Tietojemme mukaan maapallon ulkopuolinen elämä tarvitsee kallioisia planeettoja elääkseen. Varhaisimmat tällaiset planeetat ovat saattaneet olla täynnä hiiltä, ja varhaiset elämänmuodot ilmestyvät maailmoihin, joissa kuori on timanttikerroksia ja hiilenmusta pintakivet.
Natalie Mashianin ja Avi Loebin äskettäisessä tutkimuksessa Harvard-Smithsonian Astrofysiikan keskuksessa tarkasteltiin planeettojen muodostumista hiilellä parannetuilla metallihuonoilla tähdellä (CEMP). Tällaiset tähdet muodostuivat todennäköisesti varhaisessa maailmankaikkeudessa heti, kun massiivisten tähtien ensimmäinen sukupolvi oli polttanut ydinpolttoaineensa ja räjähtänyt supernoovina. Jos tällaisten tähtien ympärillä on planeettoja, se tarkoittaa, että elämä olisi voinut ilmetä maailmankaikkeudessa parin sadan miljoonan vuoden kuluessa Isosta Bangista, 13, 8 miljardia vuotta sitten. Aiemmat tutkimukset ehdottivat, että se olisi saattanut viedä pidempään; vanhin vielä löydetty eksoplaneettajärjestelmä, Kepler 444, ympäröi noin 11, 2 miljardia vuotta vanhaa tähteä.
Elementtejä, kuten rautaa ja piitä, pidetään yleensä välttämättöminä planeettojen valmistuksessa, koska ne muodostavat pölyjyviä, joiden ympärille suuret elimet voivat muodostua painovoiman lisääntymisen kautta. Jopa vetypitoiset kaasujättiläiset, kuten Jupiter, aloittivat sellaisesta "siemenestä". CEMP: issä ei kuitenkaan ole niin paljon raskaita elementtejä, kuten rautaa kuin aurinkoomme, vain satatuhannesosaa, mikä sanoo jotain, koska aurinko on vain 0, 003 prosenttia rautaa. Joten jos CEMP: t muodostuvat pääasiassa kaasupilvistä ja hiilen, hapen ja typen pölystä, yksi kysymys on, voisiko maan kaltaisia planeettoja muodostua kiinteillä pinnoilla.
Mashian ja Loeb viittaavat siihen, että planeetat voivat tosiaankin siirtyä sellaiseen sumuun ja siten CEMP: n ympärille. Tähtitieteilijät saattavat löytää heidät uusimpien avaruusteleskooppien ja tulevien instrumenttien, kuten James Webbin avaruusteleskoopin, avulla, kun ne tulevat verkkoon. "Menetelmät ovat samat [kuin aiemmissa exoplanet-tehtävissä]", Loeb kertoi Smithsonian.com-sivustolle. "Sinä etsisit planeettoja, jotka kulkevat heidän tähtensä kautta."
Mashian ja Loeb mallinntivat tutkimuksessaan etäisyydet planeettojen muodostamista CEMP: stä ja kuinka suuret ne ovat todennäköisesti. Tällaisissa planeetoissa olisi vähän rautaa ja piitä, elementtejä, jotka muodostavat suuren osan maapallosta. Sen sijaan ne olisivat rikkaampia hiilellä. He havaitsivat, että enimmäiskoko olisi yleensä noin 4, 3-kertainen maapallon säteen kanssa. Tutkimuksen mukaan hiiliplanetaatti mahdollistaisi myös, että pinnalle muodostuu paljon hiilivetymolekyylejä, mikäli lämpötila ei ole liian korkea. Ja mikä tahansa planeetta, jonka massa on alle noin 10 kertaa maapallon, osoittaisi ilmakehään paljon hiilimonoksidia ja metaania, tutkimus sanoo.
Kevyempiä elementtejä sisältävässä nebulassa hän lisäsi, että todennäköisesti on myös vettä, biosfäärin toista avainkomponenttia. "Jopa alhaisilla happitasoilla vedyllä on taipumus yhdistyä siihen ja tehdä vettä", hän sanoi. Joten hiiliplaneetalla voi olla vettä. Loeb sanoi lausunnossaan, että koska elämä itsessään on hiilipohjaista, se on hyvä asia elävien esineiden ulkonäköön.
CEMP: t ovat niin köyhiä raskaimmissa elementeissä, koska ne on rakennettu ensimmäisten tähdet, jotka ilmestyvät maailmankaikkeudessa - behemotit, joiden auringon massa on satoja kertoja. Massiivisen tähden ydin on kuin sipuli. Ydinfuusion luomat raskaimmat elementit ovat kohti keskustaa - rauta, magnesium ja pii ovat sisimmissä kerroksissa, kun taas hiili, happi ja osa jäljellä olevasta heliumista ja vedystä ovat ulkopinnoissa. Loeb sanoi, että suuri osa sisäkerrosten materiaalista - nuo raskaammat elementit - putoaa takaisin mustaan reikään, joka muodostuu, kun tähti muuttuu supernovaksi. Samaan aikaan vaaleammat elementit työnnetään avaruuteen uusien tähtien muodostamiseksi. Ne tähdet, jotka muodostuvat ensimmäisestä jäljelle jääneistä kaasuista, olisivat köyhiä metalleissa, kuten rauta, mutta hiilellä rikkaita - CEMP: itä.
Vasta myöhemmin, kun vähemmän massiiviset tähdet ikääntyvät ja räjähtävät supernoovina, raskaammat metallit pääsevät ulos. Alle 25 aurinkomassan tähti romahtaa neutronitäheksi tai päätyy valkoiseksi kääpiöksi. Toisin kuin mustia reikiä, neutronitähteillä ja valkoisilla kääpiöillä ei ole poistumisnopeuksia kuin valoa, joten supernoovan räjähdys levittää paljon todennäköisemmin rautaa tähden ytimestä. Siksi auringon kaltaisilla tähtiillä on yhtä paljon rautaa kuin heillä, ja miksi maapallossa on vielä raskaampia elementtejä.
Onko sellaisilla planeetoilla elämää vai ei, on kuitenkin edelleen avoin kysymys. Itse tutkimuksessa se koskee enemmän planeettojen muodostumisen saamista ensisijaisesti, mikä on välttämätön askel elämälle. "Jatko-opiskelijani [Mashian] on konservatiivinen", Loeb pihti. Jotta elämän merkit voidaan nähdä, täytyy nähdä kyseisten planeettojen ilmapiirit. Kohde olisi hapen allekirjoitus, joka puuttuu jollain tapaa täydentää sitä, häviää planeetan ilmakehästä reagoidessaan pintakivimien kanssa. Maapallolla happea tuottavat kasvit, jotka ottavat talteen hiilidioksidin. Oman planeettamme ilmapiiriä tarkastelevat ulkomaalaiset huomaavat, että jotain oli ylhäällä.
Niiden ilmakehän näkeminen - olettaen, että planeetat ovat itsessään löydettyjä - vaatii todennäköisesti tehokkaampia kaukoputkia kuin nyt. "[James Webbin avaruusteleskooppi] saattaa vähäisesti tehdä sen lähimpien tähtiä varten", hän sanoi. "Mutta CEMP: t ovat kymmenen kertaa kauempana."
