Pokud jde o hledání mimozemského života, mají vědci tendenci být trochu geocentrické - tj. Hledají planety, které se podobají naší vlastní. To je pochopitelné, protože vidíme, jak je Země jedinou planetou, o které víme, že podporuje život. Výsledkem je, že ti, kdo hledají mimozemský život, hledali planety, které jsou terestrické (skalnaté) v přírodě, obíhají ve svých zónách obývajících hvězdy a na jejich povrchu mají dostatek vody.
V průběhu objevování několika tisíc exoplanet vědci zjistili, že mnoho může být ve skutečnosti „vodními světy“ (planety, kde až 50% jejich hmotnosti je voda). To přirozeně vyvolává několik otázek, například kolik vody je příliš mnoho a mohlo by to být také příliš mnoho půdy? K řešení těchto problémů provedla dvojice vědců z Harvard Smithsonianova centra pro astrofyziku (CfA) studii, aby určila, jak poměr mezi vodou a půdou může přispět k životu.
Studie - „Závislost biologické aktivity na frakci povrchových vod planet“, která je přezkoumávána k publikaci s The Astronomical Journal- byl napsán Manasvi Lingamem, postdoktorandem v Institutu pro teorii a výpočet (CTCA) CfA, a Abrahamem Loebem - ředitelem ITC a Frankem B. Bairdem ml., Předsedou vědy na Harvardově univerzitě.
Nejprve se Lingam a Loeb zabývají otázkou antropického principu, který hrál hlavní roli ve výzkumu astronomie a exoplanet. Stručně řečeno, tento princip uvádí, že pokud jsou podmínky na Zemi vhodné pro život, pak musí existovat kvůli vytvoření života. Tento princip, rozšířený na celý vesmír, tvrdí, že fyzikální zákony existují tak, jak to dělají pro vznik života.
Dalším způsobem, jak se na to podívat, je zvážit, jak naše hodnocení Země spadá do tzv. Efektů výběru pozorování - kde jsou výsledky přímo ovlivněny typem použité metody. V tomto případě to vyplývá ze skutečnosti, že naše hledání života za Zemí a naší Sluneční soustavou vyžaduje existenci vhodně umístěného pozorovatele.
Ve skutečnosti máme sklon předpokládat, že podmínky života budou ve vesmíru hojné, protože je s nimi dobře známe. Tyto podmínky podmíňují přítomnost jak tekuté vody, tak půdy, které byly nezbytné pro vznik života, jak jej známe. Jak Lingam vysvětlil časopisu Space Magazine e-mailem, jedná se o jeden ze způsobů, jak při hledání potenciálně obyvatelných planet vznikne antropický princip:
"Skutečnost, že zemské a vodní frakce jsou srovnatelné, svědčí o antropických selekčních účincích, to znamená, že vznik lidí (nebo analogických vědomých pozorovatelů) mohl být usnadněn vhodnou směsí země a vody."
Avšak při oslovování mnoha super-Země, které byly objeveny v jiných hvězdných systémech, statistická analýza jejich průměrné hustoty ukázala, že většina má vysoké frakce těkavých látek. Dobrým příkladem toho je systém TRAPPIST-1, kde teoretické modelování jeho sedmi planet o velikosti Země naznačilo, že by mohly tvořit až 40 - 50% vody.
Tyto „vodní světy“ by proto měly velmi hluboké oceány a neměly by žádné zemské masy, což by mohlo mít drastické důsledky pro vznik života. Současně se planety, které na svých površích nemají málo vody, nejsou považovány za dobré kandidáty na život, vzhledem k tomu, jak je voda nezbytná pro život, jak ji známe.
"Příliš mnoho pevniny je problém, protože omezuje množství povrchové vody, čímž se většina kontinentů stává velmi suchou," řekl Lingam. „Vyprahlé ekosystémy se obvykle vyznačují nízkou mírou produkce biomasy na Zemi. Místo toho, pokud vezmeme v úvahu opačný scénář (tj. Většinou oceány), narazíme na potenciální problém s dostupností fosforu, což je jeden ze základních prvků pro život tak, jak to víme. To by tedy mohlo mít za následek problém s množstvím biomasy. “
K řešení těchto možností Lingam a Leob analyzovali, jak by planety s příliš velkým množstvím vody nebo pevniny mohly ovlivnit vývoj biosfér exoplanet. Jak vysvětlil Lingam:
„[W] e vyvinuli jednoduchý model pro odhad toho, jaký zlomek půdy bude suchý (tj. Pouště) a relativně neobyvatelný. Pro scénář s biosférami ovládanými vodou se omezujícím faktorem stává dostupnost fosforu. Zde jsme využili model vyvinutý v jednom z našich dřívějších článků, který zohledňuje zdroje a propady fosforu. Kombinovali jsme tyto dva případy, použili jsme data ze Země jako měřítko, a tak jsme určili, jak budou vlastnosti generické biosféry záviset na množství půdy a vody. “
Zjistili, že pečlivá rovnováha mezi pevninami a oceány (podobně jako to, co tu máme na Zemi) je zásadní pro vznik složitých biosfér. V kombinaci s numerickými simulacemi jiných vědců Lingamova a Loebova studie naznačují, že planety jako Země - s poměrem oceánů k pevnině (zhruba 30:70) - jsou pravděpodobně docela vzácné. Jak Lingam shrnul:
„Základním závěrem je, že rovnováhu půdy a vody nelze v žádném případě příliš naklonit. Naše práce také ukazuje, že důležité vývojové události, jako je zvýšení hladiny kyslíku a vznik technologických druhů, mohou být ovlivněny frakcí země-voda, a že optimální hodnota by mohla být blízká hodnotě Země. “
Astronomové již nějakou dobu hledají exoplanety, kde převládají podmínky podobné Zemi. Tento přístup se nazývá „ovoce s nízkým visením“, kdy se snažíme najít život hledáním biosignátů, které spojujeme se životem, jak jej známe. Ale podle této poslední studie může být nalezení takových míst jako hledání diamantů v surovém stavu.
Závěry studie by mohly mít také významné důsledky, pokud jde o hledání mimozemské inteligence, což naznačuje, že je také docela neobvyklé. Naštěstí Lingam a Loeb připouštějí, že o exoplanetách a jejich poměrech voda-země je známo dost, aby bylo možné přesvědčivě říci cokoli.
"Není však možné předvídat, jak to ovlivňuje SETI definitivním způsobem," řekl Lingam. "Je to proto, že zatím nemáme náležitá pozorovací omezení na frakce exoplanetů voda-voda a v našich současných znalostech o tom, jak se vyvíjely technologické druhy (schopné účasti v SETI), stále existuje mnoho neznámých."
Nakonec musíme být trpěliví a čekat, až se astronomové dozvědí více o extra solárních planetách a jejich příslušných prostředích. To bude možné v příštích letech díky dalekohledům nové generace. Patří sem pozemní dalekohledy, jako jsou ESO Extrémně velký dalekohled (ELT) a kosmické dalekohledy jako je James Webb Space Telescope (JWST) - které mají zahájit provoz v letech 2024 a 2021.
Se zlepšením technologie a tisíci exoplanet, které jsou nyní k dispozici ke studiu, začali astronomové přecházet od procesu objevování k charakterizaci. V příštích letech to, co se dozvíme o atmosférách exoplanet, povede dlouhou cestu k prokázání nebo vyvrácení našich teoretických modelů, nadějí a očekávání. Když budeme mít čas, konečně budeme schopni určit, jak bohatý je život v našem vesmíru a jaké formy může mít.
