גם במאה האחרונה מתבצעת חקירה מקיפה של מערכת השמש. חקירה זו הוכיחה שאין כמעט צורות חיים מתקדמות פרט לכדור הארץ. עדיין נשאלת השאלה האם קיימים חיים פשוטים במקומות כגון: פני הקרקע של המאדים או האוקיינוסים הקרים של אירופה. לאסטרוביולוגים היו בעיות מעטות בזיהוי אתרים ראויים לחיפוש ראיות לקיום חיים בעבר או בהווה במערכת השמש שלנו. אבל מה לגבי איתור מקומות ראויים לחיים מעבר למערכת השמש שלנו?
באדיבות NASA
דיון זה מניח כי נדרשת פלנטה להתפתחות חיים, מפני שחיים אינם יכולים להתפתח על פיסה קטנה של פסולת סלעית, ערפילית, או במעמקי החלל הבין-כוכבי. בכוכבי הלכת יש ריכוז גבוה של יסודות כבדים יותר ממימן או הליום החיוניים לקיום כימיה מורכבת המובילה להתפתחות חיים. הם גם מספקים פלטפורמה יציבה שבה החיים יכולים להתקיים לאורך זמן. כתוצאה מכך, אנחנו צריכים לשאול את השאלה: האם מערכת השמש שלנו ייחודית? האם היווצרות כוכבי לכת שכיחה או מקרית?
קיים בסיס פיזיקלי מוצק התומך ברעיונות התלכדות, התעבות וקרינה המוליכים ליצירת פלנטות. כאשר מערכת השמש שלנו נוצרה היא פעלה ככור היתוך. רוב רובו של הגז בענן שיצר את מערכת השמש קרס ויצר את השמש. עם זאת, בכמות חומר קטנה, שנותרה מחוץ לשמש, היו ריכוזים של יסודות כבדים יותר ממימן והליום. ריכוזים אלה היו גדולים פי מאות או אלפי פעמים מאשר הריכוזים בשמש. במרחקים קרובים, בני כמה יחידות אסטרונומיות, כוכבי הלכת התפתחות על ידי הצטברות סלעים ומתכות, וגושי קרח. אנחנו חיים על שאריות קרח שנותרו מתהליכי היווצרות של הכוכב שמחמם אותנו עכשיו. זה נשמע כמו רצף של אירועים בלתי סביר. אך, התיאוריה והתצפיות מעידות כי היווצרות כוכב לכת הוא תוצר לוואי שכיח של היווצרות כוכבים.
כיום קיימת תשובה נחרצת – כוכבי לכת קיימים סביב כל סוגי הכוכבים. לאחר חיפוש ארוך וקשה, אסטרונומים אישרו את קיומו של כוכב לכת חיצוני ראשון בתחילת 1995. עכשיו אנחנו יודעים על יותר מ- 5000 פלנטות מחוץ למערכת השמש! אמנם יש לנו רק כמה תמונות של כוכבי לכת אלה, התבוננות בכוכבים שמסביבם חגות הפלנטות הובילה לזיהוין; כוכבי הלכת מפעילים כוח כבידה על הכוכב המרכזי, כוח זה גורם לכוכב "להתנועע", תנועה שניתן לזהות באמצעות אפקט דופלר מחזורי. אם הפלנטה נעה במסלול שעובר בינינו לבין הכוכב המארח, אנו רואים ליקוי כוכב. תוצאות דרמטיות אלו מאפשרות סיום אלפיים שנות ספקולציה. זיהוי כוכבי הלכת הנפוצים במרחבי החלל מהווה צעד דרמטי וחדשני במהפכה הקופרניקנית. כדור הארץ אינו נקודת תצפית ייחודית שרק ממנה ניתן לראות את היקום.
באדיבות NASA
דור העתיד של ניסויים יאפשר לנו לחשוף כוכבי לכת הדומים לכדור הארץ על ידי צילום ישיר. אסטרונומים משתמשים כבר היום בטכניקות מיוחדות כדי לשפר את תמונות הגופים בחלל, בסיוע טלסקופים קרקעיים, ותיקון הטשטוש האטמוספרי. מתוכננים אינטרפרומטרים, המחברים טלסקופים רבים כך שיש להם כושר הפרדה של טלסקופ גדול מאד, השווה בכושר ההפרדה שלו למערך טלסקופים בודדים. אינטרפרומטר בחלל יכול להשיג רזולוציה מספקת כדי לזהות כוכבי לכת דמויי כדור הארץ סביב כוכבים הדומים למערכת השמש. לבסוף, מפותחים קורונה-גרף, מכשיר שנועד לחסום את הדיסק המואר של הכוכב, כך שניתן לראות את האזור סביב הכוכב, באזור זה היינו מצפים למצוא כוכבי לכת.
מעבר לדימות, האסטרונומים מקווים להשתמש בטלסקופים גדולים וחדשים כדי ליצור ספקטרום של האור החלש המגיע מכוכבי לכת שמחוץ למערכת השמש. לאחר כך נוכל ללמוד על הכימיה של האטמוספרות של כוכבי לכת מרוחקים אלה. החמצן הוא יסוד תגובתי מאוד המעורב בתגובות אנאורגניות רבות. לכן כאשר אנו רואים עודף חמצן באטמוספירה של כוכב הלכת, זהו סימן מובהק של תהליך ביולוגי; במילים אחרות, חמצן מתחדש ללא הרף על ידי פוטוסינתזה או תהליכי חיים אחרים. אנו עשויים להיות מסוגלים להסיק לגבי קיום חיים על כוכבי לכת אחרים על ידי זיהוי נוכחות של חמצן (O2) יחד עם אוזון (O3) ואדי מים (H2O). אלה חתימות ספקטרליות של החיים, הנקראים ביומרקרים.
באדיבות NASA
זיהוי אתרים ההולמים התפתחות חיים כרוך לא רק במציאת כוכבי לכת. מהן הדרישות מפלנטה כדי שתמצא מתאימה לקיום חיים? מכיוון שאנחנו יודעים מעט על מגוון כוכבי הלכת עלינו להניח מעט הנחות ככל האפשר. הנחה בסיסית היא שטמפרטורת הפלנטה חייבת לאפשר קיום מים נוזליים. נוזל הוא ללא ספק התווך הטוב ביותר עבור תהליכים כימיים וביולוגיים. מקור האנרגיה שנועד לשמור על טמפרטורה מתאימה לא חייב להיות אור הכוכב. אנרגיה שנועדה לשמור על טמפרטורות הפלנטה יכולה לבוא גם מאנרגיה גיאותרמית בתוך כוכב לכת או מאנרגיית הגאות של כוכב לכת. כתוצאה מכך, כוכבי הלכת והירחים הגדולים שלהם זוהו כאתרים פוטנציאליים לכל סוגי החיים. למרבה הצער, כרגע אנחנו לא מסוגלים לזהות ירחים חיצוניים, אבל כמה קבוצות מחקר מנסות להרחיב את גבולות הזיהוי לעבר מסות שגודלן כגודל ירחים גדולים.
הוצעו כמה תנאים הכרחיים כדי שפלנטה תאפשר התפתחות חיים. הכוכב סביבו חגה הפלנטה צריך להיות בסדרה הראשית; שלבי ההתפתחות של כוכבים מחוץ לסדרה הראשית הם קצרים מדי או שהם שהכוכבים בשלבים אלה פולטים מעט מדי אנרגיה כדי לאפשר התפתחות חיים. מסת הכוכב אסור שתעלה על 1.5 מסות שמש, זהו גבול עליון המאפשר שהות ארוכה דיה בסדרה הראשית, כך שחיים מורכבים יצליחו להתפתח. קיימת גם הגבלה על עוצמת הנגיהות של הכוכבים המרכזיים, אסור שהנגיהות תעלה על ארבע פעמים נגיהות השמש; משמעותה של נגיהות גדולה יותר פליטת קרינת UV בעוצמה מזיקה, אשר תפגע במולקולות האורגניות. מסת הכוכב המרכזי אסור שתרד מתחת ל- 0.3 מסות שמש. (שימו לב כי הגבול התחתון הוא משמעותי הרבה יותר מאשר הגבול העליון, מפני שרוב מכריע של כוכבים ביקום יש מסה נמוכה.) גבול תחתון זה מתאים ל- 1/100 נגיהות שמש, ומאפשר לכוכב לפלוט די אנרגיה כדי שהמים בכוכבי לכת בסביבה הקרובה יישמרו במצב נוזלי. האזור שבו מים נוזליים קיימים סביב כוכבים קרירים הוא קרוב מאד לכוכב. לכן, האטמוספירה של כוכב לכת במרחק כה קטן עלולה להיקרע. יתר על כן כוכבי לכת הנמצאים במרחק קרוב לכוכב עלולים להינעל בצורה כזו, שפניו תמיד יפנו אל הכוכב. כ- 25% מ- 40 מיליארד הכוכבים בשביל החלב הם כוכבי הסדרה הראשית מסוגים ספקטרליים F, G ו- K, סוגים ספקטרליים המספקים את שני התנאים הראשונים.
בנוסף לדרישות מכוכב מתאים הפלנטה צריכה להיות בעלת מסה מספיקה. מסה נדרשת להפעלת כוח כבידה גדול דיו כדי לשמור על אטמוספירה משמעותית. המסלול של הפלנטה חייב להיות כמעט מעגלי, או קרוב לכך, כדי לשמור על הפלנטה במרחק כמעט קבוע מהכוכב, כדי למנוע שינויים עונתיים דרסטיים. המסלולים אינם צפויים להיות יציבים במערכות כוכבים בינאריים. לכן עלינו להוציא אותם מחשבון הכוכבים המתאימים.
אסטרוביולוגים מסיקים כי אתרים המתאימים לחיים עשויים להימצא סביב מגוון כוכבים רחב, הנמצאים בסדרה הראשית ויש להם רצף של כוכבי לכת וירחים מסיביים דיים. רוב האתרים המתאימים לחיים עשויים להיות גרסאות שונות של מציאות מוכרת – כוכבי לכת דמויי כדור הארץ במסלול סביב כוכבים דמוי שמש. אבל, הטבע עשוי גם לפתח מגוון בלתי צפוי של מקומות אפשריים לחיים. הציד של כוכבי לכת בעשור האחרון זכה להצלחה הגדולה, נמצאות למעלה מ- 500 כוכבי לכת מחוץ למערכת השמש, שכנראה מתאמים לחיים. בעוד אנו ממשיכים לחפש שיבוטים של כדור הארץ, ולשפר את השיטות שלנו לאיתור סמנים ביולוגים, האסטרוביולוגים מקווים להוסיף וללמוד עוד על התפתחות החיים, על ידי מחקר בתחום הקרוב אלינו, העוסק בהיסטוריה של פלנטת הבית.
Author: Chris Impey