Skąd wiemy, że odległe planety są podobne do Ziemi?

„Tak naprawdę brak jest wspólnych oczekiwań czy kryteriów, według których planetę można było uznać za ziemiopodobną”, mówi Leconte. Niektórym wystarczy, że planeta jest skalista, czyli że jej powierzchnia pokryta jest materiałem w stanie stałym, w przeciwieństwie do gazowych olbrzymów takich jak Jowisz czy Saturn.

Aby to ustalić, naukowcy najpierw mierzą promień planety, gdy przechodzi przez tarczę gwiazdy, co pozwala im oszacować jej rozmiar. Aby obliczyć jej masę, przyglądają się orbicie planety oraz „drżeniu” gwiazdy w czasie okrążania jej przez ciało niebieskie. Korzystając z tych obliczeń, mogą oni następnie obliczyć gęstość planety, aby odróżnić planety skaliste od planet gazowych.

„Mimo to istnieją planety skaliste o temperaturze 2000 ºC, których powierzchnia jest właściwie stopioną masą”, dodaje Leconte. Te planety z tak zwanymi oceanami lawy nie nadają się do życia. „W każdym razie nie dla nas”.

Następnym krokiem jest sprawdzenie, czy klimat planety jest umiarkowany, czyli na tyle łagodny, by na jej powierzchni mogła utrzymać się woda w stanie ciekłym. Wskazuje na to ilość światła, jakie odbiera planeta, a także jej orbita.

Dla niektórych naukowców to jednak wciąż za mało, by móc uznać planetę za ziemiopodobną. Chcą wiedzieć, czy znajduje się na niej odpowiednia atmosfera. W tym celu ponownie przyglądają się planecie, gdy ta przechodzi na tle tarczy gwiazdy. Ponieważ niektóre gazy blokują pewne długości fali światła, światło wokół planety może wskazywać na rodzaj atmosfery.

Najtrudniejsze jest ustalenie, czy na powierzchni planety faktycznie znajduje się woda w stanie ciekłym. Informacji na ten temat może dostarczyć nam gęstość planety, ale obliczenia muszą być niezwykle precyzyjne. Wszystko to dlatego, że nawet na planetach, których powierzchnię pokrywają oceany, takich jak nasza, mimo że 71 % jej powierzchni pokrywa woda, to wciąż stanowi ona niewielki ułamek całkowitej masy. Innymi słowy: Promień Ziemi wynosi około 6 000 km, natomiast oceany mają średnio około 3,5 kilometra głębokości.

Taka wiedza byłaby wystarczająca. „O ile nie liczymy na to, że spotkamy tam życie pozaziemskie, gdy mówimy o planetach podobnych do Ziemi, większość ma na myśli skalistą planetę o umiarkowanych warunkach, z atmosferą i wodą w stanie ciekłym”, mówi Leconte.W ramach finansowanego ze środków UE projektu WHIPLASH Leconte opracował nowy zestaw narzędzi i technik do analizy atmosfer odległych planet.

Dzięki projektowi WHIPLASH badacz opracował nowe ramy potrzebne do zrozumienia fizyki i składu atmosfer egzoplanet, oparte na innowacyjnym trójwymiarowym symulatorze atmosfery planetarnej.

Dzięki niedawnemu uruchomieniu Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba (ang. James Webb Space Telescope, JWST) oraz zaplanowanej na dalszą część tej dekady misji Ariel Europejskiej Agencji Kosmicznej naukowcy będą mogli zbadać cechy odległych planet z ultrawysoką rozdzielczością.

Mogłoby to dostarczyć więcej informacji na temat egzoplanet krążących wokół TRAPPIST-1, gwiazdy oddalonej od Ziemi o zaledwie 40 lat świetlnych, w tym obecności ciekłej wody na ich powierzchni.Najbliższy nam układ gwiezdny skupia się wokół czerwonej gwiazdy karłowatej Proxima Centauri. Z kolei w odległości nieco ponad czterech lat świetlnych od Ziemi znajduje się Proxima Centauri b, najbliższa nam egzoplaneta ziemiopodobna. Jak szybko możemy więc spodziewać się wysłania na nią misji?

Nawet gdyby udało nam się osiągnąć prędkość równą 10 % prędkości światła, podróż potrwa aż 40 lat. „Jest kilka szalonych pomysłów na wysłanie bardzo lekkich sond popychanych przy pomocy wiązki lasera”, zauważa Leconte. „Ale mimo to uważam, że to tylko fantastyka naukowa. Nie wydaje mi się więc, aby było to możliwe w najbliższym czasie”.

Kliknij tutaj, aby dowiedzieć się więcej na temat badań Jérémy''ego Leconte: New tools for taking a closer look at exoplanets