Exoplanets: jamaa za mbali za Dunia. Eneo linaloweza kukaliwa na galaksi

Angalia mtawanyiko wa nyota katika anga la usiku mweusi - zote zina malimwengu ya ajabu kama vile mfumo wetu wa jua. Kulingana na makadirio ya kihafidhina, galaksi ya Milky Way ina zaidi ya sayari bilioni mia moja, ambazo baadhi yake zinaweza kufanana na Dunia.

Habari mpya juu ya sayari "za kigeni" - exoplanets- ilifungua darubini ya nafasi ya Kepler, ikichunguza nyota kwa kutarajia wakati ambapo sayari ya mbali itakuwa mbele ya mwangaza wake.

Uchunguzi wa obiti ulizinduliwa mnamo Mei 2009 haswa kutafuta sayari za nje, lakini haikufaulu miaka minne baadaye. Baada ya majaribio mengi ya kurudisha darubini hiyo kufanya kazi, NASA mnamo Agosti 2013 ililazimika kusitisha uchunguzi kutoka kwa "meli zake za anga". Walakini, kwa miaka mingi ya uchunguzi, Kepler amepokea data nyingi za kipekee hivi kwamba itachukua miaka kadhaa zaidi kuzisoma. NASA tayari inajiandaa kuzindua mrithi wa Kepler, darubini ya TESS, mnamo 2017.

Super-Earths katika Ukanda wa Goldilocks

Leo, wanaastronomia wametambua karibu ulimwengu mpya 600 kati ya watahiniwa 3,500 wa jina la "exoplanet". Inaaminika kuwa kati ya miili hii ya mbinguni, angalau 90% inaweza kugeuka kuwa "sayari za kweli", na wengine - nyota mbili, "vibete vya kahawia" ambazo hazijakua kwa ukubwa wa nyota na nguzo za asteroids kubwa.

Wengi wa wagombea wa sayari mpya ni majitu ya gesi kama Jupiter au Zohali, na vile vile Miamba ya Dunia - sayari zenye miamba kubwa mara kadhaa kuliko yetu.

Kwa kawaida, mbali na sayari zote huanguka kwenye uwanja wa mtazamo wa Kepler na darubini nyingine. Idadi yao inakadiriwa kuwa 1-10% tu.

Ili kutambua dhahiri exoplanet, lazima iwekwe mara kwa mara kwenye diski ya nyota yake. Ni wazi kuwa mara nyingi iko karibu na jua lake, kwa sababu basi mwaka wake utachukua siku chache tu za Dunia au wiki, kwa hivyo wanaastronomia wataweza kurudia uchunguzi mara nyingi.

Sayari kama hizo katika mfumo wa mipira ya moto ya gesi mara nyingi hugeuka kuwa "Jupiters moto", na moja kati ya sita ni kama Dunia inayowaka moto iliyofunikwa na bahari ya lava.

Bila shaka, katika hali kama hizo, maisha ya protini ya aina yetu hayawezi kuwepo, lakini kati ya mamia ya miili isiyo na ukarimu kuna tofauti za kupendeza. Kufikia sasa, zaidi ya sayari mia moja za dunia zimetambuliwa, ziko katika eneo linaloitwa eneo linaloweza kuishi, au mkanda wa dhahabu.

Tabia hii ya hadithi ya hadithi iliongozwa na kanuni "hakuna zaidi, sio chini." Vile vile, sayari za nadra zilizojumuishwa katika "eneo la maisha", hali ya joto inapaswa kuwa ndani ya mipaka ya kuwepo kwa maji ya kioevu. Kwa kuongezea, sayari 24 kati ya nambari hii zina radius chini ya radii mbili za Dunia.

Walakini, hadi sasa ni moja tu ya sayari hizi ambayo ina sifa kuu za pacha wa Dunia: iko katika eneo la Goldilocks, iko karibu na saizi ya Dunia na ni sehemu ya mfumo wa kibete wa manjano sawa na Jua.

Katika ulimwengu wa vibete nyekundu

Hata hivyo, wanajimu, wanaoendelea kutafuta maisha ya nje ya dunia, hawakati tamaa. Nyota nyingi katika galaksi yetu ni vibete vidogo vilivyo baridi na hafifu vyekundu. Kulingana na data ya kisasa, vibete nyekundu, kwa kuwa karibu nusu ya ukubwa na baridi kuliko Jua, hufanya angalau robo tatu ya "idadi ya nyota" ya Milky Way.

Karibu na "binamu hawa wa jua" huzunguka mifumo ndogo ya ukubwa wa mzunguko wa Mercury, na pia wana mikanda yao ya Goldilocks.

Wanajimu katika Chuo Kikuu cha California huko Berkeley hata walikusanya programu maalum ya kompyuta ya TERRA, kwa msaada ambao mapacha kadhaa wa dunia walitambuliwa. Wote wako karibu na maeneo yao ya maisha karibu na taa ndogo nyekundu. Yote hii huongeza sana nafasi za uwepo wa vituo vya maisha vya nje kwenye gala yetu.

Vibete vyekundu, katika eneo ambalo sayari zinazofanana na Dunia zimepatikana, hapo awali zilifikiriwa kuwa nyota tulivu sana, na miale inayoambatana na uondoaji wa plasma hutokea mara chache kwenye nyuso zao.

Kama ilivyotokea, kwa kweli, taa kama hizo zinafanya kazi zaidi kuliko Jua.

Majanga yenye nguvu yanatokea kila mara kwenye uso wao, na kutoa upepo wa kimbunga wa "upepo wa nyota" ambao unaweza kushinda hata ngao yenye nguvu ya sumaku ya Dunia.

Walakini, kwa ukaribu na nyota yao, mapacha wengi wa Dunia wanaweza kulipa bei ya juu sana. Mitiririko ya mionzi kutoka kwa miale ya mara kwa mara kwenye uso wa vibete nyekundu inaweza "kulamba" sehemu ya angahewa ya sayari, na kufanya ulimwengu huu usiwe na watu. Wakati huo huo, hatari ya ejections ya coronal inaimarishwa na ukweli kwamba anga dhaifu italinda vibaya uso kutoka kwa chembe za kushtakiwa za ultraviolet ngumu na x-rays ya "upepo wa nyota".

Kwa kuongezea, kuna hatari kwamba sumaku za sayari zinazoweza kukaliwa zitakandamizwa na uwanja wenye nguvu wa sumaku wa vijeba nyekundu.

Ngao ya Sumaku iliyovunjika

Wanaastronomia wameshuku kwa muda mrefu kwamba vibete vingi vyekundu vina uga wenye nguvu wa sumaku unaoweza kupenya kwa urahisi ngao ya sumaku inayozunguka sayari zinazoweza kukaliwa. Ili kuthibitisha hili, ulimwengu wa mtandaoni ulijengwa ambamo sayari yetu inazunguka nyota inayofanana katika obiti iliyo karibu sana katika "eneo la maisha".

Ilibadilika kuwa mara nyingi sana uwanja wa sumaku wa kibete sio tu unaharibu sana sumaku ya Dunia, lakini hata huiendesha chini ya uso wa sayari. Katika hali kama hiyo, katika miaka milioni chache tu, hatungekuwa na hewa au maji iliyobaki, na uso wote ungechomwa na mionzi ya ulimwengu.

Hitimisho mbili za kuvutia zinafuata kutoka kwa hii. Utafutaji wa maisha katika mifumo ya kibete nyekundu inaweza kugeuka kuwa isiyo na tumaini kabisa, na hii ni maelezo mengine ya "ukimya mkubwa wa ulimwengu."

Walakini, labda hatuwezi kugundua akili ya nje kwa njia yoyote kwa sababu sayari yetu ilizaliwa mapema sana ...

Nani anaweza kuishi kwenye exoplanets za mbali? Labda viumbe vile?

Hatima ya kusikitisha ya mzaliwa wa kwanza

Wakichanganua data iliyopatikana kwa usaidizi wa darubini za Kepler na Hubble, wanaastronomia waligundua kwamba mchakato wa uundaji wa nyota katika Milky Way umepungua sana. Hii ni kutokana na kuongezeka kwa uhaba wa vifaa vya ujenzi kwa namna ya vumbi na mawingu ya gesi.

Hata hivyo, bado kuna nyenzo nyingi zilizobaki katika galaksi yetu kwa ajili ya kuzaliwa kwa nyota na mifumo ya sayari. Zaidi ya hayo, katika miaka mabilioni machache, kisiwa chetu cha nyota kitagongana na galaksi kubwa ya Nebula ya Andromeda, ambayo itasababisha mlipuko mkubwa wa malezi ya nyota.

Kutokana na hali hii ya mageuzi ya baadaye ya galaksi, habari za kusisimua zilisikika hivi majuzi kwamba miaka bilioni nne iliyopita, wakati wa kuundwa kwa mfumo wa jua, ni sehemu ya kumi tu ya sayari zinazoweza kukaliwa na watu.

Kwa kuzingatia kwamba ilichukua miaka milioni mia kadhaa kwa ajili ya kuzaliwa kwa microorganisms rahisi zaidi kwenye sayari yetu, na miaka bilioni kadhaa zaidi ya aina za maisha ziliundwa, kuna uwezekano mkubwa kwamba wageni wenye akili wataonekana tu baada ya kutoweka kwa Jua.

Labda hapa kuna suluhisho la kitendawili cha kuvutia cha Fermi, ambacho kilitungwa mara moja na mwanafizikia bora: na wageni hawa wako wapi? Au je, inapatana na akili kutafuta majibu kwenye sayari yetu?

Extremophiles duniani na angani

Kadiri tunavyosadikishwa juu ya upekee wa nafasi yetu katika Ulimwengu, ndivyo swali linatokea mara nyingi zaidi: je, maisha yanaweza kuwepo na kuendeleza katika ulimwengu tofauti kabisa na wetu?

Jibu la swali hili linatolewa na kuwepo kwenye sayari yetu ya viumbe vya ajabu - extremophiles. Walipata jina lao kwa uwezo wao wa kuishi katika joto kali, mazingira yenye sumu na hata nafasi isiyo na hewa. Wanabiolojia wa baharini wamepata viumbe sawa katika gia za chini ya ardhi - "wavuta sigara".

Huko wanasitawi chini ya shinikizo kubwa sana bila oksijeni kwenye ukingo wa matundu ya moto ya volkeno. "Wenzake" hupatikana katika maziwa ya mlima yenye chumvi, jangwa la moto na hifadhi za chini ya barafu za Antarctica. Kuna hata microorganisms "tardigrade" ambayo huvumilia utupu wa nafasi. Inabadilika kuwa hata katika mazingira ya mionzi karibu na vibete nyekundu, baadhi ya "microbes kali" zinaweza kutokea.

Ziwa la asidi lililoko Yellowstone. Plaque nyekundu - bakteria ya acidophilus

Tardigrades inaweza kuwepo katika utupu wa nafasi

Baiolojia ya mageuzi ya kitaaluma inaamini kwamba maisha Duniani yalitokana na athari za kemikali katika "dimbwi lenye joto la kina kifupi" lililopenywa na mito ya urujuanimno na ozoni kutokana na "dhoruba za umeme." Kwa upande mwingine, wanajimu wanajua kwamba kemikali zinazojenga uhai zinapatikana katika ulimwengu mwingine pia. Kwa mfano, ziligunduliwa katika nebula za gesi na vumbi na mifumo ya satelaiti ya majitu yetu ya gesi. Hii, bila shaka, ni mbali na "maisha kamili", lakini hatua ya kwanza kuelekea hilo.

Nadharia ya "kawaida" ya asili ya maisha Duniani hivi karibuni imepata pigo kali kutoka kwa…. wanajiolojia. Inabadilika kuwa viumbe vya kwanza ni vya zamani zaidi kuliko ilivyofikiriwa hapo awali, na hutengenezwa katika mazingira yasiyofaa kabisa ya anga ya methane na magma ya kuchemsha inayotoka kwa maelfu ya volkano.

Hii inafanya wanabiolojia wengi kufikiri juu ya hypothesis ya zamani ya panspermia. Kulingana na hayo, vijidudu vya kwanza vilitoka mahali pengine, sema, kwenye Mirihi, na vilikuja Duniani katika msingi wa meteorites. Labda bakteria za zamani zililazimika kusafiri umbali mrefu katika viini vya cometary kutoka kwa mifumo mingine ya nyota.

Lakini ikiwa ni hivyo, basi njia za "mageuzi ya ulimwengu" zinaweza kutuongoza kwa "ndugu wa asili" ambao walichota "mbegu za uzima" kutoka kwa chanzo sawa na sisi ...

Tumegundua mamia ya exoplanets kwenye galaksi. Lakini ni wachache tu kati yao walio na mchanganyiko sahihi wa mambo ya kusaidia maisha, kama Dunia. Utabiri wa hali ya hewa kwa sayari nyingi za nje unakatisha tamaa. Jua kali, mafuriko ya kila mwaka na theluji ya kina huchanganya sana maisha ya wenyeji (ikiwa wapo, bila shaka).

Habari mbaya ni kwamba sayari ya Dunia ndiyo mahali pekee pa kuishi katika ulimwengu wote mzima, kwa kadiri tujuavyo. Kama viumbe, tunavutiwa na uwezo wa kuishi wa sayari nyingine kwa sababu mbalimbali, kisiasa, kifedha, kibinadamu na kisayansi. Tunataka kuelewa jinsi hali ya hewa yetu inabadilika. Tutaishi vipi katika hali ya hewa ya siku zijazo na tunaweza kufanya nini ili kuzuia kuongezeka kwa athari ya chafu. Baada ya yote, kidogo zaidi na paradiso hadi Dunia itapotea bila tumaini.

Haiwezekani kwamba tutajishughulisha sana na utafutaji wa vyanzo vya nishati safi au kuwashawishi wanasiasa kushughulikia masuala ya hali ya hewa kwa gharama ya faida ya kifedha. La kufurahisha zaidi ni swali: ni lini tutaona wageni?

Eneo linaloweza kukaliwa, pia linajulikana kama "eneo la Goldilocks," ni eneo linalozunguka nyota ambapo wastani wa halijoto ya sayari huruhusu maji kimiminiko ambayo tumezoea kuwepo. Tunawinda kwa maji ya kioevu, si tu kwa matumizi ya baadaye, lakini pia kupata kidokezo: labda kunaweza kuwa na maisha mengine mahali fulani. Baada ya yote, ni mantiki?

Matatizo nje ya eneo hili ni dhahiri. Ikiwa inapata joto sana, mazingira yatakuwa umwagaji wa mvuke usioweza kuvumilia, au itaanza kuvunja maji ndani ya oksijeni na hidrojeni. Kisha oksijeni itaunganishwa na kaboni, na kutengeneza kaboni dioksidi, na hidrojeni itatoka kwenye nafasi.

Hii hutokea kwa Venus. Ikiwa sayari ni baridi sana, maji yataunda vipande vilivyo imara. Kunaweza kuwa na mifuko ya maji ya kioevu chini ya ukoko wa barafu, lakini kwa ujumla sio mahali pazuri pa kuishi. Tulipata hii kwenye Mirihi na miezi ya Jupita na Zohali. Na ikiwa unaweza kufafanua takriban eneo linaloweza kukaliwa, basi hapa ndipo mahali ambapo maji ya kioevu yanaweza kuwepo.

Kwa bahati mbaya, equation hii haijumuishi tu umbali wa nyota na kiasi cha nishati zinazozalishwa. Hali ya anga ya sayari ina jukumu kubwa. Utashangaa, lakini Venus na Mirihi ziko katika eneo linaloweza kukaliwa la mfumo wa jua.

Mazingira ya Zuhura ni nene sana hivi kwamba hunasa nishati ya Jua na kutengeneza tanuru ya kutishia maisha ambayo itayeyusha ladha yoyote ya maisha chini ya vikombe viwili vya chai kwa bwana huyu.

Kwenye Mirihi, kinyume chake ni kweli. Hali nyembamba haiwezi kushikilia joto hata kidogo, kwa hiyo sayari ni baridi sana. Boresha angahewa za sayari zote mbili - na upate walimwengu ambao wanaweza kabisa kuhifadhi maisha. Labda tunaweza kuzisukuma pamoja na kuchanganya angahewa? Haja ya kufikiria.

Tunapotazama ulimwengu mwingine katika Milky Way na kujaribu kubaini kama kuna maisha huko, haitoshi tu kutathmini eneo lao katika eneo la Goldilocks. Tunahitaji kujua umbo la angahewa.

Wanaastronomia wamepata sayari ziko katika maeneo yanayoweza kukaliwa na nyota zingine, lakini ulimwengu huu hauonekani kuwa katika hali nzuri maishani. Wanazunguka nyota kibete nyekundu. Kimsingi, kuishi katika tafakari nyekundu sio mbaya sana, lakini kuna shida moja. Nyekundu vijeba huwa na tabia mbaya sana wanapokuwa wachanga. Wao kuzalisha flares nguvu na ejections ya molekuli coronal. Hii husafisha uso wa sayari yoyote inayokaribia sana.

Kweli, kuna tumaini fulani. Baada ya miaka milioni chache ya shughuli nyingi, nyota hizi nyekundu hutulia na kuanza kunyonya akiba yao ya hidrojeni, kwa uwezo wa matrilioni ya miaka. Ikiwa maisha yanaweza kuishi kwa muda mrefu wa kutosha katika siku za mwanzo za nyota, maisha marefu, yenye furaha yanaweza kusubiri.

Unapofikiria nyumba mpya kati ya nyota au kujaribu kutafuta maisha mapya katika ulimwengu, tafuta sayari katika eneo linaloweza kukaliwa. Lakini usisahau kwamba hii ni mwongozo wa masharti sana.

Eneo la makazi, ambalo kwa Kiingereza linaitwa eneo linaloweza kukaa, ni eneo katika anga lenye hali nzuri zaidi kwa maisha ya aina ya nchi kavu. Muda makazi ina maana kwamba karibu hali zote za maisha zimekutana, hatuzioni. Hali ya makazi imedhamiriwa na mambo yafuatayo: uwepo wa maji katika hali ya kioevu, angahewa mnene wa kutosha, utofauti wa kemikali (molekuli rahisi na ngumu kulingana na H, C, N, O, S na P) na uwepo wa nyota ambayo hutoa. kiasi kinachohitajika cha nishati.

Historia ya masomo: sayari za dunia

Kwa mtazamo wa unajimu, kulikuwa na motisha kadhaa za kuibuka kwa wazo la eneo linaloweza kukaa. Fikiria mfumo wetu wa jua na sayari nne za dunia: Mercury, Venus, Dunia na Mars. Mercury haina anga, na iko karibu sana, kwa hivyo haipendezi sana kwetu. Hii ni sayari iliyo na hatima ya kusikitisha, kwa sababu hata kama ingekuwa na angahewa, ingechukuliwa na upepo wa jua, ambayo ni, mkondo wa plasma unaoendelea kutoka kwa taji ya nyota.

Fikiria sayari za dunia zilizobaki katika mfumo wa jua - hizi ni Venus, Dunia na Mars. Waliibuka karibu katika sehemu moja na chini ya hali sawa ~ miaka bilioni 4.5 iliyopita. Na kwa hiyo, kutoka kwa mtazamo wa astrophysics, mageuzi yao yanapaswa kuwa sawa kabisa. Sasa, mwanzoni mwa enzi ya anga, tunapokuwa tumesonga mbele katika utafiti wa sayari hizi kwa usaidizi wa vyombo vya anga, matokeo yaliyopatikana yameonyesha hali tofauti sana kwenye sayari hizi. Sasa tunajua kwamba Zuhura ina shinikizo la juu sana na ina joto kali sana juu ya uso, 460–480 °C, halijoto ambayo hata dutu nyingi huyeyuka. Na kutoka kwa picha za kwanza za paneli za uso, tuliona kuwa haina uhai kabisa na kwa kweli haijabadilishwa kwa maisha. Uso mzima ni bara moja.

// Picha: Sayari za Dunia - Mercury, Venus, Dunia, Mirihi. (commons.wikimedia.org)

Kwa upande mwingine, Mars Ni ulimwengu wa baridi. Mirihi imepoteza angahewa. Huu ni uso wa jangwa tena, ingawa kuna milima na volkano. Angahewa ya kaboni dioksidi haipatikani sana; kama kulikuwa na maji huko, yote yalikuwa yameganda. Mirihi ina kofia ya polar, na matokeo ya hivi punde kutoka kwa misheni kwenda Mirihi yanaonyesha kuwa kuna barafu chini ya kifuniko cha mchanga - regolith.

Na Dunia. Joto nzuri sana, maji haina kufungia (angalau si kila mahali). Na ilikuwa Duniani kwamba maisha yaliibuka - ya zamani na ya seli nyingi, maisha ya akili. Inaweza kuonekana kuwa tunaona sehemu ndogo ya mfumo wa jua ambayo sayari tatu, zinazoitwa sayari za dunia, zimeundwa, lakini mageuzi yao ni tofauti kabisa. Na juu ya maoni haya ya kwanza juu ya njia zinazowezekana za mageuzi ya sayari zenyewe, wazo la eneo linaloweza kulika liliibuka.

Mipaka ya eneo linaloweza kukaa

Wanajimu wanachunguza na kuchunguza ulimwengu unaotuzunguka, anga ya nje inayotuzunguka, yaani, mfumo wetu wa jua na mifumo ya sayari inayozunguka nyota nyingine. Na ili kwa namna fulani kupanga mahali pa kuangalia, ni vitu gani vya kupendezwa, unahitaji kuelewa jinsi ya kuamua eneo linaloweza kuishi. Siku zote tulidhani kwamba nyota zingine lazima ziwe na sayari, lakini uwezo wa ala ulituruhusu kugundua sayari za kwanza ziko nje ya mfumo wa jua - miaka 20 tu iliyopita.

Je, mipaka ya ndani na nje ya eneo linaloweza kukaliwa imedhamiriwa vipi? Katika mfumo wetu wa jua, eneo linaloweza kukaliwa linadhaniwa kuwa kati ya vitengo 0.95 na 1.37 vya astronomia kutoka Jua. Tunajua kwamba Dunia ni kitengo 1 cha astronomia (AU) kutoka kwa Jua, Zuhura ni 0.7 AU. e., Mirihi - 1.5 a. e. Ikiwa tunajua mwangaza wa nyota, basi ni rahisi sana kuhesabu katikati ya eneo linaloweza kukaliwa - unahitaji tu kuchukua mizizi ya mraba ya uwiano wa mwangaza wa nyota hii na kuihusisha na mwangaza wa nyota. Jua, yaani:

Rae \u003d (L nyota / L jua) ½.

Hapa Rae ni kipenyo cha wastani cha eneo linaloweza kukaliwa katika vitengo vya unajimu, na Lstar na Lsun ni fahirisi za mwanga wa bolometriki za nyota inayolengwa na Jua, mtawalia. Mipaka ya eneo linaloweza kukaa imeanzishwa kwa kuzingatia mahitaji ya kwamba sayari ndani yake zina maji katika hali ya kioevu, kwa kuwa ni kutengenezea muhimu katika athari nyingi za biomechanical. Zaidi ya ukingo wa nje wa eneo linaloweza kukaa, sayari haipati mionzi ya jua ya kutosha ili kufidia hasara za mionzi, na joto lake litashuka chini ya kiwango cha kufungia cha maji. Sayari iliyo karibu na jua kuliko ukingo wa ndani wa eneo linaloweza kukaliwa inaweza kuchomwa kupita kiasi na mionzi yake, na kusababisha maji kuyeyuka.

Kwa ukali zaidi, mpaka wa ndani umedhamiriwa na umbali wa sayari kutoka kwa nyota, na muundo wa angahewa yake, na haswa na uwepo wa kinachojulikana kama gesi chafu: mvuke wa maji, dioksidi kaboni, methane, amonia, na wengine. Kama inavyojulikana, gesi chafu husababisha joto la anga, ambayo katika kesi ya athari ya chafu inayoongezeka (kwa mfano, Venus ya mapema) husababisha uvukizi wa maji kutoka kwenye uso wa sayari na kupoteza kutoka kwa anga.

Mpaka wa nje ni upande mwingine wa suala hilo. Inaweza kuwa mbali zaidi wakati kuna nishati kidogo kutoka kwa Jua na uwepo wa gesi chafu katika anga ya Mirihi haitoshi kwa athari ya chafu kuunda hali ya hewa kali. Mara tu kiasi cha nishati kinapokuwa haitoshi, gesi za chafu (mvuke wa maji, methane, na kadhalika) hujilimbikiza kutoka angahewa, huanguka kama mvua au theluji, na kadhalika. Na kwa kweli gesi chafu zimekusanyika chini ya kofia ya polar kwenye Mirihi.

Ni muhimu sana kusema neno moja juu ya eneo linaloweza kukaa kwa nyota zilizo nje ya mfumo wetu wa jua: uwezo - eneo la makazi linalowezekana, ambayo ni, hali muhimu, lakini haitoshi kwa malezi ya maisha, hukutana ndani yake. Hapa lazima tuzungumze juu ya uwezekano wa sayari, wakati idadi ya matukio ya kijiografia na biochemical na michakato inapoanza, kama vile uwepo wa uwanja wa sumaku kwenye sayari, tectonics za sahani, muda wa siku ya sayari, na kadhalika. . Matukio na michakato hii sasa inasomwa kikamilifu katika mwelekeo mpya wa utafiti wa unajimu - unajimu.

Tafuta sayari katika eneo linaloweza kukaliwa

Wanajimu hutafuta tu sayari na kisha kuamua ikiwa ziko katika eneo linaloweza kukaliwa. Kutoka kwa uchunguzi wa angani, unaweza kuona mahali ambapo sayari hii iko, ambapo obiti yake iko. Ikiwa katika eneo linaloweza kukaa, basi mara moja riba katika sayari hii huongezeka. Ifuatayo, unahitaji kusoma sayari hii katika nyanja zingine: angahewa, utofauti wa kemikali, uwepo wa maji na chanzo cha joto. Hii tayari kidogo inatuondoa kwenye mabano ya dhana ya "uwezo". Lakini shida kuu ni kwamba nyota hizi zote ziko mbali sana.

Ni jambo moja kuona sayari karibu na nyota kama Jua. Kuna idadi ya sayari za exoplanets zinazofanana na Dunia yetu - kinachojulikana kama sub- na super-Earths, yaani, sayari zilizo na radii karibu na au kubwa kidogo kuliko radius ya Dunia. Wanajimu wanawasoma kwa kuchunguza anga, hatuoni uso - tu katika hali za pekee, zinazojulikana. taswira ya moja kwa moja tunapoona hatua ya mbali sana. Kwa hivyo, lazima tujifunze ikiwa sayari hii ina anga, na ikiwa ni hivyo, muundo wake ni nini, kuna gesi gani, na kadhalika.

// Picha: Exoplanet (kitone nyekundu kushoto) na kibete kahawia 2M1207b (katikati). Picha ya kwanza iliyopigwa kwa teknolojia ya upigaji picha wa moja kwa moja mnamo 2004. Mkopo: ESO/VLT

Kwa maana pana, utafutaji wa maisha nje ya mfumo wa jua, na katika mfumo wa jua pia, ni utafutaji wa kinachojulikana biomarkers. Inaaminika kuwa biomarkers ni misombo ya kemikali ya asili ya kibiolojia. Tunajua kwamba biomarker kuu duniani, kwa mfano, ni uwepo wa oksijeni katika anga. Tunajua kwamba kulikuwa na oksijeni kidogo sana kwenye Dunia ya mapema. Maisha rahisi, ya zamani yaliibuka mapema, maisha ya seli nyingi yalizuka kwa kuchelewa, bila kutaja akili. Lakini basi, kwa sababu ya photosynthesis, oksijeni ilianza kuunda, anga ilibadilika. Na hii ni moja ya biomarkers iwezekanavyo. Sasa, kutoka kwa nadharia zingine, tunajua kuwa kuna idadi ya sayari zilizo na anga za oksijeni, lakini malezi ya oksijeni ya molekuli huko husababishwa sio na kibaolojia, lakini na michakato ya kawaida ya mwili, sema, mtengano wa mvuke wa maji chini ya ushawishi wa nyota. mionzi ya ultraviolet. Kwa hiyo, shauku yote ambayo, mara tu tunapoona oksijeni ya molekuli, itakuwa tayari kuwa biomarker, sio haki kabisa.

Ujumbe "Kepler"

Darubini ya Anga ya Kepler (CT) ni mojawapo ya misheni ya angani yenye mafanikio zaidi (baada ya darubini ya anga, bila shaka). Inalenga kutafuta sayari. Shukrani kwa Kepler, tumefanya kiwango kikubwa cha ubora katika utafiti wa exoplanets.

CT "Kepler" ilizingatia njia moja ya ugunduzi - kinachojulikana kama njia za kupita, wakati photometer - chombo pekee kwenye bodi ya satelaiti - ilifuatilia mabadiliko ya mwangaza wa nyota wakati sayari ilipita kati yake na darubini. . Hii ilitoa habari kuhusu obiti ya sayari, wingi wake, na halijoto. Na hii ilifanya iwezekane kubainisha watarajiwa wapatao 4,500 wa sayari wakati wa sehemu ya kwanza ya misheni hii.

// Darubini ya Anga ya Kepler (NASA)

Katika astrophysics, astronomy, na, pengine, katika sayansi zote za asili, ni desturi kuthibitisha uvumbuzi. Photometer hugundua kuwa mwangaza wa nyota unabadilika, lakini hii inaweza kumaanisha nini? Labda baadhi ya michakato ya ndani katika nyota husababisha mabadiliko; sayari hupita - inakuwa giza. Kwa hiyo, ni muhimu kuangalia mzunguko wa mabadiliko. Lakini ili kusema kwa hakika kwamba kuna sayari huko, unahitaji kuthibitisha hili kwa njia nyingine - kwa mfano, kwa kubadilisha kasi ya radial ya nyota. Hiyo ni, sasa takriban sayari 3600 zinathibitishwa na njia kadhaa za kutazama sayari. Na kuna karibu wagombea 5,000 wanaowezekana.

Proxima Centauri

Mnamo Agosti 2016, uthibitisho ulipokelewa wa uwepo wa sayari inayoitwa Proxima b karibu na nyota Proxima Centauri. Kwa nini kila mtu anavutiwa sana? Kwa sababu rahisi sana: ni nyota iliyo karibu zaidi na Jua letu kwa umbali wa miaka 4.2 ya mwanga (yaani, mwanga hufunika umbali huu katika miaka 4.2). Hii ndiyo exoplanet iliyo karibu zaidi na sisi na ikiwezekana mwili wa mbinguni ulio karibu zaidi na mfumo wa jua ambao uhai unaweza kuwepo. Vipimo vya kwanza vilichukuliwa mwaka wa 2012, lakini kwa kuwa nyota hii ni nyekundu nyekundu, mfululizo mrefu sana wa vipimo ulipaswa kuchukuliwa. Na timu kadhaa za wanasayansi katika Chuo cha Uangalizi cha Kusini mwa Ulaya (ESO) zimekuwa zikimtazama nyota huyo kwa miaka kadhaa. Walifanya tovuti, inaitwa Kitone Nyekundu Kidogo(palereddot.org - ed.), yaani, 'doti nyekundu iliyokolea', na uchunguzi uliwekwa hapo. Wanaastronomia walivutia waangalizi tofauti, na iliwezekana kufuatilia matokeo ya uchunguzi katika uwanja wa umma. Kwa hivyo, iliwezekana kufuata mchakato wenyewe wa ugunduzi wa sayari hii karibu mtandaoni. Na jina la programu ya kutazama na tovuti inarudi kwenye muda Kitone Nyekundu Kidogo, iliyopendekezwa na mwanasayansi maarufu wa Marekani Carl Sagan kwa picha za sayari ya Dunia zinazopitishwa na chombo kutoka kwenye kina cha mfumo wa jua. Tunapojaribu kupata sayari inayofanana na Dunia katika mifumo mingine ya nyota, tunaweza kujaribu kufikiria jinsi sayari yetu inavyoonekana kutoka kwenye kina cha anga. Mradi huu ulipewa jina Dots za Bluu Iliyofifia(‘Kitone cha samawati iliyofifia’), kwa sababu kutoka angani, kwa sababu ya mwangaza wa angahewa, sayari yetu inaonekana kama nukta ya buluu.

Sayari ya Proxima b iliishia katika eneo la nyota yake na karibu na Dunia. Ikiwa sisi, sayari ya Dunia, ni kitengo 1 cha astronomia kutoka kwa nyota yetu, basi sayari hii mpya ni 0.05, yaani, mara 200 karibu. Lakini nyota inang'aa dhaifu, ni baridi zaidi, na tayari kwa umbali kama huo huanguka kwenye eneo linalojulikana kama eneo la kukamata mawimbi. Dunia ilipoukamata Mwezi na kuzunguka pamoja, hali ni hiyo hiyo hapa. Lakini wakati huo huo, upande mmoja wa sayari ni joto, na mwingine ni baridi.

// Picha: Kadirio la mandhari ya Proxima Centauri b kama inavyoonyeshwa na msanii (ESO/M. Kornmesser)

Kuna hali hiyo ya hali ya hewa, mfumo wa upepo, ambao hubadilishana joto kati ya sehemu ya joto na sehemu ya giza, na kwenye mipaka ya hemispheres hizi kunaweza kuwa na hali nzuri kabisa kwa maisha. Lakini tatizo la sayari ya Proxima Centauri b ni kwamba nyota mama ni kibeti nyekundu. Vibete wekundu huishi kwa muda mrefu, lakini wana mali moja maalum: wanafanya kazi sana. Kuna flares ya nyota, ejections ya molekuli ya coronal, na kadhalika. Nakala chache za kisayansi tayari zimechapishwa kwenye mfumo huu, ambapo, kwa mfano, wanasema kwamba, tofauti na Dunia, kiwango cha mionzi ya ultraviolet ni mara 20-30 hapo juu. Hiyo ni, ili kuwa na hali nzuri juu ya uso, anga lazima iwe mnene wa kutosha ili kulinda dhidi ya mionzi. Lakini ni exoplanet pekee iliyo karibu na sisi ambayo inaweza kujifunza kwa undani na kizazi kijacho cha vyombo vya astronomia. Angalia anga yake, angalia kinachotokea huko, ikiwa kuna gesi chafu, ni hali ya hewa ya aina gani, ikiwa kuna alama za kibaolojia huko. Wanajimu watasoma sayari ya Proxima b, hii ni kitu moto kwa utafiti.

matarajio

Tunasubiri darubini mpya kadhaa za ardhini na angani, vyombo vipya kuzinduliwa. Huko Urusi, hii itakuwa darubini ya anga ya Spektr-UV. Taasisi ya Astronomy ya Chuo cha Sayansi cha Kirusi inafanya kazi kikamilifu katika mradi huu. Mnamo 2018, darubini ya anga ya Amerika itazinduliwa. James Webb ni kizazi kijacho baada ya CT. Hubble. Azimio lake litakuwa la juu zaidi, na kwa wale exoplanets tunayojua kuhusu, tutaweza kuchunguza muundo wa anga, kwa namna fulani kutatua muundo wao, mfumo wa hali ya hewa. Lakini unahitaji kuelewa kwamba hii ni chombo cha jumla cha angani - kwa kawaida, kutakuwa na ushindani mkubwa sana, pamoja na CT. Hubble: mtu anataka kutazama gala, mtu - nyota, mtu mwingine kitu. Misheni kadhaa za uchunguzi wa exoplanet zimepangwa, kama vile TESS ya NASA ( Satelaiti ya Uchunguzi wa Exoplanet unaopita) Kwa kweli, katika miaka 10 ijayo tunaweza kutarajia maendeleo makubwa katika ujuzi wetu wa exoplanets kwa ujumla na sayari zinazoweza kukalika kama vile Dunia haswa.

Mfano wa mfumo wa kutafuta eneo linaloweza kukaliwa kulingana na aina ya nyota.

katika astronomia, eneo linaloweza kukaa, eneo linaloweza kukaa, eneo la maisha (eneo linaloweza kuishi, HZ) ni eneo la masharti katika nafasi, imedhamiriwa kwa misingi ya kwamba hali ya juu ya uso wa wale walio ndani yake itakuwa karibu na hali ya juu na itahakikisha kuwepo kwa maji katika awamu ya kioevu. Ipasavyo, sayari kama hizo (au zao) zitakuwa nzuri kwa kuibuka kwa maisha sawa na dunia. Uwezekano wa maisha kutokea ni mkubwa zaidi katika eneo linaloweza kukaliwa katika maeneo ya jirani ( eneo linaloweza kukaa la circumstellar, CHZ ) iliyoko katika eneo linaloweza kulikaliwa ( eneo linaloweza kukaliwa na galaksi, GHZ), ingawa utafiti juu ya mwisho bado ni changa.

Ikumbukwe kwamba uwepo wa sayari katika eneo linaloweza kuishi na upendeleo wake kwa maisha hauhusiani kabisa: tabia ya kwanza inaelezea hali katika mfumo wa sayari kwa ujumla, na ya pili - moja kwa moja kwenye uso wa mwili wa mbinguni. .

Katika fasihi ya lugha ya Kiingereza, eneo linaloweza kukaa pia huitwa ukanda wa dhahabu (Eneo la Goldilocks) Jina hili ni kumbukumbu ya hadithi ya Kiingereza Goldilocks na Dubu Watatu, katika Kirusi inayojulikana kama "Dubu Watatu". Katika hadithi ya hadithi, Goldilocks anajaribu kutumia seti kadhaa za vitu vitatu vya homogeneous, katika kila moja ambayo moja ya vitu hugeuka kuwa kubwa sana (ngumu, moto, nk), nyingine ni ndogo sana (laini, baridi .. .), na ya tatu, ya kati kati yao , kipengee kinageuka kuwa "sawa tu". Vivyo hivyo, ili kuwa katika eneo linaloweza kukaa, sayari lazima iwe mbali sana na nyota au karibu nayo, lakini kwa umbali "wa kulia".

Eneo la nyota linaloweza kukaa

Mipaka ya eneo linaloweza kukaa huwekwa kulingana na hitaji la kwamba sayari ndani yake zina maji katika hali ya kioevu, kwani ni kutengenezea muhimu katika athari nyingi za biochemical.

Zaidi ya ukingo wa nje wa eneo linaloweza kukaa, sayari haipati mionzi ya jua ya kutosha ili kufidia hasara za mionzi, na joto lake litashuka chini ya kiwango cha kufungia cha maji. Sayari iliyo karibu na jua kuliko ukingo wa ndani wa eneo linaloweza kukaliwa inaweza kuchomwa kupita kiasi na mionzi yake, na kusababisha maji kuyeyuka.

Umbali kutoka kwa nyota ambapo jambo hili linawezekana huhesabiwa kutoka kwa saizi na mwangaza wa nyota. Katikati ya eneo linaloweza kukaa kwa nyota fulani inaelezewa na equation:

Eneo linaloweza kuishi katika mfumo wa jua

Kuna makadirio anuwai ya mahali eneo linaloweza kukaliwa linaenea katika:

Eneo linaloweza kukaliwa na galaksi

Mawazo juu ya ukweli kwamba eneo la mfumo wa sayari, ulio ndani ya galaxy, inapaswa kuwa na athari juu ya uwezekano wa maendeleo ya maisha, imesababisha dhana ya kinachojulikana. "eneo linaloweza kukaliwa na galaksi" ( GHZ, eneo linaloweza kukaliwa na galaksi ) Dhana ilitengenezwa mnamo 1995 Guillermo Gonzalez licha ya kupingwa.

Eneo linaloweza kukaliwa na galaksi ni, kulingana na mawazo yanayopatikana kwa sasa, eneo lenye umbo la pete lililo kwenye ndege ya diski ya galactic. Eneo linaloweza kukaliwa linakadiriwa kuwa katika eneo la 7 hadi 9 kpc kutoka katikati ya galaksi, linalopanuka kulingana na wakati na lina nyota zenye umri wa miaka bilioni 4 hadi 8. Kati ya nyota hizi, 75% ni wazee kuliko Jua.

Mnamo 2008, kikundi cha wanasayansi kilichapisha masimulizi ya kina ya kompyuta ambayo, angalau katika galaksi kama vile Milky Way, nyota kama Jua zinaweza kuhama umbali mrefu. Hii inakwenda kinyume na dhana kwamba baadhi ya maeneo ya galaksi yanafaa zaidi kwa maisha kuliko mengine.

Tafuta sayari katika eneo linaloweza kukaliwa

Sayari katika maeneo yanayoweza kukaliwa ni ya kupendeza sana kwa wanasayansi ambao wanatafuta maisha ya nje ya dunia na nyumba za baadaye za wanadamu.

Equation ya Drake, ambayo inajaribu kuamua uwezekano wa maisha ya akili ya nje ya ulimwengu, ni pamoja na kutofautisha ( ne) kama idadi ya sayari zinazoweza kukaa katika mifumo ya nyota yenye sayari. Kutafuta Goldilocks husaidia kuboresha maadili ya tofauti hii. Thamani za chini sana zinaweza kuunga mkono nadharia ya kipekee ya Dunia, ambayo inasema kwamba mfululizo wa matukio na matukio yasiyowezekana sana yalisababisha asili ya maisha mnamo . Maadili ya juu yanaweza kuimarisha kanuni ya Copernican ya hali ya wastani katika nafasi: idadi kubwa ya sayari za Goldilocks inamaanisha kuwa Dunia sio ya kipekee.

Utafutaji wa sayari zenye ukubwa wa Dunia katika maeneo ya nyota zinazoweza kukaliwa ni sehemu muhimu ya dhamira hiyo, inayotumia (iliyozinduliwa Machi 7, 2009, UTC) kuchunguza na kukusanya sifa za sayari katika maeneo yanayoweza kukaliwa. Kufikia Aprili 2011, sayari 1235 zinazowezekana zimegunduliwa, kati yao 54 ziko katika maeneo yanayoweza kuishi.

Exoplanet ya kwanza iliyothibitishwa katika eneo linaloweza kuishi, Kepler-22 b, iligunduliwa mnamo 2011. Kufikia Februari 3, 2012, sayari nne zilizothibitishwa kwa uhakika zinajulikana kuwa katika maeneo yanayoweza kuishi ya nyota zao.

Kulingana na mtafiti wa Chuo Kikuu cha Yale (USA), katika kutafuta ulimwengu unaoweza kuishi, ni muhimu kutoa nafasi kwa hali ya pili ya "Goldilocks".

Kwa miongo mingi, iliaminika kwamba jambo kuu katika kuamua ikiwa sayari inaweza kutegemeza uhai ni umbali wake kutoka kwa jua. Katika mfumo wetu wa jua, kwa mfano, Venus iko karibu sana na Jua, Mirihi iko mbali sana, na Dunia iko sawa. Wanasayansi huita umbali huu "eneo la makazi" au "eneo la Goldilocks".

Iliaminika pia kuwa sayari ziliweza kudhibiti joto lao la ndani kwa uhuru kwa usaidizi wa upitishaji wa vazi na uhamishaji wa chini ya ardhi wa miamba iliyosababishwa na joto la ndani na baridi. Sayari inaweza mwanzoni kuwa baridi sana au moto sana, lakini hatimaye itakuja kwenye joto linalofaa.

Utafiti mpya uliochapishwa katika jarida Maendeleo ya Sayansi Agosti 19, 2016, inaonyesha kwamba kuwa tu katika eneo linaloweza kukaliwa haitoshi kuendeleza uhai. Sayari lazima awali iwe na joto la ndani linalohitajika.

Utafiti mpya umeonyesha kuwa kwa asili na matengenezo ya maisha, sayari lazima iwe na joto fulani. Credit: Michael S. Helfenbein/Chuo Kikuu cha Yale

"Ikiwa utakusanya kila aina ya data ya kisayansi kuhusu jinsi Dunia imeibuka katika miaka bilioni chache iliyopita na kujaribu kuifanya iwe na maana, mwishowe utagundua kuwa upitishaji kwenye vazi haujali joto la ndani," Jun Korenaga, mwandishi. wa masomo na profesa wa jiolojia na jiofizikia katika Chuo Kikuu cha Yale. Korenaga aliwasilisha mfumo wa jumla wa kinadharia ambao unaelezea kiwango cha kujidhibiti kinachotarajiwa kwa ushawishi katika vazi. Mwanasayansi alipendekeza kuwa kujidhibiti sio tabia ya sayari za ulimwengu.

"Kutokuwepo kwa utaratibu wa kujidhibiti ni muhimu sana kwa makazi ya sayari. Utafiti wa uundaji wa sayari unapendekeza kwamba sayari za dunia zinaundwa na athari zenye nguvu, na matokeo ya mchakato huu wa nasibu sana yanajulikana kuwa tofauti sana," anaandika Korenaga.

Aina mbalimbali za ukubwa na halijoto ya ndani haingezuia mabadiliko ya sayari ikiwa vazi hilo litajidhibiti. Kile tunachokichukulia kawaida kwenye sayari yetu, zikiwemo bahari na mabara, kisingekuwepo ikiwa halijoto ya ndani ya Dunia isingekuwa katika safu fulani, ambayo ina maana kwamba mwanzo wa historia ya Dunia haukuwa wa joto sana au baridi sana.

Taasisi ya NASA ya Astrobiolojia iliunga mkono utafiti huo. Korenaga ni mtafiti mwenza katika timu ya mradi ya NASA ya Ardhi Mbadala. Timu ina shughuli nyingi kuuliza jinsi Dunia inavyodumisha biosphere ya kudumu katika sehemu kubwa ya historia yake, jinsi biosphere inavyojidhihirisha katika "saini za viumbe" za sayari, na utafutaji wa maisha ndani na nje ya mfumo wa jua.