भविष्य को देखते हुए, नासा और अन्य अंतरिक्ष एजेंसियों के पास अतिरिक्त सौर ग्रह अनुसंधान के क्षेत्र के लिए उच्च उम्मीदें हैं। पिछले एक दशक में, ज्ञात एक्सोप्लैनेट्स की संख्या सिर्फ 4000 तक पहुंच गई है, और अगली पीढ़ी की दूरबीनों को सेवा में लाने के बाद कई और मिलने की उम्मीद है। और अध्ययन करने के लिए बहुत सारे एक्सोप्लैनेट्स के साथ, अनुसंधान लक्ष्य धीरे-धीरे खोज की प्रक्रिया से दूर हो गए हैं और लक्षण वर्णन की ओर।
दुर्भाग्य से, वैज्ञानिक अभी भी इस तथ्य से त्रस्त हैं कि जिसे हम "रहने योग्य क्षेत्र" मानते हैं, वह बहुत सारी मान्यताओं के अधीन है। इसे संबोधित करते हुए, शोधकर्ताओं की एक अंतरराष्ट्रीय टीम ने हाल ही में एक पेपर प्रकाशित किया, जिसमें उन्होंने संकेत दिया कि कैसे भविष्य के एक्सोप्लेनेट सर्वेक्षण आदतों के संकेत के रूप में पृथ्वी-एनालॉग उदाहरणों से परे देख सकते हैं और अधिक व्यापक दृष्टिकोण अपना सकते हैं।
पेपर, जिसका शीर्षक "हैबिटेबल ज़ोन की भविष्यवाणियाँ और उनका परीक्षण कैसे किया जाए" है, हाल ही में ऑनलाइन दिखाई दिया और खगोल विज्ञान और खगोल भौतिकी पर एस्ट्रो 2020 डेकाडल सर्वे को एक श्वेत पत्र के रूप में प्रस्तुत किया गया। इसके पीछे टीम का नेतृत्व पृथ्वी-जीवन विज्ञान संस्थान (ईएलएसआई) और अंतरिक्ष विज्ञान संस्थान (एसएसआई) के एक शोधकर्ता रामेस एम। रामिरेज़ ने किया था, जो 23 विश्वविद्यालयों और संस्थानों के सह-लेखकों और सह-हस्ताक्षरकर्ताओं द्वारा शामिल हुए थे।
डिकैडल सर्वेक्षण का उद्देश्य अनुसंधान के विभिन्न क्षेत्रों में पहले से की गई प्रगति पर विचार करना और आने वाले दशक के लिए प्राथमिकताएं निर्धारित करना है। इस प्रकार, सर्वेक्षण नासा, नेशनल स्पेस फाउंडेशन (NSF), और ऊर्जा विभाग को महत्वपूर्ण मार्गदर्शन प्रदान करता है क्योंकि वे भविष्य के लिए अपने खगोल विज्ञान और खगोल भौतिकी अनुसंधान लक्ष्यों की योजना बनाते हैं।
वर्तमान में, इन लक्ष्यों में से कई एक्सोप्लेनेट्स के अध्ययन पर ध्यान केंद्रित करते हैं, जो आने वाले वर्षों में अगली पीढ़ी के दूरबीनों की तैनाती से लाभान्वित होंगे जैसे जेम्स वेब स्पेस टेलीस्कोप (JWST) और द वाइड-फील्ड इन्फ्रारेड स्पेस टेलीस्कोप (डब्ल्यूएफआईआरएसटी), साथ ही एक्सट्रीमली लार्ज टेलीस्कोप (ईएलटी), थर्टी मीटर टेलीस्कोप और विशालकाय मैगलन टेलीस्कोप (जीएमटी) जैसी ग्राउंड-आधारित वेधशालाएं।
एक्सोप्लैनेट अनुसंधान की ओवरराइडिंग प्राथमिकताओं में से एक ग्रहों की तलाश में है जहां अतिरिक्त-स्थलीय जीवन मौजूद हो सकता है। इस संबंध में, वैज्ञानिक ग्रहों को "संभावित-रहने योग्य" (और इसलिए अनुवर्ती टिप्पणियों के योग्य) के रूप में नामित करते हैं कि वे अपने सितारों के रहने योग्य क्षेत्रों (एचजेड) के भीतर परिक्रमा करते हैं या नहीं। इस कारण से, एक HZ को परिभाषित करने में क्या जाता है, इस पर एक नज़र रखना समझदारी है।
जैसा कि रामिरेज़ और उनके सहयोगियों ने अपने पेपर में संकेत दिया है, एक्सोप्लैनेट वास के साथ प्रमुख मुद्दों में से एक यह है कि मान्यताओं का स्तर। इसे तोड़ने के लिए, HZ की अधिकांश परिभाषाएं सतह पर पानी की उपस्थिति को मानती हैं क्योंकि यह एकमात्र विलायक है जिसे वर्तमान में मेजबान जीवन के लिए जाना जाता है। इन समान परिभाषाओं का मानना है कि जीवन के लिए एक चट्टानी ग्रह की आवश्यकता होती है जिसमें टेक्टोनिक गतिविधि होती है जो एक उपयुक्त रूप से उज्ज्वल और गर्म तारे की परिक्रमा करता है।
हालाँकि, हालिया शोध ने इनमें से कई धारणाओं पर संदेह किया है। इसमें ऐसे अध्ययन शामिल हैं जो इंगित करते हैं कि वायुमंडलीय ऑक्सीजन का अर्थ जीवन की उपस्थिति का स्वचालित रूप से मतलब नहीं है - खासकर यदि वह ऑक्सीजन रासायनिक पृथक्करण का परिणाम है न कि प्रकाश संश्लेषण। अन्य शोधों से पता चला है कि किसी ग्रह के विकास के शुरुआती समय में ऑक्सीजन गैस की उपस्थिति बुनियादी जीवन रूपों के उदय को कैसे रोक सकती है।
इसके अलावा, हाल के अध्ययनों से पता चला है कि कैसे प्लेट टेक्टोनिक्स जीवन के लिए उभरने के लिए आवश्यक नहीं हो सकता है, और तथाकथित "जल दुनिया" जीवन का समर्थन करने में सक्षम नहीं हो सकता है (लेकिन अभी भी हो सकता है)। इन सबसे ऊपर, आपके पास सैद्धांतिक काम है जो बताता है कि जीवन अन्य खगोलीय पिंडों पर मीथेन या अमोनिया के समुद्र में विकसित हो सकता है।
यहाँ का प्रमुख उदाहरण शनि का चंद्रमा टाइटन है, जो एक ऐसे वातावरण को समेटे हुए है जो प्रीबायोटिक स्थितियों और कार्बनिक रसायन विज्ञान से समृद्ध है - जो कि कुछ वैज्ञानिकों को लगता है कि विदेशी जीवनरूपों का समर्थन कर सकता है। अंत में, वैज्ञानिक पानी और कार्बन डाइऑक्साइड जैसे ज्ञात बायोमार्करों की खोज करते हैं क्योंकि वे पृथ्वी पर जीवन के साथ जुड़े हुए हैं, जो जीवन-असर वाले ग्रह का एकमात्र ज्ञात उदाहरण है।
लेकिन जैसा कि रामिरेज़ ने अंतरिक्ष पत्रिका को ईमेल के माध्यम से समझाया, यह मानसिकता (जहां पृथ्वी-एनालॉग को जीवन के लिए उपयुक्त माना जाता है) अभी भी समस्याओं से भरा है:
"शास्त्रीय रहने योग्य क्षेत्र की परिभाषा त्रुटिपूर्ण है क्योंकि इसका निर्माण मुख्य रूप से पृथ्वी-केंद्रित जलवायु संबंधी तर्कों पर आधारित है जो अन्य संभावित रहने योग्य ग्रहों पर लागू हो सकते हैं या नहीं भी हो सकते हैं। उदाहरण के लिए, यह मानता है कि रहने योग्य क्षेत्र के बाहरी किनारे के पास संभावित रहने योग्य ग्रहों पर बहु-बार CO2 वायुमंडल का समर्थन किया जा सकता है। हालांकि, ऐसे उच्च CO2 स्तर पृथ्वी के पौधों और जानवरों के लिए विषाक्त हैं, और इस प्रकार जीवन की सीमाओं की बेहतर समझ के बिना, हम नहीं जानते कि यह धारणा कितनी उचित है।
"शास्त्रीय एचजेड यह भी मानता है कि सीओ 2 और एच 2 ओ संभावित ग्रीनबेट ग्रहों को बनाए रखने वाली प्रमुख ग्रीनहाउस गैसें हैं, लेकिन हाल के वर्षों में कई अध्ययनों ने ग्रीन हाउस गैसों के विभिन्न संयोजनों का उपयोग करते हुए वैकल्पिक एचजेड परिभाषाएं विकसित की हैं, जिनमें वे भी शामिल हैं, हालांकि पृथ्वी पर अपेक्षाकृत मामूली हैं। अन्य संभावित रहने योग्य ग्रहों के लिए महत्वपूर्ण है। ”
पिछले अध्ययन में, डॉ। रामिरेज़ ने दिखाया कि कैसे मीथेन और हाइड्रोजन गैस की उपस्थिति भी पैदा कर सकती है
सौभाग्य से, इन परिभाषाओं का परीक्षण करने का अवसर होगा, अगली पीढ़ी की दूरबीनों की तैनाती के लिए धन्यवाद। न केवल वैज्ञानिक लंबे समय से चली आ रही कुछ मान्यताओं का परीक्षण कर पाएंगे, जिन पर HZ आधारित हैं,
"अगली पीढ़ी के दूरबीन वायुमंडलीय CO2 दबाव में दूर की भविष्यवाणी की वृद्धि की खोज करके रहने योग्य क्षेत्र का परीक्षण कर सकते हैं जो कि दूर रहने योग्य ग्रह अपने सितारों से हैं। यह भी परीक्षण करेगा कि क्या कार्बोनेट-सिलिकेट चक्र, जो कई लोगों का मानना है कि हमारे ग्रह को इसके इतिहास के लिए रहने योग्य बना दिया है, एक सार्वभौमिक प्रक्रिया है या नहीं। "
इस प्रक्रिया में, सिलिकेट चट्टानों को अपक्षय और क्षरण के माध्यम से कार्बन चट्टानों में परिवर्तित किया जाता है, जबकि कार्बन चट्टानों को ज्वालामुखी और भूवैज्ञानिक गतिविधि के माध्यम से सिलिकेट चट्टानों में परिवर्तित किया जाता है। यह चक्र समय के साथ CO2 के स्तर को बनाए रखते हुए पृथ्वी के वायुमंडल की दीर्घकालिक स्थिरता सुनिश्चित करता है। यह भी दिखाता है कि पानी और प्लेट टेक्टोनिक्स जीवन के लिए आवश्यक हैं जैसा कि हम जानते हैं।
हालांकि, इस प्रकार का चक्र केवल उन ग्रहों पर मौजूद हो सकता है जिनके पास भूमि है, जो प्रभावी रूप से "जल दुनिया" पर शासन करता है। ये एक्सोप्लैनेट - जो एम-प्रकार (लाल बौना) सितारों के आसपास आम हो सकते हैं - माना जाता है कि बड़े पैमाने पर 50% तक पानी होता है। उनकी सतह पर पानी की इस मात्रा के साथ, "पानी की दुनिया" में उनके मूल-मंथली सीमा पर बर्फ की घनी परतें होने की संभावना है, इस प्रकार जलतापीय गतिविधि को रोका जा सकता है।
लेकिन जैसा कि पहले ही उल्लेख किया गया है, कुछ शोध हैं जो इंगित करते हैं कि ये ग्रह अभी भी रहने योग्य हो सकते हैं। जबकि पानी की बहुतायत चट्टानों द्वारा कार्बन डाइऑक्साइड के अवशोषण को रोकती है और ज्वालामुखी गतिविधि को दबाती है, सिमुलेशन ने दिखाया है कि ये ग्रह अभी भी वायुमंडल और महासागर के बीच कार्बन चक्र कर सकते हैं, इस प्रकार जलवायु को स्थिर रखते हैं।
यदि डॉ। रामिरेज़ कहते हैं, इस प्रकार के महासागरों का अस्तित्व है, तो वैज्ञानिक उनके कम ग्रह घनत्व और उच्च दबाव के वातावरण के माध्यम से उनका पता लगा सकते हैं। और फिर विभिन्न ग्रीनहाउस गैसों की बात होती है, जो हमेशा स्टार के प्रकार के आधार पर गर्म ग्रह के वायुमंडलों का संकेत नहीं होती हैं।
"हालांकि मीथेन हमारे ग्रह को गर्म करता है, हमने पाया कि मिथेन वास्तव में रहने योग्य ज़ोन ग्रहों की सतहों को ठंडा करता है जो लाल बौने सितारों की परिक्रमा करता है!" उसने कहा। “अगर ऐसा है, तो ऐसे ग्रहों पर उच्च वायुमंडलीय मीथेन की मात्रा जमे हुए परिस्थितियों का मतलब हो सकती है जो शायद जीवन की मेजबानी के लिए अनुपयुक्त हैं। हम इसे ग्रह स्पेक्ट्रा में देख पाएंगे। ”
लाल बौनों की बात करते हुए, बहस इस बात पर बढ़ती है कि इन तारों की परिक्रमा करने वाले ग्रह वायुमंडल को बनाए रखने में सक्षम होंगे या नहीं। पिछले कुछ वर्षों में, कई खोजें की गई हैं जो बताती हैं कि चट्टानी, टिड्डी-बंद ग्रह लाल बौने तारों के आसपास आम हैं, और वे अपने सितारों के संबंधित एचजेड के भीतर परिक्रमा करते हैं।
हालांकि, बाद के शोध ने इस सिद्धांत को मजबूत किया है कि लाल बौने सितारों की अस्थिरता के परिणामस्वरूप सौर फ्लेयर होंगे जो किसी भी ग्रह को उनके वायुमंडल की परिक्रमा करने से रोकेंगे। अंत में, रामिरेज़ और उनके सहयोगियों ने संभावना जताई कि रहने योग्य ग्रहों की परिक्रमा की जा सकती है, जिनके पास हाल ही में (जब तक) एक अप्रत्याशित उम्मीदवार नहीं है।
ये मुख्य अनुक्रम प्रकार-ए सितारे होंगे - जैसे सीरियस ए, अल्टेयर, और वेगा - जिन्हें आदत के लिए उपयुक्त होने के लिए बहुत उज्ज्वल और गर्म माना जाता था। डॉ। रामिरेज़ ने इस संभावना को कहा:
“मैं यह पता लगाने में भी दिलचस्पी रखता हूं कि क्या जीवन रहने योग्य क्षेत्र के ग्रहों पर मौजूद है जो ए-सितारों की परिक्रमा कर रहे हैं। ए-स्टार ग्रहीय अभ्यस्तता के कई प्रकाशित मूल्यांकन नहीं हुए हैं, लेकिन अगली पीढ़ी के कुछ आर्किटेक्चर उन्हें देखने की योजना बनाते हैं। हम जल्द ही जीवन के लिए ए-सितारों की उपयुक्तता के बारे में अधिक जानेंगे। ”
अंततः, इस तरह के अध्ययन, जो "रहने योग्य क्षेत्र" की परिभाषा पर सवाल उठाते हैं, अगली पीढ़ी के मिशनों को विज्ञान संचालन शुरू करने पर काम आएगा। अपने उच्च-रिज़ॉल्यूशन और अधिक संवेदनशील उपकरणों के साथ, वे वैज्ञानिकों द्वारा की गई कई भविष्यवाणियों का परीक्षण और सत्यापन करने में सक्षम होंगे।
ये परीक्षण इस बात की भी पुष्टि करेंगे कि क्या जीवन वहां मौजूद हो सकता है या नहीं, जैसा कि हम इसे जानते हैं, या उन मापदंडों से परे भी है जिन्हें हम "पृथ्वी जैसा" मानते हैं। लेकिन जैसा कि रामिरेज़ ने कहा, उनके और उनके सहयोगियों द्वारा किए गए अध्ययन में यह भी बताया गया है कि यह कितना महत्वपूर्ण है कि हम उन्नत दूरबीन प्रौद्योगिकी में निवेश करना जारी रखें:
“हमारे कागज भी उन्नत दूरबीन प्रौद्योगिकी में निरंतर निवेश के महत्व पर जोर देते हैं। यदि हम जीवन को खोजने की अपनी संभावनाओं को अधिकतम करना चाहते हैं तो हमें यथासंभव अधिक रहने योग्य क्षेत्र ग्रहों को खोजने और उनकी पहचान करने में सक्षम होने की आवश्यकता है। हालाँकि, मुझे यह भी उम्मीद है कि हमारा पेपर लोगों को अगले 10 वर्षों में सपने देखने के लिए प्रेरित करेगा। मैं वास्तव में विश्वास करता हूं कि आखिरकार ऐसे मिशन होंगे जो उस समय की तुलना में कहीं अधिक सक्षम होंगे जो हम वर्तमान में डिजाइन कर रहे हैं। हमारे वर्तमान प्रयास हमारी प्रजातियों के लिए बहुत अधिक प्रतिबद्ध प्रयास की शुरुआत हैं। ”
2020 Decadal सर्वेक्षण की बैठक को भौतिकी और खगोल विज्ञान बोर्ड और राष्ट्रीय विज्ञान अकादमी के अंतरिक्ष अध्ययन बोर्ड द्वारा संयुक्त रूप से होस्ट किया जा रहा है, और अब से लगभग दो साल बाद एक रिपोर्ट जारी की जाएगी।
