ככל שידוע, חיי חוץ-הארץ זקוקים לכוכבי לכת סלעיים כדי לחיות עליהם. כוכבי הלכת המוקדמים ביותר עשויים להיות מלאים בפחמן, כאשר צורות חיים מוקדמות מופיעות על עולמות עם שכבות יהלום מתחת לקרקעיהם וסלעי משטח שחורים-פחם.
מחקר שנערך לאחרונה על ידי נטלי משיאן ואבי לוב במרכז לאסטרופיסיקה של הרווארד-סמיתסוניאן בדק את היווצרותם של כוכבי לכת סביב כוכבים עניים מתכתיים משופרים בפחמן (CEMPs). כוכבים מסוג זה נוצרו ככל הנראה ביקום המוקדם, מעט לאחר שהדור הראשון של הכוכבים המסיביים שרף את הדלק הגרעיני שלהם והתפוצץ כסופרנובות. אם יש כוכבי לכת סביב כוכבים כאלה, זה אומר שהחיים היו יכולים להופיע ביקום בתוך כמה מאות מיליון שנה מהמפץ הגדול, לפני 13.8 מיליארד שנה. מחקרים קודמים העלו כי יתכן שהיה לוקח זמן רב יותר; מערכת Exoplanet העתיקה ביותר שהתגלתה עד כה, קפלר 444, מקיפה כוכב בן 11.2 מיליארד שנה.
אלמנטים כמו ברזל וסיליקון נחשבים בדרך כלל כחיוניים לייצור כוכבי לכת, מכיוון שהם יוצרים גרגרי אבק שסביבם יכולים להיווצר גופים גדולים יותר באמצעות הצטברות כבידה. אפילו ענקי גז עשירים במימן כמו יופיטר התחילו מ"זרע "כזה. עם זאת, ל- CEMPs אין יסודות כבדים רבים כמו ברזל כמו השמש שלנו, רק מאה אלף יותר שאומרים משהו מכיוון שהשמש היא רק 0.003 אחוז ברזל. כך שאם CEMP נוצרים בעיקר מענני גז ואבק של פחמן, חמצן וחנקן, שאלה אחת היא האם כוכבי לכת כמו כדור הארץ, עם משטחים מוצקים, יכולים להיווצר.
משיאן ולוב מציעים כי כוכבי לכת יכולים למעשה להצטבר בערפילית כזו, ולכן סביב CEMPs. אסטרונומים עשויים למצוא אותם עם כמה מהטלסקופים החלליים האחרונים והמכשירים העתידיים, כמו טלסקופ החלל ג'יימס ווב, כשהם נכנסים לתור. "השיטות זהות [כמו למשימות Exoplanet קודמות], " אמר לוב ל- Smithsonian.com. "היית מחפש כוכבי לכת שעוברים את הכוכבים שלהם."
במחקרם משיאן ולוב מדגמים את המרחקים מ- CEMPs אשר יווצרו כוכבי הלכת וכמה הם גדולים ככל הנראה. בכוכבי לכת כאלה יהיה מעט ברזל וסיליקון, היסודות המרכיבים חלק גדול מכדור הארץ. במקום זאת הם יהיו עשירים יותר בפחמן. הם גילו שהגודל המקסימלי נוטה להיות פי 4.3 מרדיוס כדור הארץ. כוכב לכת פחמן יאפשר, כך אומר המחקר, גם הרבה מולקולות פחמימניות להיווצר על פני השטח, בתנאי שהטמפרטורה אינה גבוהה מדי. המחקר אומר כי כל כוכב לכת עם מסה פחות מפי עשרה מכמות כדור הארץ יראה הרבה פחמן חד חמצני ומתאן באטמוספירה שלו.
בערפילית עשירה באלמנטים קלים יותר, הוא הוסיף כי ככל הנראה יש מים, מרכיב מרכזי נוסף בביוספרה. "אפילו ברמות חמצן נמוכות נוטה המימן להשתלב בו ולהפוך מים, " אמר. כך שכוכב פחמן עשוי להימצא במים. לוב אמר בהצהרה כי מכיוון שהחיים עצמם מבוססים על פחמן, הדבר מבשר טובות למראהם של דברים חיים.
CEMPs הם כל כך עניים באלמנטים כבדים יותר מכיוון שהם בנויים משרידי הכוכבים הראשונים המופיעים ביקום - הרקות הרמות בעלות פי מאות ממסת השמש. גרעין כוכב מסיבי דומה לבצל. היסודות הכבדים ביותר שנוצרו על ידי היתוך גרעיני נמצאים לכיוון המרכז - הברזל, המגנזיום והסיליקון נמצאים בשכבות הפנימיות ביותר, ואילו הפחמן, החמצן וכמה שנותרים הליום ומימן נמצאים בחלק החיצוני. לוב אמר שחלק גדול מהחומר בשכבות הפנימיות - אותם אלמנטים כבדים יותר - ייפול חזרה לחור השחור שנוצר לאחר שהכוכב יהפוך לסופרנובה. בינתיים האלמנטים הקלים יותר יפונו לחלל ליצירת כוכבים חדשים. אותם כוכבים, שנוצרים מהגזים שנשארו מהראשון, היו עניים במתכות כמו ברזל, אך עשירים בפחמן - ה- CEMPs.
רק מאוחר יותר, כאשר כוכבים פחות מאסיביים מתיישנים ומתפוצצים כסופרנובות, מתכות כבדות יותר יכולות לצאת. כוכב מתחת ל -25 מסות שמש יתמוטט לכוכב נויטרונים או בסופו של דבר כגמד לבן. שלא כמו חורים שחורים, כוכבי נויטרונים וגמדים לבנים אינם בעלי מהירות בריחה מהירה מאור, כך שפיצוץ הסופרנובה הרבה יותר סביר להפיץ את הברזל מליבת הכוכב. זו הסיבה שכוכבים כמו השמש מחזיקים ברזל כמוהו, ולמה לכדור הארץ יש יסודות כבדים עוד יותר.
אם לכוכבי לכת כאלה יש חיים או לא, זו עדיין שאלה פתוחה. המחקר עצמו דואג יותר להביא את כוכבי הלכת מלכתחילה, המהווה צעד חיוני לחיים. "הסטודנטית שלי לתואר שני [משיאן] שמרנית", התלבט לוב. כדי לראות סימני חיים, צריך לראות את האווירה של כוכבי הלכת המדוברים. המטרה היא חתימת החמצן, אשר נעדרת דרך לחדש אותו, תיעלם באטמוספירה של כוכב לכת כאשר הוא מגיב עם סלעים לפני השטח. על פני כדור הארץ, החמצן נוצר על ידי צמחים הנוטלים פחמן דו חמצני. חייזרים המתבוננים באטמוספירה של כוכב הלכת שלנו יבחינו שמשהו קורה.
ראייה של אטמוספרות אלו - בהנחה שהכוכבים עצמם נמצאים - תידרש ככל הנראה טלסקופים חזקים יותר מכפי שניתן להשיג כעת. "[טלסקופ החלל ג'יימס ווב] עשוי לעשות זאת באופן שולי עבור הכוכבים הקרובים ביותר, " אמר. "אבל CEMPs רחוקים פי עשרה."
