liotettua maata

NASA ilmoitti tammikuussa 2020, että TESS-avaruusalus oli löytänyt ensimmäisen mahdollisesti asumiskelpoisen Maan kokoisen eksoplaneetansa, joka kiertää tähteä noin 100 valovuoden päässä.

Planeetta on osa TOI 700 järjestelmä (TOI tarkoittaa TESS Kiinnostavia kohteita) on pieni, suhteellisen kylmä tähti, eli spektriluokan M kääpiö kultakalan tähdistöstä, jolla on vain noin 40 % aurinkomme massasta ja koosta ja puolet sen pinnan lämpötilasta.

Objekti nimeltä TOI 700 d ja on yksi kolmesta planeettasta, jotka pyörivät sen keskustan ympärillä, kauimpana siitä ja kiertävät polun tähden ympäri 37 päivän välein. Se sijaitsee sellaisella etäisyydellä TOI 700:sta, että se pystyy teoriassa pitämään nestemäisen veden pinnalla asumiskelpoisella alueella. Se vastaanottaa noin 86 % energiasta, jonka aurinkomme antaa maapallolle.

Tutkijoiden Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) -tietojen perusteella luomat ympäristösimulaatiot osoittivat kuitenkin, että TOI 700 d voisi käyttäytyä hyvin eri tavalla kuin maapallo. Koska se pyörii tahdissa tähtensä kanssa (eli planeetan toinen puoli on aina päivänvalossa ja toinen pimeässä), pilvien muodostumistapa ja tuuli voi olla meille hieman eksoottista.

1. Maan ja TOI 700 d:n vertailu, maapallon manterejärjestelmän visualisointi eksoplaneetalla

Tähtitieteilijät vahvistivat löytönsä NASAn avulla. Spitzer-avaruusteleskooppijoka on juuri päättänyt toimintansa. Aluksi Toi 700 luokiteltiin väärin paljon kuumemmaksi, mikä sai tähtitieteilijät uskomaan, että kaikki kolme planeettaa olivat liian lähellä toisiaan ja siksi liian kuumia ylläpitämään elämää.

Chicagon yliopiston tiimin jäsen Emily Gilbert sanoi löydön esittelyn aikana. -

Tutkijat toivovat, että tulevaisuudessa työkaluja, kuten James Webbin avaruusteleskooppijonka NASA aikoo sijoittaa avaruuteen vuonna 2021, he pystyvät määrittämään, onko planeetoilla ilmakehää ja voivat tutkia sen koostumusta.

Tutkijat käyttivät tietokoneohjelmistoja hypoteettinen ilmastomallinnus planeetta TOI 700 d. Koska ei vielä tiedetä, mitä kaasuja sen ilmakehässä voi olla, on testattu erilaisia ​​vaihtoehtoja ja skenaarioita, mukaan lukien vaihtoehtoja, joissa oletetaan nykyajan Maan ilmakehää (77 % typpeä, 21 % happea, metaania ja hiilidioksidia), todennäköinen koostumus Maan ilmakehä 2,7 miljardia vuotta sitten (enimmäkseen metaani ja hiilidioksidi) ja jopa Marsin ilmakehä (paljon hiilidioksidia), joka luultavasti oli olemassa 3,5 miljardia vuotta sitten.

Näistä malleista havaittiin, että jos TOI 700 d:n ilmakehä sisältää yhdistelmän metaania, hiilidioksidia tai vesihöyryä, planeetta voisi olla asuttava. Nyt ryhmän on vahvistettava nämä hypoteesit käyttämällä edellä mainittua Webb-teleskooppia.

Samaan aikaan NASAn tekemät ilmastosimulaatiot osoittavat, että maan ilmakehä ja kaasunpaine eivät riitä pitämään nestemäistä vettä sen pinnalla. Jos laittaisimme saman määrän kasvihuonekaasuja TOI 700 d:hen kuin Maahan, pintalämpötila olisi silti alle nollan.

Kaikkien osallistuvien ryhmien simulaatiot osoittavat, että pienten ja tummien tähtien, kuten TOI 700, ympärillä olevien planeettojen ilmasto on kuitenkin hyvin erilainen kuin maapallollamme.

Mielenkiintoisia uutisia

Suurin osa siitä, mitä tiedämme eksoplaneetoista eli aurinkokuntaa kiertävistä planeetoista, tulee avaruudesta. Se skannaili taivasta vuosina 2009–2018 ja löysi yli 2600 XNUMX planeettaa aurinkokuntamme ulkopuolelta.

NASA välitti sitten löytöpapan TESS(2)-luotaimelle, joka laukaistiin avaruuteen huhtikuussa 2018 sen ensimmäisenä toimintavuotena, sekä yhdeksässadalle tämän tyyppiselle vahvistamattomalle esineelle. Etsiessään tähtitieteilijöille tuntemattomia planeettoja observatorio tutkii koko taivaan nähtyään tarpeeksi 200 XNUMX:ta. kirkkaimmat tähdet.

2. Transit-satelliitti eksoplaneettojen tutkimiseen

TESS käyttää sarjaa laajakulmakamerajärjestelmiä. Se pystyy tutkimaan suuren ryhmän pienplaneettojen massaa, kokoa, tiheyttä ja kiertorataa. Satelliitti toimii menetelmän mukaan etähaku kirkkauspudotuksille mahdollisesti osoittaa planeettojen kauttakulkuja - kiertoradalla olevien esineiden kulkeminen emotähtensä kasvojen edessä.

Viime kuukaudet ovat olleet sarja äärimmäisen mielenkiintoisia löytöjä, osittain vielä suhteellisen uuden avaruusobservatorion ansiosta, osittain muiden, myös maanpäällisten, instrumenttien avulla. Tapaamistamme Maan kaksonen kanssa edeltäneiden viikkojen aikana julkaistiin kaksi aurinkoa kiertävän planeetan löytäminen, aivan kuten Tatooine Star Warsista!

TOI-planeetta 1338 b löydetty XNUMX valovuoden päässä Taiteilijan tähdistöstä. Sen koko on Neptunuksen ja Saturnuksen koon välillä. Kohde kokee säännöllisiä keskinäisiä tähtienpimennyksiä. Ne kiertävät toistensa ympärillä viidentoista päivän syklin, joista toinen on hieman suurempi kuin aurinkomme ja toinen paljon pienempi.

Kesäkuussa 2019 ilmestyi tieto, että avaruuden takapihastamme löydettiin kirjaimellisesti kaksi maan tyyppistä planeettaa. Tästä kerrotaan Astronomy and Astrophysics -lehdessä julkaistussa artikkelissa. Molemmat tilat sijaitsevat ihanteellisella alueella, jossa vettä voi muodostua. Niillä on luultavasti kivinen pinta ja ne kiertävät aurinkoa, joka tunnetaan nimellä Tigardenin tähti (3), joka sijaitsee vain 12,5 valovuoden päässä Maasta.

- sanoi löydön päätekijä, Matthias Zechmeister, tutkija, Astrofysiikan instituutti, Göttingenin yliopisto, Saksa. -

3. Teegarden-tähtijärjestelmä, visualisointi

TESSin viime heinäkuussa löytämät kiehtovat tuntemattomat maailmat puolestaan ​​pyörivät sen ympärillä UCAC stars4 191-004642, seitsemänkymmentäkolmen valovuoden päässä Maasta.

Planeettajärjestelmä isäntätähdellä, nyt merkitty nimellä TOI 270, sisältää vähintään kolme planeettaa. Yksi heistä, TOI 270 p, hieman Maata suurempi, kaksi muuta ovat mini-Neptunuksia, jotka kuuluvat planeettojen luokkaan, joita aurinkokunnassamme ei ole. Tähti on kylmä eikä kovin kirkas, noin 40 % pienempi ja vähemmän massiivinen kuin Aurinko. Sen pintalämpötila on noin kaksi kolmasosaa lämpimämpi kuin omalla tähtikuverillamme.

Aurinkokunta TOI 270 sijaitsee Taiteilijan tähdistössä. Sen muodostavat planeetat kiertävät niin lähellä tähteä, että niiden kiertoradat mahtuvat Jupiterin kumppanisatelliittijärjestelmään (4).

4. TOI 270 -järjestelmän vertailu Jupiter-järjestelmään

Tämän järjestelmän lisätutkimus voi paljastaa lisää planeettoja. Ne, jotka kiertävät kauempana Auringosta kuin TOI 270 d, voivat olla tarpeeksi kylmiä sitomaan nestemäistä vettä ja synnyttämään lopulta elämää.

TESS kannattaa katsoa tarkemmin

Huolimatta pienten eksoplaneettojen suhteellisen suuresta löydöstä, suurin osa niiden emotähteistä on 600–3 metrin päässä. valovuosien päässä Maasta, liian kaukana ja liian pimeä yksityiskohtaiseen havaintoon.

Toisin kuin Kepler, TESS:n pääpaino on löytää aurinkoa lähimpien naapureiden ympäriltä planeettoja, jotka ovat tarpeeksi kirkkaita, jotta niitä voidaan tarkkailla nyt ja myöhemmin muilla välineillä. Huhtikuusta 2018 tähän päivään TESS on jo löytänyt yli 1500 ehdokasplaneettaa. Suurin osa niistä on yli kaksi kertaa Maan kokoisia ja kestää alle kymmenen päivää. Tämän seurauksena ne saavat paljon enemmän lämpöä kuin planeettamme, ja ne ovat liian kuumia, jotta niiden pinnalla olisi nestemäistä vettä.

Se on nestemäistä vettä, jota tarvitaan, jotta eksoplaneetta tulee asumiskelpoiseksi. Se toimii kasvualustana kemikaaleille, jotka voivat olla vuorovaikutuksessa keskenään.

Teoreettisesti uskotaan, että eksoottisia elämänmuotoja voisi esiintyä korkean paineen tai erittäin korkeiden lämpötilojen olosuhteissa - kuten tapahtuu extremofiilien kanssa, jotka löytyvät hydrotermisten aukkojen läheisyydestä, tai mikrobeista, jotka ovat piilossa melkein kilometrin päässä Länsi-Antarktiksen jääpeitteestä.

Tällaisten organismien löytämisen teki kuitenkin mahdolliseksi se, että ihmiset pystyivät suoraan tutkimaan äärimmäisiä olosuhteitaan, joissa he elävät. Valitettavasti niitä ei voitu havaita syvässä avaruudessa, etenkään monen valovuoden etäisyydeltä.

Elämän ja jopa asumisen etsintä aurinkokuntamme ulkopuolelta on edelleen täysin riippuvainen etähavainnoinnista. Näkyvät nestemäiset veden pinnat, jotka luovat mahdollisesti suotuisat olosuhteet elämälle, voivat olla vuorovaikutuksessa yllä olevan ilmakehän kanssa, jolloin syntyy etänä havaittavia biosignatuureja, jotka näkyvät maassa sijaitsevilla kaukoputkilla. Ne voivat olla maasta tunnettuja kaasukoostumuksia (happi, otsoni, metaani, hiilidioksidi ja vesihöyry) tai muinaisen Maan ilmakehän komponentteja esimerkiksi 2,7 miljardia vuotta sitten (pääasiassa metaani ja hiilidioksidi, mutta ei happea). ).

Etsimään "juuri oikeaa" paikkaa ja siellä asuvaa planeettaa

51 Pegasi b:n löytämisen jälkeen vuonna 1995 on tunnistettu yli XNUMX eksoplaneettaa. Nykyään tiedämme varmasti, että suurin osa galaksissamme ja universumissamme olevista tähdistä on planeettajärjestelmien ympäröimiä. Mutta vain muutama kymmenkunta löydettyä eksoplaneetta on mahdollisesti asumiskelpoinen maailma.

Mikä tekee eksoplaneetasta asumiskelpoisen?

Pääehto on jo mainittu nestemäinen vesi pinnalla. Jotta tämä olisi mahdollista, tarvitsemme ennen kaikkea tätä kiinteää pintaa, ts. kivinen maamutta myös ilmapiirija riittävän tiheä luomaan painetta ja vaikuttamaan veden lämpötilaan.

Tarvitset myös oikea tähtijoka ei vähennä liikaa säteilyä planeetalla, mikä puhaltaa pois ilmakehän ja tuhoaa eläviä organismeja. Jokainen tähti, mukaan lukien aurinkomme, lähettää jatkuvasti valtavia säteilyannoksia, joten elämän olemassaololle olisi epäilemättä hyödyllistä suojautua siltä. magneettikenttäkuten Maan nestemäisen metallin ydin tuottaa.

Koska elämän suojelemiseksi säteilyltä voi kuitenkin olla muita mekanismeja, tämä on vain toivottava elementti, ei välttämätön ehto.

Perinteisesti tähtitieteilijät ovat kiinnostuneita elämänvyöhykkeet (ekosfäärit) tähtijärjestelmissä. Nämä ovat tähtien ympärillä olevia alueita, joissa vallitseva lämpötila estää vettä jatkuvasti kiehumasta tai jäätymästä. Tästä alueesta puhutaan usein. "Zlatovlaski Zone"koska ”ihan oikea elämä”, joka viittaa suositun lastensadun aiheisiin (5).

5. Elämän vyöhyke tähden ympärillä

Ja mitä tiedämme tähän mennessä eksoplaneetoista?

Tähän mennessä tehdyt löydöt osoittavat, että planeettajärjestelmien monimuotoisuus on erittäin, hyvin suuri. Ainoat planeetat, joista tiesimme mitään noin kolme vuosikymmentä sitten, olivat aurinkokunnassa, joten luulimme, että pienet ja kiinteät esineet kiertävät tähtiä ja vain kauempana niistä on varattu tilaa suurille kaasumaisille planeetoille.

Kävi kuitenkin ilmi, että planeettojen sijainnista ei ole olemassa "lakeja". Kohtaamme kaasujättiläisiä, jotka melkein hankaavat tähtiään (niin sanotut kuumat Jupiterit), sekä suhteellisen pienten planeettojen kompakteja järjestelmiä, kuten TRAPPIST-1 (6). Joskus planeetat liikkuvat hyvin eksentrisillä kiertoradoilla binääritähtien ympärillä, ja on myös "vaeltelevia" planeettoja, jotka todennäköisesti sinkoutuvat nuorista järjestelmistä ja jotka kelluvat vapaasti tähtienvälisessä tyhjiössä.

6. TRAPPIST-1-järjestelmän planeettojen visualisointi

Näin ollen läheisten samankaltaisuuksien sijaan näemme suurta monimuotoisuutta. Jos tämä tapahtuu järjestelmätasolla, miksi eksoplaneetan olosuhteiden pitäisi muistuttaa kaikkea, mitä tiedämme välittömästä ympäristöstä?

Ja vielä alempana mennään, miksi hypoteettisen elämän muotojen pitäisi olla samanlaisia ​​kuin meille tunnetut?

Superluokka

Keplerin keräämien tietojen perusteella NASAn tiedemies laski vuonna 2015, että galaksillamme itsellään on miljardia Maan kaltaista planeettaaI. Monet astrofyysikot ovat korostaneet, että tämä oli varovainen arvio. Jatkotutkimukset ovatkin osoittaneet, että Linnunrata voisi olla koti 10 miljardia maapalloa.

Tiedemiehet eivät halunneet luottaa pelkästään Keplerin löytämiin planeetoihin. Tässä kaukoputkessa käytetty siirtomenetelmä soveltuu paremmin suurten planeettojen (kuten Jupiterin) havaitsemiseen kuin Maan kokoisten planeettojen havaitsemiseen. Tämä tarkoittaa, että Keplerin tiedot todennäköisesti väärentävät hieman meidän kaltaisten planeettojen määrää.

Kuuluisa kaukoputki havaitsi pieniä putoamia tähden kirkkaudessa, jonka aiheutti sen edestä kulkeva planeetta. Suuremmat esineet estävät ymmärrettävästi enemmän valoa tähdistään, mikä tekee niistä helpompia havaita. Keplerin menetelmä keskittyi pieniin, ei kirkkaimpiin tähtiin, joiden massa oli noin kolmannes aurinkomme massasta.

Vaikka Kepler-teleskooppi ei ole kovin hyvä etsimään pieniä planeettoja, se on löytänyt melko suuren määrän niin kutsuttuja supermaita. Tämä on eksoplaneettojen nimi, joiden massa on suurempi kuin Maa, mutta paljon pienempi kuin Uranus ja Neptunus, jotka ovat vastaavasti 14,5 ja 17 kertaa planeettamme raskaampia.

Siten termi "super-Maa" viittaa vain planeetan massaan, mikä tarkoittaa, että se ei viittaa pintaolosuhteisiin tai asumiskelpoisuuteen. On myös vaihtoehtoinen termi "kaasukääpiöt". Joidenkin mukaan se voi olla tarkempi massaasteikon yläosan esineille, vaikka toista termiä käytetään yleisemmin - jo mainittu "mini-Neptunus".

Ensimmäiset supermaapallot löydettiin Aleksanteri Volshchan i Dalea Fraila вокруг pulsar PSR B1257+12 vuonna 1992. Järjestelmän kaksi ulompaa planeettaa ovat poltergeysty fobetor - niiden massa on noin neljä kertaa Maan massa, mikä on liian pieni ollakseen kaasujättiläisiä.

Johtama tiimi on tunnistanut ensimmäisen supermaapallon pääsarjatähden ympärillä Eugenio-jokiy vuonna 2005. Se pyörii ympäri Gliese 876 ja sai nimityksen Gliese 876 d (Aiemmin kaksi Jupiterin kokoista kaasujättiläistä löydettiin tästä järjestelmästä). Sen arvioitu massa on 7,5 kertaa Maan massa, ja sen ympärillä oleva kierrosaika on hyvin lyhyt, noin kaksi päivää.

Super-Earth-luokassa on vielä kuumempia esineitä. Esimerkiksi vuonna 2004 löydetty 55 Kankri on, joka sijaitsee neljänkymmenen valovuoden päässä, kiertää tähtensä ympäri tunnetun eksoplaneetan lyhimmässä syklissä - vain 17 tuntia ja 40 minuuttia. Toisin sanoen vuosi 55-vuotiaana Cancri e kestää alle 18 tuntia. Eksoplaneetta kiertää noin 26 kertaa lähempänä tähteään kuin Merkurius.

Tähden läheisyys tarkoittaa, että 55 Cancri e:n pinta on kuin masuunin sisäpuoli, jonka lämpötila on vähintään 1760 °C! Spitzer-teleskoopin uudet havainnot osoittavat, että 55 Cancri e:n massa on 7,8 kertaa suurempi ja säde hieman yli kaksi kertaa suurempi kuin Maan. Spitzerin tulokset viittaavat siihen, että noin viidennes planeetan massasta tulisi koostua alkuaineista ja kevyistä yhdisteistä, mukaan lukien vesi. Tässä lämpötilassa tämä tarkoittaa, että nämä aineet olisivat "ylikriittisessä" tilassa nesteen ja kaasun välillä ja voisivat lähteä planeetan pinnalta.

Mutta supermaapallot eivät aina ole niin villejä. Viime heinäkuussa TESSiä käyttävä kansainvälinen tähtitieteilijäryhmä löysi uuden eksoplaneetan laatuaan Hydran tähdistöstä, noin kolmenkymmenenyhden valovuoden päässä Maasta. Kohde merkitty nimellä GJ 357 p (7) kaksi kertaa maan halkaisija ja kuusi kertaa massa. Se sijaitsee tähden asuinalueen ulkoreunalla. Tutkijat uskovat, että tämän supermaan pinnalla voi olla vettä.

hän sanoi Diana Kosakovskja tutkija Max Planck Institute for Astronomy -instituutissa Heidelbergissä, Saksassa.

7. Planet GJ 357 d - visualisointi

Kääpiötähden ympärillä kiertävää järjestelmää, joka on noin kolmannes oman aurinkomme koosta ja massasta ja 40 % kylmempää, täydentyy maanpäällisillä planeetoilla. GJ 357 b ja toinen supermaa GJ 357 s. Järjestelmän tutkimus julkaistiin 31 Astronomy and Astrophysics -lehdessä.

Viime syyskuussa tutkijat raportoivat, että äskettäin löydetty supermaa, 111 valovuoden päässä, on "paras toistaiseksi tunnettu elinympäristöehdokas". Löysi Kepler-teleskoopin vuonna 2015. K2-18b (8) hyvin erilainen kuin kotiplaneettamme. Sen massa on yli kahdeksan kertaa suurempi, mikä tarkoittaa, että se on joko Neptunuksen kaltainen jääjättiläinen tai kivinen maailma, jossa on tiheä, vetyrikas ilmakehä.

K2-18b:n kiertorata on seitsemän kertaa lähempänä tähteään kuin Maan etäisyys Auringosta. Koska kohde kuitenkin kiertää tummanpunaista M-kääpiötä, tämä kiertorata on vyöhykkeellä, joka on mahdollisesti suotuisa elämälle. Alustavat mallit ennustavat, että K2-18b:n lämpötilat vaihtelevat -73 - 46 °C, ja jos esineellä on suunnilleen sama heijastavuus kuin Maan, sen keskilämpötilan pitäisi olla samanlainen kuin meidän.

- sanoi tähtitieteilijä University College Londonista lehdistötilaisuudessa, Angelos Ciaras.

On vaikea olla kuin maa

Maan analogi (kutsutaan myös Maan kaksoisplaneetaksi tai Maan kaltaiseksi planeettaksi) on planeetta tai kuu, jonka ympäristöolosuhteet ovat samankaltaiset kuin maan päällä.

Tähän mennessä löydetyt tuhannet eksoplanetaariset tähtijärjestelmät ovat erilaisia ​​kuin aurinkokuntamme, mikä vahvistaa ns. harvinaisten maametallien hypoteesiI. Filosofit kuitenkin huomauttavat, että maailmankaikkeus on niin valtava, että jossain täytyy olla planeetta, joka on melkein identtinen meidän kanssamme. On mahdollista, että kaukaisessa tulevaisuudessa on mahdollista käyttää tekniikkaa keinotekoisesti saada Maan analogeja ns. . Muodikas nyt moniteorian teoria ne myös ehdottavat, että maallinen vastine voisi olla toisessa universumissa tai jopa olla erilainen versio maasta itsestään rinnakkaisuniversumissa.

Marraskuussa 2013 tähtitieteilijät raportoivat, että Kepler-teleskoopin ja muiden tehtävien tietojen perusteella Linnunradan galaksissa voi olla jopa 40 miljardia Maan kokoista planeettaa auringonkaltaisten tähtien ja punaisten kääpiöiden asuttavalla alueella.

Tilastollinen jakauma osoitti, että lähin niistä voidaan poistaa meistä enintään kahdentoista valovuoden kuluttua. Samana vuonna useiden Keplerin löytämien ehdokkaiden, joiden halkaisija oli alle 1,5 kertaa Maan säde, vahvistettiin olevan asumiskelpoisella vyöhykkeellä kiertäviä tähtiä. Ensimmäinen maanläheinen ehdokas julkistettiin kuitenkin vasta vuonna 2015 – egzoplanet Kepler-452b.

Maa-analogin löytämisen todennäköisyys riippuu pääasiassa ominaisuuksista, joiden kanssa haluat olla samanlainen. Vakioolosuhteet, mutta eivät absoluuttiset: planeetan koko, pinnan painovoima, emotähden koko ja tyyppi (eli aurinkoanalogi), kiertoradan etäisyys ja vakaus, aksiaalinen kallistus ja kierto, samanlainen maantiede, valtamerten läsnäolo, ilmakehä ja ilmasto, vahva magnetosfääri. .

Jos siellä olisi monimutkaista elämää, metsät voisivat peittää suurimman osan planeetan pinnasta. Jos älyllistä elämää olisi olemassa, jotkut alueet voisivat kaupungistua. Tarkkojen analogioiden etsiminen Maan kanssa voi kuitenkin olla harhaanjohtavaa johtuen hyvin erityisistä olosuhteista maapallolla ja sen ympäristössä, esimerkiksi Kuun olemassaolo vaikuttaa moniin planeettamme ilmiöihin.

Planetary Habitability Laboratory Puerto Ricon yliopistossa Arecibossa kokosi äskettäin listan ehdokkaista Maan analogeja varten (9). Useimmiten tämäntyyppinen luokittelu alkaa koosta ja massasta, mutta tämä on illusorinen kriteeri, kun otetaan huomioon esimerkiksi lähellämme oleva Venus, joka on melkein samankokoinen kuin Maa ja mitkä olosuhteet sillä vallitsevat. , se tiedetään.

9. Lupaavat eksoplaneetat - Maan mahdolliset analogit Planetary Habitability Laboratoryn mukaan

Toinen usein mainittu kriteeri on, että Maan analogilla on oltava samanlainen pintageologia. Lähimmät tunnetut esimerkit ovat Mars ja Titan, ja vaikka pintakerrosten topografiassa ja koostumuksessa on yhtäläisyyksiä, on myös merkittäviä eroja, kuten lämpötila.

Itse asiassa monet pintamateriaalit ja pinnanmuodot syntyvät vain vuorovaikutuksen seurauksena veden kanssa (esimerkiksi savi ja sedimenttikivet) tai elämän sivutuotteena (esim. kalkkikivi tai hiili), vuorovaikutuksena ilmakehän kanssa, tulivuoren toiminnan seurauksena, tai ihmisen väliintuloa.

Siten maapallon todellinen analogi on luotava samanlaisilla prosesseilla, joissa on ilmakehä, tulivuoria, jotka ovat vuorovaikutuksessa pinnan kanssa, nestemäinen vesi ja jonkinlainen elämänmuoto.

Ilmakehän tapauksessa oletetaan myös kasvihuoneilmiötä. Lopuksi käytetään pintalämpötilaa. Siihen vaikuttaa ilmasto, johon puolestaan ​​vaikuttaa planeetan kiertorata ja pyöriminen, joista jokainen tuo mukanaan uusia muuttujia.

Toinen kriteeri elämää antavan maan ihanteelliselle analogille on, että sen on oltava kiertää aurinkoanalogia. Tätä elementtiä ei kuitenkaan voida täysin perustella, koska suotuisa ympäristö pystyy tarjoamaan monien erityyppisten tähtien paikallisen ilmeen.

Esimerkiksi Linnunradalla useimmat tähdet ovat pienempiä ja tummempia kuin Aurinko. Yksi niistä mainittiin aiemmin TRAPPIST-1, sijaitsee 10 valovuoden etäisyydellä Vesimiehen tähdistössä ja on noin 2 kertaa pienempi ja 1. kertaa vähemmän kirkas kuin aurinkomme, mutta sen asuttavalla vyöhykkeellä on ainakin kuusi maanpäällistä planeettaa. Nämä olosuhteet voivat tuntua epäsuotuisilta tuntemamme elämän kannalta, mutta TRAPPIST-XNUMX:lla on todennäköisesti pidempi elämä edessämme kuin tähdellämme, joten elämällä on vielä runsaasti aikaa kehittyä siellä.

Vesi peittää 70 % maapallon pinnasta ja sitä pidetään yhtenä rautaisena edellytyksenä meille tuntemien elämänmuotojen olemassaololle. Todennäköisesti vesimaailma on planeetta Kepler-22b, joka sijaitsee auringon kaltaisen tähden asuttavalla vyöhykkeellä, mutta on paljon Maata suurempi, sen todellinen kemiallinen koostumus on edelleen tuntematon.

Sen johti vuonna 2008 tähtitieteilijä Michaela Meyerja Arizonan yliopistosta tehdyt tutkimukset kosmisesta pölystä vasta muodostuneiden tähtien, kuten Auringon, läheisyydessä osoittavat, että 20–60 prosentilla Auringon analogeista meillä on todisteita kiviplaneettojen muodostumisesta samanlaisissa prosesseissa kuin ne, jotka johtivat maan muodostumista.

Vuonna 2009 city Alan Boss Carnegie Institute of Science ehdotti, että vain galaksissamme Linnunrata voi olla olemassa 100 miljardia maan kaltaista planeettaah.

Vuonna 2011 NASAn Jet Propulsion Laboratory (JPL), joka perustuu myös Kepler-tehtävän havaintoihin, päätteli, että noin 1,4-2,7 % kaikista auringon kaltaisista tähdistä pitäisi kiertää maan kokoisia planeettoja asumiskelpoisilla alueilla. Tämä tarkoittaa, että pelkästään Linnunradan galaksissa voi olla 2 miljardia galaksia, ja jos tämä arvio pätee kaikkiin galaksiin, havaittavissa olevassa maailmankaikkeudessa voi olla jopa 50 miljardia galaksia. 100 kvintiljoonaa.

Vuonna 2013 Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics ehdotti Keplerin lisätietojen tilastollista analyysiä käyttäen, että ainakin 17 miljardia planeettaa Maan koko - ottamatta huomioon niiden sijaintia asuinalueilla. Vuoden 2019 tutkimuksessa havaittiin, että Maan kokoiset planeetat voisivat kiertää yhtä kuudesta auringon kaltaisesta tähdestä.

Malli samankaltaisuuteen

Maan samankaltaisuusindeksi (ESI) on ehdotettu mitta planeettaobjektin tai luonnonsatelliitin samankaltaisuudesta Maahan. Se suunniteltiin asteikolla nollasta yhteen, ja maapallolle annettiin arvo yksi. Parametri on tarkoitettu helpottamaan planeettojen vertailua suurissa tietokantoissa.

ESI, jota ehdotettiin vuonna 2011 Astrobiology-lehdessä, yhdistää tiedot planeetan säteestä, tiheydestä, nopeudesta ja pintalämpötilasta.

Yhden vuoden 2011 artikkelin kirjoittajista ylläpitämä verkkosivusto, Abla Mendes Puerto Ricon yliopistosta, antaa laskelmat indekseistä erilaisille eksoplaneettajärjestelmille. ESI Mendesa lasketaan käyttämällä kaavaa, joka on esitetty kohdassa kuva 10missä x_i niitä_i0 ovat maan ulkopuolisen kehon ominaisuudet suhteessa maahan, v_i kunkin kiinteistön painotettu eksponentti ja kiinteistöjen kokonaismäärä. Se rakennettiin pohjalle Bray-Curtisin samankaltaisuusindeksi.

Kullekin ominaisuudelle määritetty paino, w_i, on mikä tahansa vaihtoehto, joka voidaan valita korostamaan tiettyjä ominaisuuksia muiden yli tai saavuttamaan halutut indeksi- tai sijoituskynnykset. Sivusto luokittelee myös sen, mitä se kuvailee mahdollisuudeksi elää eksoplaneetoilla ja eksokuilla kolmen kriteerin mukaan: sijainti, ESI ja ehdotus mahdollisuudesta pitää organismeja ravintoketjussa.

Tuloksena esimerkiksi osoitettiin, että aurinkokunnan toiseksi suurin ESI kuuluu Marsille ja on 0,70. Jotkut tässä artikkelissa luetelluista eksoplaneetoista ylittävät tämän luvun, ja jotkut äskettäin löydetyt Tigarden b sillä on kaikkien vahvistettujen eksoplaneettojen suurin ESI, 0,95.

Kun puhumme Maan kaltaisista ja asumiskelpoisista eksoplaneetoista, emme saa unohtaa asumiskelpoisten eksoplaneettojen tai satelliittieksoplaneettojen mahdollisuutta.

Auringon ulkopuolisten luonnollisten satelliittien olemassaoloa ei ole vielä vahvistettu, mutta lokakuussa 2018 prof. David Kipping ilmoitti löytäneensä objektia kiertävän mahdollisen eksokuun Kepler-1625b.

Aurinkokunnan suurilla planeetoilla, kuten Jupiterilla ja Saturnuksella, on suuret kuut, jotka ovat joissain suhteissa elinkelpoisia. Tästä syystä jotkut tutkijat ovat ehdottaneet, että suurilla aurinkoplaneetoilla (ja binääriplaneetoilla) voi olla yhtä suuria mahdollisesti asuttavia satelliitteja. Riittävän massainen kuu pystyy tukemaan Titaanin kaltaista ilmakehää sekä nestemäistä vettä pinnalla.

Tässä suhteessa erityisen kiinnostavia ovat massiiviset Auringon ulkopuoliset planeetat, joiden tiedetään olevan asuttavalla vyöhykkeellä (kuten Gliese 876 b, 55 Cancer f, Upsilon Andromedae d, 47 Ursa Major b, HD 28185 b ja HD 37124 c), koska niillä saattaa olla luonnolliset satelliitit, joiden pinnalla on nestemäistä vettä.

Elämää punaisen tai valkoisen tähden ympärillä?

Lähes kaksi vuosikymmentä kestäneiden löytöjen aseistettujen eksoplaneettojen maailmassa tähtitieteilijät ovat jo alkaneet muodostaa kuvan siitä, miltä asuttava planeetta voisi näyttää, vaikka useimmat ovat keskittyneet siihen, mitä jo tiedämme: Maan kaltaiseen planeettaan, joka kiertää keltaista kääpiötä. meidän. Aurinko luokitellaan G-tyypin pääsarjan tähdeksi. Entä pienemmät punaiset M-tähdet, joita galaksissamme on paljon enemmän?

Millainen kotimme olisi, jos se kiertäisi punaista kääpiötä? Vastaus on hieman Maan kaltainen, eikä suurelta osin maan kaltainen.

Tällaisen kuvitteellisen planeetan pinnalta näkisimme ensinnäkin erittäin suuren auringon. Vaikuttaa siltä, ​​että puolitoista tai kolme kertaa enemmän kuin mitä meillä on edessämme, kun otetaan huomioon kiertoradan läheisyys. Kuten nimestä voi päätellä, aurinko hehkuu punaisena viileämmän lämpötilansa vuoksi.

Punaiset kääpiöt ovat kaksi kertaa lämpimämpiä kuin aurinkomme. Aluksi tällainen planeetta saattaa näyttää hieman vieraalta maapallolle, mutta ei järkyttävältä. Todelliset erot tulevat ilmeisiksi vasta, kun ymmärrämme, että suurin osa näistä kohteista pyörii tahdissa tähden kanssa, joten toinen puoli on aina tähteensä päin, kuten Kuumme tekee Maahan.

Tämä tarkoittaa, että toinen puoli pysyy todella pimeänä, koska sillä ei ole pääsyä valonlähteeseen - toisin kuin Kuu, jota aurinko hieman valaisee toiselta puolelta. Itse asiassa yleinen oletus on, että planeetan osa, joka jäi ikuiseen päivänvaloon, palaisi ja se, joka syöksyi ikuiseen yöhön, jäätyisi. Kuitenkin... sen ei pitäisi olla niin.

Tähtitieteilijät sulkivat vuosien ajan pois punaisen kääpiön alueen Maan metsästysalueena, koska uskoivat, että planeetan jakaminen kahteen täysin eri osaan ei tekisi kumpaakaan niistä asumiskelvottomaksi. Jotkut kuitenkin huomauttavat, että ilmakehän maailmoilla on erityinen kiertokulku, joka aiheuttaa paksujen pilvien kerääntymisen aurinkoiselle puolelle estääkseen voimakkaan säteilyn polttamasta pintaa. Kiertovirrat jakavat myös lämpöä koko planeetalle.

Lisäksi tämä ilmakehän paksuuntuminen voisi tarjota tärkeän päiväsuojan muita säteilyvaaroja vastaan. Nuoret punaiset kääpiöt ovat erittäin aktiivisia muutaman ensimmäisen toimintavuotensa aikana, ja ne lähettävät soihdut ja ultraviolettisäteilyä.

Paksut pilvet suojaavat todennäköisesti potentiaalista elämää, vaikka hypoteettiset organismit piiloutuvat todennäköisemmin syvälle planeetan vesiin. Itse asiassa tutkijat uskovat nykyään, että esimerkiksi ultraviolettisäteilyn säteily ei häiritse organismien kehitystä. Loppujen lopuksi varhainen elämä maapallolla, josta kaikki meille tuntemamme organismit, mukaan lukien homo sapiens, ovat peräisin, kehittyivät voimakkaan UV-säteilyn olosuhteissa.

Tämä vastaa lähimmällä meille tuntemallamme Maan kaltaisella eksoplaneetalla hyväksyttyjä olosuhteita. Cornellin yliopiston tähtitieteilijät sanovat, että elämä maapallolla on kokenut voimakkaampaa säteilyä kuin tiedetään Proxima-b.

Proxima-b, joka sijaitsee vain 4,24 valovuoden päässä aurinkokunnasta ja lähimmästä tuntemamme Maan kaltaisesta kiviplaneettasta (vaikka emme tiedä siitä juuri mitään), vastaanottaa 250 kertaa enemmän röntgensäteitä kuin Maa. Se voi myös kokea pinnallaan tappavaa ultraviolettisäteilyä.

Proxima-b:n kaltaisten olosuhteiden uskotaan olevan olemassa TRAPPIST-1:lle, Ross-128b:lle (lähes yhdentoista valovuoden päässä Maasta Neitsyt tähdistössä) ja LHS-1140 b:lle (neljäkymmentä valovuotta Maasta Cetuksen tähdistössä). järjestelmät.

Muut oletukset koskevat potentiaalisten organismien ilmaantuminen. Koska tummanpunainen kääpiö emittoisi paljon vähemmän valoa, oletetaan, että jos sitä kiertävä planeetta sisältäisi kasvejamme muistuttavia organismeja, niiden olisi absorboitava valoa paljon laajemmalla aallonpituusalueella fotosynteesiä varten, mikä tarkoittaisi, että "eksoplaneetat" voisivat olla mielestämme melkein musta (Katso myös: ). Tässä on kuitenkin syytä huomata, että maapallolla tunnetaan myös muun värisiä kuin vihreää kasveja, jotka absorboivat valoa hieman eri tavalla.

Viime aikoina tutkijat ovat kiinnostuneet toisesta esinekategoriasta - maan kokoisista valkoisista kääpiöistä, jotka eivät ole varsinaisesti tähtiä, vaan luovat ympärilleen suhteellisen vakaan ympäristön, säteilevät energiaa miljardeja vuosia, mikä tekee niistä kiehtovia kohteita eksoplanetaarinen tutkimus. .

Niiden pieni koko ja sen seurauksena mahdollisen eksoplaneetan suuri läpikulkusignaali mahdollistavat mahdollisten kivisten planeettojen ilmakehän havainnoinnin uuden sukupolven teleskooppien avulla. Tähtitieteilijät haluavat käyttää kaikkia rakennettuja ja suunniteltuja observatorioita, mukaan lukien James Webb -teleskooppi, maanpäällinen Erittäin suuri teleskooppisamoin kuin tulevaisuus Alkuperä, HabEx i LUVUARjos niitä syntyy.

Tällä ihmeellisesti laajenevalla eksoplaneettojen tutkimuksen, tutkimuksen ja etsintäkentällä on yksi ongelma, joka on tällä hetkellä merkityksetön, mutta joka saattaa muuttua kiireelliseksi ajan myötä. No, jos yhä kehittyneempien instrumenttien ansiosta onnistumme lopulta löytämään eksoplaneetan - Maan kaksoiskappaleen, joka täyttää kaikki monimutkaiset vaatimukset, täynnä vettä, ilmaa ja lämpötilaa juuri sopivasti, ja tämä planeetta näyttää "vapaalta" , sitten ilman tekniikkaa, joka sallii lentää sinne kohtuulliseen aikaan, ymmärtäen, että se voi olla piinaa.

Mutta onneksi meillä ei ole vielä tällaista ongelmaa.