เมื่อมาถึงการค้นหาชีวิตนอกโลกนักวิทยาศาสตร์มีแนวโน้มที่จะเป็นจุดศูนย์กลางทางภูมิศาสตร์เล็กน้อย - เช่นพวกเขามองหาดาวเคราะห์ที่มีลักษณะคล้ายกับของเราเอง สิ่งนี้เป็นที่เข้าใจได้โดยดูว่าโลกเป็นดาวเคราะห์เพียงดวงเดียวที่เรารู้ซึ่งสนับสนุนชีวิตอย่างไร ดังนั้นผู้ที่ค้นหาสิ่งมีชีวิตนอกโลกจึงมองหาดาวเคราะห์ที่มีลักษณะเป็นหิน (Rocky) ในธรรมชาติโคจรรอบดาวฤกษ์ในโซนอาศัยของพวกมันและมีน้ำเพียงพอบนพื้นผิวของมัน
ในการค้นพบดาวเคราะห์นอกระบบหลายพันดวงนักวิทยาศาสตร์ได้พบว่าในความเป็นจริงอาจเป็น "โลกน้ำ" (ดาวเคราะห์ที่มีมวลน้ำมากถึง 50%) สิ่งนี้ทำให้เกิดคำถามโดยธรรมชาติเช่นน้ำมีมากเกินไปและที่ดินมากเกินไปอาจเป็นปัญหาได้หรือไม่ นักวิจัยจากศูนย์ดาราศาสตร์ฟิสิกส์ฮาร์วาร์ดสมิ ธ โซเนียน (CfA) ได้ทำการศึกษาเพื่อกำหนดว่าอัตราส่วนระหว่างน้ำกับมวลดินสามารถมีชีวิตได้อย่างไร
การศึกษา -“ การพึ่งพากิจกรรมทางชีวภาพเกี่ยวกับเศษส่วนของน้ำผิวดินของดาวเคราะห์” ซึ่งกำลังได้รับการตรวจสอบเพื่อตีพิมพ์ด้วย วารสารดาราศาสตร์- ถูกประพันธ์โดย Manasvi Lingam เพื่อนหลังปริญญาเอกกับสถาบันทฤษฎีและการคำนวณ CfA (ITC) และ Abraham Loeb - ผู้อำนวยการของ ITC และ Frank B. Baird Jr. เก้าอี้วิทยาศาสตร์ที่มหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ด
ในการเริ่มต้น Lingam และ Loeb ได้กล่าวถึงหลักการของ anthropic ซึ่งมีบทบาทสำคัญในการวิจัยทางดาราศาสตร์และดาวเคราะห์นอกระบบ ในระยะสั้นหลักการนี้ระบุว่าหากเงื่อนไขบนโลกเหมาะสมที่จะรองรับกับชีวิตแล้วมันจะต้องมีอยู่เพื่อประโยชน์ในการสร้างชีวิต ขยายไปทั่วทั้งจักรวาลหลักการนี้ระบุว่ากฎของฟิสิกส์มีอยู่ในขณะที่พวกเขาทำเพื่อก่อให้เกิดชีวิต
อีกวิธีหนึ่งในการพิจารณาคือการพิจารณาว่าการประเมินของเราเกี่ยวกับโลกแตกต่างกันอย่างไรในสิ่งที่เรียกว่า ในกรณีนี้ผลกระทบเกิดขึ้นจากการที่เราค้นหาสิ่งมีชีวิตนอกโลกและระบบสุริยะของเราต้องการผู้สังเกตการณ์ที่มีตำแหน่งอย่างเหมาะสม
ผลเรามักจะคิดว่าเงื่อนไขสำหรับชีวิตจะมีมากมายในจักรวาลเพราะเราคุ้นเคยกับพวกเขา เงื่อนไขเหล่านี้มีทั้งน้ำของเหลวและมวลดินซึ่งมีความจำเป็นต่อการเกิดขึ้นของชีวิตอย่างที่เรารู้ ดังที่ Lingam อธิบายให้นิตยสารอวกาศผ่านอีเมลนี่เป็นวิธีหนึ่งในหลักการที่เกี่ยวกับมานุษยวิทยาเกิดขึ้นเมื่อค้นหาดาวเคราะห์ที่น่าอยู่
“ ความจริงที่ว่าเศษส่วนที่ดินและน้ำของโลกเปรียบได้กับสิ่งบ่งชี้ถึงผลกระทบของการเลือก anthropic กล่าวคือการเกิดขึ้นของมนุษย์ (หรือผู้สังเกตการณ์ที่มีสติคล้ายกัน) อาจได้รับการอำนวยความสะดวกด้วยส่วนผสมของที่ดินและน้ำที่เหมาะสม”
อย่างไรก็ตามเมื่อกล่าวถึงซุปเปอร์ - เอิร์ ธ จำนวนมากที่ถูกค้นพบในระบบดาวอื่น ๆ การวิเคราะห์เชิงสถิติของความหนาแน่นเฉลี่ยของพวกเขาได้แสดงให้เห็นว่าคนส่วนใหญ่มีเศษของระเหยสูง ตัวอย่างที่ดีของสิ่งนี้คือระบบ TRAPPIST-1 ซึ่งแบบจำลองเชิงทฤษฎีของดาวเคราะห์ขนาดเจ็ดดวงของโลกได้ระบุว่าพวกมันสามารถมีน้ำได้มากถึง 40-50% โดยน้ำหนัก
“ โลกแห่งน้ำ” เหล่านี้จะมีมหาสมุทรที่ลึกล้ำมากและไม่มีผืนแผ่นดินใดที่จะพูดถึงซึ่งอาจมีผลกระทบอย่างรุนแรงต่อการเกิดขึ้นของชีวิต ในเวลาเดียวกันดาวเคราะห์ที่มีน้ำเพียงเล็กน้อยหรือไม่มีเลยก็ไม่ถือว่าเป็นตัวเลือกที่ดีสำหรับชีวิตเพราะน้ำมีความสำคัญต่อชีวิตอย่างไรอย่างที่เรารู้
“ ทวีปมากเกินไปเป็นปัญหาเนื่องจากมัน จำกัด ปริมาณน้ำผิวดินจึงทำให้ทวีปส่วนใหญ่แห้งแล้งมาก” Lingam กล่าว “ ระบบนิเวศที่แห้งแล้งมักจะมีอัตราการผลิตชีวมวลต่ำบนโลก หากมีการพิจารณาสถานการณ์ตรงกันข้าม (เช่นมหาสมุทรส่วนใหญ่) เราจะพบปัญหาที่อาจเกิดขึ้นได้จากความพร้อมของฟอสฟอรัสซึ่งเป็นองค์ประกอบสำคัญอย่างหนึ่งสำหรับชีวิตที่เรารู้ ดังนั้นสิ่งนี้อาจส่งผลให้เกิดคอขวดกับปริมาณของชีวมวล”
ในการจัดการกับความเป็นไปได้เหล่านี้ Lingam และ Leob ได้วิเคราะห์เกี่ยวกับว่าดาวเคราะห์ที่มีน้ำหรือดินมากเกินไปอาจส่งผลกระทบต่อการพัฒนาของชีวภาคดาวเคราะห์นอกระบบ ดังที่ Lingam อธิบายว่า:
“ [W] e พัฒนาแบบจำลองอย่างง่าย ๆ เพื่อประเมินว่าเศษเสี้ยวของดินแดนใดจะแห้งแล้ง (เช่นทะเลทราย) และไม่เอื้ออำนวย สำหรับสถานการณ์ที่มีชีวมณฑลที่มีน้ำเป็นองค์ประกอบการมีอยู่ของฟอสฟอรัสจะกลายเป็นปัจจัย จำกัด ที่นี่เราใช้แบบจำลองที่พัฒนาขึ้นในเอกสารก่อนหน้านี้ของเราซึ่งคำนึงถึงแหล่งที่มาและการสะสมของฟอสฟอรัส เรารวมสองกรณีนี้ใช้ข้อมูลจากโลกเป็นเกณฑ์มาตรฐานและกำหนดว่าคุณสมบัติของชีวมณฑลทั่วไปจะขึ้นอยู่กับปริมาณของดินและน้ำอย่างไร”
สิ่งที่พวกเขาพบคือความสมดุลระหว่างแผ่นดินและมหาสมุทรอย่างระมัดระวัง (เหมือนกับสิ่งที่เรามีในโลกนี้) มีความสำคัญต่อการเกิดขึ้นของชีวมณฑลที่ซับซ้อน เมื่อรวมกับการจำลองเชิงตัวเลขโดยนักวิจัยคนอื่นการศึกษาของ Lingam และ Loeb ระบุว่าดาวเคราะห์อย่างโลกซึ่งมีอัตราส่วนมหาสมุทรต่อดินแดน (ประมาณ 30:70) อาจเป็นของหายาก ในฐานะที่เป็น Lingam สรุป:
“ ดังนั้นข้อสรุปพื้นฐานคือความสมดุลของดินและเศษส่วนของน้ำไม่สามารถเอียงได้ไม่ทางใดก็ทางหนึ่ง งานของเรายังแสดงให้เห็นว่าเหตุการณ์วิวัฒนาการที่สำคัญเช่นการเพิ่มขึ้นของระดับออกซิเจนและการเกิดขึ้นของสายพันธุ์เทคโนโลยีอาจได้รับผลกระทบจากเศษส่วนของน้ำบนบกและค่าที่เหมาะสมอาจใกล้เคียงกับโลก”
บางครั้งนักดาราศาสตร์กำลังค้นหาดาวเคราะห์นอกระบบที่มีสภาพคล้ายโลก วิธีนี้เรียกว่า“ ผลไม้แขวนลอยต่ำ” ซึ่งเราพยายามค้นหาชีวิตด้วยการมองหาชีวประวัติที่เราเชื่อมโยงกับชีวิตตามที่เรารู้ แต่จากการศึกษาล่าสุดการค้นพบสถานที่ดังกล่าวอาจเป็นเหมือนการมองหาเพชรในที่ขรุขระ
ข้อสรุปของการศึกษาอาจมีนัยยะสำคัญเมื่อพูดถึงการค้นหาความฉลาดทางบกพิเศษซึ่งบ่งชี้ว่ามันค่อนข้างแปลก โชคดีที่ Lingam และ Loeb ยอมรับว่าไม่เพียงพอที่จะรู้เรื่องดาวเคราะห์นอกระบบและอัตราส่วนน้ำต่อดินแดนของพวกเขาที่จะพูดอะไรในที่สุด
อย่างไรก็ตามเป็นไปไม่ได้ที่จะคาดการณ์ว่าสิ่งนี้จะส่งผลกระทบต่อ SETI อย่างไรในลักษณะที่ชัดเจน” Lingam กล่าว “ นี่เป็นเพราะเรายังไม่มีข้อ จำกัด ด้านการสังเกตที่เหมาะสมเกี่ยวกับเศษส่วนของดาวเคราะห์นอกระบบบนบกและยังมีสิ่งที่ไม่ทราบจำนวนมากในความรู้ในปัจจุบันของเราเกี่ยวกับการวิวัฒนาการของเผ่าพันธุ์เทคโนโลยี (ความสามารถในการมีส่วนร่วมใน SETI)”
ในท้ายที่สุดเราจะต้องอดทนรอนักดาราศาสตร์เพื่อเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะและสภาพแวดล้อมของมัน สิ่งนี้จะเป็นไปได้ในอีกไม่กี่ปีข้างหน้าด้วยกล้องรุ่นต่อไป เหล่านี้รวมถึงกล้องโทรทรรศน์ภาคพื้นดินเช่น ESO กล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่มาก (ELT) และกล้องโทรทรรศน์ตามพื้นที่เช่น กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์เวบบ์ (JWST) - ซึ่งมีกำหนดจะเริ่มดำเนินการในปี 2567 และ 2564 ตามลำดับ
ด้วยการปรับปรุงเทคโนโลยีและดาวเคราะห์นอกระบบหลายพันดวงที่พร้อมสำหรับการศึกษาในปัจจุบันนักดาราศาสตร์ได้เริ่มเปลี่ยนจากกระบวนการค้นพบไปสู่การจำแนกลักษณะ ในอีกไม่กี่ปีข้างหน้าสิ่งที่เราเรียนรู้เกี่ยวกับบรรยากาศของดาวเคราะห์นอกระบบจะไปไกลในการพิสูจน์หรือพิสูจน์แบบจำลองทางทฤษฎีความหวังและความคาดหวังของเรา ในเวลาที่กำหนดเราอาจสามารถตัดสินได้ว่าชีวิตที่อุดมสมบูรณ์นั้นอยู่ในจักรวาลของเราอย่างไรและรูปแบบใดที่อาจต้องใช้เวลา
