Koliko znamo, izvanzemaljskom životu trebaju stjenovite planete kako bi živjele. Najranije takve planete možda su bile pune ugljika, s ranim životnim oblicima koji su se pojavljivali na svjetovima sa slojevima dijamanta ispod njihovih kore i površinskim stijenama crnog ugljena.
Nedavno istraživanje Natalie Mashian i Avi Loeb iz Harvard-Smithsonian centra za astrofiziku razmatralo je formiranje planeta oko zvijezda siromašnih metalima ojačanim metalima (CEMP). Ove vrste zvijezda vjerojatno su se formirale u ranom svemiru, neposredno nakon što su prve generacije masivnih zvijezda spalile svoje nuklearno gorivo i eksplodirale kao supernove. Ako postoje planete oko takvih zvijezda, to znači da bi se život mogao pojaviti u svemiru prije nekoliko stotina milijuna godina od Velikog praska, prije 13, 8 milijardi godina. Prethodne studije su sugerirale da bi moglo potrajati duže; najstariji dosad otkriveni sustav egzoplaneta, Kepler 444, okružuje zvijezdu koja je stara oko 11, 2 milijarde godina.
Elementi poput željeza i silicija obično se smatraju bitnim za stvaranje planeta, jer formiraju zrnca prašine oko kojih se mogu formirati veća tijela putem gravitacijskog nakupljanja. Čak su i plinski divovi bogati vodikom poput Jupitera polazili od takvog "sjemena". Međutim, CEMP nemaju toliko teških elemenata kao što je željezo kao naše Sunce, samo sto tisuća onoliko koliko govori, jer Sunce ima samo 0, 003 posto željeza. Dakle, ako se CEMP-ovi formiraju uglavnom od oblaka plina i prašine ugljika, kisika i dušika, jedno je pitanje mogu li se formirati planete poput Zemlje, s čvrstim površinama.
Mashian i Loeb sugeriraju da se planeti u stvari mogu nakupljati u takvoj magli, a samim tim i oko CEMP-a. Astronomi bi ih mogli naći s nekim od najnovijih svemirskih teleskopa i budućim instrumentima, kao što je James Webb svemirski teleskop, dok oni dolaze na red. "Metode su iste [kao u prethodnim misijama egzoplaneta]", rekao je Loeb za Smithsonian.com. "Tražili biste planete koji prolaze kroz njihove zvijezde."
Mashian i Loeb u svojoj su studiji modelirali udaljenosti od CEMP-a koje bi planeti formirali i koliko su velike. Takvi bi planeti imali malo željeza i silicija, elemente koji čine veliki dio Zemlje. Umjesto toga, oni bi bili bogatiji ugljikom. Otkrili su kako bi maksimalna veličina težila približno 4, 3 puta većem radijusu Zemlje, a planet ugljik bi, kaže studija, također omogućio formiranje puno molekula ugljikovodika na površini, pod uvjetom da temperatura nije previsoka. I svaki planet s masom manjom od otprilike 10 puta većoj od Zemlje pokazao bi puno ugljičnog monoksida i metana u svojoj atmosferi, kaže se u studiji.
U magli koja je bogata lakšim elementima, dodao je da također postoji voda, još jedna ključna komponenta biosfere. "Čak se i s niskom razinom kisika vodik obično kombinira s njim i stvara vodu", rekao je. Dakle, na planeti ugljika može biti prisutna voda. Loeb je u izjavi rekao da budući da je sam život temeljen na ugljiku, to dobro djeluje i za izgled živih bića.
CEMP su toliko siromašni težim elementima jer su izgrađeni od ostataka prvih zvijezda koje su se pojavile u svemiru - behemoti sa stotinama puta većom masom sunca. Masivna jezgra zvijezde je poput luka. Najteži elementi nastali nuklearnom fuzijom nalaze se prema središtu - željezo, magnezij i silicij nalaze se u unutarnjim slojevima, dok su ugljik, kisik i nešto preostalog helija i vodika u vanjskim. Loeb je rekao da će veliki dio materijala u unutarnjim slojevima - oni teži elementi - pasti natrag u crnu rupu koja nastaje nakon što zvijezda postane supernova. U međuvremenu, lakši elementi će se izbaciti u svemir kako bi tvorili nove zvijezde. Te zvijezde, nastale iz plinova preostalih iz prve, bile bi siromašne metalima poput željeza, ali CEMP-ima bogatim ugljikom.
Tek kasnije, kada manje masivne zvijezde ostare i eksplodiraju kao supernove, teži metali mogu izaći. Zvijezda ispod 25 solarnih masa urušit će se u neutronsku zvijezdu ili će završiti kao bijeli patuljak. Za razliku od crnih rupa, neutronske zvijezde i bijeli patuljci nemaju brzinu bijega brže od svjetlosti, pa je eksplozija supernove mnogo vjerojatnija za širenje željeza iz jezgre zvijezde. Zato zvijezde poput sunca imaju toliko željeza kao i oni, a Zemlja ima još teže elemente.
Ima li takvih planeta život ili ne, još uvijek je otvoreno pitanje. U samom istraživanju više se radi na tome da se planeti formiraju, što je ključan korak za život. "Moj diplomski student [Mashian] konzervativan je", hihotao je Loeb. Da biste vidjeli znakove života, treba vidjeti atmosferu dotičnih planeta. Meta bi bio potpis kisika, koji će izostati na neki način da ga nadopuni nestat će iz atmosfere planeta dok reagira s površinskim stijenama. Na Zemlji kisik stvaraju biljke koje uzimaju ugljični dioksid. Vanzemaljci koji gledaju atmosferu našeg vlastitog planeta primijetili bi da nešto gore.
Ako vidim te atmosfere - pod pretpostavkom da su i sami planeti pronađeni - vjerojatno će biti potrebni snažniji teleskopi nego što su to sada dostupni. "[Svemirski teleskop James Webb] to bi mogao neznatno učiniti za najbliže zvijezde", rekao je. "Ali CEMP su deset puta dalje."
