ตั้งแต่ กล้องโทรทรรศน์อวกาศเคปเลอร์ เปิดตัวสู่อวกาศจำนวนของดาวเคราะห์ที่รู้จักนอกระบบสุริยะของเรา (ดาวเคราะห์นอกระบบ) มีการเติบโตอย่างทวีคูณ ในปัจจุบันดาวเคราะห์ 3,917 ดวงได้รับการยืนยันในระบบดาว 2,918 ดวงในขณะที่ 3,368 ดวงกำลังรอการยืนยัน ในจำนวนนี้มีวงโคจรประมาณ 50 ดวงภายในเขตเอื้ออาศัยดาวฤกษ์ของดาวฤกษ์ (หรือที่เรียกว่า“ เขตโกลด์กีส์”) ระยะทางที่น้ำของเหลวสามารถดำรงอยู่บนพื้นผิวของดาวเคราะห์
อย่างไรก็ตามการวิจัยเมื่อเร็ว ๆ นี้ได้เพิ่มความเป็นไปได้ที่เราคิดว่าเป็นเขตที่อยู่อาศัยได้ในแง่ดีเกินไป จากการศึกษาใหม่ที่เพิ่งปรากฎทางออนไลน์ในหัวข้อ“ โซนที่อาศัยอยู่ได้ จำกัด เพื่อชีวิตที่ซับซ้อน” โซนที่อาศัยได้อาจแคบกว่าที่คิดไว้มาก การค้นพบนี้อาจส่งผลกระทบอย่างรุนแรงต่อจำนวนนักวิทยาศาสตร์ของดาวเคราะห์ที่พิจารณาว่าเป็น
การศึกษานี้นำโดย Edward W. Schwieterman นักวิชาการหลังปริญญาเอกของ NASA ที่ University of California, Riverside และรวมถึงนักวิจัยจากทีม Alternative Earths (ส่วนหนึ่งของสถาบันนาซาทางชีววิทยา), Nexus สำหรับวิทยาศาสตร์ระบบดาวเคราะห์นอกระบบ (NExSS) และสถาบันนาซาก็อดดาร์ดเพื่อการศึกษาอวกาศ
ตามการประมาณการก่อนหน้านี้ขึ้นอยู่กับ เคปเลอร์ ข้อมูลนักวิทยาศาสตร์สรุปว่ามีแนวโน้มว่าจะมีดาวเคราะห์คล้ายโลกถึง 40 พันล้านดวงในกาแล็กซี่ทางช้างเผือกเพียงอย่างเดียวซึ่ง 11 พันล้านแห่งน่าจะโคจรรอบดาวฤกษ์คล้ายดวงอาทิตย์ของเรา (เช่นดาวแคระเหลืองประเภท G) การวิจัยอื่น ๆ ระบุว่าจำนวนนี้อาจสูงถึง 60 พันล้านหรือ 100 พันล้านบาทขึ้นอยู่กับพารามิเตอร์ที่เราใช้กำหนดเขตที่อยู่อาศัยได้
ผลลัพธ์เหล่านี้เป็นกำลังใจอย่างแน่นอนเนื่องจากพวกเขาแนะนำว่าทางช้างเผือกอาจเต็มไปด้วยชีวิต น่าเสียดายที่การวิจัยล่าสุดเกี่ยวกับดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะทำให้เกิดข้อสงสัยเกี่ยวกับการประมาณการก่อนหน้านี้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในกรณีที่ดาวเคราะห์ที่ถูกล็อกเป็นวงโคจรที่ดาวฤกษ์ M-type (ดาวแคระแดง) เกี่ยวข้อง
นอกจากนี้งานวิจัยเกี่ยวกับการวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิตบนโลกแสดงให้เห็นว่าน้ำเพียงอย่างเดียวไม่ได้รับประกันชีวิตหรือการมีอยู่ของก๊าซออกซิเจน นอกจากนี้ Schwieterman และเพื่อนร่วมงานของเขาได้พิจารณาชีวประวัติสำคัญอีกสองประการที่จำเป็นต่อชีวิตอย่างที่เรารู้ - คาร์บอนไดออกไซด์และคาร์บอนมอนอกไซด์
สารประกอบเหล่านี้มากเกินไปจะเป็นพิษต่อสิ่งมีชีวิตที่ซับซ้อนในขณะที่น้อยเกินไปก็หมายความว่าโปรคาริโอตในยุคแรกจะไม่เกิดขึ้น หากสิ่งมีชีวิตบนโลกเป็นสิ่งบ่งชี้ใด ๆ รูปแบบของสิ่งมีชีวิตขั้นพื้นฐานมีความสำคัญหากมีความซับซ้อนมากขึ้นรูปแบบของสิ่งมีชีวิตที่ใช้ออกซิเจนจะต้องมีวิวัฒนาการ ด้วยเหตุผลนี้ Schwieterman และเพื่อนร่วมงานของเขาจึงพยายามแก้ไขคำจำกัดความของเขตที่อยู่อาศัยได้เพื่อพิจารณาสิ่งนี้
เพื่อความเป็นธรรมการคำนวณขอบเขตของโซนที่เอื้ออาศัยได้นั้นไม่ใช่เรื่องง่าย นอกเหนือจากระยะห่างจากดาวฤกษ์อุณหภูมิพื้นผิวของดาวเคราะห์ยังขึ้นอยู่กับกลไกการป้อนกลับต่าง ๆ ในชั้นบรรยากาศเช่นปรากฏการณ์เรือนกระจก ยิ่งไปกว่านั้นคำจำกัดความดั้งเดิมของเขตที่อยู่อาศัยถือว่าการมีอยู่ของสภาพ“ คล้ายโลก”
สิ่งนี้แสดงถึงบรรยากาศที่อุดมไปด้วยไนโตรเจนออกซิเจนคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำและมีความเสถียรโดยกระบวนการวงจรทางธรณีเคมีคาร์บอเนต - ซิลิเกตที่มีอยู่บนโลก ในกระบวนการนี้การตกตะกอนและการผุกร่อนทำให้หินซิลิเกตกลายเป็นคาร์บอนในขณะที่กิจกรรมทางธรณีวิทยาทำให้หินคาร์บอนกลับมาเป็นซิลิเกตอีกครั้ง
สิ่งนี้นำไปสู่ข้อเสนอแนะที่ทำให้มั่นใจได้ว่าระดับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในชั้นบรรยากาศยังคงค่อนข้างคงที่ดังนั้นจึงช่วยให้อุณหภูมิพื้นผิวเพิ่มขึ้น (หรือที่เรียกว่าปรากฏการณ์เรือนกระจก) ยิ่งดาวเคราะห์อยู่ใกล้กับขอบด้านในของเขตที่อยู่อาศัยมากเท่าไหร่ก็จะยิ่งจำเป็นต้องมีก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์น้อยลง ดังที่ Schwieterman อธิบายไว้ในบทความล่าสุดโดย MIT Technology Review:
“ แต่สำหรับพื้นที่ตรงกลางและชั้นนอกของเขตที่อยู่อาศัยความเข้มข้นของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในบรรยากาศจะต้องสูงขึ้นมากเพื่อรักษาอุณหภูมิที่เอื้อต่อน้ำผิวดิน”
เพื่อแสดงให้เห็นว่าทีมใช้ Kepler-62f เป็นตัวอย่างซูเปอร์เอิร์ ธ ที่โคจรรอบดาวประเภท K (เล็กกว่าและสลัวกว่าดวงอาทิตย์ของเราเล็กน้อย) ซึ่งอยู่ห่างจากโลกประมาณ 990 ปีแสง ดาวเคราะห์ดวงนี้โคจรรอบดาวฤกษ์ของมันในระยะทางใกล้เคียงกับดาวศุกร์และดวงอาทิตย์ แต่มวลต่ำกว่าของดาวฤกษ์หมายความว่ามันอยู่บนขอบด้านนอกของเขตเอื้ออาศัย
เมื่อมันถูกค้นพบในปี 2013 ดาวเคราะห์ดวงนี้ถูกคิดว่าเป็นตัวเลือกที่ดีสำหรับชีวิตนอกโลกโดยสมมติว่ามีปรากฏการณ์เรือนกระจกเพียงพอ อย่างไรก็ตาม Schwieterman และเพื่อนร่วมงานของเขาคำนวณว่าจะต้องใช้ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์มากกว่า 1,000 เท่า (300 ถึง 500 kilopascals) มากกว่าสิ่งที่มีอยู่บนโลกเมื่อสิ่งมีชีวิตที่ซับซ้อนถูกพัฒนาขึ้นเป็นครั้งแรก (ประมาณ 1.85 พันล้านปีก่อน)
อย่างไรก็ตามคาร์บอนไดออกไซด์ในปริมาณนี้จะเป็นพิษต่อสิ่งมีชีวิตที่ซับซ้อนที่สุดบนโลก เป็นผลให้ Kepler-62f จะไม่เป็นผู้สมัครที่เหมาะสมสำหรับชีวิตแม้ว่ามันจะอบอุ่นพอที่จะมีน้ำของเหลว เมื่อพวกเขาแยกตัวออกมาในข้อ จำกัด ทางสรีรวิทยาเหล่านี้ชวิตเตอร์แมนและทีมของเขาสรุปว่าเขตที่อยู่อาศัยสำหรับสิ่งมีชีวิตที่ซับซ้อนจะต้องแคบลงอย่างมีนัยสำคัญ
Schwieterman และเพื่อนร่วมงานของเขายังคำนวณด้วยว่าดาวเคราะห์นอกระบบบางแห่งน่าจะมีระดับคาร์บอนมอนอกไซด์สูงขึ้นเนื่องจากพวกมันโคจรรอบดาวฤกษ์เย็น สถานที่นี้มีข้อ จำกัด อย่างมีนัยสำคัญเกี่ยวกับโซนที่อยู่อาศัยของดาวแคระแดงซึ่งมีสัดส่วน 75% ของดาวฤกษ์ในเอกภพ - ซึ่งคิดว่าเป็นสถานที่ที่น่าจะเป็นไปได้มากที่สุดที่จะพบดาวเคราะห์ที่อยู่ในโลก
การค้นพบเหล่านี้อาจมีผลกระทบอย่างรุนแรงต่อสิ่งที่นักวิทยาศาสตร์คิดว่าเป็น "ที่อยู่อาศัยได้" ไม่ต้องพูดถึงขอบเขตของเขตเอื้ออาศัยของดาว ตามที่ Schwieterman อธิบาย:
“ ข้อบ่งชี้อย่างหนึ่งคือเราไม่คาดหวังว่าจะพบสัญญาณแห่งชีวิตที่มีความคิดสร้างสรรค์หรือเทคโนซิกเนเจอร์บนดาวเคราะห์ที่โคจรรอบดาวแคระ M ปลายหรือบนดาวเคราะห์ที่น่าอยู่ใกล้กับขอบนอกของโซนที่อาศัยอยู่ได้”
เพื่อให้เกิดความซับซ้อนมากขึ้นการศึกษาครั้งนี้เป็นหนึ่งในหลาย ๆ ข้อ จำกัด เพิ่มเติมเกี่ยวกับสิ่งที่อาจถูกพิจารณาว่าเป็นดาวเคราะห์ที่น่าอยู่ในช่วงปลายปี ในปี 2019 มีการวิจัยเพียงอย่างเดียวที่แสดงว่าระบบดาวแคระแดงอาจไม่มีวัตถุดิบที่จำเป็นสำหรับการก่อตัวและดาวแคระแดงนั้นอาจให้โฟตอนไม่เพียงพอสำหรับการสังเคราะห์ด้วยแสง
ทั้งหมดนี้รวมถึงความเป็นไปได้ที่ชัดเจนว่าชีวิตในกาแลคซีของเราอาจหายากกว่าที่คิดไว้ก่อนหน้านี้ แต่แน่นอนว่าการรู้ด้วยความมั่นใจว่าข้อ จำกัด ของความเป็นอยู่จะต้องมีการศึกษามากขึ้น โชคดีที่เราไม่ต้องรอนานเกินกว่าจะค้นหาได้เพราะกล้องรุ่นต่อไปหลายเครื่องจะเปิดใช้งานในทศวรรษหน้า
เหล่านี้รวมถึง กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์เวบบ์ (JWST) กล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่มาก (ELT) และ กล้องโทรทรรศน์แมเจลแลนยักษ์ (GMT). เครื่องมือที่ทันสมัยและอื่น ๆ นี้คาดว่าจะช่วยให้สามารถศึกษารายละเอียดและศึกษาคุณสมบัติของดาวเคราะห์นอกระบบได้อย่างละเอียด และเมื่อพวกเขาทำเช่นนั้นเราจะมีความคิดที่ดีขึ้นเกี่ยวกับความเป็นไปได้ที่ชีวิตจะอยู่ที่นั่น
