Zemlja, tretji planet v sončnem sistemu. Modri planet, edini, ki gosti kompleksno organizirano življenje. Vsaj kolikor vemo danes. Zakaj je naš planet tako edinstven in primeren za razvoj živih oblik?
Pojem bivalno območje (imenovano tudi circumstellar habitable zone) so razvili astrobiologi v drugi polovici prejšnjega stoletja, da bi proučevali, kako medsebojni položaji in lastnosti planeta in njegove zvezde določajo verjetnost najdbe zunajzemeljskega življenja na drugih planetih in sistemih.
Isaac Asimov
Tema življenja v drugih krajih, skupaj s sanjami o tem, da bi nekega dne živeli v oddaljenih in neokuženih svetovih, že od nekdaj navdušuje cele generacije. Zamisel o bivalnem območju je bila širši javnosti prvič predstavljena v šestdesetih letih prejšnjega stoletja, zahvaljujoč slavnemu in plodovitemu piscu znanstvene fantastike Isaac Asimov in njegova serija knjig o kolonizaciji vesolja.
Natančneje, izraz "bivalno območje" se nanaša na območje okoli zvezde, znotraj katerega je mogoče najti planete s tekočo vodo. Vloga vode pri razvoju življenja na Zemlji je bila ključna za prve biološke procese in reakcije, ki so privedli do razvoja življenja, do te mere, da si je težko zamisliti čudne svetove, kjer življenje tega elementa ne potrebuje.
Prisotnost vode in meje bivalnega območja so odvisne od fizičnih značilnosti zvezde v središču planetarnega sistema, kot je energija, ki jo proizvaja.. Vzemimo za primer naš sončni sistem: sonce, navadna srednje velika zvezda, oddaja ogromne količine energije. Zemlja, približno 150 milijonov km od sonca (to je 1 astronomska enota ali AU), prejme to energijo v ravno pravšnji količini, da zagotovi udobno okolje za razvoj življenja.
Soncu najbližji planeti (Merkur in Venera) prejmejo veliko več energije v obliki sončnega sevanja in so zato prevroči in negostoljubni za organizme v zemeljski biosferi, ki so močno odvisni od prisotnosti vode. Nasprotno pa je planet, kot je Mars, predaleč od sonca, da bi ohranjal svojo površinsko vodo v tekočem stanju.
Ali lahko obstaja življenje onkraj vesolja?
Upoštevati je treba, da razvoj življenja (oz Zemlji podobno življenje, saj ni mogoče z gotovostjo vedeti za obstoj različnih vrst življenje v vesolju ki ne temeljijo na ogljiku*) je poleg prisotnosti vode odvisno od mnogih drugih dejavnikov. Najprej, prisotnost atmosfere. Atmosfera izvaja zadosten pritisk na površino planeta v vesolju, da ohranja vodo v njenem najdragocenejšem stanju, hkrati pa omogoča njeno (ponovno) kroženje z izhlapevanjem in padavinami.
Lastnost planeta, da ustvari atmosfero, ki ščiti njegovo površino in morebitno biosfero pred udarci meteoritov, toplotnimi izleti in škodljivim sevanjem, je v veliki meri povezana z njegovo maso. Planeti z majhno maso v nekaterih primerih ne ustvarjajo zadostne gravitacijske privlačnosti, ki bi podpirala plasti ozračja, sestavljen iz lahkih elementov, kot je dušik, ki zlahka uidejo sili privlačnosti, ki jo izvaja Zemlja. Eksobiologija in njen odnos do zunajzemeljskega življenja je področje študija, ki skuša razumeti ta razmerja.
zelo pomembno je tudi gibanje
Poleg mase planeta, kemične sestave njegove atmosfere in količine sončne energije, ki ga doseže (ali z drugimi besedami, njegove oddaljenosti od sonca), je oblika njegove orbite igra enako pomembno vlogo. Statusa "naseljivega planeta" ni mogoče zagotoviti, če je orbita okoli zvezde posebej ekscentrična, do te mere, da povzroči njeno redno odstopanje od bivalnega območja (na primer, ko planet doseže afel ali perihelij, točke oz. bolj oddaljena in bližja od orbite sonca).
Naseljivo območje našega sončnega sistema je široko med 0,5 in 3 AU. Kot je prikazano na sliki: v primeru zvezd, ki so masivnejše in svetlejše od sonca, se bivalno območje nahaja na večji razdalji od same zvezde, ker večjo količino energije vložijo planeti (natančna količina se spreminja s kvadratom razdalja). Pri manjših, šibkejših zvezdah, kot so pritlikave zvezde, je bivalno območje bližje zvezdi. Zemlji podobni planeti so zelo zanimivi v iskanju življenja v vesolju.
Kaj bi bili brez zvezd v vesolju?
Tudi zvezde sledijo svoji evoluciji, tako kot planeti in življenje na Zemlji, in gredo skozi faze naraščajočega sijaja, rasti ali počasnega ugašanja, zlasti na začetku in koncu svojega obstoja. V teh fazah se bivalno območje ustrezno spremeni. Naše sonce je trenutno v stabilni evolucijski fazi, približno na polovici svojega življenja.
Od petdesetih let 1950. stoletja do danes so identificirali in proučevali številne planete, ki se nahajajo v bivalnem območju oddaljenih zvezd (eksoplanete ali eksoplanete). Ti planeti so na splošno večji in masivnejši od Zemlje, zaradi česar jih je lažje zaznati z našimi astronomskimi instrumenti. Z razvojem natančnejših instrumentov in novih tehnik iskanja je bilo odkritih vse več planetov v velikosti Zemlje. Nedavne študije poročajo, da lahko okoli zvezd, podobnih Soncu, kroži več kot 10 milijard planetov velikosti Zemlje. samo v naši galaksiji.
puščavski planeti v vesolju
Zanimiv razred eksoplanetov so puščavski planeti. Te vrste planetov, kjer je malo vode, je mogoče najti na večjem območju okoli zvezd kot drugi planeti iz dveh razlogov: 1) ker nimajo ledu in snega (bele površine) v velikih količinah, odbijajo manj svetlobe in lahko vzdržujejo visoke temperature tudi pri večjih oddaljenostih od sonca; 2) zahvaljujoč zmanjšanemu izhlapevanju vode in s tem manjšemu učinku tople grede ohranja temperature, primerne za življenje, tudi na krajših razdaljah od tipične razdalje Zemlja-Sonce.
Vendar je bil koncept bivalnega območja pod vprašajem, ki temelji na hipotezi, da bi lahko bila tekoča voda prisotna na drugih planetih zaradi eksotermnih procesov, kot sta segrevanje ob plimovanju ali radioaktivni razpad. Poleg tega je vodo mogoče najti v raztopini skupaj z drugimi elementi pod različnimi pogoji temperature in tlaka. To pomeni, da bi bilo nekaj svetov, primernih za razvoj življenja, zunaj bivalnih con, kjer jih ne iščemo.