ในปี 1950 นักฟิสิกส์Enrico Fermi ถามอย่างมีชื่อเสียงว่า “พวกเขาอยู่ที่ไหน” เป็นการคร่ำครวญเกี่ยวกับการขาดหลักฐานเชิงสังเกตสำหรับความฉลาดของมนุษย์ต่างดาวในจักรวาลของเรา ทุกวันนี้ คำถามนี้ยังคงถูกถามในบริบทของการค้นพบโลกอื่นที่เหมือนกับเราที่มีความหวังเสมอมา โดยคิดว่าบางที ในที่สุด เราอาจจะพบเอเลี่ยนเหล่านั้นได้
กับฉากหลังนี้ ความก้าวหน้าที่เกิดขึ้นในช่วง 20 ปีที่ผ่านมาในด้านการค้นพบดาวเคราะห์นอกระบบได้กระตุ้นจินตนาการของนักวิทยาศาสตร์และผู้ที่ชื่นชอบเหมือนกัน
เมื่อคำถามเกิดขึ้น ในที่สุดเราจะค้นพบดาวเคราะห์ที่สามารถดำรงชีวิตได้หรือไม่? เราจะค้นพบ Earth 2.0 เมื่อใด
ความไม่อดทนที่เกี่ยวข้องกับคำถามนี้ทำให้สื่อหลายคนและแม้แต่บางคนในชุมชนวิทยาศาสตร์ประกาศก่อนเวลาอันควรว่าได้มีการค้นพบ “อะนาล็อกของโลก” แล้ว แต่เมื่อค้นพบดาวเคราะห์นอกระบบ การอ้างว่าพวกมันคล้ายกับโลกนั้นขึ้นอยู่กับการสร้างแบบจำลองในแง่ดีอย่างดีที่สุดและที่แย่ที่สุดก็คือการโลดโผน
การกล่าวอ้างดังกล่าวจำนวนมากเกิดขึ้นจากระบบการจัดอันดับที่ประดิษฐ์ขึ้นซึ่งใช้คุณสมบัติที่สังเกตได้ของดาวเคราะห์นอกระบบเพื่อคาดการณ์ว่าดาวเคราะห์ที่มีลักษณะเหมือนโลกจะเป็นอย่างไร น่าเสียดายที่ระบบเหล่านี้ต้องทำให้สมมติฐานที่ง่ายมากและเกือบจะไม่ถูกต้องอย่างแน่นอนเกี่ยวกับลักษณะของดาวเคราะห์ที่พวกเขากำลังพยายามอธิบาย
จัดอันดับความน่าอยู่ : ไม่ง่าย
ก่อนที่จะมีการค้นพบดาวเคราะห์นอกระบบใดๆ เลย นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์บางคนเสนอว่าดาวแต่ละดวงมีเขตที่เกี่ยวข้องรอบๆ โซนนี้อยู่ห่างจากดาวทุกดวงที่ Earth Twin สมมุติฐานจะมีอุณหภูมิพื้นผิวเฉลี่ยระหว่างจุดเยือกแข็งและจุดเดือดของน้ำ ใกล้เกินไปและคุณเกิน 100 ° C; ไกลเกินไปและคุณลดลงต่ำกว่า 0 องศาเซลเซียส
แต่ถ้าดาวเคราะห์มีองค์ประกอบในชั้นบรรยากาศที่แตกต่างจากโลก อุณหภูมิพื้นผิวที่แท้จริงของมันจะแตกต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิง
ดาวเคราะห์ก๊าซไม่มีแม้แต่พื้นผิวที่ชัดเจนในการพิจารณา และสำหรับดาวเคราะห์ที่เป็นหิน ชั้นบรรยากาศที่บางลงจะทำให้พวกมันเย็นขึ้นมาก (โดยเฉพาะในตอนกลางคืน) ในขณะที่ชั้นบรรยากาศที่หนากว่าก็สามารถทำให้พวกมันร้อนขึ้นได้มาก
ตัวอย่างที่น่าทึ่งที่สุดของปัญหานี้คือวีนัส เนื่องจากชั้นบรรยากาศหนาและปรากฏการณ์เรือนกระจกที่หลบหนีออกไป ดาวเคราะห์จึงมีอุณหภูมิสูงถึง 450 องศาเซลเซียส ซึ่งสูงกว่าอุณหภูมิที่คำนวณได้ 25°C มากเมื่อพิจารณาจากบรรยากาศคล้ายโลก แม้ว่าดาวศุกร์จะอยู่ภายในเขตที่เอื้ออาศัยได้ของดวงอาทิตย์ของเรา แต่ก็ไม่ถูกต้องอย่างแน่นอนที่จะเรียกมันว่าน่าอยู่
สองวิธีที่ได้ผลมากที่สุดในการค้นพบดาวเคราะห์นอกระบบ (” วิธีการส่งผ่าน ” และ ” วิธีความเร็วในแนวรัศมี “) ทั้งสองวิธีให้วิธีที่ตรงไปตรงมาในการกำหนดระยะห่างระหว่างดาวฤกษ์กับดาวเคราะห์นอกระบบ เมื่อรวมกับความรู้ของเราเกี่ยวกับความร้อนของดาวฤกษ์แล้ว ทำให้เราคำนวณได้ว่าดาวเคราะห์ดวงนี้อยู่ในเขตเอื้ออาศัยของดาวหรือไม่ แต่อย่างที่เราได้เห็น นั้นไม่เหมือนกับการค้นพบดาวเคราะห์ที่เอื้ออาศัยได้
ดาวเคราะห์ดวงนี้ซึ่งค้นพบโดยใช้วิธีการผ่านหน้า โคจรรอบดาวฤกษ์ที่คล้ายกับดวงอาทิตย์ในระยะทางที่ใกล้เคียงกับระยะทางระหว่างโลกกับดวงอาทิตย์ มีพื้นที่ผิวใหญ่กว่าโลกเล็กน้อย แต่เราไม่มีหลักฐานเพิ่มเติมว่าดาวเคราะห์ดวงนี้ใกล้เคียงกับ ‘คล้ายโลก’ หรือไม่ RNGS Reuters
อย่างไรก็ตาม การค้นพบดาวเคราะห์ในเขตเอื้ออาศัยของดาวดวงอื่นได้รับการระบุในสื่อและแม้กระทั่งในการแถลงข่าวของสถาบันทางวิทยาศาสตร์ว่าเป็นการ ค้นพบโลก ที่สอง เนื่องจากเราไม่ทราบอุณหภูมิพื้นผิวของดาวเคราะห์นอกระบบ ไม่ว่ามันจะเป็นแอนะล็อกของโลกจริงหรือไม่ ก็สามารถเดาได้จากหลักฐานอื่นๆ เท่านั้น
เรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับดาวเคราะห์นอกระบบ
ความเข้าใจที่ดีที่สุดของเราในปัจจุบันคืออุณหภูมิพื้นผิวนั้นขึ้นอยู่กับองค์ประกอบของบรรยากาศและความหนาแน่นของดาวเคราะห์เป็นอย่างมาก ความหนาแน่นของดาวเคราะห์ขึ้นอยู่กับทั้งมวลและปริมาตรของมัน แต่วิธีการตรวจจับทั้งสองวิธีอนุญาตให้วัดคุณลักษณะเสริมอย่างใดอย่างหนึ่งหรืออย่างอื่นจากสองลักษณะโดยตรงเท่านั้น
วิธีการส่งผ่านจะตรวจจับเงาที่ดาวเคราะห์ทอดทิ้งบนดาวฤกษ์ที่มันโคจรอยู่ ทำให้พื้นที่ของดาวเคราะห์ถูกวัดได้ (และเนื่องจากดาวเคราะห์เป็นทรงกลมปริมาตรของมัน) อย่างไรก็ตาม สิ่งที่ไม่สามารถค้นพบได้โดยตรงจากวิธีนี้คือมวลของดาวเคราะห์
อีกทางหนึ่ง วิธีความเร็วในแนวรัศมีจะตรวจจับดาวเคราะห์ผ่านการโยกเยกในการเคลื่อนที่ของดาวฤกษ์ ซึ่งสามารถนำมาใช้ในการอนุมานมวลของดาวเคราะห์ที่ดึงดาวฤกษ์ด้วยแรงโน้มถ่วงน้อยที่สุดได้ ในหลายกรณี การลากจูงทำในมุมหนึ่งเราจึงเห็นผลลดลงซึ่งทำให้เราสามารถสรุปมวลที่เล็กกว่ามวลจริงของดาวเคราะห์ได้ นอกเหนือจากความสับสนที่อาจเกิดขึ้นนี้ ไม่มีทางผ่านวิธีความเร็วในแนวรัศมีเพียงอย่างเดียวเพื่อกำหนดปริมาตรของดาวเคราะห์
นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ที่จำลองการก่อตัวและองค์ประกอบของดาวเคราะห์ได้เสนอแบบจำลองที่หลากหลายซึ่งเสนอความสัมพันธ์ที่เป็นไปได้ระหว่างปริมาตรและมวลของดาวเคราะห์ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบของดาวเคราะห์
ดาวเคราะห์ที่เล็กที่สุดในระบบสุริยะของเราเป็นหินและดาวเคราะห์ที่ใหญ่ที่สุดเป็นก๊าซ แต่เราเห็นดาวเคราะห์นอกระบบจำนวนหนึ่งซึ่งมีขนาดอยู่ระหว่างดาวเคราะห์ก๊าซที่เล็กที่สุด (เนปจูน) กับดาวเคราะห์หินที่ใหญ่ที่สุด (โลก) เรามีโมเดลที่สามารถรองรับ ” ซุปเปอร์เอิร์ธ ” ที่เป็นหินหรือ ” เนปจูนจิ๋ว ” ที่เป็นก๊าซและมีลักษณะเป็นลูกผสมระหว่างนั้น
โมเดลต่างๆ เหล่านี้สามารถรองรับบรรยากาศได้หลากหลาย และดาวเคราะห์นอกระบบจะมีอุณหภูมิพื้นผิวที่แตกต่างกันมาก ขึ้นอยู่กับปัจจัยทั้งหมดนี้ ดังนั้นเราจึงเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับบรรยากาศดาวเคราะห์นอกระบบโดยตรงโดยใช้กล้องโทรทรรศน์ที่ดีกว่าและเทคนิคที่ละเอียดอ่อนกว่า จึงมีความสำคัญบางอย่าง
นักดาราศาสตร์บางคนได้เสนอแผนงานเพื่อตัดสินใจว่าดาวเคราะห์นอกระบบดวงใดมีแนวโน้มมากที่สุดที่จะตรวจจับชั้นบรรยากาศของพวกมันได้โดยตรง ซึ่งเป็นขั้นตอนต่อไปที่ชัดเจนในการทำงานเพื่อกำหนดอุณหภูมิพื้นผิวของดาวเคราะห์
ก้าวกระโดด
แนวโน้มที่น่าเศร้าในตอนนี้คือการกระโดดปืน ดาวเคราะห์ถูกค้นพบในเขตเอื้ออาศัยได้ของดาวดวงอื่นด้วยมวลขั้นต่ำที่วัดความเร็วในแนวรัศมีซึ่งใกล้เคียงกับพื้นที่ผิวโลกและพื้นที่ผิวที่ตรวจวัดการเคลื่อนตัวซึ่งมีขนาดไม่ใหญ่กว่าโลกมากนัก
สิ่งสำคัญที่สุดคือยังไม่มีการวัด “ความคล้ายคลึง” เหล่านี้ในทั้งสองวิธี แต่เกือบทุกครั้งที่มีการค้นพบดาวเคราะห์ดังกล่าวรายงาน ที่ หายใจไม่ออก เกี่ยวกับ การนำเข้า ที่ เป็นไปได้ของพวกมันก็ถูกสร้างขึ้น
แม้ว่าการค้นพบดาวเคราะห์นอกระบบจะเป็นเรื่องที่น่าตื่นเต้น แต่การพยายามตัดสินใจว่าดาวเคราะห์ใดๆ ที่เหมือนโลกนั้นเป็นอย่างไรหรือไม่ได้อยู่บนพื้นฐานของข้อมูลที่มีอยู่เพียงเล็กน้อยเท่านั้นที่เราสามารถรวบรวมได้ในขณะนี้ สิ่งที่ดีที่สุดที่เราสามารถทำได้ในตอนนี้คือการเปรียบเทียบรายการเป้าหมายที่เป็นไปได้สำหรับการสังเกตการณ์ในอนาคต
สักวันหนึ่งเราอาจค้นพบหลักฐานที่ชัดเจนว่าโลกอีกใบอยู่ที่นั่น แต่วันนั้นยังมาไม่ถึง – แม้จะมีหัวข้อข่าวตื่นเต้น
