Ślady życia na pobliskich egzoplanetach mogą być ukryte w pułapce równikowej

Symulacje pokazują, że poszukiwanie życia na innych planetach może być trudniejsze niż wcześniej zakładano. Na planetach, takich jak Proxima b lub TRAPPIST-1d, nietypowy układ przepływu powietrza może ukrywać atmosferyczny ozon przed obserwacjami teleskopowymi. Ozon, będący odmianą tlenu, jest postrzegany jako jeden z możliwych śladów pozwalających na wykrywanie z daleka życia na innej planecie. Symulacje prowadzone przez Ludmiłę Carone z Instytutu Astronomicznego Maxa Plancka mają konsekwencje dla sformułowania optymalnej strategii poszukiwania życia, takiego jak bakterie czy rośliny, na planetach pozasłonecznych.

Czy możemy mieć nadzieję na wykrycie życia na egzoplanecie – planecie krążącej wokół gwiazdy innej niż Słońce?

Przyjęta strategia poszukiwania wygląda następująco: zbadać atmosferę egzoplanety i zidentyfikować związki chemiczne, które zostały wytworzone przez żywe istoty, podobnie jak ma to miejsce z ogromną ilością tlenu w ziemskiej atmosferze. Teraz astronomowie kierowani przez Ludmiłę Carone odkryli, że ślady te mogą być ukryte lepiej, niż wcześniej się spodziewano.

Carone i jej zespół rozważyli kilka egzoplanet, które mogą być podobne do Ziemi: Proximę b, która okrąża najbliższą Słońcu gwiazdę (Proximę Centauri), oraz najbardziej obiecującą z rodziny planet TRAPPIST-1 – TRAPPIST-1d. Planety te krążą na tyle blisko swych gwiazd macierzystych, że powinny znajdować się w „rotacji odwróconej”: grawitacyjne oddziaływanie między planetami a gwiazdą macierzystą obraca planetę na „preferowaną orientację”. Efekt jest taki, że po jednej stronie planety, zwróconej w stronę gwiazdy, jest wieczny dzień a po drugiej stronie wieczna noc.  

Modelując przepływ powietrza w atmosferach tych planet, Carone i jej koledzy odkryli, że niezwykły podział dzień-noc może mieć znaczący wpływ na poszukiwanie życia na takiej planecie. Powodem jest to, że ozon, używany jako znacznik w większości poszukiwań, podlega tym niezwykłym warunkom. W atmosferze Ziemi związek ten tworzy warstwę ozonową, która chroni nas przed szkodliwym promieniowaniem ultrafioletowym Słońca. Na obcej planecie ozon, jako odmiana tlenu, może być elementem układanki, który wskazuje na obecność bakterii lub roślin wytwarzających tlen.

Czy to oznacza, że ilekroć nie zaobserwujemy ozonu, planeta jest martwa? Niekoniecznie, według Carone i jej zespołu. Powodem jest przepływ powietrza na dużą skalę. Jednak dla planet z odwróconą rotacją sprawa może wyglądać inaczej. Przynajmniej dla tych, które okrążają swoją gwiazdę macierzystą w ciągu 25 dni lub krócej, główny strumień powietrza będzie biegł od biegunów do równika, systematycznie odkładając ozon w rejonach równikowych.

Ludmiła Carone mówi: „Brak śladów ozonu w przyszłych obserwacjach nie musi oznaczać, że tlenu nie ma w ogóle. Może on się znajdować w innych miejscach, niż na Ziemi, lub może być bardzo dobrze ukryty. Z drugiej strony wszyscy od początku wiedzieliśmy, że polowanie na obce życie będzie wyzwaniem. Na razie zaczynamy się przekonywać o tym, jak trudne to będzie naprawdę”. Trzeba wziąć to pod uwagę, gdy formułuje się strategie poszukiwania życia na innych planetach.

Czy egzoplaneta podobna do Ziemi, której warstwa ozonowa pokrywa tylko regiony równikowe, lub też nie występuje, może być zdatna do zamieszkania, nawet nie chroniona przed promieniowaniem UV? „Zasadniczo, tak. Proxima b i TRAPPIST-1d krążą wokół czerwonych karłów, gwiazd, które na początku produkują bardzo mało promieniowania ultrafioletowego. Z drugiej jednak strony gwiazdy te mogą być podatne na wybuchy szkodliwego promieniowania, w tym UV. Wiele jeszcze nie wiemy o czerwonych karłach, ale jestem pewna, że za pięć lat będziemy wiedzieć więcej” – mówi Carone. Połączenie postępów w modelowaniu ze znacznie lepszymi danymi z teleskopów, takich jak np. Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba, prawdopodobnie doprowadzi do znaczących postępów w tej dziedzinie.  

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Więcej:
Traces of life on nearest exoplanets may be hidden in equatorial trap, study finds

Na zdjęciu: Wizja artystyczna TRAPPIST-1d (po prawej) i jej gwiazdy macierzystej TRAPPIST-1 (po lewej). Nowe badania pokazuję, że tego typu planety mogłyby ukrywać ślady życia przed obserwacjami astronomicznymi. Źródło: MPIA Graphics Department