Αναζητώντας ζωή σε άλλους κόσμους

Ηδη από τον 17ο αιώνα, ο σύγχρονος του Γαλιλαίου φιλόσοφος Τζιορντάνο Μπρούνο υποστήριξε ότι στο Σύμπαν υπάρχουν άπειροι πλανήτες σαν τη Γη και υπαινίχθηκε ακόμη και την ύπαρξη ζωής σε αυτούς. Περιττό να πούμε ότι το λαμπρό αυτό πνεύμα έχασε τη ζωή του με τρόπο δραματικό, στην πυρά, για τις κοσμολογικές του αντιλήψεις.

Σήμερα έχουμε επιβεβαιώσει την ύπαρξη 4.000 και πλέον πλανητών πέρα από το ηλιακό σύστημα, τους οποίους ονομάζουμε εξωπλανήτες. Από αυτούς οι μισοί μοιάζουν, ως προς το μέγεθος και τη σύστασή τους, με τη Γη μας. Για την ακρίβεια, μέχρι την 1η Απριλίου 2021, σύμφωνα με τη NASA, γνωρίζαμε 4.375 επιβεβαιωμένους εξωπλανήτες και η λίστα των υποψήφιων εξωπλανητών έφτανε τους 5.856.

Προϋποθέσεις κατοικησιμότητας

Τους εξωπλανήτες, όντας πολύ μακρινά και αμυδρά σώματα, πώς μπορούμε να τους εντοπίσουμε και να τους μελετήσουμε ώστε να βγάλουμε ασφαλή συμπεράσματα για την κατοικησιμότητά τους; Προτού αναφερθούμε στους τρόπους αναζήτησης εξωπλανητών, είναι χρήσιμο να ορίσουμε τι εννοούμε με τον όρο «κατοικησιμότητα» ενός πλανήτη. Ενας αρχικός και πολύ απλοϊκός ορισμός είναι η ικανότητα ενός πλανήτη να αναπτύξει και να διατηρήσει στην επιφάνειά του οποιαδήποτε μορφή ζωής.

Σύμφωνα με την επιστήμη της βιολογίας και με βάση τις ιδιότητες και τα χαρακτηριστικά των γήινων έμβιων όντων, η ζωή για να αναπτυχθεί χρειάζεται τρία βασικά στοιχεία. α. Νερό σε υγρή μορφή. β. Χημικά στοιχεία από τα οποία θα δημιουργηθούν οι ενώσεις που συνθέτουν τους βιολογικούς οργανισμούς γ. Ενέργεια η οποία στην πλειονότητά της προέρχεται από το μητρικό άστρο του πλανήτη.

Θερμοκρασία και πίεση

Γύρω από κάθε άστρο της κύριας ακολουθίας υπάρχει μια περιοχή όπου, ένας βραχώδης πλανήτης θα μπορούσε, υπό προϋποθέσεις, να διατηρήσει στην επιφάνειά του νερό σε υγρή μορφή. Μία βασική προϋπόθεση είναι η ακτινοβολία με τη μορφή θερμότητας που δέχεται ο πλανήτης από το μητρικό του άστρο να είναι τέτοια ώστε η επιφανειακή θερμοκρασία του πλανήτη να επιτρέπει στο νερό να μην παγώνει ούτε  να εξατμίζεται, αλλά να παραμένει σε υγρή μορφή. Βέβαια για να συμβεί αυτό δεν αρκεί μόνο η θερμοκρασία να είναι κατάλληλη, αλλά και η ατμοσφαιρική πίεση να είναι επίσης ανάλογη. Η περιοχή αυτή ονομάζεται κατοικήσιμη ζώνη.

Η απόσταση της ζώνης αυτής από το άστρο ποικίλει ανάλογα με τον φασματικό του τύπο. Η έννοια αυτή της κατοικήσιμης ζώνης διευρύνεται αν αναζητήσει κανείς άλλες πηγές ενέργειας, εκτός του μητρικού άστρου, η οποία θα μπορούσε να συμβάλει στην ύπαρξη νερού σε υγρή μορφή σε κάποιον βραχώδη κόσμο. Τέτοια παραδείγματα συναντούμε στο ηλιακό σύστημα. Οι δορυφόροι του Δία Ευρώπη, Καλλιστώ και Γανυμήδης και ο δορυφόρος του Κρόνου Εγκέλαδος είναι δείγματα της περίπτωσης αυτής. Μολονότι βρίσκονται πέρα από την τυπική κατοικήσιμη ζώνη του Ηλίου, εντός της οποίας βρίσκεται μόνο η Γη, διαθέτουν τεράστιες ποσότητες υγρού νερού κάτω από την παγωμένη τους επιφάνεια. Αν και η επιφανειακή θερμοκρασία των σωμάτων αυτών είναι περίπου -150 βαθμοί Κελσίου, το νερό παραμένει σε υγρή μορφή χάρη στην εσωτερική θερμότητα (η οποία προκαλείται από τις τριβές των πετρωμάτων τους λόγω των ισχυρών παλιρροϊκών δυνάμεων που τους ασκεί το βαρυτικό πεδίο των πλανητών).

Μέθοδοι αναζήτησης εξωπλανητών

Με βάση τα παραπάνω δεδομένα αναζητούν οι επιστήμονες πλανήτες γύρω από άλλους αστέρες του Γαλαξία οι οποίοι θα μπορούσαν να φιλοξενήσουν ζωή, αξιοποιώντας πλήθος τεχνολογιών. Ειδικότερα, για την αναζήτηση εξωπλανητών αξιοποιούνται πέντε μέθοδοι έρευνας: α. Η μέθοδος της διάβασης (transit), β. της ακτινικής ταχύτητας (radial velocity), γ. του βαρυτικού μικροφακού (gravitational microlensing), δ. της απευθείας φωτογράφησης και ε. του συγχρονισμού των pulsars.

Από τις παραπάνω μεθόδους οι δύο πρώτες είναι οι πιο σημαντικές. Με την πρώτη μπορούμε να υπολογίσουμε τη διάμετρο του πλανήτη, την περίοδο περιφοράς του γύρω από τον αστέρα και κατ’ επέκταση, χρησιμοποιώντας τον τρίτο νόμο του Κέπλερ, την απόστασή του από αυτόν. Επίσης αναλύοντας φασματοσκοπικά το φως του αστέρα που διέρχεται μέσα από την ατμόσφαιρα του πλανήτη, εφόσον διαθέτει, μπορούμε να πάρουμε πληροφορίες για την πυκνότητα και τη σύστασή της. Η δεύτερη μέθοδος μας δίνει τη μάζα του πλανήτη και αφού γνωρίζουμε συνδυαστικά τη διάμετρο του πλανήτη αποκτούμε εικόνα για την πυκνότητά του και τη σύσταση του. Ετσι συμπεραίνουμε αν πρόκειται για αέριο ή βραχώδες σώμα.

Τα δεδομένα για τους εξωπλανήτες συλλέγονται από μεγάλα επίγεια τηλεσκόπια ή εξειδικευμένα για τον σκοπό αυτόν διαστημικά τηλεσκόπια, με πιο σημαντικά από αυτά το CoRoT (Convection, Rotation and planetary Transits) της ESA και της CNES, το Kepler και  TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) της NASA.

Ασύλληπτες αποστάσεις

Πόσο μακριά έχουμε καταφέρει να κοιτάξουμε με τα τηλεσκόπιά μας; Η διάμετρος του Γαλαξία υπολογίζεται σε 100.000 έτη φωτός, ενώ η θέση μας απέχει περίπου 26.000 ε.φ. από το κέντρο του. Στην προσπάθειά μας να ανακαλύψουμε νέους εξωπλανήτες έχουμε καταφέρει να κοιτάξουμε σε μία ακτίνα περίπου 3.000 ε.φ. εντός της οποίας βρίσκονται οι πιο γνωστοί από αυτούς. Ωστόσο ο πιο μακρινός γνωστός εξωπλανήτης βρίσκεται σε απόσταση 13.000 ε.φ. προς το κέντρο του Γαλαξία και ονομάζεται OGLE-2014-BLG-0124L.

Ποιες  είναι όμως οι πιθανότητες να υπάρχει ζωή και σε άλλους κόσμους εκτός από τη Γη; Αξίζει να επισημανθεί ότι η επιστημονική έρευνα δεν αφορά μόνο την αναζήτηση ζωής σε οποιοδήποτε στάδιο της εξέλιξής της, αλλά και τη ζωή που να έχει αναπτύξει νοήμονα πολιτισμό ικανό να επικοινωνήσει με άλλους. Είμαστε λοιπόν μόνοι και, αν όχι, πού είναι οι υπόλοιποι; (Το ερώτημα αυτό είναι γνωστό ως παράδοξο του Fermi.)

Αναπάντητα ερωτήματα

Σήμερα γνωρίζουμε με βεβαιότητα τη θέση μας στον Γαλαξία, ως τον μοναδικό πλανήτη που φιλοξενεί ζωή, ενώ με βάση τα επιστημονικά δεδομένα μπορούμε να υπολογίσουμε τις πιθανότητες να υπάρχει και σε άλλους κόσμους. Επίσης γνωρίζουμε ότι το Σύμπαν είναι γενικά ένα εχθρικό περιβάλλον, ενώ σε κάποιες απόμερες γωνιές του μπορεί να υπάρχουν οάσεις, όπου μπορεί να εμφανιστεί και να εξελιχθεί η ζωή. Ωστόσο οι περιοχές αυτές είναι σίγουρα πολύ μακριά μας και με τα σημερινά δεδομένα είναι πρακτικά αδύνατο να καταφέρουμε να ταξιδέψουμε ως εκεί. Ετσι, με βάση τα μέχρι σήμερα τεχνολογικά μας επιτεύγματα, το μόνο φιλόξενο για εμάς «σπίτι», είναι ο πλανήτης Γη. Αυτός ο τόσο όμορφος αλλά και τόσο εύθραυστος κόσμος είναι το μοναδικό μας σπίτι και το μοναδικό μας διαστημόπλοιο που μας ταξιδεύει στο αχανές Διάστημα. Εχουμε λοιπόν ύψιστο χρέος να τον προστατέψουμε για να συνεχίσουμε να υπάρχουμε και για να συνεχίσουμε να ψάχνουμε.

Ο κ. Γιώργος Μπιρσιάνης είναι διευθυντής του Σχολείου Αστρονομίας «Εναστρον».