Előfizetés a lapra

Az élet lehetősége az exoholdakon

A hét kutatója, csillagászat, exohold, fizika, interjú, OTKA, űrkutatás

2016/10/19

A földön kívüli élet kutatása mindenkit izgat, az exobolygók felfedezése pedig még inkább felcsigázta az érdeklődést. Nagy érdeklődésre tett szert a nemrég felfedezett új bolygó is, mely a hozzánk legközelebbi csillag, a Proxima Centauri lakhatósági zónáján belül kering. Az aktuális téma kapcsán Dobos Verával, az MTA CSFK Konkoly Thege Miklós Csillagászati Intézetének tudományos segédmunkatársával izgalmas beszélgetést folytattunk a földön kívüli élet kutatásának lehetőségeiről és határairól.

(Trupka Zoltán felvétele)

– Nem nehéz kitalálni, hogy miért foglalkozik a földön kívüli élet lehetőségeivel, de miért lett csillagász?

– Eredetileg zeneművészeti középiskolába jártam, gitározni tanultam és mondhatjuk, hogy gitártanárnak készültem. Aztán amikor kiköltöztünk szüleimmel a város szélére, és zavaró fények nélkül gyönyörködhettem a csillagos égboltban, elhatároztam, hogy csillagász leszek. Nekiálltam fizikát, matematikát tanulni, hogy felvegyenek az ELTE csillagász szakára. A földön kívüli élet keresése az egyetemen fogott meg, és azóta foglalkozom az élet lehetőségeinek kutatásával.

– Sokak szerint ebben a témában ma még kevesebb a science, mint a fiction. Hogyan lehet ezt a témát a tudomány szabályai szerint kutatni?

– Valóban sok kérdés tisztázatlan az exobolygók lakhatóságával kapcsolatban, de egyrészt észszerű feltételezéseket tudunk tenni, másrészt pedig sok esetben a Föld példájából indulunk ki, és a földihez hasonló égitesteket keresünk. Az is segít, hogy a kapcsolódó területek, a biológia, kémia, csillagászat és a geológia mind kiveszik részüket az asztrobiológiai kutatásokból, így valóban komplex képet kaphatunk a távoli égitestek lakhatóságáról. Én egyébként elsősorban az exoholdakkal foglalkozom, nem az exobolygókkal.

– Van egyáltalán különbség exobolygó és exohold között abból a szempontból, hogy lakható-e?

– Igen, van. Egy bolygóra első közelítésben azt szokták mondani, akkor lehet rajta élet, ha a csillaga lakhatósági zónájában kering. De egy hold akkor is lehet lakható, ha nagyon messze van a csillagától. Bolygója ugyanis akkora árapályerőt fejthet ki, hogy a hold belsejében keletkezett hő annyira felmelegítheti a felszínt, hogy a jég megolvadhat rajta. Az egyik fő témám pont az árapályfűtött exoholdak vizsgálata.

 A Szaturnusz holdjának, az Enceladusnak is van hidrotermális aktivitása

Korábban öt hónapot a Princeton Egyetemen kutattam, a holdak árapályfűtésével ott kezdtem foglalkozni. Ezt a folyamatot geofizikai modellekkel vizsgáljuk, a Naprendszeren belül az Ióra is alkalmazzák. Ilyen modellt programoztam le én is, és megnéztük, hogy a különböző pályaelemekkel rendelkező, különböző méretű holdaknak milyen lenne a felszíni hőmérséklete.

 A Jupiter holdja, az Europa is árapályfűtött, sokan feltételezik is, hogy lehet élet a jégpáncél alatti óceánban. A hő az égitest belsejében keletkezik, onnan halad a felszín felé és hidrotermális kifúvásokon keresztül melegíti a vizet. Ahol a kőzet és víz találkozik, kialakulhatnak egyszerűbb életformák.

– Nem akarok ünneprontó lenni, de még egyetlen exoholdat sem ismerünk.

– Ez így van, de nagy erőkkel folyik a keresés és tulajdonképpen bármelyik pillanatban érkezhet bejelentés a felfedezésükről. Például a HEK (Hunt for Exomoon with Kepler) program keretében a Kepler űrtávcső adataiban keresik holdak nyomát a már ismert bolygók körül. Sőt, évekkel ezelőtt volt egy bejelentés, hogy mikrolencse-effektussal találtak egy exoholdat, de mivel máshogy is lehetett értelmezni az adatokat, és sajnos ezeket a méréseket nem lehet megismételni, így nem sikerült megerősíteni a felfedezést. Mindenesetre technikailag ma is képesek vagyunk exoholdak kimutatására.

– A lakhatósági zónát sem mindenki fogadja el.

– Ez is igaz, mi is csak első közelítésben használjuk, és eleve csak a Földhöz hasonló égitestekre lett „kitalálva”. De mi van, ha kisebb vagy nagyobb a bolygó? Vagy ha egy vörös törpecsillag körül kering, aminek a lakható zónája nagyon közel van a csillaghoz? Ott is nagyon erős árapályerők léphetnek fel, ami túlfűtheti a bolygót. Vagyis hiába kering a lakható zónában, mégis túl forró.

– Részben a jeges exoholdakról írta a doktoriját. Hogyan lehet ezeket az égitesteket kimutatni?

– Legfrissebb kutatásunkban arra voltunk kíváncsiak, ki tudnánk-e választani a jeges felszínű holdakat a többi közül. Az alapgondolat az volt, hogy a jeges égitestek nagyon sok fényt vernek vissza. Amikor elhalad a csillaga előtt, egy picit kitakar belőle, emiatt csökken a csillag fényessége. Ha mögötte halad el, sokkal kisebb mértékben, de szintén csökkenést tapasztalunk. Ez annak a következménye, hogy pont, mielőtt eltűnne a csillag mögött és pont, miután kijön, megvilágítja a csillag a jeges felszínt és a visszavert fény hozzáadódik a csillag sugárzásához. Viszont amikor bemegy a csillag mögé, csak a csillag sugárzását észleljük. Ha ezt a nagyon pici különbséget ki tudnánk mutatni, meg lehetne becsülni az égitest fényvisszaverő képességét. Innentől kezdve csak modellezni kell egy csillag-bolygó-hold rendszert, kiszámolni, mekkora fényességcsökkenést okoznának a különböző albedójú égitestek különböző csillagméretek és különböző csillagtól való távolságok esetén. Ilyen számolások alapján kerestünk olyan esetet, ami a mai vagy a közeljövő műszereivel esetleg kimutatható lenne. A jeges exoholdas kutatáson Kereszturi Ákossal, Kiss Lászlóval és Pál Andrással dolgozom együtt itt az intézetben.

 Az észlelt fényesség időbeli változása okkultáció során, vagyis amikor a bolygó és a hold a csillag mögött halad el. Okkultáció előtt és után az égitestekről visszavert csillagfény hozzáadódik a csillag észlelt fényességéhez. Naphoz hasonló csillagok esetén a bolygó és a hold okkultációs görbéje általában egymásra rakódik (a), míg a vörös törpecsillagoknál, azok jóval kisebb mérete miatt általában elkülönül (b).

A számítások alapján az jött ki, hogy a vörös törpék körül érdemes keresni a jeges exoholdakat, mert azoknak sokkal gyengébb a sugárzásuk. A hóhatár sokkal közelebb húzódik hozzájuk, és ha a hold közelebb van a csillaghoz, sokkal több fényt fog visszaverni, így nagyobb lesz a változás a fénygörbén.

– Mik azok a jelek, amiket ki tudnának mutatni, és nyugodt szívvel rá mernék mondani, hogy biológiai eredetű?

– Az egyik szempont az, hogy a vizsgált égitest légkörében milyen kémiai elemeket találunk. A metán, az oxigén meg az ózon, különösen, ha együtt figyelhetők meg, az élet jelenlétére utalhatnak. De ez nagyon bonyolult kérdéskör, mert a Földön a különböző nagyobb földtörténeti korszakokban is változott az, hogy mikor, milyen kémiai elemek voltak a légkörben. De ha találnánk is megfelelő kémiai elemeket, akkor se állíthatnánk biztosan, hogy ez tényleg az élet jele, mert nem biológiai eredetű kémiai folyamatok révén is létrejöhetnek.

– Bíztató, hogy vörös törpecsillagok környékén már több bolygót találtak. Ott viszont más hullámhosszak vannak túlsúlyban, mint a naptípusú csillagok környezetében keringő bolygókon.

– A Föld spektrumában a látható tartomány szélén, ahol a vörös szín kezdődik, hirtelen megugrik a fényvisszaverő képesség, és ez a zöld növényzetnek, a klorofillnek a hatása. Vannak kutatások arra vonatkozóan, hogy ezt vizsgálni kellene a bolygók színképében, hiszen növényzet jelenlétére utalhatna. Persze ezzel kapcsolatban is vannak ellenérvek.

 De a vörös törpékkel kapcsolatban is vannak hasonló elméleti kutatások. Nem a vörös szín szélénél kell keresni a klorofillt. Kiszámolták, hogy hány nanométer környékét kell figyelni, sőt azt is figyelembe kell venni, hogy ilyen környezetben a fotoszintézishez nem két fotont használ a növény, hanem hármat.

 Természetesen az lenne a perdöntő, ha felvennénk a kapcsolatot az exobolygók vagy exoholdak lakóival, de ez még tényleg a sci-fi világa. Egyelőre sokkal reálisabb, ha olyan együttesen figyelhetnénk meg olyan apró nyomjelzőket, mint a kémiai elemek a légkörben és a spektrum jellegzetességei. Akkor mondhatnánk, hogy ott nagyon nagy a valószínűséggel kialakulhatott vagy kialakulhat a jövőben az élet.

 TRUPKA ZOLTÁN

2016/37