P και N σε σύγκριση με τα στοιχεία που σχηματίζουν πετρώματα. Οι περιοχές εξάντλησης του P του μανδύα σε σχέση με τη Γη εμφανίζονται με μια μαύρη διακεκομμένη επικάλυψη, οι περιοχές εξάντλησης N εμφανίζονται με μια λευκή διακεκομμένη επικάλυψη και οι περιοχές συμπλήρωσης P–N εμφανίζονται και με τα δύο.
Ζώνη Χημικής Χρυσομαλλούσας
Ο Walton και οι συν-συγγραφείς του απέδειξαν μέσω πολυάριθμων μοντέλων ότι μόνο σε ένα εξαιρετικά στενό εύρος συνθηκών οξυγόνου μεσαίου επιπέδου - γνωστό ως χημική ζώνη Goldilocks - τόσο ο φώσφορος όσο και το άζωτο θα παραμείνουν στον μανδύα σε επαρκείς ποσότητες.
«Τα μοντέλα μας δείχνουν ξεκάθαρα ότι η Γη βρίσκεται ακριβώς εντός αυτού του εύρους. Αν είχαμε λίγο περισσότερο ή λίγο λιγότερο οξυγόνο κατά τη διάρκεια του σχηματισμού του πυρήνα, δεν θα υπήρχε αρκετός φώσφορος ή άζωτο για την ανάπτυξη ζωής», λέει ο Γουόλτον.
Οι ερευνητές καταδεικνύουν επίσης ότι, κατά τη διάρκεια του σχηματισμού άλλων πλανητών όπως ο Άρης, τα επίπεδα οξυγόνου ήταν εκτός αυτής της ζώνης Goldilocks. Στον Άρη, αυτό είχε ως αποτέλεσμα να υπάρχει περισσότερος φώσφορος στον μανδύα από ό,τι στη Γη, αλλά λιγότερο άζωτο, δημιουργώντας δύσκολες συνθήκες για τη ζωή όπως την ξέρουμε.
Νέα κριτήρια για την αναζήτηση ζωής
Τα νέα ευρήματα θα μπορούσαν να αλλάξουν τον τρόπο με τον οποίο οι επιστήμονες αναζητούν ζωή αλλού στο σύμπαν. Μέχρι τώρα, η εστίαση ήταν κυρίως στο αν ένας πλανήτης διέθετε νερό. Σύμφωνα με τους Walton και Schönbächler, αυτό δεν επαρκεί σε κάποιο βαθμό.
Η ποσότητα οξυγόνου που είναι διαθέσιμη κατά τη διάρκεια του σχηματισμού ενός πλανήτη μπορεί να σημαίνει ότι πολλοί πλανήτες είναι χημικά ακατάλληλοι για ζωή από την αρχή, ακόμη και αν υπάρχει νερό και κατά τα άλλα φαίνεται να έχουν τις κατάλληλες συνθήκες για ζωή.
Η αναζήτηση παρόμοιων ηλιακών συστημάτων στο σύμπαν
Αυτές οι χημικές προϋποθέσεις για τη ζωή μπορούν να μετρηθούν έμμεσα από τους αστρονόμους παρατηρώντας άλλα ηλιακά συστήματα χρησιμοποιώντας μεγάλα τηλεσκόπια. Η ποσότητα οξυγόνου που υπάρχει σε ένα ηλιακό σύστημα για τον σχηματισμό πλανητών εξαρτάται από τη χημική σύνθεση του αστέρα που τον φιλοξενεί. Η χημική δομή του αστέρα διαμορφώνει ολόκληρο το πλανητικό σύστημα γύρω του, καθώς οι πλανήτες αποτελούνται κυρίως από το ίδιο υλικό με το άστρο που τον φιλοξενεί.
Τα ηλιακά συστήματα που διαφέρουν σημαντικά από τα δικά μας ως προς τη χημική τους σύνθεση δεν είναι επομένως καλά μέρη για να αναζητήσουμε ζωή αλλού στο σύμπαν. «Αυτό κάνει την αναζήτηση ζωής σε άλλους πλανήτες πολύ πιο συγκεκριμένη. Θα πρέπει να αναζητήσουμε ηλιακά συστήματα με άστρα που μοιάζουν με τον δικό μας Ήλιο», λέει ο Γουόλτον.
Υπήρχε ένα λάθος σε μια προηγούμενη έκδοση. Δηλώσαμε λανθασμένα ότι, κατά τη διάρκεια του σχηματισμού άλλων πλανητών όπως ο Άρης, τα επίπεδα οξυγόνου ήταν εκτός αυτής της ζώνης Goldilocks. Αυτό είχε ως αποτέλεσμα να μην υπάρχει αρκετός φώσφορος ή άζωτο διαθέσιμος στον μανδύα του πλανήτη.
Η χημική κατοικησιμότητα της Γης και των βραχωδών πλανητών που καθορίζεται από τον σχηματισμό του πυρήνα , Nature (ανοιχτή πρόσβαση)
Γεωδίφης με πληροφορίες από την σελίδα astrobiology
The chemical habitability of Earth and rocky planets prescribed by core formation- Craig R. Walton, Laura K. Rogers, Amy Bonsor, Rob Spaargaren, Oliver Shorttle & Maria Schönbächler
ETH Ζυρίχης
https://www.nature.com/articles/s41550-026-02775-z
https://astrobiology.com/2026/02/why-only-a-small-number-of-planets-are-suitable-for-life.html