Η πιθανότητα ύπαρξης ζωής σε υδρόβιους πλανήτες

2024 Συγγραφέας: Seth Attwood | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2023-12-16 16:02

Οι περισσότεροι από τους πλανήτες που γνωρίζουμε είναι μεγαλύτεροι σε μάζα από τη Γη, αλλά λιγότεροι από τον Κρόνο. Τις περισσότερες φορές, ανάμεσά τους υπάρχουν "μίνι-ποσειδώνες" και "υπερ-γαίες" - αντικείμενα μερικές φορές πιο μαζικά από τον πλανήτη μας. Οι ανακαλύψεις των τελευταίων ετών δίνουν όλο και περισσότερους λόγους να πιστεύουμε ότι οι υπερ-Γη είναι πλανήτες των οποίων η σύνθεση είναι πολύ διαφορετική από τη δική μας. Επιπλέον, αποδείχθηκε ότι οι επίγειοι πλανήτες σε άλλα συστήματα είναι πιθανό να διαφέρουν από τη Γη σε πολύ πλουσιότερα φωτεινά στοιχεία και ενώσεις, συμπεριλαμβανομένου του νερού. Και αυτός είναι ένας καλός λόγος για να αναρωτιέστε πόσο ταιριαστά είναι για ζωή.

Οι προαναφερθείσες διαφορές μεταξύ της πρώην Γης και της Γης εξηγούνται από το γεγονός ότι τα τρία τέταρτα όλων των άστρων στο Σύμπαν είναι κόκκινοι νάνοι, φωτιστικά πολύ μικρότερης μάζας από τον Ήλιο. Οι παρατηρήσεις δείχνουν ότι οι πλανήτες γύρω τους βρίσκονται συχνά στην κατοικήσιμη ζώνη - δηλαδή όπου λαμβάνουν περίπου την ίδια ενέργεια από το άστρο τους με τη Γη από τον Ήλιο. Επιπλέον, υπάρχουν συχνά εξαιρετικά πολλοί πλανήτες στην κατοικήσιμη ζώνη των ερυθρών νάνων: στη «ζώνη Goldilocks» του αστέρα TRAPPIST-1, για παράδειγμα, υπάρχουν τρεις πλανήτες ταυτόχρονα.

Και αυτό είναι πολύ περίεργο. Η κατοικήσιμη ζώνη των ερυθρών νάνων βρίσκεται σε εκατομμύρια χιλιόμετρα από το αστέρι, και όχι 150-225 εκατομμύρια, όπως στο ηλιακό σύστημα. Εν τω μεταξύ, πολλοί πλανήτες ταυτόχρονα δεν μπορούν να σχηματιστούν σε εκατομμύρια χιλιόμετρα από το άστρο τους - το μέγεθος του πρωτοπλανητικού του δίσκου δεν θα το επιτρέψει. Ναι, ένας κόκκινος νάνος το έχει λιγότερο από έναν κίτρινο, όπως ο Ήλιος μας, αλλά όχι εκατό ή και πενήντα φορές.

Η κατάσταση περιπλέκεται ακόμη περισσότερο από το γεγονός ότι οι αστρονόμοι έχουν μάθει να «ζυγίζουν» λίγο πολύ με ακρίβεια τους πλανήτες σε μακρινά αστέρια. Και μετά αποδείχθηκε ότι αν συσχετίσουμε τη μάζα και το μέγεθός τους, αποδεικνύεται ότι η πυκνότητα τέτοιων πλανητών είναι δύο ή και τρεις φορές μικρότερη από την πυκνότητα της Γης. Και αυτό είναι, καταρχήν, αδύνατο αν αυτοί οι πλανήτες σχηματίζονταν σε εκατομμύρια χιλιόμετρα από το άστρο τους. Επειδή με μια τέτοια στενή διάταξη, η ακτινοβολία του φωτιστικού θα πρέπει κυριολεκτικά να σπρώχνει το μεγαλύτερο μέρος των φωτεινών στοιχείων προς τα έξω.

Αυτό ακριβώς συνέβη στο ηλιακό σύστημα, για παράδειγμα. Ας ρίξουμε μια ματιά στη Γη: σχηματίστηκε στην κατοικήσιμη ζώνη, αλλά το νερό στη μάζα του δεν υπερβαίνει το ένα χιλιοστό. Εάν η πυκνότητα ενός αριθμού κόσμων στους κόκκινους νάνους είναι δύο έως τρεις φορές μικρότερη, τότε το νερό εκεί δεν είναι λιγότερο από 10 τοις εκατό, ή ακόμη περισσότερο. Δηλαδή εκατό φορές περισσότερο από ό,τι στη Γη. Κατά συνέπεια, σχηματίστηκαν έξω από την κατοικήσιμη ζώνη και μόνο μετά μετανάστευσαν εκεί. Είναι εύκολο για την αστρική ακτινοβολία να στερήσει φωτεινά στοιχεία από τις ζώνες του πρωτοπλανητικού δίσκου κοντά στο φωτιστικό. Αλλά είναι πολύ πιο δύσκολο να στερηθεί ένας έτοιμος πλανήτης που έχει μεταναστεύσει από το μακρινό μέρος του πρωτοπλανητικού δίσκου φωτεινών στοιχείων - τα κατώτερα στρώματα εκεί προστατεύονται από τα ανώτερα. Και η απώλεια νερού είναι αναπόφευκτα μάλλον αργή. Μια τυπική υπεργη στην κατοικήσιμη ζώνη δεν θα μπορεί να χάσει ούτε το μισό από το νερό της, και καθ' όλη τη διάρκεια της ύπαρξης, για παράδειγμα, του ηλιακού συστήματος.

Έτσι, τα πιο ογκώδη αστέρια στο Σύμπαν έχουν συχνά πλανήτες στους οποίους υπάρχει πολύ νερό. Αυτό, πιθανότατα, σημαίνει ότι υπάρχουν πολύ περισσότεροι τέτοιοι πλανήτες από ό,τι όπως η Γη. Επομένως, καλό θα ήταν να υπολογίσουμε αν σε τέτοια μέρη υπάρχει πιθανότητα εμφάνισης και ανάπτυξης πολύπλοκης ζωής.

Χρειάζεστε περισσότερα μέταλλα

Και εδώ αρχίζουν τα μεγάλα προβλήματα. Δεν υπάρχουν στενά ανάλογα υπερ-γαιών με μεγάλη ποσότητα νερού στο ηλιακό σύστημα και ελλείψει παραδειγμάτων διαθέσιμων για παρατήρηση, οι πλανητικοί επιστήμονες δεν έχουν κυριολεκτικά από τίποτα να ξεκινήσουν. Πρέπει να δούμε το διάγραμμα φάσης του νερού και να καταλάβουμε ποιες θα είναι οι παράμετροι για τα διαφορετικά στρώματα των πλανητών των ωκεανών.

Διάγραμμα φάσης της κατάστασης του νερού. Οι τροποποιήσεις του πάγου υποδεικνύονται με λατινικούς αριθμούς. Σχεδόν όλος ο πάγος στη Γη ανήκει στην ομάδα Ι_η, και ένα πολύ μικρό κλάσμα (στην ανώτερη ατμόσφαιρα) - στο I_ντο… Εικόνα: AdmiralHood / Wikimedia Commons / CC BY-SA 3.0

Αποδεικνύεται ότι εάν υπάρχει 540 φορές περισσότερο νερό σε έναν πλανήτη στο μέγεθος της Γης από ό,τι εδώ, τότε θα καλυφθεί πλήρως από έναν ωκεανό βάθους άνω των εκατό χιλιομέτρων. Στον πυθμένα τέτοιων ωκεανών, η πίεση θα είναι τόσο μεγάλη που εκεί θα αρχίσει να σχηματίζεται πάγος μιας τέτοιας φάσης, ο οποίος παραμένει στερεός ακόμη και σε πολύ υψηλές θερμοκρασίες, αφού το νερό διατηρείται στερεό από την τεράστια πίεση.

Εάν ο πυθμένας του πλανητικού ωκεανού καλύπτεται με ένα παχύ στρώμα πάγου, το υγρό νερό θα στερηθεί την επαφή με στερεά πυριτικά πετρώματα. Χωρίς τέτοια επαφή, τα ορυκτά σε αυτό, στην πραγματικότητα, δεν θα έχουν από πού να προέλθουν. Ακόμη χειρότερα, ο κύκλος του άνθρακα θα διαταραχθεί.

Ας ξεκινήσουμε με τα ορυκτά. Χωρίς φώσφορο, η ζωή - με τις μορφές που μας είναι γνωστές - δεν μπορεί να είναι, γιατί χωρίς αυτόν δεν υπάρχουν νουκλεοτίδια και, κατά συνέπεια, DNA. Θα είναι δύσκολο χωρίς ασβέστιο - για παράδειγμα, τα οστά μας αποτελούνται από υδροξυλαπατίτη, που δεν μπορεί να κάνει χωρίς φώσφορο και ασβέστιο. Προβλήματα με τη διαθεσιμότητα ορισμένων στοιχείων προκύπτουν μερικές φορές στη Γη. Για παράδειγμα, στην Αυστραλία και τη Βόρεια Αμερική σε ορισμένες τοποθεσίες υπήρξε μια ασυνήθιστα μακρά απουσία ηφαιστειακής δραστηριότητας και σε εδάφη σε ορισμένα σημεία υπάρχει σοβαρή έλλειψη σεληνίου (είναι μέρος ενός από τα αμινοξέα, απαραίτητα για τη ζωή). Από αυτό, οι αγελάδες, τα πρόβατα και οι κατσίκες έχουν έλλειψη σε σελήνιο και μερικές φορές αυτό οδηγεί στο θάνατο των ζώων (η προσθήκη σεληνίτη στις ζωοτροφές στις Ηνωμένες Πολιτείες και τον Καναδά ρυθμίζεται ακόμη και από το νόμο).

Ορισμένοι ερευνητές προτείνουν ότι ο απλός παράγοντας της διαθεσιμότητας ορυκτών θα πρέπει να κάνει τους ωκεανούς-πλανήτες πραγματικές βιολογικές ερήμους, όπου η ζωή, αν υπάρχει, είναι εξαιρετικά σπάνια. Και απλά δεν μιλάμε για πραγματικά πολύπλοκες μορφές.

Χαλασμένο κλιματιστικό

Εκτός από τις ελλείψεις ορυκτών, οι θεωρητικοί ανακάλυψαν ένα δεύτερο πιθανό πρόβλημα πλανητών-ωκεανών - ίσως ακόμη πιο σημαντικό από το πρώτο. Μιλάμε για δυσλειτουργίες στον κύκλο του άνθρακα. Στον πλανήτη μας είναι ο κύριος λόγος ύπαρξης ενός σχετικά σταθερού κλίματος. Η αρχή του κύκλου του άνθρακα είναι απλή: όταν ο πλανήτης γίνεται πολύ κρύος, η απορρόφηση του διοξειδίου του άνθρακα από τους βράχους επιβραδύνεται απότομα (η διαδικασία τέτοιας απορρόφησης προχωρά γρήγορα μόνο σε ζεστό περιβάλλον). Την ίδια ώρα, με τον ίδιο ρυθμό κινούνται και οι «προμήθειες» διοξειδίου του άνθρακα με ηφαιστειακές εκρήξεις. Όταν η δέσμευση αερίου μειώνεται και η παροχή δεν μειώνεται, η συγκέντρωση CO2 φυσικά αυξάνεται. Οι πλανήτες, όπως γνωρίζετε, βρίσκονται στο κενό του διαπλανητικού χώρου και ο μόνος σημαντικός τρόπος απώλειας θερμότητας για αυτούς είναι η ακτινοβολία του με τη μορφή υπέρυθρων κυμάτων. Το διοξείδιο του άνθρακα απορροφά τέτοια ακτινοβολία από την επιφάνεια του πλανήτη, γι' αυτό και η ατμόσφαιρα θερμαίνεται ελαφρώς. Αυτό εξατμίζει τους υδρατμούς από την επιφάνεια του νερού των ωκεανών, ο οποίος επίσης απορροφά την υπέρυθρη ακτινοβολία (άλλο αέριο του θερμοκηπίου). Ως αποτέλεσμα, είναι το CO2 που ενεργεί ως ο κύριος εκκινητής στη διαδικασία θέρμανσης του πλανήτη.

Είναι αυτός ο μηχανισμός που οδηγεί στο γεγονός ότι οι παγετώνες στη Γη τελειώνουν αργά ή γρήγορα. Επίσης, δεν το αφήνει να υπερθερμανθεί: σε υπερβολικά υψηλές θερμοκρασίες, το διοξείδιο του άνθρακα δεσμεύεται πιο γρήγορα από πετρώματα, μετά τα οποία, λόγω της τεκτονικής των πλακών του φλοιού της γης, βυθίζονται σταδιακά στον μανδύα. Επίπεδο CO₂πέφτει και το κλίμα γίνεται πιο δροσερό.

Η σημασία αυτού του μηχανισμού για τον πλανήτη μας δύσκολα μπορεί να υπερεκτιμηθεί. Φανταστείτε για μια στιγμή μια βλάβη ενός κλιματιστικού άνθρακα: ας πούμε, τα ηφαίστεια έχουν σταματήσει να εκρήγνυνται και δεν εκπέμπουν πλέον διοξείδιο του άνθρακα από τα έγκατα της Γης, η οποία κάποτε κατέβαινε εκεί με παλιές ηπειρωτικές πλάκες. Ο πρώτος παγετώνας θα γίνει κυριολεκτικά αιώνιος, γιατί όσο περισσότερος πάγος στον πλανήτη, τόσο περισσότερη ηλιακή ακτινοβολία αντανακλά στο διάστημα. Και μια νέα μερίδα CO₂ δεν θα μπορέσει να ξεπαγώσει τον πλανήτη: δεν θα έχει από πού να έρθει.

Έτσι ακριβώς θα έπρεπε να είναι θεωρητικά στους πλανήτες-ωκεανούς. Ακόμα κι αν η ηφαιστειακή δραστηριότητα κατά καιρούς μπορεί να διαπεράσει το κέλυφος του εξωτικού πάγου στον πυθμένα του πλανητικού ωκεανού, δεν υπάρχει πολύ καλό σε αυτό. Πράγματι, στην επιφάνεια του θαλάσσιου κόσμου, απλά δεν υπάρχουν βράχοι που θα μπορούσαν να δεσμεύσουν την περίσσεια διοξειδίου του άνθρακα. Δηλαδή, μπορεί να ξεκινήσει η ανεξέλεγκτη συσσώρευσή του και, κατά συνέπεια, η υπερθέρμανση του πλανήτη.

Κάτι παρόμοιο -αληθινό, χωρίς κανένα πλανητικό ωκεανό- συνέβη και στην Αφροδίτη. Δεν υπάρχει ούτε τεκτονική πλακών σε αυτόν τον πλανήτη, αν και γιατί συνέβη αυτό δεν είναι πραγματικά γνωστό. Επομένως, οι ηφαιστειακές εκρήξεις εκεί, που διαπερνούν κατά καιρούς τον φλοιό, ρίχνουν πολύ διοξείδιο του άνθρακα στην ατμόσφαιρα, αλλά η επιφάνεια δεν μπορεί να το δεσμεύσει: οι ηπειρωτικές πλάκες δεν βυθίζονται και οι νέες δεν αναδύονται. Επομένως, η επιφάνεια των υφιστάμενων πλακών έχει ήδη δεσμεύσει όλα τα CO₂, που θα μπορούσε, και δεν μπορεί να απορροφήσει περισσότερο, και είναι τόσο ζεστό στην Αφροδίτη που ο μόλυβδος θα παραμένει πάντα υγρό εκεί. Και αυτό παρά το γεγονός ότι, σύμφωνα με τη μοντελοποίηση, με την ατμόσφαιρα της Γης και τον κύκλο του άνθρακα, αυτός ο πλανήτης θα ήταν κατοικήσιμο δίδυμο της Γης.

Υπάρχει ζωή χωρίς κλιματισμό;

Οι επικριτές του «επίγειου σοβινισμού» (η θέση ότι η ζωή είναι δυνατή μόνο σε «αντίγραφα της Γης», πλανήτες με αυστηρά επίγειες συνθήκες) έθεσαν αμέσως το ερώτημα: γιατί, στην πραγματικότητα, όλοι αποφάσισαν ότι τα ορυκτά δεν θα μπορούσαν να διαπεράσουν στρώμα εξωτικού πάγου; Όσο πιο δυνατό και αδιαπέραστο είναι το καπάκι πάνω από κάτι ζεστό, τόσο περισσότερη ενέργεια συσσωρεύεται κάτω από αυτό, η οποία τείνει να ξεσπάσει. Εδώ είναι η ίδια Αφροδίτη - η τεκτονική πλάκας δεν φαίνεται να υπάρχει και το διοξείδιο του άνθρακα ξέφυγε από τα βάθη σε τέτοιες ποσότητες που δεν υπάρχει ζωή από αυτό με την κυριολεκτική έννοια της λέξης. Κατά συνέπεια, το ίδιο είναι δυνατό με την απομάκρυνση των ορυκτών προς τα πάνω - τα στερεά πετρώματα κατά τις ηφαιστειακές εκρήξεις πέφτουν εντελώς προς τα πάνω.

Ακόμα κι έτσι, ένα άλλο πρόβλημα παραμένει - το «σπασμένο κλιματιστικό» του κύκλου του άνθρακα. Μπορεί ένας ωκεάνιος πλανήτης να είναι κατοικήσιμος χωρίς αυτό;

Υπάρχουν πολλά σώματα στο ηλιακό σύστημα στα οποία το διοξείδιο του άνθρακα δεν παίζει καθόλου το ρόλο του κύριου ρυθμιστή του κλίματος. Εδώ είναι, ας πούμε, ο Τιτάνας, ένα μεγάλο φεγγάρι του Κρόνου.

Τιτάνιο. Φωτογραφία: NASA / JPL-Caltech / Stéphane Le Mouélic, University of Nantes, Virginia Pasek, University of Arizona

Το σώμα είναι αμελητέο σε σύγκριση με τη μάζα της Γης. Ωστόσο, σχηματίστηκε μακριά από τον Ήλιο και η ακτινοβολία του φωτιστικού δεν "εξάτμισε" από αυτό τα φωτεινά στοιχεία, συμπεριλαμβανομένου του αζώτου. Αυτό δίνει στον Τιτάνα μια ατμόσφαιρα σχεδόν καθαρού αζώτου, το ίδιο αέριο που κυριαρχεί στον πλανήτη μας. Αλλά η πυκνότητα της αζωτούχου ατμόσφαιράς του είναι τετραπλάσια από τη δική μας - με τη βαρύτητα είναι επτά φορές πιο αδύναμη.

Με την πρώτη ματιά στο κλίμα του Τιτάνα, υπάρχει μια σταθερή αίσθηση ότι είναι εξαιρετικά σταθερό, αν και δεν υπάρχει κλιματιστικό «άνθρακα» στην άμεση του μορφή. Αρκεί να πούμε ότι η διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ του πόλου και του ισημερινού του Τιτάνα είναι μόνο τρεις βαθμοί. Αν η κατάσταση ήταν η ίδια στη Γη, ο πλανήτης θα ήταν πολύ πιο ομοιόμορφα πληθυσμός και γενικά πιο κατάλληλος για ζωή.

Επιπλέον, οι υπολογισμοί από μια σειρά επιστημονικών ομάδων έχουν δείξει: με πυκνότητα ατμόσφαιρας πέντε φορές μεγαλύτερη από αυτή της Γης, δηλαδή κατά ένα τέταρτο υψηλότερη από ό,τι στον Τιτάνα, ακόμη και το φαινόμενο του θερμοκηπίου του αζώτου από μόνο του είναι αρκετό για να μειωθούν οι διακυμάνσεις της θερμοκρασίας. σχεδόν στο μηδέν. Σε έναν τέτοιο πλανήτη, μέρα και νύχτα, τόσο στον ισημερινό όσο και στον πόλο, η θερμοκρασία θα ήταν πάντα η ίδια. Η γήινη ζωή δεν μπορεί παρά να ονειρεύεται κάτι τέτοιο.

Οι πλανήτες-ωκεανοί ως προς την πυκνότητά τους βρίσκονται ακριβώς στο επίπεδο του Τιτάνα (1, 88 g / cm ³), και όχι της Γης (5, 51 g / cm ³). Ας πούμε, τρεις πλανήτες στην κατοικήσιμη ζώνη TRAPPIST-1, 40 έτη φωτός από εμάς, έχουν πυκνότητα από 1,71 έως 2,18 g / cm³. Με άλλα λόγια, πιθανότατα, τέτοιοι πλανήτες έχουν περισσότερη από επαρκή πυκνότητα ατμόσφαιρας αζώτου για να έχουν ένα σταθερό κλίμα λόγω μόνο του αζώτου. Το διοξείδιο του άνθρακα δεν μπορεί να τα μετατρέψει σε καυτή Αφροδίτη, επειδή μια πραγματικά μεγάλη μάζα νερού μπορεί να δεσμεύσει πολύ διοξείδιο του άνθρακα ακόμη και χωρίς τεκτονικές πλάκες (το διοξείδιο του άνθρακα απορροφάται από το νερό και όσο μεγαλύτερη είναι η πίεση, τόσο περισσότερο μπορεί να το περιέχει).

Έρημοι βαθέων υδάτων

Με τα υποθετικά εξωγήινα βακτήρια και τα αρχαία, όλα φαίνονται απλά: μπορούν να ζήσουν σε πολύ δύσκολες συνθήκες και για αυτό δεν χρειάζονται καθόλου αφθονία πολλών χημικών στοιχείων. Είναι πιο δύσκολο με τα φυτά και μια άκρως οργανωμένη ζωή να ζεις σε βάρος τους.

Έτσι, οι πλανήτες των ωκεανών μπορούν να έχουν ένα σταθερό κλίμα - πολύ πιθανότατα πιο σταθερό από τη Γη. Είναι επίσης πιθανό να υπάρχει αξιοσημείωτη ποσότητα ορυκτών διαλυμένων στο νερό. Κι όμως, η ζωή εκεί δεν είναι καθόλου Σροβετίδα.

Ας ρίξουμε μια ματιά στη Γη. Εκτός από τα τελευταία εκατομμύρια χρόνια, η γη του είναι εξαιρετικά πράσινη, σχεδόν χωρίς καφέ ή κίτρινες κηλίδες ερήμων. Όμως ο ωκεανός δεν φαίνεται καθόλου πράσινος, εκτός από κάποιες στενές παράκτιες ζώνες. Γιατί αυτό?

Το θέμα είναι ότι στον πλανήτη μας ο ωκεανός είναι μια βιολογική έρημος. Η ζωή απαιτεί διοξείδιο του άνθρακα: «χτίζει» φυτική βιομάζα και μόνο από αυτό μπορεί να τροφοδοτηθεί ζωική βιομάζα. Αν υπάρχει CO στον αέρα γύρω μας₂ περισσότερα από 400 ppm όπως είναι τώρα, η βλάστηση ανθίζει. Αν ήταν λιγότερο από 150 μέρη ανά εκατομμύριο, όλα τα δέντρα θα πέθαιναν (και αυτό θα μπορούσε να συμβεί σε ένα δισεκατομμύριο χρόνια). Με λιγότερα από 10 μέρη CO₂ ανά εκατομμύριο όλα τα φυτά θα πέθαιναν γενικά, και μαζί τους όλες οι πολύπλοκες μορφές ζωής.

Με την πρώτη ματιά, αυτό θα πρέπει να σημαίνει ότι η θάλασσα είναι μια πραγματική έκταση για τη ζωή. Πράγματι, οι ωκεανοί της γης περιέχουν εκατό φορές περισσότερο διοξείδιο του άνθρακα από την ατμόσφαιρα. Επομένως, θα πρέπει να υπάρχει πολύ δομικό υλικό για τα φυτά.

Στην πραγματικότητα, τίποτα δεν απέχει περισσότερο από την αλήθεια. Το νερό στους ωκεανούς της Γης είναι 1,35 εκατομμύριο (δισεκατομμύρια δισεκατομμύρια) τόνους και η ατμόσφαιρα είναι λίγο περισσότερο από πέντε τετράδισεκα (εκατομμύρια δισεκατομμύρια) τόνους. Δηλαδή, υπάρχει αισθητά λιγότερο CO σε έναν τόνο νερού.₂από έναν τόνο αέρα. Τα υδρόβια φυτά στους ωκεανούς της Γης έχουν σχεδόν πάντα πολύ λιγότερο CO₂ στη διάθεσή τους παρά επίγεια.

Για να κάνουν τα πράγματα χειρότερα, τα υδρόβια φυτά έχουν καλό μεταβολικό ρυθμό μόνο σε ζεστό νερό. Δηλαδή, σε αυτό, η CO₂ λιγότερο από όλα, γιατί η διαλυτότητά του στο νερό μειώνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας. Επομένως, τα φύκια -σε σύγκριση με τα χερσαία φυτά- υπάρχουν υπό συνθήκες συνεχούς κολοσσιαίας ανεπάρκειας CO.₂.

Γι' αυτό οι προσπάθειες των επιστημόνων να υπολογίσουν τη βιομάζα των χερσαίων οργανισμών δείχνουν ότι η θάλασσα, που καταλαμβάνει τα δύο τρίτα του πλανήτη, συνεισφέρει ασήμαντη στη συνολική βιομάζα. Αν πάρουμε τη συνολική μάζα άνθρακα - το βασικό υλικό στην ξηρή μάζα οποιουδήποτε ζωντανού πλάσματος - τους κατοίκους της γης, τότε ισούται με 544 δισεκατομμύρια τόνους. Και στα σώματα των κατοίκων των θαλασσών και των ωκεανών - μόνο έξι δισεκατομμύρια τόνοι, ψίχουλα από το τραπέζι του κυρίου, λίγο περισσότερο από ένα τοις εκατό.

Όλα αυτά μπορεί να οδηγήσουν στην άποψη ότι αν και η ζωή στους πλανήτες-ωκεανούς είναι δυνατή, θα είναι πολύ, πολύ αντιαισθητική. Η βιομάζα της Γης, αν καλυπτόταν από έναν ωκεανό, όλα τα άλλα πράγματα ίσα, θα ήταν, όσον αφορά τον ξηρό άνθρακα, μόνο 10 δισεκατομμύρια τόνους - πενήντα φορές λιγότερο από ό,τι είναι τώρα.

Ωστόσο, ακόμη και εδώ είναι πολύ νωρίς για να βάλουμε ένα τέλος στους υδάτινους κόσμους. Γεγονός είναι ότι ήδη σε πίεση δύο ατμοσφαιρών, η ποσότητα του CO₂, που μπορεί να διαλυθεί στο θαλασσινό νερό, υπερδιπλασιάζεται (για θερμοκρασία 25 βαθμών). Με ατμόσφαιρες τέσσερις έως πέντε φορές πιο πυκνές από τη Γη - και αυτό ακριβώς θα περιμένατε σε πλανήτες όπως οι TRAPPIST-1e, g και f - μπορεί να υπάρχει τόσο πολύ διοξείδιο του άνθρακα στο νερό που το νερό των τοπικών ωκεανών θα αρχίσει να πλησιάζει τον αέρα της γης. Με άλλα λόγια, τα υδρόβια φυτά σε πλανήτες και ωκεανούς βρίσκονται σε πολύ καλύτερες συνθήκες από ό,τι στον πλανήτη μας. Και όπου υπάρχει περισσότερη πράσινη βιομάζα και τα ζώα έχουν καλύτερη βάση τροφίμων. Δηλαδή, σε αντίθεση με τη Γη, οι θάλασσες των πλανητών-ωκεανών μπορεί να μην είναι έρημοι, αλλά οάσεις ζωής.

Πλανήτες Sargasso

Τι να κάνουμε όμως αν ο ωκεάνιος πλανήτης, λόγω παρεξήγησης, εξακολουθεί να έχει την πυκνότητα της ατμόσφαιρας της Γης; Και δεν είναι όλα τόσο άσχημα εδώ. Στη Γη, τα φύκια τείνουν να προσκολλώνται στον πυθμένα, αλλά όπου δεν υπάρχουν προϋποθέσεις για αυτό, αποδεικνύεται ότι τα υδρόβια φυτά μπορούν να κολυμπήσουν.

Μερικά από τα φύκια σαργασού χρησιμοποιούν σάκους γεμάτους αέρα (μοιάζουν με σταφύλια, εξ ου και η πορτογαλική λέξη "sargasso" στο όνομα της Θάλασσας των Σαργασσών) για να παρέχουν άνωση, και θεωρητικά αυτό σας επιτρέπει να πάρετε CO₂ από τον αέρα, και όχι από το νερό, όπου είναι σπάνιο. Λόγω της άνωσης τους είναι πιο εύκολο να κάνουν φωτοσύνθεση. Είναι αλήθεια ότι τέτοια φύκια αναπαράγονται καλά μόνο σε σχετικά υψηλές θερμοκρασίες νερού και επομένως στη Γη είναι σχετικά καλά μόνο σε ορισμένα μέρη, όπως η Θάλασσα των Σαργασσών, όπου το νερό είναι πολύ ζεστό. Εάν ο ωκεάνιος πλανήτης είναι αρκετά ζεστός, τότε ακόμη και η ατμοσφαιρική πυκνότητα της γης δεν αποτελεί ανυπέρβλητο εμπόδιο για τα θαλάσσια φυτά. Μπορεί κάλλιστα να πάρουν CO₂ από την ατμόσφαιρα, αποφεύγοντας τα προβλήματα χαμηλού διοξειδίου του άνθρακα στο ζεστό νερό.

Φύκια Sargasso. Φωτογραφία: Allen McDavid Stoddard / Photodom / Shutterstock

Είναι ενδιαφέρον ότι τα επιπλέοντα φύκια στην ίδια Θάλασσα των Σαργασσών δημιουργούν ένα ολόκληρο πλωτό οικοσύστημα, κάτι σαν «πλωτή γη». Εκεί ζουν καβούρια, για τα οποία η άνωση των φυκών είναι αρκετή για να κινούνται στην επιφάνειά τους σαν να είναι στεριά. Θεωρητικά, σε ήρεμες περιοχές του ωκεάνιου πλανήτη, πλωτές ομάδες θαλάσσιων φυτών μπορούν να αναπτύξουν αρκετά «χερσαία» ζωή, αν και δεν θα βρείτε την ίδια τη γη εκεί.

Έλεγξε το προνόμιό σου, γήινο

Το πρόβλημα του εντοπισμού των πιο υποσχόμενων τόπων για την αναζήτηση ζωής είναι ότι μέχρι στιγμής έχουμε λίγα δεδομένα που θα μας επέτρεπαν να ξεχωρίσουμε τους πιο πιθανούς φορείς ζωής μεταξύ των υποψηφίων πλανητών. Από μόνη της, η έννοια της "κατοικήσιμης ζώνης" δεν είναι ο καλύτερος βοηθός εδώ. Σε αυτό, εκείνοι οι πλανήτες θεωρούνται κατάλληλοι για ζωή που λαμβάνουν από το άστρο τους επαρκή ποσότητα ενέργειας για να υποστηρίξουν δεξαμενές υγρών τουλάχιστον σε ένα μέρος της επιφάνειάς τους. Στο ηλιακό σύστημα, τόσο ο Άρης όσο και η Γη βρίσκονται στην κατοικήσιμη ζώνη, αλλά στην πρώτη περίπλοκη ζωή στην επιφάνεια είναι κατά κάποιο τρόπο ανεπαίσθητη.

Κυρίως επειδή αυτός δεν είναι ο ίδιος κόσμος με τη Γη, με μια θεμελιωδώς διαφορετική ατμόσφαιρα και υδρόσφαιρα. Η γραμμική αναπαράσταση με το στυλ «ο πλανήτης-ωκεανός είναι η Γη, αλλά μόνο καλυμμένος με νερό» μπορεί να μας οδηγήσει στην ίδια αυταπάτη που υπήρχε στις αρχές του 20ου αιώνα για την καταλληλότητα του Άρη για ζωή. Οι πραγματικοί ωκεανίδες μπορεί να διαφέρουν έντονα από τον πλανήτη μας - έχουν εντελώς διαφορετική ατμόσφαιρα, διαφορετικούς μηχανισμούς σταθεροποίησης του κλίματος και ακόμη και διαφορετικούς μηχανισμούς για την παροχή διοξειδίου του άνθρακα στα θαλάσσια φυτά.

Μια λεπτομερής κατανόηση του πώς λειτουργούν πραγματικά οι υδάτινοι κόσμοι μας επιτρέπει να καταλάβουμε εκ των προτέρων ποια θα είναι η κατοικήσιμη ζώνη για αυτούς, και έτσι να προσεγγίσουμε γρήγορα λεπτομερείς παρατηρήσεις τέτοιων πλανητών στο James Webb και σε άλλα πολλά υποσχόμενα μεγάλα τηλεσκόπια.

Συνοψίζοντας, κανείς δεν μπορεί παρά να παραδεχτεί ότι μέχρι πολύ πρόσφατα οι ιδέες μας για το ποιοι κόσμοι κατοικούνται πραγματικά και ποιοι όχι, υπέφεραν πάρα πολύ από τον ανθρωποκεντρισμό και τον γεωκεντρισμό. Και, όπως αποδεικνύεται τώρα, από τον «σουκεντρισμό» - η άποψη ότι αν εμείς οι ίδιοι αναδυθήκαμε στη στεριά, τότε είναι το πιο σημαντικό μέρος στην ανάπτυξη της ζωής, και όχι μόνο στον πλανήτη μας, αλλά και σε άλλους ήλιους. Ίσως οι παρατηρήσεις των επόμενων ετών να μην αφήσουν λιθαράκι από αυτή την άποψη.