Smanjena razina ugljika u atmosferi mogao bi biti znak prisutnosti vode i života na drugim terestričkim planetima, zaključuje studija MIT-a.
Niska koncentracija ugljika u atmosferama planeta, koju može detektirati Teleskop James Webb, mogla bi ukazivati na uvjete pogodne za život. Znanstvenici s MIT-a, Sveučilišta u Birminghamu i drugih institucija smatraju da je najbolji način za otkrivanje tekuće vode i potencijalno života na drugim planetima traženje nedostatka, a ne prisutnosti određenih kemijskih elemenata u njihovim atmosferama.
Prema MIT News, istraživači sugeriraju da značajno manje količine ugljičnog dioksida u atmosferi terestričkog planeta, u usporedbi s drugim planetima u istom sustavu, mogu ukazivati na prisutnost tekuće vode — a time i potencijalno života — na površini tog planeta.
Štoviše, ovaj novi pokazatelj nalazi se u dosegu NASA-inog Svemirskog Teleskopa James Webb (JWST). Iako su znanstvenici predložili druge znakove naseljivosti, te karakteristike su teško, ako ne i nemoguće izmjeriti s trenutnom tehnologijom. Tim tvrdi da je ovaj novi pokazatelj, relativno smanjene razine ugljičnog dioksida, jedini indikator naseljivosti koji se trenutno može detektirati.
“Ultimativni cilj u znanosti o egzoplanetama je traženje svjetova pogodnih za život i prisutnost života, ali sve do sada razmatrane karakteristike bile su izvan dosega najnovijih opservatorija,” izjavljuje Julien de Wit, docent za planetarne znanosti na MIT-u. “Sada imamo metodu kojom možemo utvrditi postoji li tekuća voda na nekom drugom planetu. I to je nešto do čega možemo doći u nadolazećim godinama.”
Studiju su zajedno vodili de Wit i Amaury Triaud sa Sveučilišta u Birminghamu u Ujedinjenom Kraljevstvu. Među koautorima s MIT-a su Benjamin Rackham, Prajwal Niraula, Ana Glidden Oliver Jagoutz, Matej Peč, Janusz Petkowski i Sara Seager, zajedno s Friederom Kleinom iz Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI), Martinom Turbetom iz École Polytechnique u Francuskoj i Franckom Selsisom iz Laboratoire d’astrophysique de Bordeaux.
Iznad površinskog sjaja
Dosad su astronomi otkrili više od 5,500 svjetova izvan našeg Sunčevog sustava. Sadašnjim teleskopima moguće je izravno mjeriti udaljenost planeta od njihove zvijezde te vrijeme koje im je potrebno za obilazak oko nje. Takva mjerenja mogu pomoći znanstvenicima da procjene nalazi li se planet unutar naseljive zone. No, do sada nije postojao način da se izravno potvrdi naseljivost planeta, odnosno postojanje tekuće vode na njegovoj površini.
U našem Sunčevom sustavu, znanstvenici mogu detektirati prisutnost tekućih oceana promatrajući “bljeskove” – odbljeske sunčeve svjetlosti koji se reflektiraju od tekućih površina. Ti bljeskovi, poznati kao spekularna refleksija, uočeni su na primjer na Titanu, najvećem Saturnovom mjesecu, što je pomoglo potvrditi postojanje velikih jezera na njemu.
Međutim, otkrivanje sličnih znakova na udaljenim planetima nije moguće s trenutnom tehnologijom. No, de Wit i njegovi kolege shvatili su da postoji još jedan pokazatelj pogodnosti za život, koji je moguće detektirati na dalekim svjetovima.
“Dosjetka nam je došla promatrajući terestričke planete u našem vlastitom sustavu,” navodi Triaud.
Venera, Zemlja i Mars dijele sličnosti po tome što su svi stjenoviti i nalaze se u relativno umjerenoj zoni u odnosu na Sunce. Zemlja je jedini planet među njima koji trenutno ima tekuću vodu. Tim je također uočio još jednu bitnu razliku: Zemlja ima znatno nižu koncentraciju ugljičnog dioksida u svojoj atmosferi.
“Pretpostavljamo da su ti planeti nastali sličnim procesima, pa ako vidimo jedan planet s bitno manje ugljika, moralo je doći do nekog gubitka,” objašnjava Triaud. “Jedini proces koji bi mogao rezultirati tolikim gubitkom ugljika iz atmosfere je intenzivan vodeni ciklus koji uključuje oceane tekuće vode.”
Doista, Zemljini oceani imali su veliku i dugotrajnu ulogu u apsorbiranju ugljičnog dioksida. Tijekom stotina milijuna godina, oceani su upili ogromne količine ugljičnog dioksida, otprilike jednake količinama koje danas postoje u atmosferi Venere. Taj planetarni učinak rezultirao je značajno smanjenom koncentracijom ugljičnog dioksida u Zemljinoj atmosferi u usporedbi s njezinim planetarnim susjedima.
“Na Zemlji, velik dio atmosferskog ugljičnog dioksida bio je apsorbiran u morsku vodu i čvrste stijene kroz geološke vremenske razdoblja, što je pomoglo regulirati klimu i naseljivost planeta milijardama godina,” kaže suautor studije Frieder Klein.
Tražiti sličnost na udaljenim svjetovima
Tim je zaključio da bi detekcija sličnog smanjenja ugljičnog dioksida na udaljenom planetu, u odnosu na njegove susjede, bila pouzdan signal prisutnosti tekućih oceana i potencijalno života na njegovoj površini.
“Nakon opsežnog pregleda literature iz različitih područja, od biologije do kemije i sekvestracije ugljika u kontekstu klimatskih promjena, uvjereni smo da bi detekcija smanjenja ugljika mogla biti snažan pokazatelj prisutnosti tekuće vode i/ili života,” izjavljuje de Wit.
U svojoj studiji, tim izlaže strategiju otkrivanja planeta pogodnih za život tražeći potpis osiromašenog ugljičnog dioksida. Takvo istraživanje bilo bi najučinkovitije u takozvanim sustavima ‘peas-in-a-pod’, gdje više terestričkih planeta sličnih veličina orbitira relativno blizu jedni drugima, slično našem Sunčevom sustavu. Prvi korak koji tim predlaže jest potvrditi da planeti posjeduju atmosfere, tražeći prisutnost ugljičnog dioksida, koji se očekuje da dominira većinom planetarnih atmosfera.
“Ugljični dioksid je vrlo snažan apsorbent u infracrvenom spektru i lako uočljiv u atmosferama egzoplaneta,” objašnjava de Wit. “Signal ugljičnog dioksida tada može otkriti prisutnost atmosfera egzoplaneta.”
Kada astronomi utvrde da više planeta u sustavu ima atmosfere, mogu nastaviti mjerenje njihove razine ugljičnog dioksida, kako bi utvrdili ima li jedan planet znatno manje od ostalih. Ako to bude slučaj, vjerojatno je da je takav planet naseljiv, što znači da na svojoj površini ima značajna tijela tekuće vode.
No, činjenica da su uvjeti naseljivi ne znači nužno da je planet naseljen. Da bi utvrdili postoji li mogućnost za život, tim predlaže da astronomi traže dodatnu karakteristiku u atmosferi planeta: ozon.
Na Zemlji, istraživači su uočili da biljke i neki mikroorganizmi doprinose apsorpciji ugljičnog dioksida, iako ne u tolikoj mjeri kao oceani. Ipak, kao dio tog procesa, ti životni oblici emitiraju kisik, koji pod utjecajem sunčevih fotona prelazi u ozon – molekulu koja je mnogo lakše detektirati od samog kisika.
Istraživači tvrde da ako atmosfera planeta pokazuje znakove i ozona i smanjenog ugljičnog dioksida, velika je vjerojatnost da je riječ o naseljivom, a možda i naseljenom svijetu.
“Ako detektiramo ozon, velike su šanse da je to povezano s potrošnjom ugljičnog dioksida od strane života,” naglašava Triaud. “I ako je riječ o životu, to bi bio život u velikom obimu. Ne bi se radilo samo o nekoliko bakterija, već o planetarnoj razini biomase sposobnoj obraditi ogromnu količinu ugljika i interagirati s njim.”
Tim procjenjuje da bi NASA-in James Webb Svemirski Teleskop mogao mjeriti ugljični dioksid, a možda i ozon, u bliskim sustavima s više planeta poput TRAPPIST-1 — sustava sa sedam planeta koji orbitira oko svijetle zvijezde, samo 40 svjetlosnih godina od Zemlje.
“TRAPPIST-1 je jedan od samo nekoliko sustava gdje bismo mogli provoditi terestričke atmosferske studije s JWST-om,” ističe de Wit. “Sada imamo putokaz za pronalazak naseljivih planeta. Ako svi radimo zajedno, otkrića koja mijenjaju paradigme mogla bi se ostvariti u nadolazećim godinama.”
Rezultati tima objavljeni su u časopisu Nature Astronomy.
Pridružite se raspravi u našoj Telegram grupi. KOZMOS Telegram –t.me/kozmoshr
Pozdrav svima! Hvala što čitate Kozmos.hr! Ja sam Ivan i dugi niz godina pišem o svermiu, astronomiji, znanosti, povijesti i arheologiji, a imao sam priliku sudjelovati i u dokumentarcima Science Discovery-ja te History Channel-a.
