Είναι η Γη ακόμη πιο σπάνια από ό,τι νομίζαμε;
Ένας βραχώδης πλανήτης χαμηλής μάζας θα έχει ασθενέστερη βαρύτητα, η οποία θα τον εμποδίζει να διατηρήσει αποτελεσματικά την ατμόσφαιρά του. Από © NASA, GSFC - CU, LASP.
Είναι η Γη ακόμη πιο σπάνια από ό,τι νομίζαμε; Αυτή η νέα μελέτη αλλάζει τα πάντα.
Η κατανόηση της προέλευσης του Σύμπαντος και της ζωής, προκειμένου να προβλεφθούν καλύτερα οι μελλοντικές τους εξελίξεις, αποτελεί μία από τις μεγαλύτερες προκλήσεις της ανθρωπότητας. Σήμερα, αυτή η εξερεύνηση περιλαμβάνει πολλαπλούς επιστημονικούς κλάδους, υποστηριζόμενη από τεχνολογικές εξελίξεις που επιτρέπουν ένα ευρύτερο φάσμα παρατηρήσεων και ανοίγουν μια μεγάλη ποικιλία ερευνητικών πεδίων.
Γοητευμένος για πολύ καιρό από τα μεγάλης κλίμακας φυσικά φαινόμενα, ξεκίνησα τις σπουδές μου στη γεωλογία και τις επιστήμες της Γης, οι οποίες μου έδωσαν μια βαθύτερη κατανόηση των διαδικασιών δημιουργίας και εξέλιξης του πλανήτη μας. Στη συνέχεια, απέκτησα μεταπτυχιακό δίπλωμα στην Πλανητολογία και την Εξερεύνηση του Διαστήματος στο Πανεπιστήμιο Paris-Saclay.
Καθ' όλη τη διάρκεια των διαφόρων επιστημονικών ερευνητικών μου έργων (για παράδειγμα, σχετικά με τη γεωλογία του Άρη), ανέπτυξα έντονο ενδιαφέρον για την επιστημονική παρακολούθηση και την ανταλλαγή γνώσεων σχετικά με τη γήινη και εξωγήινη γεωλογία, την εξερεύνηση του διαστήματος, την αστρονομία και το περιβάλλον. Με την ίδια δέσμευση για την ανταλλαγή γνώσεων, διδάσκω επίσης Επιστήμες της Ζωής και της Γης σε μαθητές δευτεροβάθμιας εκπαίδευσης, με στόχο να τους εξοπλίσω τόσο με γνώσεις όσο και με δεξιότητες κριτικής σκέψης, ώστε να τους βοηθήσω να διαμορφωθούν σε ενημερωμένους και φωτισμένους υπεύθυνους λήψης αποφάσεων του μέλλοντος.
Σίγουρα, ακούμε συνεχώς ότι πλανήτες σαν τη Γη θα έπρεπε να υπάρχουν παντού στο σύμπαν. Τι γίνεται όμως αν ο δικός μας μπλε πλανήτης είναι ακόμη πιο σπάνιος από ό,τι νομίζαμε;
Μια νέα μελέτη ανατρέπει την αναζήτηση ζωής αλλού, υποδηλώνοντας ότι οι βραχώδεις κόσμοι πρέπει να φτάσουν σε ένα συγκεκριμένο «ελάχιστο μέγεθος» αν πρόκειται να παραμείνουν ζεστοί για δισεκατομμύρια χρόνια - και αυτό καθιστά τους πραγματικά κατοικήσιμους κόσμους πολύ πιο σπάνιους.
Γιατί η κατοικήσιμη ζώνη δεν είναι τα πάντα
Από τότε που οι αστρονόμοι ανακάλυψαν τον πρώτο εξωπλανήτη σε τροχιά γύρω από ένα άστρο παρόμοιο με τον Ήλιο το 1995, η πρόοδος είναι θετική - έχουν ανακαλυφθεί μέχρι στιγμής πάνω από 5.000 εξωπλανήτες, που εκτείνονται από αέριους γίγαντες στο μέγεθος του Δία μέχρι βραχώδεις πλανήτες που μοιάζουν περισσότερο με τη Γη μας. Ωστόσο, η εύρεση ενός πλανήτη είναι το εύκολο κομμάτι. Το να καταλάβουμε αν θα μπορούσε πραγματικά να υποστηρίξει ζωή είναι μια εντελώς διαφορετική ιστορία.
Αυτή τη στιγμή, οι επιστήμονες χρησιμοποιούν μια σειρά κριτηρίων για να επιλέξουν τους πιο υποσχόμενους υποψηφίους. Το πιο διάσημο είναι η κατοικήσιμη ζώνη : η περιοχή Goldilocks γύρω από ένα αστέρι όπου η θερμοκρασία, θεωρητικά, θα επέτρεπε την ύπαρξη υγρού νερού στην επιφάνεια ενός πλανήτη. Και το νερό είναι ο ακρογωνιαίος λίθος κάθε ζωντανού οργανισμού που γνωρίζουμε.
Αλλά μην ανοίγετε τη σαμπάνια μόνο και μόνο επειδή ένας πλανήτης βρίσκεται στην κατοικήσιμη ζώνη. Υπάρχουν πολύ περισσότερα για να είσαι ένας ζωντανός κόσμος από τις θερμές θερμοκρασίες κοντά σε ένα φιλικό αστέρι. Όπως δείχνει νέα έρευνα, η κατοικησιμότητα εξαρτάται από μια λεπτή ισορροπία που λαμβάνει υπόψη παράγοντες όπως η εσωτερική σύνθεση, η παροχή πτητικών στοιχείων, το μέγεθος του πυρήνα, η γεωλογική δραστηριότητα και η ύπαρξη μιας μακροπρόθεσμης θερμικής μηχανής μέσα στον πλανήτη. Όλα αυτά τα κριτήρια δεν είναι ακριβώς ορατά από μακριά - τουλάχιστον, όχι ακόμα. Αλλά οι αστρονόμοι ελπίζουν ότι το επόμενο κύμα τηλεσκοπίων, όπως το Παρατηρητήριο Κατοικήσιμων Κόσμων, θα βοηθήσει στην αποκάλυψη ορισμένων από αυτά τα κρυμμένα χαρακτηριστικά.
Η αποστολή Escapade της NASA θα μελετήσει τη σχέση μεταξύ των ηλιακών ανέμων και του μαγνητικού περιβάλλοντος του Άρη, προκειμένου να κατανοήσει τη σύνδεσή τους με την ατμοσφαιρική διαφυγή του πλανήτη. © Κέντρο Διαστημικών Πτήσεων Goddard της NASA, YouTube.
Ατμόσφαιρα, μέγεθος και ένα μάθημα από τον Άρη
Αν ένας πλανήτης δεν έχει ατμόσφαιρα, οι θερμοκρασίες ανεβαίνουν δραματικά. Πάρτε για παράδειγμα τη Σελήνη: τεχνικά βρίσκεται στην κατοικήσιμη ζώνη, αλλά οι θερμοκρασίες στην επιφάνεια κυμαίνονται από τους 120°C στους -230°C, κάτι που την ανατριχιάζει. Από την άλλη πλευρά, μια πολύ πυκνή ατμόσφαιρα μπορεί να προκαλέσει ανεξέλεγκτα φαινόμενα θερμοκηπίου, όπως ακριβώς συνέβη και στην Αφροδίτη. Με άλλα λόγια, η εύρεση του «γλυκού σημείου» είναι δύσκολη.
Η σύνθεση των πλανητών είναι επίσης θεμελιώδης. Οι αστρονόμοι προτιμούν τους βραχώδεις κόσμους -σκεφτείτε πυριτικό άλας και μέταλλο- από τους αέριους γίγαντες, οι οποίοι δεν έχουν καθόλου στερεά επιφάνεια. Η διατήρηση ενός σταθερού κλίματος για δισεκατομμύρια χρόνια μπορεί επίσης να εξαρτάται από παράγοντες όπως ένα προστατευτικό μαγνητικό πεδίο, η ενεργός γεωλογία και ένας σταθερός κύκλος άνθρακα, επιτρέποντας στον πλανήτη να ανακατεύει χημικές ουσίες μεταξύ του εσωτερικού του και της επιφάνειας.
Μέχρι τώρα, οι ερευνητές ασχολούνταν κυρίως με την απόσταση ενός πλανήτη από το άστρο του και από τι αποτελείται ο αέρας του. Αλλά αυτή η νέα μελέτη προσθέτει ένα άλλο κρίσιμο στοιχείο: μπορεί να υπάρχει ένα ελάχιστο μέγεθος πλανήτη, κάτω από το οποίο οι βραχώδεις κόσμοι απλά δεν μπορούν να παραμείνουν κατοικήσιμοι για δισεκατομμύρια χρόνια. Εάν ένας κόσμος είναι πολύ μικρός, χάνει την ικανότητα να ανακυκλώνει την ατμόσφαιρα και το νερό του και να διατηρεί σε λειτουργία τις γεωλογικές μηχανές.
Ο λόγος είναι απλός αλλά και σκληρός: όσο μικρότερος είναι ένας πλανήτης, τόσο ασθενέστερη είναι η βαρύτητά του . Με τη βαρύτητα στη χαμηλή πλευρά, τα αέρια στην ατμόσφαιρα μπορούν να διαφύγουν πολύ πιο εύκολα. Ακόμα χειρότερα, ένας μικροσκοπικός πλανήτης ψύχεται πιο γρήγορα, πράγμα που σημαίνει ότι το μαγνητικό του πεδίο εξασθενεί, αφήνοντάς τον εκτεθειμένο σε κάθε είδους δυσάρεστη ηλιακή ακτινοβολία, και η γεωλογική του δραστηριότητα εξασθενεί γρήγορα (λυπάμαι, δεν υπάρχει τεκτονική πλάκας ή ηφαιστειακή δράση για την άντληση αερίων του θερμοκηπίου).
Εδώ ακριβώς έρχεται ο Άρης, προσφέροντας μια προειδοποιητική ιστορία ακριβώς δίπλα. Ο Άρης κάποτε είχε ποτάμια, λίμνες και μια πολύ παχύτερη ατμόσφαιρα, αλλά η χαμηλή του μάζα -μόλις περίπου το 1/10 της Γης- δυσκόλευε τον Κόκκινο Πλανήτη να συγκρατήσει το αέριο περίβλημά του για μεγάλο χρονικό διάστημα. Με την πάροδο του χρόνου, το μεγαλύτερο μέρος της ατμόσφαιρας του Άρη παρασύρθηκε στο διάστημα, αφήνοντας πίσω τη σημερινή έρημο.
Το Εξαιρετικά Μεγάλο Τηλεσκόπιο (ELT), το οποίο βρίσκεται υπό κατασκευή στην έρημο Ατακάμα της Χιλής, θα παρατηρεί το Ηλιακό μας Σύστημα, καθώς και μαύρες τρύπες, γαλαξίες που βρίσκονται δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά και εξωπλανήτες στον Γαλαξία μας, αναζητώντας πιθανά ίχνη ζωής. © ESO, YouTube.
Ένα νέο φίλτρο για τη ζωή-και τα όριά της
Οι ερευνητές κατέληξαν σε αυτά τα συμπεράσματα χρησιμοποιώντας κλιματικά και γεωφυσικά μοντέλα, εξετάζοντας πώς το μέγεθος του πλανήτη επηρεάζει τη συγκράτηση της ατμόσφαιρας, την παρουσία υγρού νερού, την ηφαιστειακή δραστηριότητα και τη μακροπρόθεσμη κλιματική σταθερότητα. Τα ευρήματά τους υποστηρίζουν την ιδέα ότι μπορεί πράγματι να υπάρχει ένα κατώτερο όριο: κάτω από μια ορισμένη μάζα και μέγεθος, οι βραχώδεις πλανήτες ψύχονται πολύ γρήγορα, χάνουν ζωτική γεωλογική δραστηριότητα και τελικά σταματούν να ανακυκλώνουν αποτελεσματικά τα ατμοσφαιρικά αέρια. Αυτό σημαίνει ότι είναι απίθανο να παραμείνουν κατοικήσιμοι για πολλά δισεκατομμύρια χρόνια - ακριβώς τα χρονικά πλαίσια που χρειάζεται η ζωή, όπως την ξέρουμε, για να αποκτήσει μια θέση.
Τι γίνεται με τα φεγγάρια ή τους μικρότερους κόσμους;
Η μελέτη επισημαίνει ότι, αν και αυτό το όριο είναι σημαντικό, δεν αποτελεί ακλόνητο κανόνα. Ορισμένοι πλανήτες και φεγγάρια κάτω από το όριο μπορεί να ξεπεράσουν τις πιθανότητες εάν έχουν ασυνήθιστα πυκνή ατμόσφαιρα, εξαιρετικά ισχυρά μαγνητικά πεδία ή ισχυρή εσωτερική θερμότητα (ίσως λόγω παλιρροιακών δυνάμεων). Οι υπόγειοι ωκεανοί σε φεγγάρια όπως η Ευρώπη ή ο Εγκέλαδος (και τα δύο σε τροχιά στο δικό μας Ηλιακό Σύστημα ) θα μπορούσαν επίσης να παρέχουν κόγχες για ζωή, ακόμη και αν η επιφάνεια είναι εχθρική και η ατμόσφαιρα λεπτή έως ανύπαρκτη.
Η μελέτη μας υπενθυμίζει ότι η κατοικησιμότητα του πλανήτη είναι μια σύνθετη πράξη εξισορρόπησης μεταξύ πολλών παραγόντων: μέγεθος, ατμόσφαιρα, γεωλογική δραστηριότητα, αστρική ακτινοβολία και η μοναδική ιστορία του πλανήτη. Τελικά, η Γη μπορεί να αποδειχθεί μια πολύ πιο μοναδική περίπτωση από ό,τι φαντάζονταν οι επιστήμονες πριν από λίγες δεκαετίες.
Τι σημαίνει αυτό για το κυνήγι εξωγήινης ζωής
Αυτά τα αποτελέσματα θα μπορούσαν να ανατρέψουν όχι μόνο τα σχολικά βιβλία, αλλά και τον ίδιο τον τρόπο με τον οποίο οι αστρονόμοι επιλέγουν τους καλύτερους υποψήφιους εξωπλανήτες στην αναζήτηση ζωής. Νέα κριτήρια - όπως το ελάχιστο μέγεθος πλανήτη - μπορεί σύντομα να καθοδηγήσουν τα διαστημικά αστεροσκοπεία όπως το Διαστημικό Τηλεσκόπιο James Webb και το επερχόμενο Εξαιρετικά Μεγάλο Τηλεσκόπιο (ELT, υπό κατασκευή στη Χιλή) στην προσπάθειά τους να εντοπίσουν τους πιο υποσχόμενους κόσμους για τον έλεγχο όλων των προϋποθέσεων κατοικησιμότητας, ιδίως του νερού σε υγρή μορφή.
Επιπλέον, η μελέτη υπογραμμίζει πώς η μάζα ενός πλανήτη μπορεί να επηρεάσει πράγματα όπως η τεκτονική των πλακών, η ηφαιστειακή δραστηριότητα και ο κύκλος του άνθρακα - όλα κρίσιμα για τον έλεγχο του κλίματος ενός πλανήτη σε πολύ, πολύ μεγάλα χρονικά διαστήματα. Στη Γη, το διοξείδιο του άνθρακα κυκλοφορεί ασταμάτητα μεταξύ του αέρα, των ωκεανών και των βραχωδών βυθών από κάτω, ρυθμίζοντας τη θερμοκρασία του πλανήτη μας με τρόπο που ήταν κρίσιμος για τη ζωή.
Εν ολίγοις: Η συνταγή της Γης μπορεί να είναι πιο περίπλοκη από ό,τι μαντεύαμε ποτέ, και το να βρούμε έναν άλλο κόσμο ακριβώς σαν κι αυτόν; Αποδεικνύεται ότι αυτό είναι λιγότερο ένα καθημερινό γεγονός και περισσότερο ένα κοσμικό λαχείο.
Γεωδίφης με πληροφορίες από τη σελίδα futura-sciences.com
περισσότερα,
https://www.futura-sciences.com/en/is-earth-even-rarer-than-we-thought-this-new-study-changes-everything_32772/
.jpg)
