Planetarna habitalnost

Planetarna habitalnostili planetarna prikladnost za stanovanje je mera potencijala nekog astronomskog tela (planete ili prirodnih satelita) da razvije i podrži život. Kako je trenutno neizvesno postojanje života van planete Zemlje, planetarna habitalnost je u velikoj meri ekstrapolacija uslova na Zemlji i karakteristika Sunca i Sunčevog sistema koje izgledaju pogodne za razvoj života, posebno faktori koji bi podržali složene, višećelijske organizme, a ne samo prosta jednoćelijska bića.

Ideja o postojanju života van Zemlje nije nova, iako su tek krajem 20. veka otkrićem vansolarnih planeta, obezbeđene dodatne informacije za istraživanja o mogućem ekstraterestralnom životu. Ipak ono što je najvažnije je potvrda da Sunce nije jedina zvezda oko koje se okreću planete, što je proširilo mogućnosti za istraživanje habitalnosti van Sunčevog sistema.

Uslovi za habitalnost astronomskog tela

Najvažniji uslov da bi planete mogla da podrži život je da ima izvor energije, ali pojam planetarne habitalnosti takođe podrazumeva da moraju da budu ispunjeni geofizifiki, geohemijski i astrofizički uslovi za život.

Priča o planetarnoj habitalnosti počinje sa Zvezdama. Dok nebeskih tela koja su uopšteno slična Zemlji mogu da da bude u izobilju, važno je samo da njihovi veći sistemi budu podesni za život. Pod pokroviteljstvom SETI projekta, „Feniks” naučnice Margareta Ternbal i Džil Tarter 2002. godine su razvile, Katalog habitalnih zvezdanih sistem. Katalog je sastavljan na osnovu uvida u gotovo 120.000 Zvezda iz većeg, Hiparhovog Kataloga i predstavlja veće jezgro od 17.000, „habzvezda” tako da su kriterijumi selekcije koja je napravljena obezbedila dobru polaznu osnovu za shvatanje koji su astrofizički faktori neophodni da bi planete bile habitalne.

Karakteristike Zvezda „srednje klase” koje se smatraju važnim za planetarnu habitalnost

• Žive najmanje nekoliko milijardi godina, ostavljajući dovoljno vremena da se na njima razvije život. Luminoznije zvezde glavnog niza spektralne klase O, B ili A obično žive manje od milijardu godina, a u izuzetnim slučajevima i manje od 10 miliona godina.
• Emituju dovoljno visokofrekventnog ultraljubičastog zračenja da pokrenu važnu atmosfersku dinamiku kao što je stvaranje ozona, ali ne u tolikoj meri da jonizacija razori početni život.
• Moguće je da postoji tečna voda na površini planete koje orbitiraju oko njih na rastojanju koje ne dovodi do, „zakucavanja” planete.
• Niti su suviše vruće niti previše hladne i žive dovoljno dugo da bi na njima mogao da se razvije život. Ovaj spektralni domet se odnosi na 5 do 10% zvezda u Mlečnom putu. Da li su zvezde crveni patuljci takođe dobri domaćini habitalnim planetama, ostaje otvoreno pitanje, jer je otkriveno da, „super-Zemlja” Gliese 581 c orbitira u habitalnoj zoni oko ovakve zvezde i moguće je da ima tečnu vodu.

Karakteristike planeta

Glavna pretpostavka o habitalnim planetama je da su one terestričkog tipa. Takve planete reda veličine Zemljine mase su uglavnom sastavljene od silikatnih stena, Gasoviti giganti su isključeni jer nemaju čvrst površinu, ali njihovi prirodni sateliti mogli bi da budu savršeni kandidati za domaćine nekakvom obliku života.

Analizirajući koje bi okruženje verovatno podrzžalo život, često se pravi razlika između prostih, jednoćelijskih oblika života (bakterije), i složenih višedelijskih organizama. Jednocelijski oblici života neizbežno su preteča višećelijskih, ali ne postoji dokaz da bi na mestu gde se pojave jednocelijski oblici to dovelo i do stvaranja višećelijskih.

Osobine planete kao što su masa, rotacija, orbita itd. smatraju se ključnim za nastanak života uopšte, ali bi smetnje za habitalnost trebalo da se smatraju većim za višećelijske organizme.

Masa planete

Planete male mase nisu idealne za život iz sledećih razloga:

• Prvo, njihova mala gravitacija otežava održavanje atmosfere. Planete bez guste atmosfere imaju slabu izolaciju i slabi su provodnici toplote kroz svoje površine a takođde imaju i manju zaštitu od visokofrekventnog zračenja i meteoroida. Tamo gde je atmosfera manja od 0,006 Zemljinih atmosfera, voda ne može da postoji u tečnom stanju jer nema neophodnog atmosferskog pritiska od 4,56 mmHg (608 Pa).
• Drugo, manje planete imaju manji prečnik. Ovakva tela imaju tendenciju da preostalu energiju izgube odmah po nastanku i postaju geološki mrtve jer im nedostaju zemljotresi, vulkani i tektonskeaktivnosti, koja bi njihovu površinu snabdevala materijama neophodnim za život, a njihovu atmosferu regulatorom temperature kao što je ugljen-dioksid.

Masa nije jedini kriterijum stvaranja magnetnog polja, tako da veća planeta mora da rotira dovoljno brzo da bi u svom jezgru proizvela dinamo efekat.

Orbita i rotacija

Ekscentritet orbite, koji predstavlja razliku između najbližeg i najdaljeg položaja planete u njenoj orbiti oko matifine zvezde, od posebnog je značaja za život na njoj, jer što je veći ekscentritet, veća su i kolebanja temperature na površini planete. To je naročito nepovoljna ako termperaturna kolebanja prelaze tačku mržnjenja i tačku ključanja vode.

Zemljina orbita je gotovo potpuno kružna sa ekscentritetom manjim od 0,02; dok su ekscentriteti svih planeta Sunčvog sistema sa izuzetkom Merkura takođe vrlo blagi.

Ekscentritet orbita u 90% otkrivenih vansolarnih planeta je veći od ovih u Sunčevom sistemu, što može biti potencijalna prepreka za naseljavanje, ali nije sasvim jasno utvrđeno koliki bi orbitalni ekscentritet doveo do kritičnog problema.

Sem toga, eliptične orbite su nestabilne (zbog nejednakog gravitacionog uticaja ostalih tela sistema na različite delove orbite, i zbog mogućeg ukrštanja sa orbitama drugih tela).

Kretanje planete oko svoje ose takođe mora ispuniti određene uslove da bi na njoj bilo mogućnosti za razvoj života. Pre svega planete mora imati godišnja doba. Ako je nagib ose u odnosu na ravan ekliptike jako mali, ili ga uopšte nema neće biti godišnjih doba. Isto tako, ako je planeta pod velikim nagibom, godišnja doba će biti ekstremna.

Planeta treba da rotira relativno brzo, kako ne bi ciklus dan-noć bio previše dugačak. Ako dan traje jako dugo razlika temperatura između dnevne i noćne strane planete bile bi ekstremne (pre svega jako niske) što je nepovoljno za život. Teško je zamisliti biologiju koja bi objasnila život na tako niskim temperaturama, jer iako su navedeni elementi u tečnom stanju na tako niskim temperaturama molekuli su uspavani te je i eventualni života takav: jedva da se razlikuje od nežive prirode.

Geohemija

Da bi se život uopšte razvijao potrebno je da u sastavu neke planete budu elementi neophodni za razvoj života. Pre svega to spadaju: C, N, O i H. Ova četiri elementa zajedno čine 96% Zemljine biomase. Prema tome oblak od koga su sačinjene planete mora biti bogat ovim elementima. U našoj Galaksiji ove zvezde pripadaju Populaciji I i leže u galaktičkom disku.