Όσο περνά ο χρόνος πολλαπλασιάζονται και οι συζητήσεις για την πιθανότητα ζωής σε άλλους πλανήτες. Άλλοτε γίνονται εικασίες, άλλοτε διασπείρονται θεωρίες για κοινό μυστικό που είναι γνωστό εδώ και χρόνια και άλλοτε παρουσιάζονται καινούργια επιστημονικά στοιχεία από τους ερευνητές που αλλάζουν άρδην τα δεδομένα.

Τα νέα διαδίδονται αστραπιαία και οι ελπίδες αναπτερώνονται την ίδια στιγμή που ο πλανήτης Γη έχει ξεπεράσει τα όρια αντοχής του.

Αλήθεια, που βρισκόμαστε; Σε ποιο σημείο και βάθος ώστε να μπορεί να ισχυριστεί κάποιος με ασφάλεια ότι δεν είμαστε μόνοι στο απέραντο;

Υπάρχει στο ατέλειωτο σύμπαν ένας πλανήτης σαν τον δικό μας – όχι πολύ μεγάλος, όχι πολύ μικρός, όχι πολύ ζεστός, όχι πολύ κρύος, από πέτρα και με μια ατμόσφαιρα που επιτρέπει τη ζωή; 

Η Laura Kreidberg και η ομάδα της στο Ινστιτούτο Αστρονομίας Max Planck στη Χαϊδελβέργη αναζητούν μια δεύτερη Γη με το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb. 

Το πιο εκπληκτικό είναι αυτό που δεν βρίσκουν.

Ένας εξωπλανήτης παρόμοιος με τη Γη – ο όρος διεγείρει τη φαντασία και φέρνει στο νου εικόνες από ταινίες επιστημονικής φαντασίας. Στην αστροφυσική, είναι μια νηφάλια κατηγορία, ένα συρτάρι για όλους τους πλανήτες πέρα από τον Ήλιο, που είναι περίπου τόσο μεγάλοι και βαρείς όσο η Γη, αποτελούνται από βράχους και περιστρέφονται γύρω από το άστρο τους σε τέτοια απόσταση, ώστε να είναι δυνατή η ύπαρξη υγρού νερού στην επιφάνειά τους. 

Για τον λόγο αυτό χρειάζεται ένα κάλυμμα από αέρια – η ατμόσφαιρα – που τον θερμαίνει μέσω του φαινομένου του θερμοκηπίου και ασκεί επαρκή πίεση στην επιφάνεια, ώστε οι ωκεανοί να μην αρχίσουν να βράζουν και να εξατμίζονται. 

Η Laura Kreidberg, διευθύντρια του Ινστιτούτου Αστρονομίας Max Planck στη Χαϊδελβέργη, αναζητά τέτοιες ατμόσφαιρες στον Γαλαξία μας.

Ποικιλομορφία στο ηλιακό σύστημα

Αλλά πόσα υπάρχουν εκεί έξω; Μια ματιά στην άμεση κοσμική γειτονιά μας δείχνει με την Αφροδίτη, τη Γη και τον Άρη τρεις βραχώδεις κόσμους, οι οποίοι σε κοσμική κλίμακα έχουν περίπου το ίδιο μέγεθος, αλλά πολύ διαφορετικές ατμόσφαιρες: 

Ενώ η Γη έχει μια λεπτή ατμόσφαιρα που αποτελείται κυρίως από άζωτο και οξυγόνο, η Αφροδίτη έχει ένα ασφυκτικό κλίμα θερμοκηπίου κάτω από ένα παχύ στρώμα διοξειδίου του άνθρακα, σχεδόν εκατό φορές βαρύτερο, ενώ ο Άρης, με το εξαιρετικά λεπτό στρώμα αερίων του, προσφέρει ένα μάλλον αμμώδες διαστημικό περιβάλλον. 

Δεν υπάρχουν ίχνη ζωής ούτε στην Αφροδίτη ούτε στον Άρη. Αλλά ακόμη και στη Γη, όταν την παρατηρεί κανείς από τον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό κατά τη διάρκεια της ημέρας, δεν υπάρχουν σχεδόν καθόλου ενδείξεις ζωής – μόνο τη νύχτα λάμπει ένα δίκτυο από φωτεινές πόλεις και δρόμους.

Και μόνο όταν η διαστημική σόνα Juice της ESA, κατά την πτήση της το φθινόπωρο του 2024, έστρεψε τα όργανα μέτρησης της προς την ατμόσφαιρα της Γης και βρήκε ίχνη ζωής στην ατμόσφαιρα της Γης, επιτεύχθηκε η πρώτη μετρητική απόδειξη ζωής σε έναν πλανήτη από το διάστημα. Από απόσταση ετών φωτός, όμως, αυτό το εύρημα δεν θα ήταν δυνατό.

Η ανίχνευση πλανητών που κινούνται στο σκοτάδι έξω από το ηλιακό σύστημα – εκατοντάδες χιλιάδες έως εκατομμύρια φορές πιο μακριά από εμάς από ό,τι ο Ήλιος – είναι μια περίπλοκη επιχείρηση. Τελικά, είναι πολύ μικρότεροι και λάμπουν πολύ πιο αδύναμα από τα άστρα τους, για παράδειγμα όταν αντανακλούν το φως τους προς την κατεύθυνσή μας ή εκπέμπουν οι ίδιοι θερμική ακτινοβολία. 

Είναι βέβαια υποθετικό σενάριο, αλλά ακόμη και στο ηλιακό μας σύστημα, ακριβώς στην κοσμική μας αυλή, θα μπορούσε να κρύβεται ένας πλανήτης που δεν έχει ακόμη ανακαλυφθεί με τηλεσκόπια. 

Αν υπάρχουν κάπου εκεί έξω κατοικήσιμοι κόσμοι, είναι ορατοί το πολύ ως μικροσκοπικά και αχνά φωτεινά σημεία που κρύβονται στο εκτυφλωτικό φως του άστρου.

Είναι σαν να προσπαθείς να διακρίνεις ένα μικρό πετραδάκι στο φως ενός προβολέα στη Σελήνη.

Αναζητώντας ατμόσφαιρες σε μακρινούς βραχώδεις πλανήτες

Μόνο τη δεκαετία του 1990 ανακαλύφθηκαν οι πρώτοι πλανήτες εκτός του ηλιακού συστήματος. Σήμερα, οι αστρονόμοι γνωρίζουν σχεδόν 6000 εξωπλανήτες. Μόνο περίπου 80 από αυτούς, κυρίως τεράστιοι αέριοι γίγαντες που εκπέμπουν θερμική ακτινοβολία ορατή στο υπέρυθρο φως, έχουν φωτογραφηθεί άμεσα. 

Οι υπόλοιποι πλανήτες ανακαλύφθηκαν από τους κυνηγούς πλανητών μόνο έμμεσα και με μεγάλη επιδεξιότητα στα βάθη του Γαλαξία μας, πάνω από το 70% των οποίων με τη λεγόμενη μέθοδο διέλευσης: όταν ένας πλανήτης, όπως τον βλέπουμε εμείς, περνά μπροστά από το άστρο του, μπλοκάρει ένα μικρό μέρος του φωτός του άστρου. 

Σε ακραίες περιπτώσεις, η συνολική φωτεινότητα του άστρου φαίνεται να μειώνεται κατά μερικά εκατοστά του ποσοστού, και από αυτό το αδύναμο τρεμόπαιγμα μπορεί να συναχθεί το μέγεθος και η περίοδος περιστροφής του πλανήτη. Φυσικά, η μέθοδος λειτουργεί τόσο καλύτερα όσο μεγαλύτερος είναι ο πλανήτης.

Ωστόσο, αυτή η έμμεση μέτρηση δεν αποκαλύπτει τίποτα σχετικά με το αν οι πετρώδεις πλανήτες που μοιάζουν με τη Γη έχουν ατμόσφαιρα, επειδή η ατμόσφαιρά τους είναι πολύ λεπτή για να παίζει ρόλο στη σκίαση του φωτός του άστρου – στη Γη, για παράδειγμα, το στρώμα αερίου συμβάλλει λιγότερο από 1% στη συνολική διάμετρο. 

Η Laura Kreidberg και οι συνεργάτες της χρησιμοποιούν λοιπόν ένα τέχνασμα. Όταν το φως του άστρου που βρίσκεται πίσω διαπερνά το αέριο περίβλημα του πλανήτη που περιστρέφεται, συναντά εκεί μόρια αερίου και αντιδρά μαζί τους: 

Είτε πρόκειται για υδρατμούς, μεθάνιο ή διοξείδιο του άνθρακα, κάθε μόριο αφήνει στο φως των άστρων, στο φάσμα όλων των χρωμάτων και μηκών κύματος, χαρακτηριστικά ίχνη, και με βάση αυτά τα αποτυπώματα οι αστρονόμοι προσπαθούν να εξαγάγουν συμπεράσματα σχετικά με τη σύνθεση της ατμόσφαιρας.

Για τη λεγόμενη φασματοσκοπία μετάδοσης – δηλαδή την ανάλυση του αστρικού φωτός που έχει μεταβληθεί κατά τη διαδρομή του μέσω της ατμόσφαιρας του πλανήτη – η Kreidberg και η ομάδα της χρησιμοποιούν το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb. 

«Είναι το πιο προηγμένο επιστημονικό όργανο που έχει σταλεί ποτέ στο διάστημα», λέει ενθουσιασμένη η Kreidberg, «αναπτύχθηκε για σχεδόν τρεις δεκαετίες και είμαι τυχερή που γεννήθηκα ακριβώς την κατάλληλη στιγμή για να μπορέσω να εργαστώ με αυτό». 

Και ακόμα κι αν το μετρούμενο σήμα είναι αδύναμο, υπάρχουν αποτυπώματα χημικών στοιχείων σε κόσμους που βρίσκονται πολλά έτη φωτός μακριά. «Ωθούμε τα όργανα μέτρησης στα όριά τους», εξηγεί. 

Η πρόκληση να ανακαλύψει κανείς  και να μελετήσει μια ατμόσφαιρα σε αυτές τις τεράστιες αποστάσεις είναι τεράστια. Οι ατμόσφαιρες είναι εξαιρετικά δυναμικά συστήματα. Στη Γη, για παράδειγμα, οι ωκεανοί, τα σύννεφα, τα φυτά, τα ηφαίστεια και τα ζωντανά όντα επηρεάζουν αμοιβαία το ένα το άλλο, υπάρχουν χημικές αντιδράσεις, στρωματοποιήσεις, ρεύματα, αναμειγνύσεις. 

Η ανακατασκευή ενός τόσο πολύπλοκου συστήματος από απόσταση εκατοντάδων έως χιλιάδων ετών φωτός είναι τολμηρή. Ειδικά όταν ο πλανήτης ίσως δεν περνά μπροστά, αλλά πίσω από το άστρο του, ενώ ο James Webb είναι στραμμένος προς αυτόν. 

«Αυτό είναι που με κρατάει ξύπνια τη νύχτα», ομολογεί η Kreidberg, «η ανησυχία ότι κοιτάζουμε τη λάθος στιγμή». 

 Ανάλογα με το πού βρίσκονται αυτοί οι πλανήτες στην τροχιά τους, από τη Γη είναι ορατά διαφορετικά τμήματα της πλευράς της ημέρας, συγκρίσιμα με τις διαφορετικές φάσεις της Σελήνης. Οι ερευνητές χρησιμοποιούν τις διαφορές θερμοκρασίας μεταξύ αυτών των δύο πλευρών ως διαγνωστικό εργαλείο: αν υπάρχει ένα κέλυφος αερίου, θα πρέπει να κατανέμει τη θερμότητα στην επιφάνεια του πλανήτη και η διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ της ημέρας και της νύχτας θα είναι μικρή – όπως στην Αφροδίτη.

 Αντίθετα, αν η πλευρά της ημέρας είναι εξαιρετικά καυτή και η πλευρά της νύχτας παγωμένη, αυτό υποδηλώνει μια γυμνή επιφάνεια χωρίς ατμόσφαιρα. Και αυτό είναι το αποφασιστικό πλεονέκτημα αυτής της μεθόδου θερμοκρασίας, καθώς τα φάσματα μετάδοσης του αστρικού φωτός δεν είναι πάντα ενδεικτικά – ειδικά όταν δεν φέρουν καθόλου ή φέρουν μόνο δύσκολα μετρήσιμα χαρακτηριστικά. 

Αυτό μπορεί να οφείλεται στο γεγονός ότι δεν υπάρχει πραγματικά ατμόσφαιρα, ότι τα σύννεφα στην μακρινή ατμόσφαιρα εμποδίζουν το σήμα ή ότι η ατμόσφαιρα είναι τόσο συμπαγής που σχεδόν κανένα φως από το αστέρι που βρίσκεται πίσω της δεν διαπερνά την ατμόσφαιρα στο δρόμο του προς εμάς.

Μήπως η ομάδα της Laura Kreidberg στο Heidelberg ανακάλυψε τελικά με αυτόν τον τρόπο τα πρώτα ίχνη μιας ατμόσφαιρας φιλικής προς τη ζωή σε έναν μακρινό βραχώδη κόσμο, τα πρώτα στοιχεία ότι δεν είμαστε μόνοι στο σύμπαν; 

«Δυστυχώς, έχουμε άσχημα νέα», λέει η Kreidberg, «κανένας από τους βραχώδεις πλανήτες που έχουμε μελετήσει από το 2024 δεν φαίνεται να έχει ατμόσφαιρα – μια παχιά ατμόσφαιρα, για να είμαστε ακριβείς.

**Πηγή: Ινστιτούτο Max Planck