Μία από τις πιο συχνές παραξενιές όσων εξωπλανητών έχουμε παρατηρήσει μέχρι τώρα είναι το φαινόμενο της συγχρονισμένης τροχιάς τους. Το φαινόμενο αυτό δεν είναι άγνωστο. Μάλιστα, το βλέπουμε κάθε βράδυ και στον δικό μας ουρανό, όταν κοιτάμε την Σελήνη. Το φεγγάρι μας λοιπόν, ως γνωστόν, κινείται με τέτοιο τρόπο, ώστε να βλέπουμε συνεχώς μόνο τη μία πλευρά του. Αυτό συμβαίνει διότι ο χρόνος περιστροφής γύρω από τον άξονά του, είναι ο ίδιος με αυτόν της τροχιάς του γύρω από την Γη.
TRAPPIST-1 : Ένα ηλιακό σύστημα επτά πλανητών με μέγεθος σαν τη Γη μπορεί να είναι το καλύτερο μέρος για να ψάξετε για εξωγήινη ζωή
Τι γίνεται όμως αν έτσι κινείται ένας πλανήτης;
Φανταστείτε λοιπόν να ζείτε σε έναν τέτοιο πλανήτη όπου ο ήλιος δεν κινείται ποτέ στον ουρανό. Όπου δεν υπάρχει αυγή, ούτε ηλιοβασίλεμα.
Μην βιαστείτε να απογοητευτείτε. Οι κόσμοι του αιώνιου σκοταδιού και του ατέλειωτου ηλιακού φωτός θα μπορούσαν να είναι το μέλλον της ανθρώπινης φυλής, τουλάχιστον με τα μέχρι τώρα δεδομένα. Οι αστρονόμοι πιστεύουν ότι οι περισσότεροι από τους πλανήτες του γαλαξία μας που έχουν θερμοκρασίες ανάλογες με τη Γη είναι πιθανόν να έχουν συγχρονισμένες – ή αλλιώς «κλειδωμένες» – τροχιές, ακριβώς για τον ίδιο λόγο που ισχύει για τη Σελήνη: Επειδή η τροχιακή περίοδος είναι η ίδια με την περίοδο περιστροφής τους γύρω από το άστρο τους και, συνεπώς, η μία πλευρά τους θα έχει συνεχώς φως και η άλλη θα είναι σκοτεινή, όπως ακριβώς και της Σελήνης.
Ο λόγος που συμβαίνει αυτό είναι απλός. Μέχρι και τα τρία τέταρτα των αστεριών του γαλαξία μας είναι κόκκινοι νάνοι ή «Μ-νάνοι», δηλαδή μικρότεροι και πιο ψυχροί από τον Ήλιο μας. Οποιοσδήποτε πλανήτης περιστρέφεται γύρω από έναν από αυτούς τους Μ-νάνους θα πρέπει να είναι πολύ πιο κοντά στο αστέρι του για να υποστηρίξει περιβάλλον κατάλληλο για τον άνθρωπο, τόσο κοντά όσο είναι ο Ερμής στον Ήλιο μας. Αλλά σε αυτή την απόσταση, η βαρύτητα του αστεριού θα επέβαλε στον πλανήτη ακριβώς μια «κλειδωμένη» τροχιά.
Για παράδειγμα, οι αστρονόμοι ανακάλυψαν πρόσφατα επτά πλανήτες μεγέθους της Γης στην κατοικήσιμη ζώνη του συστήματος TRAPPIST-1, οι οποίες είναι πιθανό να είναι «κλειδωμένοι».
Το TRAPPIST-1 και οι 7 πλανήτες του περίπου 40 έτη φωτός μακριά μας εντοπίστηκαν γύρω από ένα μικρό, εξαιρετικά ψυχρό αστέρι.
Συνεπώς, γεννάται το πρώτο ερώτημα: Πού θα εγκατασταθούν οι άνθρωποι σε έναν «κλειδωμένο» πλανήτη; Η πιο ξεκάθαρη απάντηση φαίνεται να είναι στη ζώνη συνάντησης (ή ζώνη Τερματισμού) της μέρας με τη νύχτα, στο σημείο του λυκόφωτος. «Αυτή θα μπορούσε να είναι η ζώνη “Χρυσομαλλούσα” (Goldilocks), ούτε πολύ ζέστη ούτε πολύ κρύο, “κολλημένη” ανάμεσα στο αιώνιο σούρουπο και την αιώνια αυγή», λέει ο ο Daniel Angerhausen, αστροφυσικός στο Κέντρο Διαστήματος και Πλανητικής Κατοικησιμότητας στο Πανεπιστήμιο της Βέρνης.
Στη ζώνη «τερματισμού», σύμφωνα με τον επιστήμονα, οι άνθρωποι θα μπορούσαν να παράγουν γεωθερμική ενέργεια, χρησιμοποιώντας κρύο νερό από την σκοτεινή πλευρά και ζεστό νερό από την φωτεινή πλευρά με κάποιο είδος θερμικού αντιδραστήρα. Για να υπάρχει πρόσβαση σε νερό σε υγρή μορφή, σε έναν κόσμο που είναι «κλειδωμένος», χρειάζεται ένα σύστημα που να δροσίζει την φωτεινή πλευρά και να θερμαίνει τη σκοτεινή, λέει η Ludmila Carone του Ινστιτούτου Αστρονομίας Μαξ Πλανκ. Διαφορετικά, το νερό θα πάγωνε στην σκοτεινή πλευρά ή, ακόμα χειρότερα, η ίδια η ατμόσφαιρα θα μπορούσε να παγώσει στο σκοτάδι.
«Η κατοικησιμότητα αυτών των πλανητών εξαρτάται πολύ από το πόσο καλά μπορούμε να μεταφέρουμε θερμότητα», λέει η Ludmila Carone . Τα υπολογιστικά μοντέλα προσομοίωσης δείχνουν ότι ένας «κλειδωμένος» πλανήτης μπορεί να έχει δύο ισχυρές ανεμογεννήτριες, μία σε κάθε ημισφαίριο, που μπορεί να λειτουργήσει όπως τα ρεύματα στη Γη. Αλλά αν ο πλανήτης είναι πολύ κοντά στον άστρο του, μπορεί να έχει μόνο μία ανεμογεννήτρια, ακριβώς στο τμήμα που βρίσκεται πιο κοντά στο άστρο. Σε αυτό το σενάριο, η θερμότητα θα μπορούσε να παγιδευτεί στην φωτεινή πλευρά.
Μια καλλιτεχνική απόδοση του πώς μπορεί να μοιάζει η επιφάνεια του TRAPPIST-1f
Ακόμα και μια σχετικά μέτρια διαφορά θερμοκρασίας (ας πούμε 10 βαθμοί) μεταξύ των δύο πλευρών, θα μπορούσε να κάνει αυτούς τους πλανήτες πιο δύσκολα κατοικήσιμους. Ακόμη και ένα ήπιο, άνετο για διαβίωση κλίμα στη φωτεινή πλευρά, μπορεί να είναι αρκετό για να παγώσει το νερό στην σκοτεινή πλευρά, σύμφωνα με την Laura Kreidberg, μια νεαρή επιστήμονα στο Πανεπιστήμιο του Χάρβαρντ που μελετά τις ατμόσφαιρες των εξωπλανητών. «Θα μπορούσε το νερό ολόκληρου του πλανήτη να παγώσει στη σκοτεινή πλευρά; Δεν το γνωρίζουμε ακόμα», λέει. Τα ρεύματα του ωκεανού θα μπορούσαν επίσης να συμβάλουν στη μεταφορά θερμότητας, αλλά αυτό εξαρτάται από το πόσο νερό μπορεί να παράγει ο πλανήτης και από το πού θα βρίσκονται οι ήπειροι.
Ένα πιθανό σενάριο για έναν «κλειδωμένο» πλανήτη είναι το γνωστό και ως το μοντέλο «Earthball», στο οποίο ένας πλανήτης ξεκινάει εξ ολοκλήρου καλυμμένος με πάγο, ο οποίος στη συνέχεια λιώνει στην πλευρά που βλέπει στο άστρο. Σε έναν παρατηρητή από το διάστημα, αυτό θα μπορούσε να μοιάζει με βολβό ματιού, εξηγεί ο Daniel Angerhausen. Ακόμη, με έναν ωκεανό που μεταφέρει αρκετή θερμότητα, θα μπορούσαμε να καταλήξουμε με έναν ωκεανό σε σχήμα αστακού, που περιβάλλεται από πάγο.
Στα πιο ακραία σενάρια, η θερμότητα στην φωτεινή πλευρά γίνεται τόσο μεγάλη ώστε το νερό δεν μπορεί να υπάρχει. Αλλά με αρκετή διαφορά θερμοκρασίας, μπορεί να ξανασχηματιστεί στην σκοτεινή πλευρά.
Αυτό συμβαίνει σε έναν «κλειδωμένο» πλανήτη που ονομάζεται WASP-103b, έναν κόσμο τύπου «καυτού Δία». Σύμφωνα με την Vivien Parmentier του Πανεπιστήμιου της Μασσαλίας, τα μόρια του νερού καταστρέφονται στην φωτεινή πλευρά του, παρασύρονται στην σκοτεινή πλευρά, επαναδομούνται σε μορφή νεφών και στη συνέχεια η διαδικασία επαναλαμβάνεται.
Πέρα από το πρόβλημα διατήρησης του νερού σε υγρή μορφή, ένας «κλειδωμένος» κόσμος γύρω από έναν κόκκινο νάνο θα μπορούσε να έχει και άλλα προβλήματα, λέει η Carone. Οι κόκκινοι νάνοι είναι γνωστοί ως «ευέξαπτοι» και περνούν από φάσεις κατά τις οποίες αναβλύζουν και εκτοξεύουν υλικό στο διάστημα. Αυτές οι εκρήξεις θα μπορούσαν να θερμαίνουν την ατμόσφαιρα ενός πλανήτη στην κατοικήσιμη ζώνη, ενώ το αστέρι θα μπορούσε επίσης να εκτοξεύει υλικό που να απομακρύνει την ατμόσφαιρα. Αυτό συνέβη στη Γη πολύ νωρίς, όταν η αρχική ατμόσφαιρα της ήταν πολύ ψηλά. Στη συνέχεια, η Γη δημιούργησε μια άλλη ατμόσφαιρα από το παγιδευμένο διοξείδιο του άνθρακα. Αλλά σε έναν κόσμο που είναι «κλειδωμένος», μια βίαιη ηλιακή διαταραχή θα μπορούσε να διαταράξει μια ανάλογη διαδικασία στη γέννησή της.
Ακόμη και με ατμόσφαιρα, η φωτεινή πλευρά του πλανήτη θα μπορούσε να εκτεθεί σε θανατηφόρα ακτινοβολία, λέει η Parmentier . Το φως από έναν κόκκινο νάνο δεν θα παρείχε αρκετά φάσματα κύματος UV που χρειάζονται για να δημιουργηθεί όζον, έτσι ο πλανήτης αυτός, αντίθετα από τη Γη, μπορεί να μην έχει στρώμα όζοντος.
Οι άνθρωποι που θα ζουν σε έναν «κλειδωμένο» πλανήτη θα πρέπει επίσης να τρώνε και να αναπνέουν και οι φυσικοί Joseph Gale και Amri Wandel του Εβραϊκού Πανεπιστημίου στην Ιερουσαλήμ, μελετούν εάν τα φυτά θα μπορούσε να επιβιώσουν από τις αστρικές εκρήξεις και την έκθεση στην ακτινοβολία. Αρχικά, τα φυτά μπορεί να επιβιώσουν και να εξελιχθούν στον ωκεανό για να επωφεληθούν από το προστατευτικό στρώμα του νερού. Αλλά τελικά, αν το αστέρι γίνει λιγότερο βίαιο, ο πλανήτης θα μπορούσε να αναπτύξει μια ατμόσφαιρα με αρκετό πάχος ώστε να επιτρέψει στα φυτά να αναπτυχθούν στην επιφάνεια. Οι δύο επιστήμονες έχουν επίσης υπολογίσει ότι πιθανότατα θα υπήρχε αρκετό φως στο ορατό φάσμα για να επιτρέψει τη φυσιολογική φωτοσύνθεση.
Με μια ατμόσφαιρα που θα μπορούσε να διατηρήσει ζωή θα υπήρχαν και αρκετά ρεύματα αέρα αρκετά ισχυρά για να ψύξουν την φωτεινή πλευρά. Η θερμοκρασία μπορεί να καταλήξει να είναι περίπου η ίδια όπως στις τροπικές περιοχές της Γης. Μια ατμόσφαιρα θα μπορούσε επίσης να βοηθήσει στη δημιουργία ενός στρώματος σύννεφων που θα χρησίμευε ως προστασία από την μόνιμη ηλιοφάνεια. ‘Ετσι, τα επιστημονικά μοντέλα προσομοίωσης αυτού του σεναρίου δείχνουν ότι όλο και περισσότεροι άνθρωποι θα μπορούν να αποικίσουν περιοχές και πιο μακριά από την ζώνη «τερματισμού».
Ο Adiv Paradise διδακτορικός φοιτητής αστρονομίας στο Πανεπιστήμιο του Τορόντο έχει μια εικασία για το πώς μπορούσε να μοιάζει η ζωή σε έναν «κλειδωμένο» πλανήτη. Οι άνθρωποι θα μπορούσαν να ζήσουν στη φωτεινή πλευρά, αλλά θα χρειαζόταν να κατασκευάσουν υποδομές εξόρυξης και αγωγών για να φέρνουν πάγο από την σκοτεινή πλευρά. Πολλά εξαρτώνται από το πόσο κακό μπορεί να προκαλέσει ο βομβαρδισμός της ακτινοβολίας στην φωτεινή πλευρά. Ο ίδιος πάντως πιστεύει ότι οι άνθρωποι θα μπορούσαν να μάθουν να ζουν στην παγωμένη σκοτεινή πλευρά: «Είμαι από τη Μινεσότα. Εκεί οι άνθρωποι καταφέρνουν να ζουν σε μέρη που οι αστρονόμοι θα περιέγραφαν ως “μη κατοικήσιμα”.
Η μεγαλύτερη πρόκληση για τους ανθρώπους που ζουν σε έναν «κλειδωμένο» κόσμο, λέει ο Adiv Paradise, θα μπορούσε να είναι ο πολύ διαφορετικός ουρανός. Εάν ζούν στη φωτεινή πλευρά, θα μπορούσαν «να χάσουν κάθε γνώση του σύμπαντος», επειδή δεν θα έβλεπαν ποτέ τα αστέρια. Η αντίληψή τους για τον χρόνο επίσης θα άλλαζε ακριβώς επειδή τα πάντα θα ήταν αμετάβλητα στον ουρανό τους.
