เมื่อค้นหาดาวเคราะห์นอกระบบที่อาศัยอยู่ได้นักวิทยาศาสตร์ถูกบังคับให้ใช้วิธีผลไม้ที่แขวนต่ำ เนื่องจากโลกเป็นดาวเคราะห์ดวงเดียวที่เรารู้ว่ามีความสามารถในการช่วยชีวิตการค้นหานี้จึงลงเอยด้วยการมองหาดาวเคราะห์ที่มีลักษณะคล้ายโลก แต่ถ้าโลกไม่ได้เป็นไม้เมตรสำหรับความเป็นอยู่ที่เราทุกคนมักจะคิดว่ามันคืออะไร?
นั่นเป็นหัวข้อของการบรรยายปาฐกถาที่เพิ่งเกิดขึ้นที่ Goldschmidt Geochemistry Congress ซึ่งเกิดขึ้นตั้งแต่วันที่ 18 ถึง 23 สิงหาคมในบาร์เซโลนาประเทศสเปน ทีมนักวิจัยที่ได้รับการสนับสนุนจากองค์การนาซ่าอธิบายว่าการตรวจสอบสิ่งที่กำหนดเขตที่อยู่อาศัย (HZs) แสดงให้เห็นว่าดาวเคราะห์นอกระบบบางแห่งอาจมีเงื่อนไขที่ดีกว่าสำหรับชีวิตที่จะเติบโตได้ดีกว่าโลก
งานนำเสนออ้างอิงจากการศึกษาเรื่อง“ เขตที่อยู่อาศัย จำกัด เพื่อชีวิตที่ซับซ้อน” ซึ่งปรากฏในฉบับเดือนมิถุนายน 2562 ของ วารสาร Astrophysical การศึกษาได้ดำเนินการโดยนักวิจัยจาก Caltech, สถาบันนาซาก็อดดาร์ดเพื่อการศึกษาอวกาศ, สถาบันดาราศาสตร์ของนาซา, โปรแกรม Postdoctoral ขององค์การนาซ่า, ห้องปฏิบัติการดาวเคราะห์อวกาศเสมือน NExSS, สถาบันวิทยาศาสตร์อวกาศหินอ่อนสีน้ำเงินและมหาวิทยาลัยหลายแห่ง
ดังที่ระบุไว้ในการศึกษาของพวกเขาโดยทั่วไป HZs จะถูกกำหนดให้เป็นช่วงระยะทางจากดาวฤกษ์แม่ซึ่งมีน้ำของเหลวอยู่บนพื้นผิว อย่างไรก็ตามสิ่งนี้ไม่ได้คำนึงถึงพลวัตของบรรยากาศที่จำเป็นเพื่อให้มั่นใจถึงความเสถียรของสภาพภูมิอากาศ - ซึ่งรวมถึงการตอบรับแบบคาร์บอเนต - ซิลิเกตเพื่อรักษาอุณหภูมิพื้นผิวในช่วงหนึ่ง
เนื่องจากมีวิธีการทางอ้อมที่พร้อมใช้งานในการวัดว่าเงื่อนไขเป็นอย่างไรในดาวเคราะห์นอกระบบที่อยู่ไกลนักดาราศาสตร์จึงพึ่งพาแบบจำลองที่ซับซ้อนสำหรับภูมิอากาศของดาวเคราะห์และวิวัฒนาการ ในการนำเสนอการสังเคราะห์วิธีการนี้ระหว่างการบรรยายปาฐกถาดร. สเตฟานีโอลสันแห่งมหาวิทยาลัยชิคาโก (ผู้ร่วมเขียนการศึกษา) บรรยายการค้นหาเพื่อระบุสภาพแวดล้อมที่ดีที่สุดสำหรับชีวิตบนดาวเคราะห์นอกระบบ:
“ การค้นหาชีวิตของนาซ่าในจักรวาลมุ่งเน้นไปที่ดาวเคราะห์ Habitable Zone ซึ่งเป็นดาวเคราะห์ที่มีศักยภาพในการเป็นมหาสมุทรน้ำ แต่มหาสมุทรไม่ได้ทั้งหมดมีอัธยาศัยเท่ากันและมหาสมุทรบางแห่งจะเป็นสถานที่ที่ดีกว่าสำหรับการอยู่อาศัยอื่น ๆ เนื่องจากรูปแบบการไหลเวียนของโลก
“ งานของเรามุ่งที่จะระบุมหาสมุทรดาวเคราะห์นอกระบบที่มีความสามารถมากที่สุดในการดำรงชีวิตที่อุดมสมบูรณ์และมีชีวิตชีวาทั่วโลก ชีวิตในมหาสมุทรของโลกขึ้นอยู่กับการไหลขึ้น (ขึ้นไหล) ซึ่งจะคืนสารอาหารจากความลึกของมหาสมุทรไปยังส่วนที่มีแสงแดดส่องของมหาสมุทรที่ชีวิตสังเคราะห์แสงอยู่ การเติมเต็มให้มากขึ้นหมายถึงปริมาณสารอาหารที่มากขึ้นซึ่งหมายถึงกิจกรรมทางชีวภาพที่มากขึ้น นี่คือเงื่อนไขที่เราต้องมองหาบนดาวเคราะห์นอกระบบ”
เพื่อประโยชน์ในการศึกษาของพวกเขาโอลเซ่นและเพื่อนร่วมงานของเธอได้จำลองสถานการณ์ที่น่าจะเป็นดาวเคราะห์นอกระบบหลายชนิดที่ใช้ซอฟต์แวร์ ROCKE-3D โมเดลการไหลเวียนทั่วไป (GCM) นี้พัฒนาโดยสถาบัน Goddard เพื่อการศึกษาอวกาศ (GISS) ของนาซ่าเพื่อศึกษาจุดต่าง ๆ ในประวัติศาสตร์โลกและดาวเคราะห์ระบบสุริยะอื่น ๆ ในโลก (เช่นดาวพุธดาวศุกร์และดาวอังคาร)
ซอฟต์แวร์นี้ยังสามารถใช้เพื่อจำลองสภาพอากาศและที่อยู่อาศัยของมหาสมุทรว่าจะเป็นอย่างไรในดาวเคราะห์นอกระบบประเภทต่าง ๆ หลังจากการสร้างแบบจำลองดาวเคราะห์นอกระบบที่หลากหลายที่เป็นไปได้ (จาก 4,000 กว่าที่ค้นพบจนถึงปัจจุบัน) พวกเขาสามารถระบุได้ว่าดาวเคราะห์นอกระบบชนิดใดที่มีแนวโน้มที่จะพัฒนาและดำรงรักษาแหล่งชีวมวลที่เจริญรุ่งเรืองมากที่สุด
สิ่งนี้ประกอบด้วยการใช้แบบจำลองการไหลเวียนของมหาสมุทรที่ระบุว่าดาวเคราะห์นอกระบบจะมีอัตราการขึ้นเต็มที่สูงที่สุดและสามารถรักษามหาสมุทรด้วยสภาวะที่เอื้ออำนวย สิ่งที่พวกเขาพบคือดาวเคราะห์ที่มีความหนาแน่นของบรรยากาศสูงขึ้นอัตราการหมุนช้าลงและการปรากฏตัวของทวีปต่างก็ให้อัตราการขึ้นสูง
สิ่งสำคัญอย่างหนึ่งจากเรื่องนี้ก็คือโลกอาจไม่สามารถอยู่อาศัยได้อย่างดีที่สุดเนื่องจากอัตราการหมุนค่อนข้างเร็ว “ นี่เป็นข้อสรุปที่น่าประหลาดใจ” ดร. โอลสันกล่าว“ มันแสดงให้เราเห็นว่าเงื่อนไขบนดาวเคราะห์นอกระบบบางแห่งที่มีรูปแบบการไหลเวียนของมหาสมุทรที่ดีน่าจะเหมาะสมกว่าที่จะสนับสนุนชีวิตที่อุดมสมบูรณ์หรือมีชีวิตชีวามากกว่าชีวิตบนโลก”
นี่เป็นข่าวที่ดี / สถานการณ์ข่าวร้าย ในอีกด้านหนึ่งมันทำลายภาพลวงตาที่โลกเป็นมาตรฐานซึ่งสามารถตรวจวัดดาวเคราะห์นอกระบบที่น่าอยู่อาศัยได้ ในทางกลับกันมันบ่งชี้ว่าชีวิตอาจมีอยู่มากมายในจักรวาลของเรา
แต่ดังที่ Olsen ระบุว่าจะมีช่องว่างระหว่างชีวิตกับสิ่งที่เราตรวจพบได้เนื่องจากข้อ จำกัด ในเทคโนโลยีของเรา การศึกษาครั้งนี้จึงมีความสำคัญในการส่งเสริมให้นักดาราศาสตร์นำความพยายามของพวกเขาไปสู่ส่วนย่อยของดาวเคราะห์นอกระบบที่น่าจะเป็นที่โปรดปราน“ biospheres ที่ใช้งานอยู่ทั่วโลกที่มีขนาดใหญ่ที่สุดที่ชีวิตจะตรวจจับได้ง่ายที่สุด
สิ่งนี้จะเป็นไปได้ในทศวรรษที่ผ่านมาด้วยการติดตั้งกล้องรุ่นต่อไปเช่น กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์เวบบ์ (JWST) ซึ่งนักดาราศาสตร์คาดว่าจะมีประโยชน์ในการอธิบายลักษณะของบรรยากาศและพื้นผิวของดาวเคราะห์นอกระบบ กล้องโทรทรรศน์อื่น ๆ ที่ยังคงอยู่บนกระดานวาดภาพสามารถไปได้ไกลกว่านี้ - ขอบคุณในส่วนของการศึกษาเช่นนี้
“ เป็นการดีที่งานนี้จะแจ้งการออกแบบกล้องโทรทรรศน์เพื่อให้แน่ใจว่าภารกิจในอนาคต” ดร. โอลสันกล่าว“ เช่นแนวคิดของกล้องโทรทรรศน์ LUVOIR หรือ HabEx ที่เสนอนั้นมีความสามารถที่เหมาะสม ตอนนี้เรารู้แล้วว่าควรมองหาอะไรดังนั้นเราต้องเริ่มมองหา”
เมื่อมาถึงการมองหาหลักฐานของชีวิตเกินกว่าระบบสุริยะของเรา (หรือภายใน) รู้ว่าสิ่งที่มองหาอาจมีความสำคัญยิ่งกว่าการมีเครื่องมือที่ทันสมัยที่สุดที่จะทำ ในไม่กี่ปีข้างหน้านักดาราศาสตร์จะได้รับประโยชน์จากเทคโนโลยีที่ทันสมัยและวิธีการที่ดีขึ้นโดยใช้ทุกสิ่งที่เราได้เรียนรู้เพื่อค้นหาหลักฐานของสิ่งมีชีวิตอื่นที่ไม่ใช่ของเรา
