Γαλαξιακή κατοικήσιμη ζώνη

 Κατ’ αναλογία με την «Περιαστρική Κατοικήσιμη Ζώνη» (Circumstellar Habitable Zone – CHZ), την περιοχή γύρω από ένα άστρο όπου το νερό σε υγρή μορφή μπορεί να ρέει στην επιφάνεια ενός πλανήτη, οι ερευνητές Guillermo Gonzalez, Donald Brownlee και Peter Ward εισήγαγαν το 1999 την έννοια της «Γαλαξιακής Κατοικήσιμης Ζώνης» (Galactic Habitable Zone – GHZ).
Πρόκειται για την περιοχή εκείνη του Γαλαξία όπου οι γήινοι πλανήτες μπορούν να συγκρατήσουν νερό στην επιφάνεια τους για αρκετά δισεκατομμύρια χρόνια και να εξασφαλίσουν συνθήκες για ζωή. Η ζώνη αυτή, η οποία αποτελεί το πιο «φιλόξενο» τμήμα του Γαλαξία, είναι δακτυλοειδούς σχήματος και δεν τοποθετείται ούτε πολύ κοντά αλλά ούτε και πολύ μακρυά από την κεντρική περιοχή του Γαλαξία. Τα όρια της καθορίζονται από δύο παράγοντες: τη διαθεσιμότητα κατάλληλων υλικών για τη δημιουργία κατοικήσιμου πλανήτη και τη δυνατότητα προστασίας από τις κοσμικές απειλές.
 Ο πρώτος παράγοντας σχετίζεται άμεσα με τη γαλαξιακή χημική εξέλιξη. Αυτό σημαίνει ότι η δημιουργία ενός «γήινου» πλανήτη εξαρτάται από το ποσοστό περιεκτικότητας σε μέταλλα του μητρικού άστρου, γιατί άστρο και πλανήτης προκύπτουν, μέσω βαρυτικής κατάρρευσης, από το ίδιο αρχικό νέφος σκόνης και αερίων. Τα μέταλλα είναι θεμελιώδη συστατικά για το σχηματισμό «γήινων» πλανητών και η αφθονία τους ρυθμίζει το μέγεθος τους. Το μέγεθος, με τη σειρά του, καθορίζει κατά πόσον ένας πλανήτης μπορεί να συγκρατήσει ατμόσφαιρα και να έχει γεωλογική δραστηριότητα. Να σημειώσουμε ότι μέταλλα για τους αστρονόμους είναι τα στοιχεία βαρύτερα από το υδρογόνο και το ήλιο. Για τον καθορισμό της περιεκτικότητας ενός άστρου σε μέταλλα, στη διεθνή βιβλιογραφία χρησιμοποιείται ο όρος «metallicity” – μεταλλικότητα – και άστρο αναφοράς ο Ήλιος. Οι ερευνητές εκτιμούν ότι για το σχηματισμό ενός κατοικήσιμου πλανήτη, η μεταλλικότητα ενός άστρου απαιτείται να είναι – κατά προσέγγιση – τουλάχιστον το 50% αυτής του Ήλιου. Επιπλέον, μετά την ανακάλυψη των πρώτων εξωηλιακών πλανητών, παρατηρήθηκε ότι όλοι οι γιγάντιοι αυτοί πλανήτες βρίσκονταν σε τροχιά γύρω από άστρα πλούσια σε μέταλλα. Μάλιστα, κανένας τέτοιος πλανήτης δεν έχει εντοπιστεί γύρω από άστρα με μεταλλικότητα μικρότερη του 40% αυτής του Ηλίου. Ενώ, η παρουσία μετάλλων είναι απαραίτητη για τη δημιουργία «γήινων» πλανητών, αντίθετα, η πολύ υψηλή περιεκτικότητα σε μέταλλα μπορεί να δημιουργήσει άλλα προβλήματα. Αρχικά αυξάνει την πυκνότητα του πρωτοπλανητικού δίσκου, γεγονός που ωθεί τους γιγάντιους πλανήτες σε αλλαγή θέσης. Αποτέλεσμα μιας τέτοια τροχιακής μετατόπισης είναι, είτε να εκτραπούν οι μικρότεροι, «γήινοι», πλανήτες εκτός του πλανητικού συστήματος, είτε να οδηγηθούν προς τον ήλιο. Μετά από μια πρόσφατη μελέτη, ο Charles H. Lineweaver, από το Πανεπιστήμιο New South Wales της Αυστραλίας, συμπέρανε ότι η πιθανότητα αλλαγής τροχιάς ενός γιγάντιου πλανήτη, αυξάνεται απότομα με την αύξηση της περιεκτικότητας σε μέταλλα. Όταν, δε, αυτή όταν «αγγίξει» το 300% της τιμής του Ήλιου, η «μετανάστευση» του πλανήτη γίνεται αναπόφευκτη. Αν και οι υπολογισμοί του Lineweaver βρίσκονται σε προκαταρτικό στάδιο, μαρτυρούν ότι αν η περιεκτικότητα ενός άστρου σε μέταλλα βρίσκεται στα επίπεδα του Ήλιου, τότε ευνοείται ο σχηματισμός ενός «γήινου» πλανήτη με σταθερή τροχιά. Οι διαθέσιμες ποσότητες μετάλλων παρουσιάζουν σταδιακή μείωση όσο απομακρυνόμαστε από το γαλαξιακό κέντρο. Άρα, το εξωτερικό όριο της ζώνης τοποθετείται εκεί που υπάρχουν οι ελάχιστες δυνατές αναλογίες βαρέων στοιχείων για το σχηματισμό πλανητών.

 Κατά δεύτερον, η ανάγκη προστασίας από τις κοσμικές απειλές (τροχιακές αστάθειες, πρόσκρουση μετεωριτών και κομητών, ακτινοβολία από αστρικές εκρήξεις) καθορίζει το εσωτερικό όριο της «Γαλαξιακής Κατοικήσιμης Ζώνης». Σημειώνεται ότι, όσο απομακρυνόμαστε από τον γαλαξιακό πυρήνα, η αστρική πυκνότητα, άρα και οι απειλές, μειώνονται. Συνεπώς, το όριο αυτά θα πρέπει να βρίσκεται σε ασφαλή απόσταση από την κεντρική περιοχή του Γαλαξία ώστε να αποφεύγονται οι κίνδυνοι που προέρχονται από αυτήν την εσωτερική περιοχή. Τονίζεται ότι, στον γαλαξιακό πυρήνα οι αποστάσεις των γειτονικών άστρων είναι τόσο μικρές ώστε είναι πιθανό τα άστρα να συγκρούονται μεταξύ τους. Το επίπεδα ακτινοβολίας είναι απειλητικά, κυρίως στο γαλαξιακό εξόγκωμα που περιβάλλει τον γαλαξιακό πυρήνα.

 Όλες αυτές οι προϋποθέσεις καθιστούν αρκετά ασαφή τα όρια της ζώνης. Ο Ήλιος μας βρίσκεται ακριβώς στη σωστή θέση – σχεδόν στο μέσον αυτής της ζώνης – γεγονός που κάνει τον αστρονόμο Gonzalez να πιστεύει ότι η εκδήλωση τόσο της απλής όσο και της σύνθετης ζωής είναι σπάνιο φαινόμενο και της ευφυούς ζωής μοναδικό. Βέβαια, οι ερευνητές τονίζουν ότι, η παρουσία ενός πλανήτη μέσα στα όρια της ζώνης δεν αποτελεί πάντα εγγύηση για την ανάπτυξη της ζωής, ούτε σημαίνει ότι κάθε πλανήτης εκτός ορίων είναι αναγκαστικά «στείρος». Όταν τοποθετούνται όμως εντός της ζώνης, η πιθανότητα να είναι κάποιοι από αυτούς κατοικήσιμοι, είναι μεγαλύτερη. Οι ερευνητές δεν έχουν πλήρως προσεγγίσει τα λεπτομερή χαρακτηριστικά της ζώνης, ελπίζουν όμως να τα εντοπίσουν με ακρίβεια μέσα από μελέτες κομητών, γαλαξιακών πυρήνων, υπερκαινοφανών, ακτινοβολίας ακτινών γάμμα και της δυναμικής των άστρων. Αν η ιδέα της «Κατοικήσιμης Γαλαξιακής Ζώνης» αποδειχθεί βάσιμη, θα μπορούσε να υποδείξει τα πιο πιθανά σημεία του Γαλαξία για νοήμονα ζωή και να κατευθύνει αναλόγως τις έρευνες των επιστημόνων. Οι εισηγητές αυτής της ιδέας τονίζουν με αρκετή σιγουριά ότι τα σφαιρωτά σμήνη, ο εξωτερικός δίσκος και το γαλαξιακό κέντρο δεν συνιστούν ιδανικές τοποθεσίες.