Znajdujemy egzoplanetę z wodą w stanie ciekłym, ale bez lądów. To dobrze, czy niedobrze?

Wraz z rozwojem technik obserwacyjnych i wynoszeniem w przestrzeń kosmiczną coraz to nowych teleskopów, tempo odkrywania nowych egzoplanet bezustannie rośnie. Badacze zajmujący się poszukiwaniem życia we wszechświecie, mają coraz więcej planet do badania. Z tego też powodu potrzebne jest opracowanie nowych sposobów ustalania, które planety bardziej, a które mniej sprzyjają powstaniu życia.

Kosmiczny Teleskop Keplera pozwolił nam na odkrycie tysięcy planet pozasłonecznych. Najnowszy teleskop TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) znacząco powiększy tę liczbę. Astronomowie spodziewają się, że setki z nich to będą planety skaliste o rozmiarach Ziemi, krążące w ekosferach swoich gwiazd, czyli w odległościach, w których woda może istnieć na ich powierzchni. Będą to idealne planety do poszukiwania życia pozaziemskiego.

Do samych poszukiwań będziemy potrzebowali Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba (JWST), który przejmie pałeczkę od Kosmicznego Teleskopu Hubble'a i będzie obserwował wszechświat w podczerwieni. Aktualnie start JWST zaplanowany jest na marzec 2021 r., aczkolwiek szanse na dotrzymanie tego terminu są obecnie określane jako minimalne.

Niemniej, kiedy znajdzie się już w przestrzeni kosmicznej, JWST będzie w stanie sprawdzać, czy skaliste egzoplanety posiadają w swoich atmosferach tlen. W atmosferze ziemskiej tlen pochodzi z procesów fotosyntezy zachodzących w roślinach. Z tego też powodu, planety przypominające Ziemię, z tlenem w swoich atmosferach, mogą wskazywać na obecność życia.

Nie wszystkie planety będą pod tym względem podobne do Ziemi. Część z nich może posiadać tlen pochodzenia niebiologicznego.

Jeżeli w takim tempie, jak obecne nadal będzie rosła liczba odkrywanych planet, poszukiwacze życia będą musieli ograniczyć się do tych planet, na których tlen najbardziej będzie wskazywał na obecność życia.

Zespół astronomów z Uniwersytetu Stanu Arizona (ASU) opracował tzw. wskaźnik wykrywalności tlenu, który może pomóc w wyborze planet, którym warto dokładniej się przyjrzeć. Wskaźnik został opisany w artykule opublikowanym w periodyku Astrophysical Journal.

Wskaźnik wykrywalności tlenu dla planety takiej jak Ziemia jest wysoki, co oznacza, że tlen w atmosferze Ziemi jest pochodzenia biologicznego.

Co zaskakujące, wskaźnik jednak szybko spada dla planet pozasłonecznych, które pozornie nie różnią się zbytnio od Ziemi.

Choć powierzchnia Ziemi w dużej mierze pokryta jest wodą, to oceany stanowią bardzo małą część masy planety (0,025 proc.). Dla porównania, lodowe księżyce krążące wokół Jowisza czy Saturna składają się nawet w 50 proc. z lodu wodnego.

Łatwo sobie wyobrazić sytuację, w której w innym układzie planetarnym znajdziemy planetę podobną do Ziemi, która będzie miała, powiedzmy 0,2 proc. wody. A taka z pozoru niewielka zmiana, znacząco wpłynie na wskaźnik wykrywalności. Tlen nie będzie na takiej planecie wskazywał obecności życia.

Dlaczego? Planeta podobna do Ziemi składająca się w 0,2 proc. z wody - czyli zawierająca osiem razy więcej wody niż Ziemia - nie będzie miała odsłoniętych kontynentów i lądów.

Bez lądu, opady deszczu nie prowadziłyby do wietrzenia skał i uwalniania ważnych składników odżywczych, takich, jak chociażby fosfor. Procesy fotosyntezy nie byłyby w stanie produkować tlenu w tempie porównywalnym do innych źródeł niebiologicznych.

W opracowanie wskaźnika zaangażowani byli naukowcy z różnych dziedzin nauki, zajmujący się na co dzień astrofizyką, geofizyką, astrobiologią, oceanografią i ekologią.

Badacze mają nadzieję, że ich indeks będzie teraz wykorzystywany przez społeczność naukową przy poszukiwaniach życia we wszechświecie.

Odkrycie życia na planecie znajdującej się poza Układem Słonecznym całkowicie zmieniłoby wiedzę o naszym miejscu we wszechświecie - mówi Glaser. NASA intensywnie angażuje się w poszukiwanie życia i mamy nadzieję, że nasz wskaźnik pozwoli zmaksymalizować szanse na odkrycie życia na innych planetach.