Nasza planeta jest tylko jednym niewielkim ciałem skalistym w rozległej, liczącej miliardy planet Galaktyce. Kosmiczne odległości i nasze możliwości techniczne nie pozwalają nam zajrzeć poza atmosferę odległych światów. Jednak już to, co się w niej znajduje, może nam bardzo wiele powiedzieć, ponieważ atmosferę planety kształtuje wiele czynników niebiologicznych, w tym ciepło i gazy pochodzące z jej wnętrza oraz oddziaływanie jej gwiazdy. Jednocześnie to właśnie w atmosferze odległej planety astronomowie mają nadzieję dostrzec jednoznaczne dowody istnienia życia.
WIDEO…
Wirtualny model Ziemi
Astrobiologów szczególnie interesują atmosfery podobne do ziemskiej, czyli zatrzymujące wystarczająco dużo ciepła, by na powierzchni planety mogła występować woda w stanie ciekłym. Niezależnie od zaawansowanych badań nad innym rozpuszczalnikiem chemii życia niż woda, to wciąż jej istnienie w stanie ciekłym jest kluczowym czynnikiem decydującym o tym, czy planeta może podtrzymywać życie takie, jakie znamy.
Tylko jak odróżnić światy nadające się do życia od tych rzeczywiście zamieszkałych? Właśnie takie pytanie zadali sobie uczeni z Uniwersytetu Waszyngtońskiego. Aby stworzyć tego typu planetarny punkt odniesienia, zbudowali złożoną wirtualną Ziemię z jedną, choć zasadniczą zmianą: na wirtualnej Ziemi nie istniało życie.
Symulacja prześledziła ziemskie układy geochemiczne na przestrzeni pięciu miliardów lat. Czyli od powstania naszej planety około 4,5 miliarda lat temu aż po 500 milionów lat w przyszłość. Odtworzono zachodzącą z upływem czasu wymianę substancji chemicznych między jądrem, płaszczem, skorupą, powierzchnią i atmosferą. Symulacja trafnie przewidywała 19 właściwości planety, takich jak przepływ ciepła przez płaszcz, pomijając jednak wpływ życia na te układy.
Model można uogólnić tak, by przedstawiał ewolucję atmosfery dowolnej planety skalistej. Naukowcy żywią nadzieję, że pomoże to wskazać oznaki życia w atmosferach, których właściwości nie pasują do modelu.
Atmosfery planet pozasłonecznych
Główna autorka opisywanego badania Samantha Gilbert-Janizek powiedziała, że model może pomóc zrozumieć jedną rzecz: to, jak planety nadające się do zamieszkania, ale pozbawione życia, mogą przypominać planety zamieszkane. Dodała, że narzędzie przyda się przy interpretacji obserwacji atmosfer egzoplanet. Pomoże ocenić prawdopodobieństwo, że to, co widać, wskazuje na życie na powierzchni planety.
Organizmy żywe bezpośrednio wpływają na skład chemiczny atmosfery. Na Ziemi procesy biologiczne stale dostarczają do niej tlenu i metanu. Ponieważ gazy te reagują ze sobą, ich zasoby stopniowo się wyczerpują. Gdyby astronomowie z odległej planety przyglądali się naszej błękitnej kropce, wykryliby oba wspomniane związki w ziemskiej atmosferze, co mogłoby im zasugerować, że na Ziemi istnieje życie.
W poszukiwaniu życia pozaziemskiego
Ta zależność zainspirowała Gilbert-Janizek do rozszerzenia dotychczasowej symulacji Ziemi o procesy zachodzące na powierzchni i w atmosferze. Wcześniejszy model, zbudowany w laboratorium Rory’ego Barnesa, profesora astronomii na Uniwersytecie Waszyngtońskim i starszego autora publikacji, symulował jądro, płaszcz i skorupę planety oraz promieniowanie gwiazdowe, ale nie uwzględniał powierzchni ani atmosfery. Modyfikacje Gilbert-Janizek rozbudowały go o obieg substancji chemicznych między wszystkimi głównymi częściami naszej planety.
Powstałe narzędzie można dostosować do analizy różnych skalistych egzoplanet. Wystarczy wprowadzić podstawowe dane o wybranym świecie, a następnie sprawdzić, czy procesy niezwiązane z życiem pozwalają odtworzyć obserwowany skład jego atmosfery. Jeśli symulacja nie daje zgodnych wyników, planeta staje się szczególnie interesującym celem dalszych badań.
Może to być też znakomite narzędzie przygotowywanych misji, których celem jest właśnie badanie atmosfer egzoplanet. Mowa m.in. o obserwatorium kosmicznym ESA Ariel, którego zadaniem ma być przeszukanie atmosfer tysiąca planet pozasłonecznych i proponowanego Obserwatorium Światów Nadających się do Zamieszkania.
Źródło: Phys.org
