Η αναζήτηση για μια «Γη 2.0» έχει πλέον περάσει σε μια νέα, πιο στοχευμένη εποχή. Με χιλιάδες εξωπλανήτες να έχουν ήδη ανακαλυφθεί και ακόμη περισσότερους να περιμένουν να εντοπιστούν, οι αστρονόμοι προσπαθούν να ξεχωρίσουν ποιοι από αυτούς αξίζουν πραγματικά τον πολύτιμο χρόνο των ισχυρότερων τηλεσκοπίων του κόσμου. Και σύμφωνα με μια νέα μελέτη από ερευνητές του University of California Riverside, ίσως μόλις βρέθηκε ένα από τα πιο κρίσιμα κριτήρια για την ύπαρξη ζωής: το μέγεθος του πλανήτη.
Η έρευνα, που δημοσιεύθηκε ως προδημοσίευση στο arXiv, εξετάζει πώς το μέγεθος ενός πλανήτη επηρεάζει την ικανότητά του να διατηρεί ατμόσφαιρα ένα απολύτως απαραίτητο στοιχείο για την ανάπτυξη και διατήρηση ζωής. Το συμπέρασμα των επιστημόνων είναι εντυπωσιακά σαφές: πλανήτες μικρότεροι από το 80% της ακτίνας της Γης είναι εξαιρετικά απίθανο να παραμείνουν κατοικήσιμοι για αρκετό χρόνο ώστε να εμφανιστεί ζωή.
Το κρίσιμο αυτό όριο προέκυψε μέσα από το μοντέλο STEHM (Smaller Than Earth Habitability Model), το οποίο δείχνει ότι οι πλανήτες πρέπει να ξεπεράσουν δύο θεμελιώδη εμπόδια για να μπορέσουν να κρατήσουν την ατμόσφαιρά τους επί δισεκατομμύρια χρόνια.
Το πρώτο εμπόδιο είναι η ίδια η βαρύτητα. Οι μικρότεροι πλανήτες έχουν χαμηλότερη μάζα και συνεπώς ασθενέστερη βαρυτική έλξη. Αυτό σημαίνει ότι τα σωματίδια της ατμόσφαιρας, ιδιαίτερα όσα αποκτούν υψηλή ενέργεια, μπορούν πολύ πιο εύκολα να διαφύγουν στο διάστημα μέσω μιας διαδικασίας γνωστής ως «διαφυγή Jeans». Με απλά λόγια, η ατμόσφαιρα… εξατμίζεται στο κενό του διαστήματος.
Το δεύτερο πρόβλημα είναι ακόμη πιο σοβαρό και λιγότερο προφανές: η ταχεία ψύξη του εσωτερικού του πλανήτη. Οι μικρότεροι πλανήτες έχουν μεγαλύτερη αναλογία επιφάνειας προς όγκο, γεγονός που τους κάνει να χάνουν θερμότητα πολύ πιο γρήγορα από μεγαλύτερους κόσμους όπως η Γη. Καθώς το εσωτερικό τους ψύχεται, η λιθόσφαιρα το εξωτερικό στερεό κέλυφος του πλανήτη παχαίνει γρήγορα και ουσιαστικά «σφραγίζει» την ηφαιστειακή δραστηριότητα.
Αυτό έχει τεράστιες συνέπειες, καθώς η ηφαιστειακή δραστηριότητα αποτελεί έναν από τους βασικούς μηχανισμούς ανανέωσης της ατμόσφαιρας. Μέσω των ηφαιστείων, αέρια από το εσωτερικό του πλανήτη απελευθερώνονται στην ατμόσφαιρα και τη διατηρούν ζωντανή. Αν όμως τα ηφαίστεια «νεκρώσουν» γρήγορα, η ατμόσφαιρα σταδιακά χάνεται χωρίς δυνατότητα αναπλήρωσης.
Οι ερευνητές παραδέχονται ότι το μοντέλο τους είναι σχετικά απλοποιημένο. Οι πλανήτες προσομοιώθηκαν ως «stagnant lid» κόσμοι, δηλαδή με έναν ενιαίο, αδιάσπαστο φλοιό χωρίς τεκτονικές πλάκες όπως στη Γη. Επιπλέον, το μοντέλο υπέθεσε ατμόσφαιρα διοξειδίου του άνθρακα, ένα από τα πιο «ανθεκτικά» αέρια απέναντι στη διαφυγή στο διάστημα, αφού το CO₂ είναι βαρύ μόριο.
Ακόμη κι έτσι όμως, το αποτέλεσμα ήταν ξεκάθαρο. Μεταξύ 0,7 και 0,8 ακτίνων της Γης φαίνεται να υπάρχει ένα πραγματικό «σημείο μη επιστροφής». Πλανήτες με μέγεθος ίσο ή μεγαλύτερο από 0,8 της Γης μπορούν να κρατήσουν ατμόσφαιρα για δισεκατομμύρια χρόνια. Όσοι όμως πέφτουν κάτω από αυτό το όριο χάνουν σταδιακά την προστατευτική τους αέρια ασπίδα λόγω της ακραίας υπεριώδους ακτινοβολίας (XUV) που εκπέμπουν τα άστρα τους.
Τα παραδείγματα που δίνει η μελέτη είναι αποκαλυπτικά. Ένας πλανήτης με ακτίνα 0,6 φορές εκείνη της Γης θα μπορούσε να κρατήσει ατμόσφαιρα για περίπου 400 εκατομμύρια χρόνια — πιθανότατα όχι αρκετό χρόνο ώστε η ζωή να εξελιχθεί και να προσαρμοστεί. Ένας ακόμη μικρότερος πλανήτης, μόλις στο 50% του μεγέθους της Γης, θα έχανε εντελώς την ατμόσφαιρά του μέσα σε περίπου 30 εκατομμύρια χρόνια.
Παρόλα αυτά, οι επιστήμονες εντόπισαν και ορισμένες εξαιρετικά σπάνιες εξαιρέσεις που θα μπορούσαν να επιτρέψουν σε έναν μικρό πλανήτη να επιβιώσει ατμοσφαιρικά. Αν ένας πλανήτης σχηματιστεί με τεράστια αποθέματα άνθρακα, τότε το πλεόνασμα αυτό μπορεί να ανατροφοδοτεί την ατμόσφαιρα για δισεκατομμύρια χρόνια. Επίσης, ένας πλανήτης με πολύ μικρό μεταλλικό πυρήνα διαθέτει μεγαλύτερο μανδύα και περισσότερα πτητικά στοιχεία, κάτι που παρατείνει την ηφαιστειακή δραστηριότητα και την παραγωγή αερίων.
Υπάρχει ακόμη και το σενάριο της λεγόμενης «ψυχρής εκκίνησης». Σε αυτή την περίπτωση, ο μανδύας του πλανήτη αργεί να θερμανθεί και να απελευθερώσει διοξείδιο του άνθρακα στην ατμόσφαιρα. Μέχρι να συμβεί αυτό, το μητρικό άστρο έχει ήδη γεράσει και εκπέμπει λιγότερη καταστροφική XUV ακτινοβολία, επιτρέποντας στην ατμόσφαιρα να επιβιώσει για πολύ περισσότερο.
Ωστόσο, οι επιστήμονες τονίζουν ότι τέτοιες περιπτώσεις θεωρούνται εξαιρετικά σπάνιες. Το γενικό συμπέρασμα της μελέτης είναι σαφές: αν η ανθρωπότητα θέλει πραγματικά να βρει εξωγήινη ζωή, τότε η αναζήτηση πρέπει να επικεντρωθεί σε εξωπλανήτες με μέγεθος τουλάχιστον ίσο με το 80% της Γης. Οτιδήποτε μικρότερο είναι πιθανότατα απλώς ένας παγωμένος, άγονος και ατμόσφαιρα-κενός βράχος που περιπλανιέται σιωπηλά στο διάστημα.
Με πληροφοριές από το Universetoday
