Prije nekoliko godina planetarna znanstvenica Lynnae Quick zapitala se jesu li neki među više od 4000 dosad poznatih egzoplaneta nalik vodom bogatim mjesecima koji kruže oko Jupitera i Saturna.

Iako neki od tih mjeseca nemaju atmosferu i prekriveni su ledom, ipak su pri vrhu popisa nebeskih tijela na kojima bi, očekuju u američkoj svemirskoj agenciji NASA-i, moglo biti života izvan matičnog nam planeta.

Saturnov mjesec Enkelad i Jupiterov Europa ispod ledene površine imaju oceane, kao i energiju koja stvara izboje vode, što su dvije pretpostavke nužne za nastanak života kakav poznajemo. Ako njih možemo nastaniti, možda je isto moguće i s planetama izvan Sunčevog sustava.

Quick je stoga odlučila istražiti ima li ih u galaksiji Mliječna staza. Matematičkom analizom nekoliko desetaka egzoplaneta, uključujući i one u obližnjem sustavu TRAPPIST-1, s timom je brzo otkrila kako bi više od četvrtine proučavanih egzoplaneta mogli biti oceanski svjetovi, a većina bi ih mogla imati oceane ispod leda. Uz to, mogli bi ispuštati više energije nego Enkelad i Europa.

Znanstvenici bi u budućnosti njihova predviđanja mogli provjeriti mjerenjem emisija topline iz egzoplaneta ili otkrivanjem vulkanskih/kriovulkanskih erupcija praćenjem valnih duljina svjetla koje emitiraju molekule u atmosferi planeta.

Planeti veličinom slični Zemlji

Zasad to nije izvedivo jer su ti planeti predaleko, zaklonjeni svjetlom zvijezda oko kojih kruže. Zato se za procjenu koriste matematički modeli temeljem dostupnih podataka, poput veličine ili mase planeta. Ti bi modeli mogli biti korisni za sužavanje popisa potencijalnih egzoplaneta s povoljnim uvjetima za život, za kojima bi mogao tragati nadolazeći svemirski teleskop James Webb i druge svemirske misije u budućnosti.

Quick i njen tim su upotrijebili podatke o 53 egzoplaneta, veličinom približno sličnih Zemlji iako bi mogli biti i do osam puta masivniji.

Znanstvenici pretpostavljaju kako su planete te veličine češće sastavljene od krutih tvari nego plinovitih, zbog čega je vjerojatnije kako na njima ima tekuće vode. Otkad su tijekom 2017. godine počeli istraživati otkriveno je bar još 30 planeta koji zadovoljavaju parametre po kojima bi mogli biti obuhvaćeni istraživanjem, ali nisu bili.

Rezultati istraživanja objavljeni su u časopisu Publications of the Astronomical Society of the Pacific.

Nakon što su otkrili planete veličinom slične Zemlji, Quick i njen tim nastojali su ustanoviti koliko energije svaka od njih može stvarati i otpuštati kao toplinu. Usredotočili su se na dva glavna izvora topline.

Prvi je toplina nastala tijekom milijardi godina sporog raspada radioaktivnih materijala u plaštu i kori planeta. Stupanj raspada ovisi o starosti planeta i masi njegovog plašta. Drugi znanstvenici veću su odredili taj stupanj za 53 promatrana planeta, uz pretpostavku kako su svi iste starosti i kako njihov plašt čini isti udio u volumenu planeta kao što je to slučaj na Zemlji.

Potom su se bacili na izračun drugog izvora energije - plimnih sila - nastalih uslijed gravitacijskog djelovanja koje se pojavljuje kad jedno nebesko tijelo kruži oko drugog, poput Mjeseca i Zemlje.

Planeti u eliptičnim orbitama nalaze se na različitim udaljenostima od matičnih zvijezda, zbog čega dolazi do promjena u gravitacijskim silama između dva tijela i rastezanja planeta, pri čemu nastaje toplina koja izbija kroz površinu u svemir.

Posao za misiju Europa Clipper

Jedan način kako toplina može izbiti iz unutrašnjosti planeta prema van su vulkani i kriovulkani. Drugi su tektonski pomaci. Bez obzira o kojem se načinu radi, važno je znati koliko energije pritom generira jer je to ključno za nastanjivost.

Previše vulkanske aktivnosti, primjerice, moglo bi za posljedicu imati noćnu moru otopljene lave umjesto nastanjivog svijeta. Premalo takve aktivnosti bi moglo rezultirati ledenom i ogoljenom površinom negostoljubivom za život.

Tijekom idućih deset godina misija Europa Clipper američke svemirske agencije NASA-e istražit će površinu i ono što se nalazi ispod nje na Europi. Što više doznamo o tom mjesecu i njemu sličnima, to ćemo vjerojatno bolje razumjeti slične svjetove izvan Sunčevog sustava, kojih bi mogao biti poveći broj.

Svemirski teleskop James Webb pokušat će otkriti kemijske sastave atmosfera pojedinih planeta u sustavu TRAPPIST-1 u sazvježđu Vodenjaka, od Zemlje udaljenom 39 svjetlosnih godina.

Prije tri godine otkriveno je kako u tom sustavu ima sedam planeta veličine Zemlje. Pretpostavlja se kako bi neki od njih mogli biti pokriveni tekućom vodom. Do tog se predviđanja došlo temeljem mjerenja količine zvjezdane radijacije koju svaki od spomenutih planeta reflektira u svemir. U obzir su uzeli i gustoću planeta, kao i procjenjenu količinu internog zagrijavanja u usporedbi sa Zemljom, piše NASA.