संयुक्त राज्य अमेरिका में वाशिंगटन विश्वविद्यालय के नवीनतम शोध से पता चलता है कि कई एक्सोप्लैनेट जिन्हें पहले "रहने योग्य उम्मीदवार" माना जाता था, भले ही वे अपने सितारों के रहने योग्य क्षेत्र में स्थित हों और उनकी सतह का तापमान तरल पानी के अस्तित्व के लिए उपयुक्त हो, फिर भी यदि वे बहुत शुष्क हैं तो जीवन के लिए पूरी तरह से अनुपयुक्त होने की संभावना है।
शोध दल ने पाया कि पृथ्वी के आकार के समान एक चट्टानी ग्रह के लिए, लंबे भूवैज्ञानिक समय पैमाने पर एक स्थिर और रहने योग्य सतह के वातावरण को बनाए रखने के लिए, इसकी सतह पर पानी की मात्रा कुल मात्रा का कम से कम 20% से 50% होनी चाहिए। पृथ्वी के महासागर. इसका मतलब यह है कि बड़ी संख्या में तथाकथित "रेगिस्तानी ग्रह" - भले ही उनकी कक्षाएँ "बिल्कुल सही" स्थिति में हों - जल संसाधनों के संदर्भ में जीवन का समर्थन करने के लिए उपयुक्त होने से बहुत दूर हैं।
आज तक, खगोलविदों ने 6,000 से अधिक एक्सोप्लैनेट की पुष्टि की है, और पूरे आकाशगंगा में अरबों समान वस्तुओं के मौजूद होने की उम्मीद है। इसका एक महत्वपूर्ण हिस्सा तारे के रहने योग्य क्षेत्र में आता है, जहां तापमान सैद्धांतिक रूप से तरल पानी के अस्तित्व की अनुमति देता है। हालाँकि, वाशिंगटन विश्वविद्यालय की टीम इस बात पर जोर देती है कि "सही जगह पर" होना समीकरण का केवल एक हिस्सा है; ग्रह को अभी भी एक दीर्घकालिक स्थिर जलवायु विनियमन तंत्र की आवश्यकता है, और यह काफी हद तक इस बात पर निर्भर करता है कि पानी स्थलमंडल और वायुमंडल के साथ कैसे संपर्क करता है।
पेपर के पहले लेखक और पृथ्वी और अंतरिक्ष विज्ञान में डॉक्टरेट छात्र हास्केल व्हाइट-जियानेला ने कहा कि विशाल ब्रह्मांड और सीमित अवलोकन संसाधनों में जीवन की खोज करते समय, हमें लक्षित तरीके से कुछ ग्रहीय लक्ष्यों को "स्क्रीन आउट" करना सीखना चाहिए। यह अध्ययन अत्यंत कम सतही जल भंडार वाले शुष्क ग्रहों पर ध्यान केंद्रित कर रहा है, जो संपूर्ण पृथ्वी के महासागर से भी कम है, यह आकलन करने के लिए कि क्या वे वास्तव में रहने योग्य हो सकते हैं।
शोध के नतीजे प्लैनेटरी साइंस जर्नल में प्रकाशित हुए। कोर ग्रहीय भूवैज्ञानिक कार्बन चक्र की प्रमुख प्रक्रिया में निहित है। पृथ्वी पर, यह जल-चालित चक्र लाखों वर्षों में वायुमंडल और ग्रह के आंतरिक भाग के बीच कार्बन को स्थानांतरित करता है, जिससे वैश्विक सतह के तापमान को नियंत्रित करने में मदद मिलती है।
पृथ्वी पर, ज्वालामुखी वायुमंडल में कार्बन डाइऑक्साइड छोड़ते हैं, जो फिर वर्षा जल में घुल जाता है। वर्षा जल सतह की चट्टानों के साथ रासायनिक रूप से प्रतिक्रिया करता है, और नदियाँ कार्बनयुक्त पदार्थों को समुद्र में ले जाती हैं, जहाँ वे समुद्र तल पर जमा हो जाते हैं। प्लेट टेक्टोनिक गतिविधियों के साथ, कार्बन युक्त समुद्री परत महाद्वीपों के नीचे दब गई, और पर्वत निर्माण जैसी प्रक्रियाओं के दौरान, कार्बन को लंबे समय तक सतह पर वापस लाया गया।
हालाँकि, यदि किसी ग्रह पर स्थिर और व्यापक वर्षा को बनाए रखने के लिए पर्याप्त पानी की कमी है, तो यह कार्बन चक्र "थर्मोस्टेट" टूट जाता है। जैसे-जैसे वर्षा और मौसम कमजोर होते जाते हैं, कार्बन डाइऑक्साइड को वायुमंडल से "खींचने" की क्षमता काफी कम हो जाती है, जबकि ज्वालामुखी का निकलना जारी रहता है। इसका परिणाम यह होता है कि वायुमंडल में कार्बन डाइऑक्साइड जमा होती रहती है, ग्रीनहाउस प्रभाव बढ़ता है, तापमान और बढ़ता है, और बचा हुआ पानी त्वरित दर से वाष्पित हो जाता है, अंततः एक दुष्चक्र बनता है जो ग्रह की सतह को बहुत गर्म और निर्जन बना देता है।
व्हाइट-जियानेला ने बताया कि इसका मतलब यह है कि रहने योग्य क्षेत्र में स्थित शुष्क पृथ्वी जैसे ग्रह भी संभवतः जीवन की खोज के लिए आदर्श लक्ष्य नहीं हैं। अध्ययन यह भी याद दिलाता है कि पिछले सैद्धांतिक कार्यों में, शुष्क ग्रहों पर कार्बन चक्र तंत्र की व्यवस्थित जांच में अपेक्षाकृत कमी रही है, जो लोगों को "रेगिस्तानी एक्सोप्लैनेट" की रहने योग्य क्षमता के बारे में अत्यधिक आशावादी बना सकता है।
चूंकि चट्टानी एक्सोप्लैनेट का प्रत्यक्ष अवलोकन अभी भी बेहद कठिन है, वैज्ञानिक अक्सर उनके दीर्घकालिक जलवायु विकास और जल चक्र विशेषताओं का पता लगाने के लिए संख्यात्मक सिमुलेशन पर भरोसा करते हैं। इस काम में, अनुसंधान टीम ने मौजूदा कार्बन चक्र मॉडल में सुधार किया, विशेष रूप से शुष्क वातावरण के लिए वाष्पीकरण और वर्षा जैसी प्रमुख प्रक्रियाओं को फिर से परिभाषित किया, और उन कारकों को पेश किया जिन्हें अक्सर अतीत में नजरअंदाज कर दिया गया था, जैसे जल वाष्प वितरण और वाष्पीकरण दक्षता पर पवन क्षेत्रों का प्रभाव।
पेपर के सह-लेखक और वाशिंगटन विश्वविद्यालय में पृथ्वी और अंतरिक्ष विज्ञान विभाग में सहायक प्रोफेसर जोशुआ क्रिसनसन-टोटेन ने कहा कि इस प्रकार के परिष्कृत "तंत्र-आधारित" कार्बन चक्र मॉडल का उपयोग मूल रूप से पृथ्वी के लंबे भूवैज्ञानिक इतिहास में जलवायु विकास और तापमान विनियमन को समझने के लिए किया गया था, और अब इसे एक्सोप्लैनेट के अध्ययन के लिए बढ़ाया जा रहा है। नए नतीजों से पता चलता है कि भले ही किसी शुष्क ग्रह में शुरुआती चरणों में सतह पर पानी की एक निश्चित मात्रा हो, बाद के चरणों में कार्बन चक्र में असंतुलन के कारण पानी खोने की उच्च संभावना होगी, जो संभावित रूप से रहने योग्य दुनिया से एक गर्म और निर्जन "असंतुलित ग्रह" में विकसित होगा।
अनुसंधान ने अपना ध्यान एक "प्राकृतिक प्रयोग" की ओर भी आकर्षित किया जो बहुत करीब है: शुक्र। शुक्र आकार में पृथ्वी के समान है और लगभग एक ही समय में बना है, और कुछ मॉडल यह भी सुझाव देते हैं कि इसके शुरुआती दिनों में इसमें पृथ्वी जितना ही पानी रहा होगा। हालाँकि, आज शुक्र की सतह का तापमान लकड़ी से बने पिज़्ज़ा ओवन के बराबर है, और सतह का दबाव इतना अधिक है कि "ऐसा लगता है जैसे एक ही समय में दस ब्लू व्हेल उस पर दबाव डाल रही हों।"
वैज्ञानिक समुदाय लंबे समय से इस बात पर चर्चा कर रहा है कि पृथ्वी और शुक्र पूरी तरह से अलग-अलग विकास पथ पर क्यों चल पड़े हैं। व्हाइट-जियानेला और क्रिसनसन-टॉटन ने प्रस्तावित किया कि शुक्र ने कार्बन चक्र असंतुलन और एक भगोड़ा ग्रीनहाउस प्रक्रिया को जल्दी शुरू कर दिया होगा क्योंकि यह सूर्य के करीब था और इसमें पानी की प्रारंभिक मात्रा थोड़ी कम थी। जैसे-जैसे कार्बन डाइऑक्साइड वायुमंडल में जमा होता रहता है और तापमान धीरे-धीरे बढ़ता है, अंततः बड़ी मात्रा में पानी नष्ट हो जाता है, और जीवन, यदि वह कभी अस्तित्व में था, अपना निवास स्थान खो देता है।
आने वाले वर्षों में, शुक्र के लिए कई आगामी मिशनों से इस "सहयोगी ग्रह रहस्य" का उत्तर मिलने और ऊपर उल्लिखित कार्बन चक्र मॉडल के प्रमुख निष्कर्षों का परीक्षण करने की उम्मीद है। व्हाइट-जियानेला का मानना है कि यद्यपि मनुष्यों के लिए निकट समय में किसी भी वास्तविक एक्सोप्लैनेट की सतह पर उतरना लगभग असंभव है, शुक्र - "पृथ्वी जैसे एक्सोप्लैनेट का निकटतम एनालॉग" - एक अद्वितीय खिड़की प्रदान करता है।
अनुसंधान टीम को उम्मीद है कि इन मिशनों के डेटा से शुष्क ग्रहों पर कार्बन चक्र असंतुलन के सैद्धांतिक ढांचे को सत्यापित करने में मदद मिलेगी, और इसका उपयोग दूर के एक्सोप्लैनेट की वायुमंडलीय विशेषताओं और विकासवादी स्थितियों की व्याख्या करने के लिए किया जा सकता है। क्रिस्सन-टॉटन ने कहा कि इस शोध का इस बात पर महत्वपूर्ण प्रभाव है कि हम ब्रह्मांड में संभावित रूप से रहने योग्य ग्रहों की "वास्तविक सूची" का आकलन कैसे करते हैं। कई लक्ष्य जिन्हें एक बार मोटे तौर पर "रहने योग्य उम्मीदवारों" के रूप में वर्गीकृत किया गया था, उन्हें अधिक कठोर जल सामग्री और कार्बन चक्र मानदंडों के तहत पुनर्वर्गीकृत किए जाने की संभावना है।