Planetele nu sunt unica posibilitate: unde altundeva s-ar putea ascunde viaţa extraterestră?

Într-un articol publicat recent, Andrew Norton, vicepreşedinte al Royal Astronomical Society din Marea Britanie, vorbea despre această nouă perspectivă: posibilitatea ca viaţa, aşa cum o ştim noi şi cum ne aşteptăm să existe şi în alte locuri din Univers, să fie prezentă nu numai pe planetele din alte sisteme solare, ci şi pe luni ale acestor planete.

Stele, planete, sateliţi

Majoritatea planetelor descoperite până acum aparţin unor sisteme solare, adică se rotesc în jurul unor stele (precum Terra în jurul Soarelui), fiind „prinse” în câmpul gravitaţional al acestora. Au fost identificate şi rare excepţii, aşa-zise planete „hoinare”, care nu orbitează în jurul niciunei stele, ci umblă hai-hui prin Univers, dar regula o reprezintă planetele care se învârt ordonat, pe orbite bine determinate, în jurul unor stele.

Planetele, la rândul lor, pot avea, în jurul lor, pe orbite stabile, sateliţi naturali, sau „luni”, cum este Luna noastră, satelitul natural al Terrei, ori cum sunt Phobos şi Deimos (lunile lui Marte), ori Titan, Rhea, Dione, Tethys, Mimas, Enceladus, Iapetus (dintre sateliţii lui  Saturn, care are peste 150 de luni şi „lunişoare”, dintre care 53 au primit nume), sau Io, Europa, Ganymede şi Callisto, cei mai mari dintre cei 67 de sateliţi cunoscuţi ai lui Jupiter (Ganymede fiind cea mai mare „lună” din sistemul nostru solar.)

Planetele ce orbitează în jurul altor stele decât Soarele nostru sunt numite planete extrasolare, sau exoplanete, iar sateliţii lor naturali sunt desemnaţi prin termenul de exoluni.

Ce-i trebuie unui corp ceresc pentru a fi „locuibil”?

Prima exoplanetă a fost descoperită în 1995, iar de atunci au mai fost identificate aproximativ 1800; îndepărtate de sistemul nostru solar, sunt desigur dificil de studiat, dar tehnologia modernă face posibilă cercetarea lor cu un anumit grad de precizie. E imposibil de aflat, deocamdată, dacă pe ele există viaţă (n-am aflat asta nici despre Marte, planeta vecină cu noi, de-aci, din acelaşi sistem solar), dar se poate estima dacă ele ar putea să găzduiască viaţă – mai exact, dacă exoplaneta cu pricina se află în zona habitabilă („locuibilă”) circumstelară, ori, cum I se mai spune, zona Goldilocks.

Totul porneşte de la ideea că apa în stare lichidă este indispensabilă vieţii, aşa cum o cunoaştem noi. Zona Goldilocks este acea regiune a spaţiului aflată, faţă de o stea, la o distanţă care să permită existenţa apei în stare lichidă – adică să nu fie nici prea aproape de stea, fiindcă temperaturile ar fi prea ridicate şi toată apa s-ar vaporiza, şi nici prea departe de stea, pentru că atunci temperaturile ar fi prea scăzute, iar exoplaneta respectivă ar fi o lume îngheţată. Andrew Norton, în articolul deja citat, explică ideea luând ca exemple planete din sistemul nostru solar: Venus e prea aproape de Soare şi e prea fierbinte, Marte e prea departe şi e prea rece, dar Pământul se află exact unde trebuie – acolo unde e nici prea cald, nici prea frig, tocmai bine de trăit. Zona Goldilocks poate varia ca poziţie de la un sistem solar la altul, în funcţie de cât de mare şi fierbinte este steaua centrală a sistemului. 

Doar câteva dintre exoplanetele descoperite până acum se găsesc în zona habitabilă faţă de steaua lor. Cea mai promiţătoare („cea mai locuibilă”, dacă vreţi), pare să fie Kepler-186f, care orbitează în jurul unei pitice roşii, o stea de mici dimensiuni şi cu temperatură nu prea mare (pentru o stea, desigur), situată în constelaţia Lebăda, la 500 de ani-lumină de Pământ. Kepler-186f are aproximativ aceeaşi mărime ca şi Pământul; are o perioadă de revoluţie de 130 de zile şi se află, faţă de steaua ei, cam la aceeaşi distanţă la care se află Mercur faţă de Soare. În sistemul nostru solar, Mercur e prea aproape de Soare pentru a fi locuibilă, e o planetă fierbinte şi inospitalieră; însă steaua sistemului Kepler-186 este mult mai slabă decât Soarele nostru, aşa că exoplaneta Kepler-186f primeşte de la ea mult mai puţină lumină şi căldură. De fapt, au calculat specialiştii, Kepler-186f primeşte cam o treime din energia pe care o primeşte Pământul de la Soare, deci ar fi locuibilă, dar cam la limită. 

• Dar simplul fapt că se află în zona Godilocks nu înseamnă că o planetă are apă din belşug, oceane întregi. Climatul unei planete, explică Andrew Norton, este ceva mult mai complicat decât putem deduce doar pe baza distanţei dintre o planetă şi steaua ei. Numeroşi factori, aflaţi în interrelaţii extrem de complexe, pot influenţa clima unei planete, după cum o dovedesc foarte bine modificările prin care a trecut clima Terrei, în decursul existenţei acesteia, de la perioade cu climat tropical până la ere glaciare care au îmbrăcat în gheaţă întreaga planetă. 
• De asemenea, nu e destul ca o exoplanetă să se afle în zona habitabilă pentru a avea o suprafaţă habitabilă. Multe dintre exoplanetele descoperite fac parte din categoria aşa-numitelor gigante gazoase, semănând aşadar cu Jupiter „al nostru”, alcătuit predominant din compuşi în stare gazoasă, având o atmosferă foarte groasă ce creează o presiune enormă la suprafaţa planetei. Nu, în viziunea noastră actuală privind posibilitatea vieţii extraterestre, nouă ne trebuie un corp ceresc solid, aşa ca Pământul, cu o atmosferă care să protejeze şi să favorizeze viaţa.

Dacă nu o planetă, atunci ce?

Aici începe să se contureze noua viziune: dacă o exoplanetă aflată în zona habitabilă este de tipul unei gigante gazoase, improprie vieţii, n-am putea totuşi găsi prin apropiere ceva mai potrivit, de pildă o „lună” a ei? 

Cercetări recente întreprinse de doi cercetători de la Universitatea Edinburgh, Duncan Forgan şi Vergil Yotov, care au realizat modelări matematice computerizate ale unor sisteme solare cu planete ce au şi sateliţi naturali (luând în calcul diferiţi factori legaţi de gravitaţie, eclipse, cantitatea de radiaţie reflectată de exoplanete, factori care ar influenţa climatul sateliţilor acestora), sugerează că şi exolunile ar putea oferi condiţii propice vieţii.

Pentru moment, vorbim despre exoluni la modul ipotetic (veţi vedea mai departe cum stăm cu descoperirea lor); totuşi, Duncan Forgan şi Vergil Yotov, încrezători în acurateţea modelului lui, au împărţit, cu ajutorul lui, exolunile ipotetice în mai multe clase (habitabile, fierbinţi, glaciale şi variabile); cele mai promiţătoare ar fi, desigur, cele din prima categorie, pe care, conform modelului teoretic al cercetătorilor, pe mai mult de 10% din suprafaţă ar exista apă la temperaturi între 0 şi 100 grade (lichidă, adică), fluctuaţiile în jurul temperaturii medii fiind mici.

Cele fierbinţi ar avea permanent temperaturi medii de peste 100 grade (prea fierbinţi, zicem noi, pentru viaţă), iar cele glaciale ar fi prea reci, fiind îngheţate permanent; în ambele cazuri, mai puţin de 10% din suprafaţă ar fi habitabilă. Cele din categoria a patra ar fi, în principiu, habitabile în mare parte, numai că mărimea suprafeţei habitabile ar varia foarte mult în timp. 

Una peste alta, arată studiul celor doi cercetători, climatul exolunilor ar fi mult mai complex decât sugerau cercetările anterioare; important e însă că această complexitate lasă loc posibilităţii ca o combinaţie specifică de parametri să alcătuiască un ansamblu de condiţii favorabile dezvoltării vieţii. 

La urma urmei, de ce nu? Luând ca referinţă ceea ce cunoaştem cât de cât – planetele din sistemul nostru solar – constatăm că unele dintre ele au luni pe care există apă lichidă (chiar dacă alte condiţii nu par prea îmbietoare pentru viaţă): cercetările au arătat că pe Enceladus, satelitul lui Saturn, ar exista un ocean de apă, ascuns sub o crustă groasă de hidrocarburi îngheţate, iar specialiştii bănuiesc, plini de speranţă, că şi pe Europa, satelitul lui Jupiter, ar exista apă lichidă, sub gheaţă. Deci, ar fi posibil…

O lume în care există apă, chiar asociată cu multă gheaţă, ar putea fi locuibilă; ar putea exista forme de viaţă capabile să suporte foarte bine asemenea condiţii, ba chiar unele mai dificile. Să nu uităm că şi pe Terra există viaţă chiar în regiuni foarte inospitaliere pentru om, că există unele vieţuitoare (numite extremofile) ale căror rezistenţă şi adaptabilitate la condiţii extreme sunt pur şi simplu stupefiante, cum sunt ciudatele tardigrade, atât de „dure” încât parcă vin dintr-o altă lume, cu condiţii de trai mult mai aspre decât ale Terrei.

Nu mai rămâne decât să descoperim nişte exoluni…

Doi sori sunt mai buni decât unul

Un studiu foarte recent ne dă un nou indiciu legat de „habitabilitatea” exolunilor. 

La cea de-a 223-a întrunire a American Astronomical Society, care a avut loc în urmă cu câteva luni, Paul Mason, astrofizician la Universitatea Texas din El Paso, SUA, a prezentat rezultatele unui studiu bazat pe analiza datelor colectate de telescopul spaţial Kepler al NASA.

Concluzia?  Exolunile din sisteme binare – care au în centru două stele, nu una, cum are sistemul nostru solar – „au şanse” mai mari de a găzdui viaţă decât exolunile din sistemele solare obişnuite, cu o singură stea. 

Cele două stele din sistemele binare se „potolesc” una pe celalaltă, îşi atenuează reciproc radiaţiile şi vânturile stelare, creând astfel un mediu mai calm, mai propice vieţii, şi extinzând zona habitabilă din sistem.

Stelele tinere, foarte active, se rotesc cu viteze mari, emiţând radiaţii şi vânturi stelare (fluxuri de particule) puternice, care afectează habitabilitatea exoplanetelor şi a exolunilor din jurul lor. În schimb, într-un sistem binar cu stele apropiate una de cealaltă, acestea îşi sincronizează rotaţia, ceea ce are ca efect atenuarea efectelor.

Sistemele binare pot exista în diferite configuraţii, în funcţie de tipul stelelor şi de distanţa dintre ele. Modelul lui Mason ia în considerare sisteme formate din perechi de stele în care fiecare stea orbitează în jurul celeilalte, parcurgându-şi orbita într-o perioadă de 10-60 zile terestre, cu o planetă care se roteşte pe o orbită ce înconjoară ambele stele. Asemenea sisteme se numesc sisteme circumbinare. Cele două stele exercită una asupra celeilalte efecte gravitaţionale care determină încetinirea vitezei de rotaţie, ceea ce atenuează intensitatea radiaţiei şi a vântului stelar. (Vânturile stelare puternice pot „spulbera” atmosfera unei planete sau a unei luni, ceea ce expune respectivul corp ceresc la un bombardament cu radiaţii cosmice care poate împiedica dezvoltarea vieţii.)

Datorită cantităţii mari de lumină şi căldură provenite de la cei doi sori ai sistemului, zona habitabilă este „împinsă” mai spre marginea sistemului (mai departe de centru decât s-ar găsi într-un sistem cu o singură stea), ceea ce atenuează efectele negative produse de stele asupra corpurilor cereşti din jur. 

Astfel, existenţa a doi sori într-un sistem modifică semnificativ mediul unei planete: dacă sistemul nostru nostru solar ar fi avut doi sori în loc de unul singur, ar fi fost posibil ca Venus ar fi avut şi acum apă şi aer şi să fi fost chiar locuibilă, iar Pământul însuşi ar fi fost mult altfel decât e azi: ar fi o planetă mai umedă dacă s-ar roti în jurul a doi sori, spune Paul Mason.

Cât de aproape suntem de a găsi o exolună?

Dacă am spus de la bun început că discuţia despre posibilitatea vieţii extraterestre pe exoluni se poartă, pentru moment, doar la nivel teoretic, este pentru că, deocamdată, nu au fost descoperite asemenea corpuri cereşti – sau cel puţin nu ştim cu siguranţă dacă le-am descoperit.

Totuşi, primul pas a fost făcut.

Recent, astronomii au observat un corp ceresc care ar putea fi o exolună; identitatea ei nu a fost confirmată dincolo de orice îndoială, dar descoperirea rămâne, oricum, una de excepţie, fie măcar prin faptul că deschide noi perspective în cercetare.

Iată, pe scurt, cum a fost: astronomii au detectat o pereche de obiecte spaţiale îndepărtate (pe care le-au denumit sistemul MOA-2011-BLG-262), care ar putea  reprezenta fie o stea mică şi puţin luminoasă, în jurul căreia se roteşte o planetă uriaşă, de 18 ori mai masivă decât Terra, fie o planetă „hoinară” de tipul unei gigante gazoase, însoţită de luna ei, un corp ceresc solid.

Cercetătorii ar fi, bineînţeles, mai bucuroşi să afle că e vorba despre o exoplanetă şi luna ei – ar fi vorba despre prima exolună descoperită de oameni!-, dar, după cum a explicat un specialist din cadrul NASA, Wes Traub, deşi calculele cercetătorilor par să sprijine ipoteza exolunii, dacă socotim ce scenariu e mai probabil în natură, atunci balanţa se înclină spre cuplul stea+planetă. 

Astronomii de la University of Notre Dame, SUA, cei care au făcut descoperirea, au utilizat o tehnică numită „micro-lentila gravitaţională”, observând trecerea unei perechi de obiecte spaţiale (cel mai mare aflându-se în planul mai apropiat faţă de observatorul de pe Terra), prin faţa unei stele; câmpul gravitaţional al corpului ceresc ce însoţeşte obiectul spaţial mare deviază şi modifică lumina provenită de la stea, acţionând ca o lentilă. 

Studiul acestor evenimente spaţiale în care are loc efectul de lentilă poate dezvălui multe informaţii interesante despre obiectul din planul apropiat; dacă e vorba despre o stea, de exemplu, se poate afla dacă aceasta are în jurul ei o planetă şi cât de mare e planeta în raport cu steaua.

În cazul sistemului MOA-2011-BLG-262, astronomii şi-au putut da seama că obiectul mare, din planul mai apropiat, era însoţit de un altul mult mai mic, ce avea doar 0,05% din masa celui mare.

Dar ce anume erau cele două obiecte – o planetă hoinară + luna ei ori o mică stea palidă + planeta ei – asta nu au putut afla şi nici nu vom şti vreodată: aceste „tranzite” ce beneficiază de efectul de lentilă sunt evenimente întâmplătoare, aşa că astronomii au avut noroc să surprindă unul. 

Însă, aşa întâmplătoare cum a fost, această observaţie, care a scos la iveală o candidată pentru titlul de „cea dintâi exolună descoperită de oameni”, este  excepţional de importantă:  acum specialiştii ştiu mai clar ce să caute şi cum ar putea detecta nişte exoluni. Şi, după cum spune David Bennett, cercetătorul care a condus studiul, „ne putem aştepta la mai multe descoperiri neaşteptate de acest fel.”

Importanţa pe care au căpătat-o exolunile pentru astronomi în ultima vreme este evidentă: în afara observaţiilor astronomice curente care ar putea duce la descoperirea accidentală a unei exoluni, au apărut programe dedicate special căutării acestor obiecte spaţiale; de pildă, HEK –  The Hunt for Exomoons with Kepler –, cu „cartierul general” la Universitatea Harvard, SUA, analizează datele obţinute de telescopul spaţial Kepler, în încercarea de a identifica indicii ale existenţei unor exoluni printre obiectele spaţiale extrasolare detectate de telescop.

Descoperirea unei exoluni e acum doar o chestiune de timp, e de părere Andrew Norton, iar probabilitatea ca ea să se afle în zona habitabilă a unei stele este „rezonabil de mare”. Important este că ne-am lărgit viziunea şi ne-am extins căutările; chiar dacă mărirea ariei de cercetare, pentru a  include acum nu doar exoplanetele, ci şi sateliţii naturali ai acestora, pare să complice lucrurile şi să dea mai mult de furcă astronomilor, de fapt ne sporeşte mult şansele ca într-o bună zi să descoperim, dincolo de sistemul nostru solar, acea lume îndepărtată care să arate la fel de primitoare, la fel de prielnică înfloririi vieţii, ca şi planeta noastră natală.