Astronomi izdvojili 45 najboljih svjetova za potragu za izvanzemaljskim životom

U svemiru je dosad potvrđeno više od 6.100 egzoplaneta, ali upravo je taj niz otkrića otvorio novo, mnogo teže pitanje: gdje uopće tražiti tragove života? Vrijeme promatranja na najmoćnijim teleskopima ograničeno je, a stjenovite svjetove nalik Zemlji među najtežima je proučavati. Upravo zato skupina istraživača sastavila je katalog planeta koji se zasad nameću kao najizglednije mete. Na popisu je 45 stjenovitih svjetova u nastanjivoj zoni svojih zvijezda, dakle na udaljenostima na kojima bi na njihovoj površini mogla postojati tekuća voda, jedan od ključnih preduvjeta za život kakav poznajemo.

Istraživanje objavljeno u časopisu Monthly Notices of the Royal Astronomical Society vodila je profesorica Lisa Kaltenegger, ravnateljica Carl Sagan Institutea pri Sveučilištu Cornell, zajedno sa studentima, a oslanja se na nove podatke iz misije Gaia Europske svemirske agencije i arhive NASA Exoplanet Archive. Tim nije izdvojio samo planete unutar klasične nastanjive zone nego i one koji od svojih zvijezda primaju količinu zračenja najsličniju onoj koju Zemlja prima od Sunca.

Dodatnu pozornost istraživanje je privuklo i zbog filma Project Hail Mary, novog holivudskog naslova u kojem lik Ryana Goslinga odlazi prema egzoplanetnom sustavu u potrazi za načinom da spasi Zemlju. Na tom putu susreće izvanzemaljski oblik života Rocky te izmišljene mikroorganizme Astrophage i Taumoeba. Kaltenegger je poručila da film dobro pokazuje koliko bi život u svemiru mogao biti raznolikiji nego što danas zamišljamo, pa pitanje gdje gledati više nije samo znanstvena znatiželja, nego temelj svake ozbiljne potrage.

“Naš rad pokazuje kamo bi trebalo krenuti ako jednog dana doista izgradimo letjelicu poput Hail Mary”, rekla je Kaltenegger.

Gdje su izgledi najveći

Od ukupnog kataloga autori su izdvojili 45 stjenovitih svjetova koji bi mogli imati uvjete pogodne za život u nastanjivoj zoni, ali i dodatna 24 planeta u užoj, strože definiranoj trodimenzionalnoj nastanjivoj zoni. Taj uži izbor polazi od opreznije procjene koliko topline planet može podnijeti prije nego što izgubi uvjete potrebne za nastanjivost. Zbog toga katalog nije samo popis zanimljivih kandidata nego i alat za provjeru samih granica nastanjivosti.

Na popisu su i neka od najpoznatijih imena suvremene egzoplanetologije, među njima Proxima Centauri b, TRAPPIST-1f i Kepler-186f, ali i manje poznati svjetovi poput TOI-715 b. Prema autorima, posebno se izdvajaju TRAPPIST-1 d, e, f i g, udaljeni oko 40 svjetlosnih godina od Zemlje, kao i LHS 1140 b, koji se nalazi 48 svjetlosnih godina od nas. Mogu li ti planeti doista imati tekuću vodu, dijelom ovisi o tome uspijevaju li zadržati atmosferu, a upravo je to jedno od ključnih pitanja na koje tek treba odgovoriti promatranjima.

Među svjetovima koji od svojih zvijezda dobivaju gotovo jednaku količinu energije kao Zemlja od Sunca nalaze se tranzitni planeti TRAPPIST-1 e, TOI-715 b, Kepler-1652 b, Kepler-442 b i Kepler-1544 b. U toj skupini su i Proxima Centauri b, GJ 1061 d, GJ 1002 b i Wolf 1069 b, planeti koji se ne otkrivaju tranzitom nego po tome što svojim gravitacijskim djelovanjem uzrokuju gibanje matične zvijezde.

Upravo su takve mete najvrjednije za buduća promatranja jer omogućuju da se ograničeno vrijeme instrumenata, poput svemirskog teleskopa James Webb, usmjeri na planete s najboljim izgledima da otkriju atmosferu ili moguće kemijske tragove važnih procesa. Gillis Lowry, danas diplomska studentica na Sveučilištu San Francisco State, rekla je da je osnovni cilj projekta bio jasan: odrediti najbolje mete za promatranje. Kako je istaknula, teško je unaprijed procijeniti što točno povećava vjerojatnost da je neki svijet naseljen, ali bez jasnog odabira ciljeva potraga ostaje raspršena.

Lowry je dodala da već koristi taj katalog za početni pregled deset planeta koji primaju gotovo istu količinu zračenja kao Zemlja. U toj skupini zasad se dva svijeta izdvajaju kao dovoljno bliska da ih mogu proučavati sadašnji ili nadolazeći teleskopi: TRAPPIST-1 e i TOI-715 b. Sustav TRAPPIST-1 već je jedan od glavnih ciljeva promatranja teleskopom James Webb u programu koji vodi Nikole Lewis, izvanredna profesorica astronomije na Sveučilištu Cornell. I TRAPPIST-1 i TOI-715 b kruže oko malih crvenih zvijezda, što olakšava otkrivanje i proučavanje planeta veličine Zemlje u njihovoj orbiti.

Gdje nastanjivost prestaje

Važnost novog kataloga nije samo u traženju najboljih kandidata za život nego i u pokušaju da se preciznije odredi gdje nastanjivost zapravo završava. Koncept nastanjive zone razvija se još od 1970-ih, ali autori ističu da će tek nova promatranja pokazati treba li dio sadašnjih pretpostavki mijenjati. Upravo su zato posebno važni planeti smješteni uz unutarnji i vanjski rub te zone, ondje gdje uvjeti postaju granični.

Za ispitivanje unutarnjeg ruba, gdje planet prima toliko topline da bi mogao izgubiti uvjete pogodne za život, istraživači izdvajaju tranzitne planete K2-239 d, TOI-700e i K2-3d, kao i Wolf 1061c te GJ 1061c, koji se otkrivaju po sitnim promjenama u gibanju svojih matičnih zvijezda. S druge strane, TRAPPIST-1g, Kepler-441b i GJ 102 mogli bi pomoći u proučavanju vanjskog ruba nastanjivosti, gdje uvjeti postaju krajnje hladni i gdje je i dalje otvoreno pitanje može li se voda održati u tekućem stanju.

Dodatnu znanstvenu vrijednost imaju i planeti s izrazito izduženim, eliptičnim orbitama. Takvi svjetovi tijekom godine prolaze kroz velike promjene u količini topline koju primaju od svoje zvijezde, pa mogu pomoći odgovoriti na jedno od težih pitanja u ovom području: mora li planet stalno ostati unutar nastanjive zone da bi zadržao uvjete pogodne za život ili ih može sačuvati i ako povremeno izlazi iz nje.

Suautorica Abigail Bohl sa Sveučilišta Cornell podsjetila je da Sunčev sustav i dalje ostaje najvažniji referentni okvir. Zemlja je nastanjiva, dok Venera i Mars to nisu, pa se raspon energije koji ti planeti primaju može koristiti kao polazište za traženje sličnih egzoplaneta. Takva promatranja, rekla je, mogu pokazati kada se nastanjivost gubi, koliko je energije previše te koji su svjetovi možda ostali pogodni za život, a koji to možda nikada nisu ni bili. Ista logika, dodala je, vrijedi i za planete s vrlo izduženim orbitama: koliko orbitalne ekscentričnosti planet može podnijeti, a da ipak zadrži površinsku vodu i pogodne uvjete.

Autori su zato posebno označili planete na unutarnjim i vanjskim rubovima nastanjive zone, ali i one s najvećim ekscentricitetima, kako bi provjerili koliko dobro današnji modeli doista opisuju uvjete potrebne da planet postane i ostane nastanjiv. Uz to su izdvojili i mete koje su najpogodnije za promatranje teleskopom James Webb i drugim instrumentima.

Taj bi popis u godinama koje dolaze trebao služiti kao vodič astronomima koji rade s Jamesom Webbom, budućim svemirskim teleskopom Nancy Grace Roman, čije je lansiranje planirano za 2027., zatim teleskopom Ekstremno Velikim Teleskopom, koji bi prvo svjetlo trebao ugledati 2029., kao i budućim opservatorijem Habitable Worlds, predviđenim za 2040-e, te predloženim projektom LIFE, odnosno Large Interferometer For Exoplanets.

Lucas Lawrence, danas diplomski student na Sveučilištu u Padovi, rekao je da je cilj bio napraviti alat koji će drugim znanstvenicima omogućiti učinkovitiju potragu, ali da su pritom i sami stalno nailazili na nove razloge za dodatna istraživanja tih svjetova. U tome je i šira vrijednost ovog rada: male stjenovite egzoplanete i dalje je iznimno teško promatrati, ali upravo bi njihova atmosfera, ako je imaju, mogla dati odgovor na pitanje gdje završava nastanjivost i koliko su današnje teorije doista pouzdane. Bez takvih promatranja, potraga za životom izvan Zemlje ostat će ponajprije na razini pretpostavki.