Exobolygók: a Föld távoli rokonai. Galaktikus lakható zóna

Vessen egy pillantást a csillagok szétszóródására a fekete éjszakai égbolton – mindegyik olyan csodálatos világot tartalmaz, mint a mi Naprendszerünk. A legóvatosabb becslések szerint a Tejútrendszer galaxisa több mint százmilliárd bolygót tartalmaz, amelyek közül néhány hasonló lehet a Földhöz.

Új információ az "idegen" bolygókról - exobolygók- nyitotta ki a Kepler űrtávcsövet, amely a csillagképeket kutatja, várva azt a pillanatot, amikor egy távoli bolygó kerül a világítóteste elé.

Az orbitális obszervatóriumot 2009 májusában indították el kifejezetten exobolygók felkutatására, de négy évvel később kudarcot vallott. A teleszkóp visszaállítására tett sok kísérlet után a NASA kénytelen volt 2013 augusztusában leszerelni az obszervatóriumot "űrflottájából". Mindazonáltal a megfigyelések évei során a Kepler annyi egyedi adatot kapott, hogy ezek tanulmányozása még több évig tart. A NASA már készül a Kepler utódjának, a TESS távcsőnek a 2017-es felbocsátására.

Szuperföldek a Goldilocks övben

Mára a csillagászok csaknem 600 új világot azonosítottak a 3500 jelölt közül az "exobolygó" címre. Úgy gondolják, hogy ezeknek az égitesteknek legalább 90%-a „igazi bolygónak” bizonyulhat, a többi pedig kettős csillagok, „barna törpék”, amelyek nem nőttek csillagméretűvé, és nagy aszteroidák halmazai.

Az új bolygójelöltek többsége olyan gázóriás, mint a Jupiter vagy a Szaturnusz, valamint szuperföldek – a miénknél többszörösen nagyobb sziklás bolygók.

Természetesen messze nem minden bolygó esik a Kepler és más teleszkópok látóterébe. Számukat csak 1-10%-ra becsülik.

Az exobolygó pontos azonosításához többször is rögzíteni kell csillaga korongján. Nyilvánvaló, hogy leggyakrabban a napjához közel helyezkedik el, mert akkor az éve csak néhány földi napig vagy hétig fog tartani, így a csillagászok sokszor megismételhetik a megfigyeléseket.

Az ilyen forró gázgömbök formájában lévő bolygók gyakran „forró Jupiternek” bizonyulnak, és minden hatodik olyan, mint egy lángoló szuperföld, amelyet lávatenger borít.

Természetesen ilyen körülmények között a mi típusunk fehérjeélete nem létezhet, de a több száz barátságtalan test között vannak kellemes kivételek. Eddig több mint száz földi bolygót azonosítottak, amelyek az úgynevezett lakható zónában, ill. aranyhajú öv.

Ezt a mesebeli szereplőt a „se több, se kevesebb” elv vezérelte. Hasonlóképpen, a ritka bolygók, amelyek az "élet zónájába" tartoznak, a hőmérsékletnek a folyékony víz létezésének határain belül kell lennie. Sőt, ebből a számból 24 bolygó sugara kisebb, mint a Föld két sugara.

E bolygók közül azonban egyelőre csak egy rendelkezik a Föld ikertestvérének fő jellemzőivel: az Aranyhaj zónában található, közel a Föld méretéhez, és a Naphoz hasonló sárga törperendszer része.

A vörös törpék világában

Az asztrobiológusok azonban, akik kitartóan keresik a földönkívüli életet, nem veszítik el a szívüket. Galaxisunkban a legtöbb csillag kicsi, hűvös és halvány vörös törpe. A modern adatok szerint a vörös törpék, amelyek körülbelül feleakkoraak és hidegebbek, mint a Nap, a Tejútrendszer "csillagpopulációjának" legalább háromnegyedét teszik ki.

Ezek körül a "szoláris unokatestvérek" miniatűr rendszerei a Merkúr pályájának megfelelő méretűek, és saját Goldilocks övük is van.

A Berkeley-i Kaliforniai Egyetem asztrofizikusai még egy speciális TERRA számítógépes programot is összeállítottak, amelynek segítségével egy tucat földi ikertestvért azonosítottak. Mindegyikük közel van életzónájukhoz, kis vörös világítótestek közelében. Mindez nagyban növeli annak esélyét, hogy galaxisunkban földönkívüli életközpontok jelenjenek meg.

A vörös törpékről, amelyek közelében Föld-szerű bolygókat találtak, korábban nagyon csendes csillagoknak tartották, felületükön ritkán fordulnak elő plazmakilövelléssel kísért fellángolások.

Mint kiderült, az ilyen világítótestek még a Napnál is aktívabbak.

Felszínükön folyamatosan erőteljes kataklizmák fordulnak elő, hurrikán "csillagszél"-lökéseket generálva, amelyek még a Föld erős mágneses pajzsát is legyőzhetik.

Csillagához való közelségért azonban a Föld számos ikerpárja nagyon magas árat fizethet. A vörös törpék felszínén gyakori villanásokból származó sugárzási áramlás szó szerint „lenyalhatja” a bolygók légkörének egy részét, ami lakhatatlanná teszi ezeket a világokat. Ugyanakkor a koronális kilökődés veszélyét növeli az a tény, hogy a gyengített légkör rosszul védi a felületet a kemény ultraibolya töltött részecskéitől és a „csillagszél” röntgensugárzásától.

Emellett fennáll a veszélye annak, hogy a potenciálisan lakható bolygók magnetoszféráját elnyomja a vörös törpék legerősebb mágneses tere.

Törött mágneses pajzs

A csillagászok régóta gyanítják, hogy sok vörös törpe erős mágneses mezővel rendelkezik, amely könnyen áttörheti a potenciálisan lakható bolygókat körülvevő mágneses pajzsot. Ennek bizonyítására egy virtuális világot építettek, amelyben bolygónk egy hasonló csillag körül forog egy nagyon közeli pályán az "életzónában".

Kiderült, hogy nagyon gyakran egy törpe mágneses tere nemcsak erősen deformálja a Föld magnetoszféráját, de még a bolygó felszíne alá is hajtja. Egy ilyen forgatókönyv szerint mindössze néhány millió éven belül nem maradna levegőnk vagy vízünk, és az egész felszínt felperzselné a kozmikus sugárzás.

Ebből két érdekes következtetés következik. Az élet keresése a vörös törpe rendszerekben teljesen reménytelennek bizonyulhat, és ez egy másik magyarázat a "kozmosz nagy csendjére".

A földönkívüli intelligenciát azonban talán semmiképpen sem tudjuk kimutatni, mert bolygónk túl korán született...

Ki élhet távoli exobolygókon? Talán ilyen lények?

Az elsőszülött szomorú sorsa

A Kepler- és Hubble-teleszkópok segítségével nyert adatokat elemezve a csillagászok megállapították, hogy a csillagkeletkezési folyamat a Tejútrendszerben jelentősen lelassult. Ennek oka az építőanyag-hiány, por- és gázfelhők formájában.

Ennek ellenére még mindig sok anyag maradt galaxisunkban a csillagok és bolygórendszerek születéséhez. Sőt, néhány milliárd év múlva csillagszigetünk összeütközik az Androméda-köd óriásgalaxisával, ami kolosszális csillagkeletkezési kitörést okoz.

A jövőbeli galaktikus evolúció hátterében a közelmúltban az a szenzációs hír hallatszott, hogy négymilliárd évvel ezelőtt, a Naprendszer kialakulásakor a potenciálisan lakható bolygóknak csak a tizede létezett.

Figyelembe véve, hogy bolygónkon a legegyszerűbb mikroorganizmusok megszületése több száz millió évbe telt, és több milliárd évvel fejlettebb életformák alakultak ki, nagy valószínűséggel csak a Nap kihalása után jelennek meg az intelligens idegenek.

Talán itt rejlik a megoldás az érdekfeszítő Fermi-paradoxonra, amelyet egykor egy kiváló fizikus fogalmazott meg: és hol vannak ezek az idegenek? Vagy van értelme bolygónkon keresni a válaszokat?

Extremofilek a Földön és az űrben

Minél inkább meggyőződünk az Univerzumban elfoglalt helyünk egyediségéről, annál gyakrabban merül fel a kérdés: létezhet-e és fejlődhet-e élet a miénktől teljesen eltérő világokban?

A választ erre a kérdésre az adja, hogy bolygónkon léteznek csodálatos organizmusok - extremofilek. Nevüket arról kapták, hogy túlélnek szélsőséges hőmérsékleten, mérgező környezetben és még levegőtlen térben is. A tengerbiológusok hasonló lényeket találtak a földalatti gejzírekben - "tengeri dohányzókban".

Ott kolosszális nyomás alatt boldogulnak, oxigén hiányában a forró vulkáni szellőzőnyílások legszélén. "Kollégák" az Antarktisz sós hegyi tavakban, forró sivatagokban és jég alatti tározókban találhatók. Vannak még „tardigrád” mikroorganizmusok is, amelyek elviselik a tér vákuumát. Kiderült, hogy még a vörös törpék közelében lévő sugárzási környezetben is előfordulhatnak "extrém mikrobák".

Acid tó Yellowstone-ban található. Vörös plakk - acidophilus baktériumok

A tardigrádok létezhetnek a tér vákuumában

Az akadémikus evolúcióbiológia úgy véli, hogy az élet a Földön egy "meleg sekély medencében" lejátszódó kémiai reakciók eredményeként keletkezett, amelyet a tomboló "villámviharok" ultraibolya és ózonáramok áthatoltak. Másrészt az asztrobiológusok tudják, hogy az élet kémiai építőkövei más világokon is megtalálhatók. Például gázóriásaink gáz- és porködeiben és műholdas rendszereiben észlelték őket. Ez persze messze van a „teljes élettől”, de az első lépés felé.

A földi élet eredetének „standard” elmélete a közelmúltban erős csapást kapott…. geológusok. Kiderült, hogy az első organizmusok sokkal idősebbek, mint azt korábban gondolták, és teljesen kedvezőtlen környezetben, metán légkörben és több ezer vulkánból kiömlő forrásban lévő magmában jöttek létre.

Ez sok biológust elgondolkodtat a pánspermia régi hipotézisén. Eszerint az első mikroorganizmusok valahonnan máshonnan, mondjuk a Marson keletkeztek, és a meteoritok magjában érkeztek a Földre. Talán az ősi baktériumoknak nagyobb távolságot kellett megtenniük más csillagrendszerekből származó üstökösmagokban.

De ha ez így van, akkor a „kozmikus evolúció” útjai elvezethetnek bennünket „eredetbeli testvérekhez”, akik ugyanabból a forrásból merítették az „élet magvait”, mint mi...

Több száz exobolygót fedeztünk fel a galaxisban. De közülük csak néhány rendelkezik az élet támogatásához szükséges tényezők megfelelő kombinációjával, például a Földön. A legtöbb exobolygó időjárás-előrejelzése kiábrándító. A tűző nap, az évenkénti áradások és a mély hó jelentősen megnehezíti a helyi lakosok életét (természetesen ha vannak).

A rossz hír az, hogy tudomásunk szerint a Föld az egyetlen lakható hely az egész univerzumban. Fajként különböző, politikai, pénzügyi, humanitárius és tudományos okokból is érdekel bennünket más bolygók lakhatósága. Szeretnénk megérteni, hogyan változik saját éghajlatunk. Hogyan fogunk élni a jövő klímájában, és mit tehetünk az üvegházhatás növekvő hullámának megállítása érdekében. Hiszen még egy kicsit és paradicsom, amíg a Föld reménytelenül elvész.

Nem valószínű, hogy komolyan foglalkoznánk a tiszta energiaforrások felkutatásával, vagy rávennénk a politikusokat, hogy pénzügyi haszon rovására foglalkozzanak az éghajlati problémákkal. Sokkal érdekesebb a kérdés: mikor fogunk látni idegeneket?

A lakható zóna, más néven "Aranyhaj zóna" egy csillag körüli terület, ahol a bolygó átlaghőmérséklete lehetővé teszi a folyékony víz létezését, amelyhez annyira hozzászoktunk. Folyékony vízre vadászunk, nem csak a jövőbeni felhasználásra, hanem azért is, hogy nyomra leljünk: talán valahol más élet is lehet. Végül is logikus?

A zónán kívüli problémák meglehetősen nyilvánvalóak. Ha túl meleg lesz, a környezet elviselhetetlen gőzfürdővé válik, vagy elkezdi a vizet oxigénre és hidrogénre bontani. Ezután az oxigén a szénnel egyesül, szén-dioxidot képezve, és a hidrogén kijut az űrbe.

Ez a Vénusszal történik. Ha a bolygó túl hideg, a víz szilárd darabokat képez. A jégkéreg alatt lehetnek folyékony vízzsebek, de összességében nem túl kellemes hely az élethez. Ezt a Marson, valamint a Jupiter és a Szaturnusz holdjain találtuk. És ha nagyjából meg tud határozni egy potenciálisan lakható zónát, akkor ez az a hely, ahol folyékony víz létezhet.

Sajnos ez az egyenlet nem csak a csillag távolságából és a megtermelt energia mennyiségéből áll. A bolygó légköre nagy szerepet játszik. Meg fogsz lepődni, de a Vénusz és a Mars a Naprendszer potenciálisan lakható zónájában található.

A Vénusz légköre olyan sűrű, hogy csapdába zárja a Nap energiáját, és életveszélyes kemencét hoz létre, amely két csésze teában megolvasztja az élet minden jelét.

A Marson ennek az ellenkezője igaz. A vékony légkör egyáltalán nem képes hőt tartani, ezért a bolygó nagyon hideg. Javítsa mindkét bolygó légkörét – és szerezzen olyan világokat, amelyek képesek menedéket nyújtani az életnek. Talán összenyomhatnánk őket, és keverhetnénk a légkört? Gondolkodni kell.

Ha megnézzük a Tejútrendszer más világait, és megpróbáljuk kitalálni, van-e ott élet, nem elég csak felmérni, hogy hol helyezkednek el az Aranyhaj zónában. Ismernünk kell a légkör alakját.

A csillagászok találtak bolygókat, amelyek más csillagok körüli lakható zónákban helyezkednek el, de úgy tűnik, hogy ezek a világok nem helyezkednek el különösebben az élet szempontjából. Vörös törpe csillagok körül keringenek. Elvileg nem olyan rossz vöröses tükröződésben élni, de van egy probléma. A vörös törpék fiatalon nagyon rosszul viselkednek. Erőteljes fáklyákat és koronális tömeg kilökődést generálnak. Ez megtisztítja minden olyan bolygó felszínét, amely túl közel kerül.

Igaz, van némi remény. Néhány millió évnyi nagy aktivitás után ezek a vörös törpecsillagok letelepednek, és elkezdik szívni hidrogéntartalékaikat, ami több billió éves potenciállal rendelkezik. Ha az élet elég sokáig fennmarad egy sztár korai napjaiban, hosszú, boldog élet várhat rájuk.

Amikor új otthonra gondolsz a csillagok között, vagy új életet próbálsz találni az univerzumban, keress bolygókat a potenciálisan lakható zónában. De ne felejtsük el, hogy ez egy nagyon feltételes iránymutatás.

A lakható zóna, amit angolul hívnak lakható zóna, az űrben a legkedvezőbb feltételekkel rendelkező terület a földi típusú élet számára. Term élőhely azt jelenti, hogy az élet szinte minden feltétele teljesül, csak nem látjuk. A lakhatóságot a következő tényezők határozzák meg: a víz jelenléte folyékony formában, a kellően sűrű légkör, a kémiai diverzitás (egyszerű és összetett molekulák H, C, N, O, S és P alapú) és egy csillag jelenléte, amely biztosítja a szükséges energiamennyiséget.

Tanulmánytörténet: földi bolygók

Asztrofizikai szempontból több ösztönző is volt a lakható zóna fogalmának megjelenésére. Tekintsük Naprendszerünket és négy földi bolygót: Merkúr, Vénusz, Föld és Mars. A Merkúrnak nincs atmoszférája, és túl közel van hozzá, ezért nem túl érdekes számunkra. Szomorú sorsú bolygóról van szó, mert ha légköre is lenne, a napszél, vagyis egy csillag koronájából folyamatosan áramló plazmafolyam elvinné.

Tekintsük a Naprendszer fennmaradó földi bolygóit - ezek a Vénusz, a Föld és a Mars. Majdnem ugyanazon a helyen és ugyanolyan körülmények között keletkeztek ~ 4,5 milliárd évvel ezelőtt. És ezért az asztrofizika szempontjából fejlődésüknek meglehetősen hasonlónak kell lennie. Most, az űrkorszak elején, amikor előrehaladtunk ezeknek a bolygóknak az űrhajók segítségével történő tanulmányozásában, a kapott eredmények rendkívül eltérő viszonyokat mutattak ezeken a bolygókon. Ma már tudjuk, hogy a Vénusz nyomása nagyon magas, és nagyon forró a felszíne, 460–480 °C, olyan hőmérsékleten, amelyen sok anyag meg is olvad. A felszín első panorámaképein pedig azt láttuk, hogy teljesen élettelen és gyakorlatilag nem alkalmazkodott az élethez. A teljes felszín egy kontinens.

// Kép: Földi bolygók - Merkúr, Vénusz, Föld, Mars. (commons.wikimedia.org)

Másrészt a Mars Hideg világ ez. A Mars elvesztette légkörét. Ez megint egy sivatagi felszín, bár vannak hegyek és vulkánok. A szén-dioxid légkör nagyon ritka; ha volt ott víz, akkor minden befagyott. A Marsnak sarki sapkája van, és a Mars-küldetés legfrissebb eredményei arra utalnak, hogy jég van a homoktakaró – a regolit – alatt.

És a Föld. Nagyon kedvező hőmérséklet, nem fagy meg a víz (legalábbis nem mindenhol). És a Földön keletkezett az élet - primitív és többsejtű, intelligens élet. Úgy tűnik, hogy a Naprendszer egy kis részét látjuk, amelyben három bolygó, úgynevezett földi bolygó alakult ki, de fejlődésük teljesen más. És ezeken az első elképzeléseken a bolygók lehetséges fejlődési útjairól, felmerült a lakható zóna ötlete.

A lakható zóna határai

Az asztrofizikusok megfigyelik és felfedezik a minket körülvevő világot, a minket körülvevő világűrt, vagyis naprendszerünket és más csillagok körüli bolygórendszereinket. És annak érdekében, hogy valahogy rendszerezze, hol kell keresni, milyen tárgyakat kell érdekelni, meg kell értenie, hogyan kell meghatározni a lakható zónát. Mindig is azt feltételeztük, hogy más csillagoknak is vannak bolygói, de a műszeres képességek lehetővé tették, hogy felfedezzük az első bolygókat – a Naprendszeren kívül található bolygókat – csak 20 évvel ezelőtt.

Hogyan határozzák meg a lakható zóna belső és külső határait? Naprendszerünkben a lakható zóna 0,95 és 1,37 csillagászati ​​egység közötti távolságra van a Naptól. Tudjuk, hogy a Föld 1 csillagászati ​​egységre (AU) van a Naptól, a Vénusz 0,7 AU. pl., Mars - 1,5 a. e) Ha ismerjük egy csillag fényességét, akkor nagyon könnyű kiszámítani a lakható zóna középpontját - csak ki kell venni a csillag fényességének arányának négyzetgyökét, és össze kell viszonyítani a csillag fényességével. Nap, vagyis:

Rae \u003d (L csillag / L nap) ½.

Itt Rae a lakható zóna átlagos sugara csillagászati ​​egységekben, az Lstar és Lsun pedig a kívánt csillag, illetve a Nap bolometrikus fényességi mutatói. A lakható zóna határait az a követelmény határozza meg, hogy a benne lévő bolygók víz folyékony halmazállapotú legyen, mivel számos biomechanikai reakcióban szükséges oldószer. A lakható zóna külső szélén túl a bolygó nem kap elegendő napsugárzást ahhoz, hogy kompenzálja a sugárzási veszteségeket, és hőmérséklete a víz fagypontja alá süllyed. A lakható zóna belső szélénél a Naphoz közelebb eső bolygót a sugárzása túlmelegítené, ami a víz elpárolgását okozná.

Szigorúbban a belső határt mind a bolygó távolsága a csillagtól, mind a légkör összetétele, és különösen az úgynevezett üvegházhatású gázok jelenléte határozza meg: vízgőz, szén-dioxid, metán, ammónia, és mások. Mint ismeretes, az üvegházhatású gázok a légkör felmelegedését okozzák, ami katasztrofálisan erősödő üvegházhatás esetén (például a korai Vénusz) a víz elpárolgásához vezet a bolygó felszínéről és a légkörből való elvesztéséhez.

A külső határ a kérdés másik oldala. Sokkal távolabb is lehet, ha kevés a Napból érkező energia, és az üvegházhatású gázok jelenléte a Mars légkörében nem elegendő ahhoz, hogy az üvegházhatás enyhe klímát hozzon létre. Amint az energia mennyisége elégtelenné válik, az üvegházhatású gázok (vízgőz, metán stb.) kicsapódnak a légkörből, esőként vagy hóként kihullanak stb. És valójában üvegházhatású gázok halmozódtak fel a Mars sarki sapkája alatt.

Nagyon fontos egy szót szólni a naprendszerünkön kívüli csillagok lakható zónájáról: potenciál - a potenciális lakhatóság zónája, vagyis az élet kialakulásához szükséges, de nem elégséges feltételek teljesülnek benne. Itt a bolygó életképességéről kell beszélnünk, amikor számos geofizikai és biokémiai jelenség és folyamat lép életbe, mint például mágneses tér jelenléte a bolygón, lemeztektonika, a bolygónap időtartama stb. . Ezeket a jelenségeket és folyamatokat jelenleg aktívan tanulmányozzák a csillagászati ​​kutatás új irányában - az asztrobiológiában.

Keressen bolygókat a lakható zónában

Az asztrofizikusok egyszerűen megkeresik a bolygókat, majd megállapítják, hogy a lakható zónában vannak-e. Csillagászati ​​megfigyelésekből láthatja, hol található ez a bolygó, hol található a pályája. Ha a lakható zónában van, akkor azonnal megnő az érdeklődés e bolygó iránt. Ezután más szempontokból is tanulmányoznia kell ezt a bolygót: a légkört, a kémiai sokféleséget, a víz jelenlétét és a hőforrást. Ez már kissé kivesz minket a „potenciál” fogalmának zárójeléből. De a fő probléma az, hogy ezek a csillagok nagyon messze vannak.

Egy dolog bolygót látni egy olyan csillag közelében, mint a Nap. Számos Földünkhöz hasonló exobolygó létezik - az úgynevezett al- és szuperföldek, vagyis olyan bolygók, amelyek sugara közel van a Föld sugarához vagy valamivel nagyobb, mint a sugara. Az asztrofizikusok a légkör vizsgálatával tanulmányozzák őket, nem látjuk a felszínt - csak elszigetelt esetekben, ún. közvetlen képalkotás amikor csak egy nagyon távoli pontot látunk. Ezért meg kell vizsgálnunk, hogy van-e légköre ennek a bolygónak, és ha igen, milyen összetételű, milyen gázok vannak benne, és így tovább.

// Kép: Exoplanet (piros pont balra) és barna törpe 2M1207b (középen). Az első kép, amely közvetlen képalkotó technológiával készült 2004-ben. Hitel: ESO/VLT

Tágabb értelemben a Naprendszeren kívüli élet keresése, és a Naprendszerben is, az úgynevezett biomarkerek keresése. Úgy gondolják, hogy a biomarkerek biológiai eredetű kémiai vegyületek. Tudjuk, hogy a fő biomarker a Földön például az oxigén jelenléte a légkörben. Tudjuk, hogy nagyon kevés oxigén volt a korai Földön. A legegyszerűbb, primitív élet korán, a többsejtű élet meglehetősen későn, az intelligens életről nem is beszélve. De aztán a fotoszintézis hatására oxigén képződni kezdett, megváltozott a légkör. És ez az egyik lehetséges biomarker. Más elméletekből tudjuk, hogy számos bolygó van oxigén légkörrel, de ott a molekuláris oxigén képződését nem biológiai, hanem közönséges fizikai folyamatok okozzák, mondjuk a vízgőznek a csillagok hatására bekövetkező bomlása. ultraibolya sugárzás. Ezért az a lelkesedés, hogy amint meglátjuk a molekuláris oxigént, máris biomarker lesz, nem teljesen indokolt.

"Kepler" küldetés

A Kepler Space Telescope (CT) az egyik legsikeresebb csillagászati ​​küldetés (természetesen az űrteleszkóp után). Célja a bolygók megtalálása. A Keplernek köszönhetően minőségi ugrást tettünk az exobolygók tanulmányozásában.

A CT "Kepler" a felfedezés egyik módszerére összpontosított - az úgynevezett tranzitokra, amikor a fotométer - a műhold egyetlen műszere - nyomon követte a csillag fényességének változását abban az időben, amikor a bolygó áthaladt a távcső és a csillag között. . Ez információkat szolgáltatott a bolygó pályájáról, tömegéről és hőmérsékletéről. Ez pedig lehetővé tette mintegy 4500 potenciális bolygójelölt azonosítását a küldetés első része során.

Kepler Űrteleszkóp (NASA)

Az asztrofizikában, a csillagászatban és valószínűleg minden természettudományban szokás megerősíteni a felfedezéseket. A fotométer érzékeli, hogy a csillag fényereje változik, de mit jelenthet ez? Talán néhány belső folyamat a csillagban változásokhoz vezet; bolygók elhaladnak – elsötétül. Ezért meg kell nézni a változások gyakoriságát. De ahhoz, hogy biztosan kijelenthessük, hogy vannak ott bolygók, ezt valamilyen más módon meg kell erősíteni - például a csillag sugárirányú sebességének megváltoztatásával. Vagyis jelenleg mintegy 3600 bolygót erősítenek meg a bolygó megfigyelésének számos módszere. És közel 5000 potenciális jelölt van.

Proxima Centauri

2016 augusztusában megerősítést kaptak a Proxima b nevű bolygó jelenlétéről a Proxima Centauri csillag közelében. Miért érdekel mindenkit ennyire? Nagyon egyszerű okból: ez a Napunkhoz legközelebb eső csillag 4,2 fényév távolságra (vagyis a fény ezt a távolságot 4,2 év alatt teszi meg). Ez a hozzánk legközelebbi exobolygó, és valószínűleg a Naprendszerhez legközelebbi égitest, amelyen élet létezhet. Az első mérések 2012-ben történtek, de mivel ez a csillag egy hűvös vörös törpe, nagyon hosszú méréssorozatot kellett végezni. Az Európai Déli Obszervatórium (ESO) számos tudományos csoportja pedig évek óta figyeli a csillagot. Csináltak egy honlapot, úgy hívják Halványpiros pont(palereddot.org – a szerk.), vagyis egy 'halványpiros pont', és ott felkerültek a megfigyelések. A csillagászok különböző megfigyelőket vonzottak, és lehetővé vált a megfigyelések eredményeinek nyilvános követése. Így szinte online követhető volt a bolygó felfedezésének folyamata. A megfigyelési program és a honlap neve pedig a kifejezésre nyúlik vissza Halványpiros pont, amelyet a híres amerikai tudós, Carl Sagan javasolt a Föld bolygóról készült képekhez, amelyeket űrhajók közvetítenek a Naprendszer mélyéről. Amikor más csillagrendszerekben próbálunk egy Földhöz hasonló bolygót találni, megpróbálhatjuk elképzelni, hogyan néz ki bolygónk az űr mélyéről. Ezt a projektet nevezték el Halványkék pontok(’halványkék pont’), mert az űrből a légkör fényessége miatt bolygónk kék pontként látható.

A Proxima b bolygó csillagának lakható zónájában volt, és viszonylag közel volt a Földhöz. Ha mi, a Föld bolygó 1 csillagászati ​​egységnyire vagyunk a csillagunktól, akkor ez az új bolygó 0,05-tel, azaz 200-szor közelebb van. De a csillag gyengébben világít, hidegebb van, és már ilyen távolságokon az úgynevezett árapály-befogási zónába esik. Ahogy a Föld befogta a Holdat, és együtt forognak, a helyzet itt is ugyanaz. De ugyanakkor a bolygó egyik oldala fűtött, a másik hideg.

// Kép: Proxima Centauri b becsült tájképe egy művész által ábrázolva (ESO/M. Kornmesser)

Vannak olyan éghajlati viszonyok, szélrendszer, amely hőt cserél a fűtött rész és a sötét rész között, és ezeknek a féltekéknek a határain meglehetősen kedvező körülmények lehetnek az élethez. De a probléma a Proxima Centauri b bolygóval az, hogy a szülőcsillag egy vörös törpe. A vörös törpék meglehetősen hosszú ideig élnek, de van egy sajátos tulajdonságuk: nagyon aktívak. Vannak csillagkitörések, koronális tömeg kilökődések stb. Jó néhány tudományos cikk jelent meg már erről a rendszerről, ahol például azt írják, hogy a Földdel ellentétben ott 20-30-szor magasabb az ultraibolya sugárzás szintje. Vagyis ahhoz, hogy a felszínen kedvező feltételek uralkodjanak, a légkörnek elég sűrűnek kell lennie ahhoz, hogy megvédje a sugárzástól. De ez az egyetlen hozzánk legközelebb eső exobolygó, amely a csillagászati ​​műszerek következő generációjával részletesen tanulmányozható. Figyeld meg a légkörét, nézd meg, mi történik ott, vannak-e üvegházhatású gázok, milyen éghajlat van, vannak-e ott biomarkerek. Az asztrofizikusok a Proxima b bolygót fogják tanulmányozni, ez egy forró tárgy a kutatás számára.

kilátások

Több új földi és űrtávcső, új műszer felbocsátására várunk. Oroszországban ez a Spektr-UV űrteleszkóp lesz. Az Orosz Tudományos Akadémia Csillagászati ​​Intézete aktívan dolgozik ezen a projekten. 2018-ban felbocsátják az amerikai űrteleszkópot. James Webb a következő generáció a CT után. Hubble. A felbontása sokkal nagyobb lesz, és meg tudjuk majd figyelni azoknak az exobolygóknak a légkörének összetételét, amelyekről tudunk, valahogy feloldjuk a szerkezetüket, az éghajlati rendszert. De meg kell értened, hogy ez egy általános csillagászati ​​műszer - természetesen nagyon nagy verseny lesz, akárcsak a CT-n. Hubble: valaki a galaxist akarja nézni, valaki - a csillagokat, valaki más valamit. Számos dedikált exobolygó-kutató küldetést terveznek, mint például a NASA TESS ( Áthaladó Exoplanet Survey műhold). Valójában a következő 10 évben jelentős előrelépésre számíthatunk általánosságban az exobolygókkal és különösen a Földhöz hasonló, potenciálisan lakható exobolygókkal kapcsolatos ismereteink terén.

Példa egy rendszerre a lakható zóna megtalálására a csillagok típusától függően.

a csillagászatban, lakható zóna, lakható zóna, életzóna (lakható zóna, HZ) egy feltételes terület a térben, amelyet azon az alapon határoznak meg, hogy a benne lévők felszínén a feltételek közel állnak a feltételekhez, és biztosítják a víz létét a folyékony fázisban. Ennek megfelelően az ilyen bolygók (vagy azok) kedveznek a földhöz hasonló élet kialakulásának. Az élet előfordulásának valószínűsége a legnagyobb a környék lakható zónájában ( körkörös lakható zóna, CHZ ) lakható övezetben található ( galaktikus lakható zóna, GHZ), bár ez utóbbi kutatása még gyerekcipőben jár.

Meg kell jegyezni, hogy egy bolygó jelenléte a lakható zónában és az életre való kedvező viszony nem feltétlenül függ össze: az első jellemző a bolygórendszer egészének állapotát írja le, a második pedig közvetlenül az égitest felszínén. .

Az angol nyelvű irodalomban a lakható zónát is hívják goldilocks zóna (Goldilocks zóna). Ez a név utalás az angol mesére Boglárka és a három medve, oroszul "Három Medve" néven ismert. A mesében Goldilocks megpróbál három homogén tárgyból álló több készletet használni, amelyek mindegyikében az egyik tárgy túl nagynak bizonyul (kemény, forró stb.), a másik túl kicsi (puha, hideg .. .), a harmadik, köztük lévő köztes elem pedig „éppen megfelelőnek” bizonyul. Hasonlóképpen, ahhoz, hogy a lakható zónába kerüljön, a bolygónak sem túl távol kell lennie a csillagtól, sem túl közel nem kell lennie hozzá, hanem a „megfelelő” távolságban.

Egy csillag lakható övezete

A lakható zóna határait az a követelmény határozza meg, hogy a benne lévő bolygók víz folyékony halmazállapotú legyen, mivel számos biokémiai reakcióban szükséges oldószer.

A lakható zóna külső szélén túl a bolygó nem kap elegendő napsugárzást ahhoz, hogy kompenzálja a sugárzási veszteségeket, és hőmérséklete a víz fagypontja alá süllyed. A lakható zóna belső szélénél a Naphoz közelebb eső bolygót a sugárzása túlmelegítené, ami a víz elpárolgását okozná.

A csillagtól mért távolságot, ahol ez a jelenség lehetséges, a csillag méretéből és fényességéből számítják ki. Egy adott csillag lakható zónájának középpontját a következő egyenlet írja le:

Lakható zóna a Naprendszerben

Különféle becslések vannak arra vonatkozóan, hogy a lakható zóna hol terjed:

Galaktikus lakható zóna

Azon megfontolások, hogy a galaxison belül elhelyezkedő bolygórendszer elhelyezkedése hatással legyen az élet kialakulásának lehetőségére, vezettek az ún. "galaktikus lakható zóna" ( GHZ, galaktikus lakható zóna ). A koncepciót 1995-ben fejlesztették ki Guillermo Gonzalez annak ellenére, hogy kihívták.

A galaktikus lakható zóna a jelenleg rendelkezésre álló elképzelések szerint egy gyűrű alakú régió, amely a galaktikus korong síkjában helyezkedik el. A lakható zóna a becslések szerint a galaxis középpontjától 7-9 kpc-re lévő régióban található, idővel tágul, és 4-8 milliárd éves csillagokat tartalmaz. E csillagok 75%-a idősebb a Napnál.

2008-ban tudósok egy csoportja kiterjedt számítógépes szimulációkat tett közzé, amelyek szerint legalábbis az olyan galaxisokban, mint a Tejútrendszer, az olyan csillagok, mint a Nap, nagy távolságokra vándorolhatnak. Ez ellentétes azzal az elképzeléssel, hogy a galaxis egyes területei alkalmasabbak az életre, mint mások.

Keressen bolygókat a lakható zónában

A lakható övezetekben lévő bolygók nagy érdeklődésre tartanak számot a tudósok számára, akik földönkívüli életet és az emberiség jövőbeli otthonait egyaránt keresik.

A Drake-egyenlet, amely megpróbálja meghatározni a földönkívüli intelligens élet valószínűségét, tartalmaz egy változót ( ne) mint a bolygókkal rendelkező csillagrendszerek lakható bolygóinak száma. A Goldilocks keresése segít finomítani ennek a változónak az értékeit. Az extrém alacsony értékek alátámaszthatják az egyedülálló Föld hipotézist, amely szerint rendkívül valószínűtlen események és események sorozata vezetett az élet kialakulásához . A magas értékek megerősíthetik a Kopernikusz középszerű helyzetének elvét: a nagyszámú Aranyhajú bolygó azt jelenti, hogy a Föld nem egyedülálló.

A Föld méretű bolygók keresése a csillagok lakható zónáiban kulcsfontosságú része a küldetésnek, amely (2009. március 7., UTC) felméri és összegyűjti a lakható zónákban lévő bolygók jellemzőit. 2011 áprilisáig 1235 lehetséges bolygót fedeztek fel, amelyek közül 54 lakható zónában található.

A lakható zónában az első megerősített exobolygót, a Kepler-22 b-t 2011-ben fedezték fel. 2012. február 3-án négy, megbízhatóan megerősített bolygóról ismert, hogy csillagaik lakható zónájában találhatók.

A Yale Egyetem (USA) kutatója szerint a lakható világok keresése során helyet kell adni a második „aranyhaj” feltételnek.

Évtizedeken át úgy gondolták, hogy annak meghatározásában, hogy egy bolygó képes-e fenntartani az életet, kulcsfontosságú tényező a Naptól való távolsága. A mi Naprendszerünkben például a Vénusz túl közel van a Naphoz, a Mars túl messze van, a Föld pedig éppen megfelelő. A tudósok ezt a távolságot „lakható zónának” vagy „aranyhaj zónának” nevezik.

Azt is hitték, hogy a bolygók képesek önállóan szabályozni belső hőmérsékletüket a köpenykonvekció és a kőzetek földalatti elmozdulása révén, amelyet a belső felmelegedés és hűtés okoz. A bolygó kezdetben túl hideg vagy túl meleg lehet, de végül eléri a megfelelő hőmérsékletet.

A folyóiratban megjelent új tanulmány A tudomány fejlődése 2016. augusztus 19. azt mutatja, hogy a lakható zónában való tartózkodás nem elég az élet fenntartásához. A bolygónak kezdetben rendelkeznie kell a szükséges belső hőmérséklettel.

Egy új tanulmány kimutatta, hogy az élet keletkezéséhez és fenntartásához a bolygónak bizonyos hőmérséklettel kell rendelkeznie. Köszönetnyilvánítás: Michael S. Helfenbein/Yale Egyetem

„Ha mindenféle tudományos adatot összegyűjtünk arról, hogyan fejlődött a Föld az elmúlt néhány milliárd évben, és megpróbáljuk értelmezni, akkor végül rájössz, hogy a köpeny konvekciója meglehetősen közömbös a belső hőmérséklettel szemben” – mondta Jun Korenaga, a szerző. a Yale Egyetem geológia és geofizika professzora. Korenaga bemutatott egy általános elméleti keretet, amely megmagyarázza a köpenyben történő konvekció várható önszabályozási fokát. A tudós szerint az önszabályozás aligha jellemző a földi bolygókra.

„Az önszabályozó mechanizmus hiánya nagy jelentőséggel bír a bolygó lakhatósága szempontjából. A bolygókeletkezési kutatások azt sugallják, hogy a szárazföldi bolygók erőteljes becsapódások hatására jönnek létre, és ennek a rendkívül véletlenszerű folyamatnak a kimenetele köztudottan nagyon változó” – írja Korenaga.

A különféle méretek és belső hőmérsékletek nem akadályoznák a bolygófejlődést, ha a köpeny önszabályozna. Amit bolygónkon természetesnek tartunk, beleértve az óceánokat és a kontinenseket, az nem létezne, ha a Föld belső hőmérséklete nem lenne egy bizonyos tartományban, ami azt jelenti, hogy a Föld történelmének kezdete nem volt túl meleg vagy túl hideg.

A NASA Asztrobiológiai Intézete támogatta a tanulmányt. Korenaga a NASA Alternative Earths projektcsapatának társkutatója. A csapat azzal van elfoglalva, hogy a Föld hogyan tart fenn állandó bioszférát történelmének nagy részében, hogyan nyilvánul meg a bioszféra bolygószintű "biosignatures"-ben és a Naprendszeren belüli és kívüli élet keresésében.