Γιγάντιοι υδάτινοι πλανήτες μπορεί να φιλοξενούν ζωή

Πηγή: The Independent, Μάιος 2005

Φανταστείτε ένας γιγαντιαίο, γαλανόλευκο πλανήτη με έναν ωκεανό εκατοντάδες φορές μεγαλύτερο από τη γη και 10 φορές πιο βαθύ. Σύμφωνα με πλανητικούς φυσικούς στη Γαλλία και την Αμερική, τέτοιοι "ωκεάνιοι πλανήτες" θα μπορούσαν να είναι συνηθισμένοι - και ενδεχομένως οι καλύτερες θέσεις μέσα στον Γαλαξία μας για να βρούμε ζωή.

Μέχρι σήμερα, κανένας δεν υποψιάστηκε την ύπαρξη αυτών των γιγάντιων υδάτινων κόσμων, αλλά κατά την προηγούμενη δεκαετία οι αστρονόμοι έχουν ανακαλύψει περισσότερους από 150 πλανήτες που βρίσκονται σε τροχιά γύρω από άστρα. Αυτά τα "εξωηλιακά" πλανητικά συστήματα έχουν αλλάξει τις ιδέες μας για το είδος των πλανητών που είναι πιθανοί.

Ειδικότερα, μερικά από τα εξωηλιακά πλανητικά συστήματα περιέχουν "καυτούς Δίες". Αέριους γιγάντιους πλανήτες παρόμοιους με τον Δία μας, αλλά περιστρέφονται πολύ κοντά με τον αστρικό γονέα τους. Στην περίπτωση του κοντινού αστεριού 51 Πήγασος, παραδείγματος χάριν, ένας όμοιος πλανήτης με τον Δία βρίσκεται οκτώ φορές πιο κοντά στο αστέρι του από την απόσταση στην οποία ο Ερμής - ο ενδότατος πλανήτης στο ηλιακό μας σύστημα - περιστρέφεται γύρω από τον ήλιο.

Ο γρίφος εδώ είναι ότι, εάν τέτοιοι πλανήτες γεννιούνται τόσο κοντά στα αστέρια τους, η τρομακτική θερμότητα πρέπει εδώ και πολύ καιρό να τους έχει αναγκάσει να εξατμιστούν. Οι πλανητικοί φυσικοί αναγκάστηκαν να συμπεράνουν, επομένως, ότι οι πλανήτες γεννήθηκαν πολύ μακρύτερα από τα αστέρια τους και έπειτα "μετανάστευσαν" προς το εσωτερικό.

Η εικόνα που έχει προκύψει είναι ενός πλανήτη που οδηγήθηκε προς το άστρο του, στα τελευταία στάδια του σχηματισμού των πλανητών από τη βαρυτική δύναμη, μεταξύ του πλανήτη και του υπολοίπου στροβιλιζόμενου δίσκου της σκόνης από τον οποίο σχηματίστηκαν οι πλανήτες. Αλλά, εάν αυτό θα μπορούσε να συμβεί σε έναν αέριο γιγάντιο πλανήτη όπως στον Δία, γιατί δεν θα μπορούσε να συμβεί σε έναν γιγαντιαίο παγωμένο πλανήτη, όπως ο Ουρανός ή ο Ποσειδώνας;

"Ακριβώς", εξηγεί ο Christophe Sotin του πανεπιστημίου της Νάντης στη Γαλλία. Εάν ένας τέτοιος πλανήτης μετανάστευσε προς το άστρο του, η θερμότητα θα είχε λιώσει το τεράστιο στρώμα πάγου του, με συνέπεια να γίνει ένας πλανήτης με έναν γιγαντιαίο ωκεανό. "Οι παρατηρητικές τεχνικές δεν είναι αρκετά καλοί για να ανιχνεύσουν τέτοιους ωκεάνιους πλανήτες ακόμα", λέει ο Sotin. "Αλλά σκεφτόμαστε ότι θα μπορούσαν να είναι πολύ συνηθισμένοι στο Γαλαξία μας".

Η δυνατότητα να υπάρχουν ωκεάνιοι πλανήτες δεν είναι ακριβώς νέα. Αυτή η ιδέα προτάθηκε αρχικά από τον David Stevenson του Τεχνολογικού Ιδρύματος της Καλιφόρνιας στην Πασαντένα. Εντούτοις, ο Sotin και οι συνάδελφοί του είναι οι πρώτοι που βρήκαν τις λεπτομέρειες και τις δημοσίευσαν.

Ο Sotin έμαθε για την δυνατότητα των ωκεάνιων πλανητών από τους συναδέλφους του. Ξεκίνησε να υπολογίζει με τι μπορεί να μοιάζουν, όταν ανακάλυψε ότι οι συνάδελφοί του σκέφτηκαν ότι θα μπορούσαν να υπάρχουν ωκεανοί βάθους χιλιάδων χιλιομέτρων. "Αναγνώρισα ότι ήταν συνολικά παράλογο", αναφέρει ο Sotin. Ο  Sotin είναι εμπειρογνώμονας για τον πάγο που διαμορφώνεται κάτω από συνθήκες υψηλής πίεσης. Και έχει χρησιμοποιήσει την εμπειρία του για να συμπεράνει την εσωτερική δομή του γιγαντιαίου παγωμένου φεγγαριού του Δία, Καλλιστώ. Συνήθως, το σημείο τήξης του πάγου χαμηλώνει κάτω από υψηλή πίεση. Αυτό θα σήμαινε ότι σε ένα μεγάλο βάθος, σε έναν πλανήτη με πάγο, ο πάγος εκεί θα συμπιεζόταν κάτω από το βάρος όλου του υπερκείμενου υλικού, και θα πρέπει να ήταν σε υγρή κατάσταση. "Αυτό είναι που οδήγησε τους συναδέλφους μου να σκεφτούν ότι όλος ο πάγος σε έναν παγωμένο πλανήτη θα έλειωνε, με αποτέλεσμα να δημιουργηθούν ωκεανοί με βάθος χιλιάδες χιλιόμετρα", λέει ο Sotin.

Εντούτοις, ήξερε ότι με μια υπερβολική υψηλή πίεση - βαθιά σε έναν παγωμένο γίγαντα - ο πάγος εισέρχεται σε μια διαφορετική "φάση" γνωστή ως "Πάγος ΙΙ" (Ice II). Αντί το σημείο τήξης του να μειώνεται καθώς η πίεση ανεβαίνει, αντιθέτως αυξάνεται, κι έτσι ο πάγος εμποδίζετε να λιώσει. "Συνεπώς, θα έχετε έναν ωκεανό περίπου 100 χιλιόμετρα βαθύ μόνο, κι όχι χιλιάδες χιλιόμετρα βαθύ", εξηγεί ο Sotin.

Ο Sotin και οι συνάδελφοί του έχουν υπολογίσει το βάθος του υγρού ύδατος σε γιγαντιαίους πλανήτες πάγου με λιγότερο από 10 φορές τη μάζα της Γης. Το βάθος εξαρτάται από τη θερμοκρασία της επιφάνειας του πλανήτη, η οποία εξαρτάται εν συνέχεια από την ατμόσφαιρα, η οποία μπορεί να περιέχει αέρια του θερμοκηπίου, όπως το διοξείδιο του άνθρακα και ο υδρατμός, που παγιδεύουν τη θερμότητα. Δεδομένου ότι η ατμοσφαιρική σύνθεση ενός τέτοιου πλανήτη δεν είναι πολύ γνωστή, ο Sotin έχει υπολογίσει το ωκεάνιο βάθος για διαφορετικές θερμοκρασίες της επιφάνειας.

Εάν η θερμοκρασία της επιφάνειας είναι 7ο C, ο ωκεανός θα έχει βάθος 72 χιλιόμετρα και η θερμοκρασία του βυθού και η πίεση θα είναι 35οC και 11.000 ατμόσφαιρες αντίστοιχα. Για μια υψηλότερη θερμοκρασία της επιφάνειας, ο ωκεανός θα είναι βαθύτερος, και αντίστροφα. Παραδείγματος χάριν, με μια θερμοκρασία της επιφάνειας 30οC οδηγούμαστε σε ένα τεράστιο ωκεάνιο βάθους 133 χιλιομέτρων.

Ένας πλανήτης με οκτώ φορές τη μάζα της Γης θα είχε διπλάσια διάμετρο από τη Γη και μια βαρύτητα στην επιφάνεια του 50% υψηλότερη. Ένας ωκεανός 100 χιλιόμετρα βαθύς είναι 10 φορές το βάθος της βαθύτερης ωκεάνιας τάφρου και 40 φορές το μέσο βάθος του ωκεανού. Με τον ωκεανό να καλύπτει μια περιοχή έξι φορές αυτή της γης, επομένως μιλάμε για έναν όγκο 240 φορές μεγαλύτερο. "Ο γήινος ωκεανός είναι απλώς μια λακκούβα συγκρινόμενος με αυτόν", αναφέρει ο Sotin.

Άλλοι ερευνητές έχουν προτείνει επίσης την ύπαρξη υδάτινων κόσμων, αλλά γεννημένοι κοντά στο άστρο, και δεν μετανάστευσαν σε αυτά από κάπου μακριά. Σύμφωνα με τις προσομοιώσεις μιας ομάδας με επικεφαλής τον Sean Raymond του Πανεπιστημίου Ουάσιγκτον στο Σιάτλ, είναι δυνατό να φτιαχτούν πλανήτες με περισσότερο από 100 φορές το νερό της γης.

Σε τέτοιους ωκεάνιους πλανήτες, δεν θα υπήρχε καμία πιθανότητα οποιωνδήποτε ηπείρων πάνω από το νερό, δεδομένου ότι ο ωκεανός αυτός θα ήταν 10 φορές βαθύτερος από το ύψος του Έβερεστ. Το κλίμα σε έναν τέτοιο κόσμο θα εξαρτιόταν από καταστάσεις, όπως η τροχιά του πλανήτη και ο προσανατολισμός του άξονα με τον οποίο περιστρέφεται, έτσι γενικά δεν είναι προβλέψιμο.

Αλλά ο καιρός του πλανήτη αυτού είναι πιθανό να είναι ακραίος. "Στη Γη, οι τυφώνες ξεθυμαίνουν όταν αντιμετωπίζουν το έδαφος αλλά, σε έναν ωκεάνιο κόσμο, δεν θα υπήρχε καμιά στεριά για να αντιμετωπίσουν", τονίζει ο Sotin. "Θα υπάρχουν σούπερ τυφώνες με τεράστια κύματα πάνω στον ωκεανό", λέει ο ο Sotin. 

Τι γίνεται με τις προοπτικές για τη ζωή; Για τη γη, πιστεύουμε ότι η ζωή ξεκίνησε σε νερά με πολλά θρεπτικά συστατικά κοντά σε ηφαιστειακές διεξόδους στον πυθμένα της θάλασσας. Ο κρίσιμος παράγοντας, επομένως, είναι πόσος πάγος στον πυθμένα του ωκεανού χωρίζει το νερό από το ηφαιστειακό εσωτερικό του πλανήτη. "Εάν είναι ένα λεπτό στρώμα, τότε οι προοπτικές για τη ζωή είναι καλές", λέει ο Sotin. "Εάν είναι παχύ, δεν είναι."

Εντούτοις, μια μειονότητα επιστημόνων νομίζει ότι η ηφαιστειακή δραστηριότητα δεν είναι απαραίτητη για να ξεκινήσει η ζωή. Αυτοί είναι επιστήμονες, με επικεφαλής τον Chandra Wickramasinghe του πανεπιστημιακού κολεγίου της Ουαλίας στο Κάρντιφ, που θεωρούν ότι η ζωή "σπέρνεται" από το διάστημα, με μικροοργανισμούς που διαδίδονται από το ένα σύστημα άστρων σε ένα άλλο με τη βοήθεια της σκόνης των κομητών. Εάν αυτή η ιδέα της διαστρικής πανσπερμίας είναι σωστή, τότε οι ωκεάνιοι πλανήτες περιέχουν βεβαίως ζωή. Οι βασικές θρεπτικές ουσίες θα μπορούσαν να φτάσουν με τους μετεωρίτες, που βομβαρδίζουν συνεχώς τον ωκεανό από το διάστημα.

Οι ωκεάνιοι πλανήτες είναι επίσης συναρπαστικοί και στους πλανητικούς επιστήμονες επειδή μπορεί να είναι σχετικά εύκολο να ανιχνευθούν. Αυτήν την περίοδο, οι παρατηρητικές τεχνικές έχουν δυσκολία να ανιχνεύσουμε ακόμη και μια γιγαντιαία μάζα, ακόμα και σαν τον Δία, και τέτοια σώματα δεν ανιχνεύονται άμεσα, παρά μόνο από την επίδραση της βαρύτητάς τους πάνω στο γονικό άστρο τους.

Οι επιστήμονες αγωνίζονται να ανιχνευθεί άμεσα ένας εξωηλιακός πλανήτης - από το φως που ανακλάται από τον ήλιό του. Για έναν πλανήτη σαν τη Γη - το ιερό δισκοπότηρο των πλανητικών αναζητήσεων - αυτό είναι πάρα πολύ δύσκολο. "Εντούτοις, για έναν ωκεάνιο πλανήτη, πολύ μεγάλο και με έναν ωκεανό που λάμπει, όπως ένα γιγάντιο κάτοπτρο, πρέπει να είναι πολύ ευκολότερο", ευελπιστεί ο Sotin.

Αυτήν την περίοδο, κατασκευάζονται διάφορα διαστημικά παρατηρητήρια για να ανιχνεύσουν τους εξωηλιακούς πλανήτες άμεσα. Μεταξύ άλλων περιλαμβάνουν το πρόγραμμα Darwin, έναν στολίσκο έξι διαστημικών σκαφών της Ευρωπαϊκής Διαστημικής Υπηρεσίας, που θα πετούν σε σχηματισμό, και που το κάθε ένα θα φέρει ένα υπέρυθρο τηλεσκόπιο των δύο μέτρων και ο Επίγειος Ανιχνευτής Πλανητών (Terrestrial Planet Finder) της NASA, ένα τηλεσκόπιο του ορατού φωτός των οκτώ μέτρων. Εάν οι ωκεάνιοι πλανήτες πραγματικά υπάρχουν, τότε θα είναι ένας από τους στόχους τους.

Συγγραφέας: Marcus Chown