Mye av overskriftene og diskusjonen rundt eksoplanetenes brukbarhet er fokusert på deres nærhet til stjernen og på tilstedeværelsen av vann. Det er fornuftig, fordi det er alvorlig begrensende faktorer. Men disse planetariske kjennetegnene er egentlig bare et utgangspunkt for den beboelige / ikke beboelige diskusjonen. Hva som skjer i en planetens indre er også viktig.
Det er et nesten forvirrende antall faktorer som gjør Jorden til en livsopprettholdende planet. Atmosfæren, vannet, nærheten til stjernen. Stjernetypen og dens stabilitet, planetens orbitalstabilitet, dens beliggenhet i galaksen. Det er bare noen av de som ofte blir diskutert. Andre, mer esoteriske faktorer som størrelsen på Månen kan også spille en avgjørende rolle.
"Hjertet til beboelighet ligger i det planetariske interiøret."
Fra “What Makes A Planet Habitable?”
Men det er også Jordens smeltede kjerne som spiller en overordnet rolle i jordens brukbarhet, ved å lage magnetosfæren som beskytter oss mot solens dødsstråler. Og selv om vi kanskje er kjent med det aspektet av jordens kjerne som tillater levedyktighet, bidrar dens indre sammensetning på andre måter.
Et team av forskere ved Carnegie Institute har skrevet et brev publisert i Science og oppfordret forskere til å utvide omfanget sitt når det gjelder å bestemme levedyktighet. Kjernen i brevet deres er at brukbarhet er altfor kompleks for at en vitenskapelig disiplin kan bestemme, og at det er nødvendig med en helhetlig eller sterkt integrert tilnærming for å få en mer praktisk metode for å bestemme hvilken exoplanet som kan være beboelig.
Og det er en fascinerende lesning.
"Menneskeheten vil bygge et bibliotek med informasjon om de gassformede konvoluttene som bare utgjør en milliondel av en eksoplanets masse."
Fra "What Makes A Planet Habitable."
Når vår observasjonskraft vokser, gjør forskerne saken som vår metodikk for å bestemme levedyktighet også må vokse.
For tiden kan forskere oppdage en eksoplanett, bestemme dens nærhet til stjernen, begrense dens masse og tetthet, og deretter komme med sannsynlige gjetninger om potensiell beboelighet derfra. Fokus for dette er å prøve å finne ut hva en gitt planets atmosfære sannsynligvis vil være. Men selv om vi får stemningen i orden, har vi egentlig bare skrellet det første laget av løken. Som de sier i brevet, "Menneskeheten vil bygge et bibliotek med informasjon om de gassformede konvoluttene som bare utgjør en milliondel av en eksoplanets masse."
Men hva så? Hva med resten av klodens masse? Bestemmer det habitabilitet?
Teamet av forskere er Anat Shahar, Peter Driscoll, Alycia Weinberger og George Cody. I brevet deres snakker de om de mange måtene Jordens indre bestemmer dens brukbarhet.
Teamet erkjenner at fra vårt planetjaktperspektiv, starter det hele med atmosfæren. Forfriskende signaler fra atmosfæren, som tilstedeværelsen av oksygen eller kjemisk sammensetning uten balanse, kan være tegn på liv og brukbarhet. Men de er langt fra definitive.
Atmosfæren er komplekse, dynamiske ting. De er underlagt alle slags innganger, fra kilder til kjemikalier i jordas indre til et interiørs evne til å fungere som vasker for kjemikalier. De er alltid i flyt, og det krever en slags stabilitet over lengre tid for livet å blomstre.
Alle er kjent med jordas vannsyklus, men det er andre sykluser på jobb også. Når vulkaner bryter ut og magma når overflaten gjennom ventilasjonsåpninger, frigjøres kjemikalier som deretter resirkuleres tilbake i jordskorpen. Hvis visse kjemikalier får lov til å bygge seg opp, begrenser de utsiktene for liv. I papiret bruker forfatterne eksemplet på karbon, som atmosfæriske prosesser kan fjerne fra atmosfæren og ta ned til havbunnen. Der blir de resirkulert tilbake inn i interiøret ved subduksjonssonene mellom tektoniske plater.
Poenget de gjør er at du ikke virkelig kan bedømme atmosfæren uten å vite hva klodens indre prosesser er.
Men det er ikke bare prosessene i interiøret som påvirker brukbarheten. Det er også komposisjonen.
De elementære byggesteinene for planeter er konsistente og inkluderer oksygen, silisium og jern. Men mengdene og proporsjonene av disse byggesteinene kan variere veldig. Det bestemmes av forholdene i den protoplanetære disken planetene ble dannet av. Som forfatterne tydeliggjør i brevet sitt, kan mengden av disse elementene og hvordan de behandles under planetdannelse variere med stor margin.
Deres endelige sammensetning i planeten kan også variere på grunn av forholdene i den protoplanetære disken. For eksempel kan dannelsen av gigantiske planeter tidlig i solsystemet påvirke sammensetningen av planeter som dannes senere.
Hele denne variasjonen skaper et forvirrende sett med variabler når det gjelder å bestemme beboelighet.
"Forskningen som trengs for å sammenhengende undersøke disse prosessene, kan ikke gjøres av forskere i en enkelt disiplin isolert."
Fra "What Makes A Planet Habitable."
Det forfatterne argumenterer for er en ny måte å søke etter vane på. De foreslår en mer tverrfaglig måte å gjøre det på. Som de sier i sitt brev, "Forskningen som trengs for å undersøke disse prosessene sammenhengende, kan ikke gjøres av forskere i en enkelt disiplin isolert."
De foreslår eksperimentell forskning som fokuserer på ting som mineralfysikk, og mer observasjonsstudier av stjerneskiver og planetariske diskskomposisjoner. Denne nye kunnskapen vil bli brukt til å bygge en bedre modell for å forstå habitabilitet, noe som vil ta oss lenger enn vår avhengighet av flytende vann, atmosfærisk sammensetning, nærhet til stjernen og de andre faktorene vi bruker for å prøve å bestemme habitabilitet.
Så gir ikke forskere nok vekt til planetens indre når de prøver å fastslå levedyktighet? Svaret er… kanskje.
Kanskje vi trenger et mer gradert system med klassifisering av eksoplaneter. Nivå en beboelighet kan indikere de mest grunnleggende kravene til beboelighet. Nærhet til en passende stjerne, sannsynligvis flytende vann, ting som det. Derfra kunne forskjellige nivåer bli kodifisert i henhold til strengere og strengere forhold.
Lammer et. al. foreslo noe slikt i 2009-papiret deres: "Hva gjør en planet beboelig?" Men klassifiseringssystemet deres på fire nivåer fordypet ikke interiøret i eksoplaneter for dypt. I et papir fra 2012 kalt “På sannsynligheten for beboelige planeter”, fortalte Francois Forget Lammer et. al.s klassifiseringssystem før du graver deg dypere ned i geofysiske prosesser som må være til stede før en planet kan være beboelig.
Dette brevet oppfordrer det vitenskapelige samfunnet til å gå lenger.
En brukbar, mer detaljert modell av exoplanet interiør, ikke bare basert på atmosfære, men på diskens sammensetning og forhold, er trolig nødvendig. I nærmeste fremtid vil kraftigere teleskoper hjelpe oss med å lære mer om eksoplaneter, kanskje til og med gi oss faktiske bilder av noen av dem.
Men hvis teamet bak dette brevet har rett, vil det ikke være nok til å bestemme muligheten for. Vi må skrelle tilbake flere lag av løken, og det kan kreve den mer sofistikerte modellen de ser for seg.
