Många av rubrikerna och diskussionerna kring exoplaneters brukbarhet är inriktade på deras närhet till deras stjärna och på närvaron av vatten. Det är meningsfullt, eftersom det är mycket begränsande faktorer. Men dessa planetariska egenskaper är egentligen bara en utgångspunkt för den bebörliga / inte bebodda diskussionen. Vad som händer i en planet är också viktigt.
Det finns ett nästan förvirrande antal faktorer som gör Jorden till en livslångt planet. Atmosfären, vattnet, närheten till stjärnan. Typen av stjärna och dess stabilitet, planetens orbitalstabilitet, dess plats i galaxen. Det är bara några av dem som ofta diskuteras. Andra, mer esoteriska faktorer som månens storlek kan också spela en avgörande roll.
"Hjärtat av bebodighet ligger i planetärinredningen."
Från “What Makes A Planet Habitable?”
Men det är också jordens smälta kärna som spelar en övergripande roll i jordens brukbarhet genom att skapa magnetosfären som skyddar oss från solens dödsstrålar. Och även om vi kanske känner till den aspekten av jordens kärna som möjliggör förmögenhet, bidrar dess inre sammansättning på andra sätt.
Ett team av forskare vid Carnegie-institutet har skrivit ett brev publicerat i Science där forskare uppmanas att utvidga sitt räckvidd när det gäller att fastställa livsmiljö. Kärnan i deras brev är att vanan är alltför komplicerad för en vetenskaplig disciplin att fastställa, och att en övergripande holistisk eller högintegrerad strategi behövs för att få en mer praktisk metod för att bestämma vilken exoplanet som kan vara beboelig.
Och det är en fascinerande läsning.
"Mänskligheten kommer att bygga ett bibliotek med information om gasformiga kuvert som endast utgör en miljondel av en exoplanets massa."
Från “What Makes A Planet Habitable.”
Allteftersom vår observationsstyrka växer, gör forskarna påståendet att vår metod för att bestämma bebodighet också måste växa.
För närvarande kan forskare upptäcka en exoplanet, bestämma dess närhet till sin stjärna, begränsa dess massa och densitet och sedan göra sannolika gissningar om möjlig livsmiljö därifrån. Fokus för detta är att försöka fastställa vilken atmosfär en viss planet sannolikt kommer att vara. Men även om vi får rätt atmosfär har vi egentligen bara skalat det första skiktet av löken. Som de säger i sitt brev, "Människan kommer att bygga ett bibliotek med information om gasformiga kuvert som endast utgör en miljondel av en exoplanets massa."
Men vad då? Vad sägs om resten av planeten? Bestämmer det livsmiljö?
Teamet av forskare är Anat Shahar, Peter Driscoll, Alycia Weinberger och George Cody. I sitt brev talar de om de många sätt som jordens inre bestämmer dess användbarhet.
Teamet erkänner att allt från vårt planetjaktperspektiv börjar allt med atmosfären. Frestande signaler från atmosfären, som närvaron av syre eller kemisk sammansättning utanför balans, kan vara tecken på liv och levnadsförmåga. Men de är långt ifrån definitiva.
Atmosfärer är komplexa, dynamiska saker. De är föremål för alla typer av insatser, från källor till kemikalier inom jordens inre till ett interiörs förmåga att fungera som sänkor för kemikalier. De är alltid i rörelse, och det kräver någon typ av stabilitet under långa perioder för att livet ska blomstra.
Alla känner till jordens vattencykel, men det finns andra cykler på jobbet också. När vulkaner bryter ut och magma når ytan genom ventiler, släpps kemikalier som sedan återvinns tillbaka i jordskorpan. Om vissa kemikalier får byggas upp begränsar de livsmöjligheterna kraftigt. I uppsatsen använder författarna exemplet med kol, som atmosfäriska processer kan ta bort från atmosfären och ta ner till havsbotten. Där återvinns de tillbaka in i interiören vid subduktionszonerna mellan tektoniska plattor.
Poängen de gör är att du inte riktigt kan bedöma atmosfären utan att veta vad planetens inre processer är.
Men det är inte bara processerna i det inre som påverkar livsmiljön. Det är också kompositionen.
De elementära byggstenarna för planeter är konsekventa och inkluderar syre, kisel och järn. Men mängden och proportionerna av dessa byggstenar kan variera mycket. Det bestäms av förhållandena i den protoplanetära disken som planeterna bildades av. Som författarna klargör i sitt brev, kan mängden av dessa element och hur de behandlas under planetbildning variera med stor marginal.
Deras slutliga sammansättning på planeten kan också variera på grund av förhållandena på den protoplanetära disken. Till exempel kan bildandet av jätteplaneter tidigt i solsystemet påverka sammansättningen av planeter som bildas senare.
All denna variation skapar en förvirrande uppsättning av variabler när det gäller att bestämma bebörlighet.
"Forskningen som behövs för att konsekvent undersöka dessa processer kan inte göras av forskare inom en enda disciplin isolerat."
Från “What Makes A Planet Habitable.”
Det som författarna argumenterar för är ett nytt sätt att söka efter vanlighet. De föreslår ett mer tvärvetenskapligt sätt att göra det. Som de säger i sitt brev, "Forskningen som behövs för att konsekvent undersöka dessa processer kan inte göras av forskare inom en enda disciplin isolerat."
De föreslår experimentell forskning som fokuserar på saker som mineralfysik och mer observationsstudier av stellar-skivor och planetariska skivkompositioner. Den här nya kunskapen skulle användas för att bygga en bättre modell för att förstå levnadsförmåga, något som skulle ta oss längre än att vi förlitar oss på flytande vatten, atmosfärisk sammansättning, närhet till dess stjärna och de andra faktorerna vi använder för att försöka bestämma bana.
Så ger forskare inte tillräckligt med vikt till en planets inre när de försöker fastställa livsmiljö? Svaret är ... kanske.
Kanske behöver vi ett mer graderat system för klassificering av exoplaneter. Levnadsnivå på nivå 1 skulle kunna indikera de mest grundläggande kraven för levnadsbarhet. Närhet till en lämplig stjärna, troligt flytande vatten, liknande saker. Därifrån kan olika nivåer kodifieras enligt strängare och strängare förhållanden.
Lammer et. al. föreslog något sånt här i sitt 2009-uppsats "Vad gör en planet beboelig?" Men deras fyra nivåers klassificeringssystem djuplade inte in interiören i exoplaneterna för djupt. I ett papper från 2012 som heter "Om sannolikheten för beboelige planeter" berättade Francois Forget Lammer et. al.s klassificeringssystem innan man gräver djupare i geofysiska processer som måste finnas när en planet kan vara bebörlig.
Detta brev uppmanar vetenskapsmiljön att gå vidare.
En fungerande, mer detaljerad modell av exoplanetinteriörer, baserad inte bara på atmosfär utan på disksammansättning och förhållanden, behövs förmodligen. Inom en nära framtid kommer kraftfullare teleskop att hjälpa oss att lära oss mer om exoplaneter, kanske till och med ge oss faktiska bilder av några av dem.
Men om teamet bakom detta brev har rätt kommer det inte att räcka för att bestämma livsmiljön. Vi måste dra tillbaka fler lager av löken, och det kan kräva den mer sofistikerade typen av modell de ser för sig.
