Egyelőre a Föld vezeti a bolygók új listáját

A Földön kívüli élet kutatásában két új mérőszámot vezettek be: az egyikkel a Föld ikertestvérei azonosíthatók az egyre gyarapodó exobolygók között, a másikkal pedig ki lehet lépni a pusztán a Föld jellemzői alapján felépülő megközelítésből.

"A lakhatóság vizsgálatának és fogalmának nem kell feltétlenül a víz jelenlétére szorítkoznia" - mondta Dirk Schultze-Makuch (Washington State University) az elmúlt héten, amikor kollégáival együtt bemutatták új asztrobiológiai osztályozási rendszerüket. A rendszer a távoli bolygókat rangsorolja az élet lehetősége szempontjából. Az Astrobiology című folyóirat legfrissebb számában megjelent munkájukról röviden már a múlt héten is beszámoltunk.

Az elmúlt évek asztrobiológiai kutatásaiban elsősorban az úgynevezett Lakhatósági Zónákat vizsgálták, azt az ideális távolságot egy csillagtól, ahol víz stabilan létezhet egy bolygón. A most bemutatott új megközelítés már több figyelmet fordít az exobolygók egyéb adottságaira. Két számszerű értéket alkottak a szakemberek, amelyek alapján jobban meg lehet becsülni, milyen feltételeket biztosítana egy adott bolygó rajta az élet megjelenésére és fennmaradására.

A számszerű jellemzés kialakítása indokolt is, mivel egyre több Naprendszeren kívüli bolygót ismerünk. Az újonnan felfedezett égitestek kategorizálására két paramétert vezettek be: a Föld Hasonlósági Indexet és a Bolygó Lakhatósági Indexet.

A "klasszikus" Lakhatósági Zóna (kék sáv) a csillagtól mérhető ideális távolságot jelzi (vízszintes tengelyen jobbra). Minél nagyobb a csillag energiakibocsátása (függőleges tengtelyen felfelé) annál messzebb található az ideális helyzet

Azonosítsuk a Föld testvéreit!

A Föld Hasonlósági Index (Earth Similarity Index, ESI) egy nulla és egy közötti szám, amely egy adott exobolygónál azt jellemzi, mennyire hasonlít az adott égitest a mi planétánkra. Ha az érték nulla, a miénktől nagyon eltérő égitestről van szó, ha pedig 1, akkor a Föld ikertestvéréről beszélünk. A két szélső érték között tetszőleges nagyságot vehet fel az ESI.

Az ESI több tényezőből áll össze, mint például az átmérő, felszíni hőmérséklet, légkör összetétele, átlagos sűrűség, szökési sebesség. A kutatók becslése alapján 0,8 felett Föld-típusú bolygó az égitest, ebben az esetben olyan kőzetobjektum, amelyet jelentős légkör övez és a rajta uralkodó viszonyok kedveznek a fejlett életformák kialakulásának (pl. Föld). Ha 0,6-0,8 között van az érték, túl meleg vagy túl hideg a planéta a fejlett életformáknak - de extrém körülményeket toleráló organizmusok előfordulhatnak rajta (pl. Mars). Ha az érték még kisebb, a viszonyok feltehetőleg nem kedveznek rajta az általunk ismert életi megjelenésének.

258 ismert exobolygó (kék) és 48 különböző, a Naprendszerben található égitest (narancs) a Föld Hasonlósági Index diagramon. Az ábra bal felső részén a földihez hasonló hőmérséklet, jobbra a hasonló belső jellemzők figyelhetők meg, míg a kettő együttesen jobbra fent hasonlít legjobban a mi bolygónkhoz. Itt található maga a Föld is (Schultze-Makuch et al. 2011)

Élet víz és napfény nélkül

Az ESI érdekes mérőszám, ugyanakkor a földi viszonyokból indul ki, és azokat tekinti ideálisnak - holott elvben másfajta körülmények között is előfordulhatnak életformák a Világegyetemben. A Bolygó Lakhatósági Index (Planetary Habitability Index, PHI) eltérő megközelítést és kicsit tágabb keretet enged az égitestek jellemzésére. Itt a szilárd közeg létezése, az elérhető energiaforrások és kémiai viszonyok, valamint a folyékony oldószer előfordulása számít. Ez a megközelítés tehát szélesebb skálát ölel fel, az oldószereknél például a víz csak az egyik lehetőség, illetve az energiaforrás esetében sem csak a napfényről lehet szó.

Olyan körülményeket próbálnak a PHI számmal jellemezni, amelyek között összetett kémiai rendszerek épülhetnek és maradhatnak fent egy exobolygón. Ebben az esetben a hőmérséklet például a jelenlévő anyagokkal együtt lehet csak korlátozó tényező - ha nagy hidegben is folyékony oldószer van jelen, az alacsony hőmérséklet már nem akadály. A PHI tehát mai tudásinknál messzebbre mutató index, amely megpróbál kilépni a Föld jellemzői alapján felépülő, antropogén megközelítésből.

Az ESI és a PHI értékei néhány ismert égitestre

Égitest	ESI	PHI
Gliese 581g	0,89	0,49
Gliese 581d	0,74	0,43
Europa	0,63	0,47
Mars	0,70	0,59
Titan	0,59	0,64
HD 69830D	0,67	0,60

Az ismert exobolygók száma az elmúlt napokban haladta meg a 700-at, és közel 1500 jelölt vár további megerősítésre. Elképzelhető, hogy a fenti két index hasznos segítség lesz az égitestek osztályozásánál. Ugyanakkor fontos megjegyezni, hogy ez a két megközelítés egy adott időpillanatban jellemzi az égitestet, miközben az egyes objektumok lassan változnak, fejlődnek. Ennek megfelelően az egykor kedvező adottságú égitestek idővel "lecsúszhatnak" a listán. Maga a Föld is kellemetlenül forró hely lesz néhány évmilliárd múlva, míg a Mars már jelenleg számít fagyos égitestnek, a Szaturnusz Titan holdja pedig a Nap vörös óriás fázisában fog felmelegedni, és ekkor talán a jég is megolvad rajta.