زمین خیس شده

در ژانویه 2020، ناسا گزارش داد که فضاپیمای TESS اولین سیاره فراخورشیدی بالقوه قابل سکونت خود را به اندازه زمین کشف کرده است که به دور ستاره ای در فاصله 100 سال نوری از ما می چرخد.

سیاره بخشی است سیستم TOI 700 (TOI مخفف TESS است اشیاء مورد علاقه) یک ستاره کوچک و نسبتا سرد است، یعنی کوتوله ای از کلاس طیفی M، در صورت فلکی ماهی قرمز، که تنها حدود 40 درصد جرم و اندازه خورشید ما و نیمی از دمای سطح آن را دارد.

شی به نام TOI 700 d و یکی از سه سیاره ای است که به دور مرکز خود می چرخد، دورترین سیاره از آن، و هر 37 روز یک مسیر را به دور یک ستاره می گذراند. این در فاصله ای از TOI 700 قرار دارد که از نظر تئوری می تواند آب مایع را که در منطقه قابل سکونت قرار دارد، شناور نگه دارد. حدود 86 درصد از انرژی که خورشید ما به زمین می دهد را دریافت می کند.

با این حال، شبیه‌سازی‌های محیطی ایجاد شده توسط محققان با استفاده از داده‌های ماهواره بررسی سیاره فراخورشیدی (TESS) نشان داد که TOI 700 d می‌تواند بسیار متفاوت از زمین رفتار کند. از آنجایی که با ستاره‌اش همگام می‌چرخد (یعنی یک طرف سیاره همیشه در نور روز و طرف دیگر در تاریکی است)، نحوه تشکیل ابرها و وزش باد می‌تواند برای ما کمی عجیب باشد.

1. مقایسه زمین و TOI 700 d، با تجسم سیستم قاره های زمین در یک سیاره فراخورشیدی

ستاره شناسان کشف خود را با کمک ناسا تایید کردند. تلسکوپ فضایی اسپیتزرکه به تازگی فعالیت خود را به پایان رسانده است. Toi 700 در ابتدا به اشتباه به عنوان بسیار داغ‌تر طبقه‌بندی شد، که باعث شد ستاره‌شناسان بر این باور باشند که هر سه سیاره بسیار نزدیک به هم هستند و بنابراین برای پشتیبانی از حیات بسیار داغ هستند.

امیلی گیلبرت، یکی از اعضای تیم دانشگاه شیکاگو، در جریان ارائه این کشف گفت. -

محققان امیدوارند در آینده ابزارهایی مانند تلسکوپ فضایی جیمز وبکه ناسا قصد دارد در سال 2021 در فضا قرار دهد، آنها می توانند تعیین کنند که آیا سیارات دارای جو هستند و می توانند ترکیب آن را مطالعه کنند.

محققان از نرم افزارهای کامپیوتری برای مدلسازی اقلیم فرضی سیاره TOI 700 d. از آنجایی که هنوز معلوم نیست چه گازهایی در جو آن وجود دارد، گزینه ها و سناریوهای مختلفی آزمایش شده اند، از جمله گزینه هایی که جو زمین مدرن را فرض می کنند (77٪ نیتروژن، 21٪ اکسیژن، متان و دی اکسید کربن)، ترکیب احتمالی جو زمین 2,7 میلیارد سال پیش (عمدتاً متان و دی اکسید کربن) و حتی جو مریخ (مقدار زیاد دی اکسید کربن) که احتمالاً 3,5 میلیارد سال پیش در آنجا وجود داشته است.

از این مدل ها، مشخص شد که اگر جو TOI 700 d حاوی ترکیبی از متان، دی اکسید کربن یا بخار آب باشد، این سیاره می تواند قابل سکونت باشد. اکنون تیم باید این فرضیه ها را با استفاده از تلسکوپ وب فوق الذکر تأیید کند.

در عین حال، شبیه‌سازی‌های اقلیمی انجام‌شده توسط ناسا نشان می‌دهد که هم اتمسفر و هم فشار گاز زمین برای نگهداری آب مایع روی سطح آن کافی نیستند. اگر همان مقدار گازهای گلخانه ای را روی TOI 700 d قرار دهیم که روی زمین وجود دارد، دمای سطح همچنان زیر صفر خواهد بود.

شبیه‌سازی‌های همه تیم‌های شرکت‌کننده نشان می‌دهد که آب و هوای سیارات اطراف ستاره‌های کوچک و تاریک مانند TOI 700، با آنچه که ما در زمین تجربه می‌کنیم، بسیار متفاوت است.

خبر جالب

بیشتر آنچه در مورد سیارات فراخورشیدی یا سیاراتی که به دور منظومه شمسی می چرخند می دانیم، از فضا می آید. از سال 2009 تا 2018 آسمان را اسکن کرد و بیش از 2600 سیاره خارج از منظومه شمسی ما پیدا کرد.

ناسا سپس باتوم اکتشافات را به کاوشگر TESS(2) که در آوریل 2018 در اولین سال فعالیت خود به فضا پرتاب کرد و همچنین نهصد شیء تایید نشده از این نوع را سپرد. در جستجوی سیارات ناشناخته برای اخترشناسان، رصدخانه با دیدن 200 XNUMX به اندازه کافی، کل آسمان را جست و جو خواهد کرد. درخشان ترین ستاره ها

2. ماهواره ترانزیت برای اکتشاف سیاره فراخورشیدی

TESS از مجموعه ای از سیستم های دوربین زاویه باز استفاده می کند. قادر به مطالعه جرم، اندازه، چگالی و مدار گروه بزرگی از سیارات کوچک است. ماهواره بر اساس روش کار می کند جستجو از راه دور برای کاهش روشنایی به طور بالقوه به گذرهای سیاره ای - عبور اجرام در مدار در مقابل چهره ستارگان والد خود.

چند ماه گذشته یک سری اکتشافات بسیار جالب بوده است که بخشی از آن به لطف رصدخانه فضایی نسبتاً جدید، تا حدی با کمک ابزارهای دیگر، از جمله ابزارهای زمینی، بوده است. در هفته‌های منتهی به ملاقات ما با همزاد زمین، خبر کشف سیاره‌ای که به دور دو خورشید می‌چرخد، درست مانند تاتوین از جنگ ستارگان منتشر شد!

سیاره TOI 1338 ب در فاصله XNUMX سال نوری از ما، در صورت فلکی هنرمند پیدا شد. اندازه آن بین اندازه های نپتون و زحل است. این جسم کسوف های متقابل منظم ستاره های خود را تجربه می کند. آنها در یک چرخه پانزده روزه به دور یکدیگر می چرخند، یکی کمی بزرگتر از خورشید ما و دیگری بسیار کوچکتر.

در ژوئن 2019، اطلاعاتی ظاهر شد که دو سیاره از نوع زمینی به معنای واقعی کلمه در حیاط خلوت فضایی ما کشف شده اند. این در مقاله ای که در مجله Astronomy and Astrophysics منتشر شده گزارش شده است. هر دو سایت در یک منطقه ایده آل قرار دارند که آب می تواند تشکیل شود. آنها احتمالاً سطحی سنگی دارند و به دور خورشید می چرخند که به آن معروف است ستاره تیگاردن (3)، که فقط 12,5 سال نوری از زمین فاصله دارد.

- نویسنده اصلی این کشف گفت، ماتیاس زخمایسترپژوهشگر موسسه اخترفیزیک دانشگاه گوتینگن آلمان. -

3. سیستم ستاره Teegarden، تجسم

به نوبه خود، جهان های ناشناخته جذابی که توسط TESS در ژوئیه گذشته کشف شد، حول محور می چرخند UCAC stars4 191-004642، هفتاد و سه سال نوری از زمین فاصله دارد.

منظومه سیاره ای با ستاره میزبان، که اکنون به عنوان برچسب گذاری شده است TOI 270، حداقل شامل سه سیاره است. یکی از آنها، TOI 270 p، کمی بزرگتر از زمین، دو مورد دیگر مینی نپتون هستند که متعلق به کلاسی از سیارات هستند که در منظومه شمسی ما وجود ندارند. این ستاره سرد و نه چندان درخشان است، حدود 40 درصد کوچکتر و جرم کمتری از خورشید دارد. دمای سطح آن حدود دو سوم گرمتر از دمای همدم ستاره ای خودمان است.

منظومه شمسی TOI 270 در صورت فلکی هنرمند قرار دارد. سیاراتی که آن را تشکیل می دهند به قدری نزدیک به ستاره می چرخند که مدار آنها می تواند در منظومه ماهواره ای همراه مشتری قرار گیرد (4).

4. مقایسه سیستم TOI 270 با منظومه مشتری

کاوش بیشتر در این سیستم ممکن است سیارات دیگری را نشان دهد. آنهایی که دورتر از خورشید می چرخند نسبت به آنهایی که به دور TOI 270 d می چرخند، می توانند به اندازه کافی سرد باشند تا آب مایع را در خود نگه دارند و در نهایت حیات ایجاد کنند.

TESS ارزش یک نگاه دقیق را دارد

علیرغم تعداد نسبتاً زیادی کشفیات سیارات فراخورشیدی کوچک، بیشتر ستارگان والدین آنها بین 600 تا 3 متر فاصله دارند. سال نوری از زمین، خیلی دور و خیلی تاریک برای رصد دقیق.

بر خلاف کپلر، تمرکز اصلی TESS یافتن سیاره‌هایی در اطراف نزدیک‌ترین همسایگان خورشید است که به اندازه کافی روشن باشند که اکنون و بعداً با ابزارهای دیگر رصد شوند. از آوریل 2018 تا به امروز، TESS قبلاً کشف کرده است بیش از 1500 سیاره نامزد. بیشتر آنها بیش از دو برابر زمین اندازه دارند و کمتر از ده روز طول می کشد تا به دور زمین بچرخند. در نتیجه، گرمای بسیار بیشتری نسبت به سیاره ما دریافت می‌کنند و برای اینکه آب مایع روی سطح آن‌ها وجود نداشته باشد بسیار داغ هستند.

این آب مایع است که برای قابل سکونت شدن سیاره فراخورشیدی مورد نیاز است. این به عنوان بستری برای رشد مواد شیمیایی است که می توانند با یکدیگر تعامل کنند.

از لحاظ نظری، اعتقاد بر این است که اشکال حیات عجیب و غریب می‌توانند در شرایط فشار بالا یا دمای بسیار بالا وجود داشته باشند - همانطور که در مورد اکسترموفیل‌هایی که در نزدیکی دریچه‌های گرمابی یافت می‌شوند یا میکروب‌هایی که تقریباً یک کیلومتر در زیر ورقه یخی غرب قطب جنوب پنهان شده‌اند، صادق است.

با این حال، کشف چنین موجوداتی با این واقعیت امکان پذیر شد که مردم قادر به مطالعه مستقیم شرایط شدیدی بودند که در آن زندگی می کنند. متأسفانه، آنها را نمی توان در اعماق فضا، به ویژه از فاصله سال های نوری بسیاری شناسایی کرد.

جستجوی حیات و حتی سکونت در خارج از منظومه شمسی هنوز کاملاً به رصد از راه دور بستگی دارد. سطوح آب مایع مرئی که شرایط بالقوه مطلوبی را برای زندگی ایجاد می‌کنند، می‌توانند با اتمسفر بالا تعامل داشته باشند و با تلسکوپ‌های زمینی علائم زیستی قابل تشخیص از راه دور ایجاد کنند. اینها می توانند ترکیبات گازی شناخته شده از زمین (اکسیژن، ازن، متان، دی اکسید کربن و بخار آب) یا اجزای جو زمین باستانی باشند، به عنوان مثال، 2,7 میلیارد سال پیش (عمدتاً متان و دی اکسید کربن، اما نه اکسیژن). ).

در جستجوی مکانی "درست درست" و سیاره ای که در آنجا زندگی می کند

از زمان کشف 51 پگاسی b در سال 1995، بیش از XNUMX سیاره فراخورشیدی شناسایی شده است. امروزه به یقین می دانیم که بیشتر ستارگان کهکشان و کیهان ما توسط منظومه های سیاره ای احاطه شده اند. اما تنها چند ده سیاره فراخورشیدی یافت شده، جهان های بالقوه قابل سکونت هستند.

چه چیزی یک سیاره فراخورشیدی را قابل سکونت می کند؟

شرط اصلی وجود آب مایع قبلاً ذکر شده روی سطح است. برای اینکه این امکان پذیر باشد، اول از همه به این سطح جامد نیاز داریم، یعنی. زمین سنگیاما همچنین اتمسفرو به اندازه کافی متراکم است که فشار ایجاد کند و دمای آب را تحت تأثیر قرار دهد.

شما نیز نیاز دارید ستاره سمت راستکه تشعشعات زیادی را روی سیاره پایین نمی آورد، که جو را منفجر می کند و موجودات زنده را از بین می برد. هر ستاره، از جمله خورشید ما، دائماً دوزهای عظیم تابش ساطع می کند، بنابراین بدون شک محافظت از خود در برابر آن برای وجود حیات مفید است. یک میدان مغناطیسیهمانطور که توسط هسته فلزی مایع زمین تولید می شود.

با این حال، از آنجایی که ممکن است مکانیسم های دیگری برای محافظت از زندگی در برابر تشعشع وجود داشته باشد، این تنها یک عنصر مطلوب است، نه یک شرط ضروری.

به طور سنتی، اخترشناسان علاقه مند هستند مناطق زندگی (اکوسفرها) در منظومه های ستاره ای اینها مناطقی در اطراف ستاره ها هستند که دمای غالب از جوشیدن یا یخ زدن مداوم آب جلوگیری می کند. اغلب در مورد این منطقه صحبت می شود. «منطقه زلاتولاسکی»زیرا "فقط برای زندگی" که به نقوش یک افسانه محبوب کودکان اشاره دارد (5).

5. منطقه حیات در اطراف ستاره

و ما تاکنون در مورد سیارات فراخورشیدی چه می دانیم؟

اکتشافات انجام شده تا به امروز نشان می دهد که تنوع منظومه های سیاره ای بسیار بسیار زیاد است. تنها سیاره‌هایی که حدود سه دهه پیش درباره آن‌ها چیزی می‌دانستیم در منظومه شمسی بودند، بنابراین فکر کردیم که اجرام کوچک و جامد به دور ستاره‌ها می‌چرخند و تنها دورتر از آنها فضایی برای سیارات گازی بزرگ وجود دارد.

با این حال، معلوم شد که اصلاً "قانونی" در مورد مکان سیارات وجود ندارد. ما با غول‌های گازی مواجه می‌شویم که تقریباً به ستاره‌هایشان می‌سایند (به اصطلاح مشتری داغ)، و همچنین سیستم‌های فشرده سیارات نسبتاً کوچک مانند TRAPPIST-1 (6). گاهی اوقات سیارات در مدارهای بسیار غیرعادی به دور ستارگان دوتایی حرکت می کنند، و همچنین سیارات "سرگردان" وجود دارند که به احتمال زیاد از منظومه های جوان به بیرون پرتاب شده اند و آزادانه در فضای خالی بین ستاره ای شناور هستند.

6. تجسم سیارات سیستم TRAPPIST-1

بنابراین، به جای شباهت نزدیک، شاهد تنوع زیادی هستیم. اگر این اتفاق در سطح سیستم رخ می دهد، پس چرا باید شرایط سیاره فراخورشیدی شبیه همه چیزهایی باشد که از محیط اطراف می دانیم؟

و از این هم پایین تر، چرا باید اشکال زندگی فرضی شبیه آنهایی باشد که ما می شناسیم؟

دسته فوق العاده

بر اساس داده های جمع آوری شده توسط کپلر، در سال 2015 یک دانشمند ناسا محاسبه کرد که خود کهکشان ما دارای میلیارد سیاره زمین مانندI. بسیاری از اخترفیزیکدانان تاکید کرده اند که این یک تخمین محافظه کارانه بوده است. در واقع، تحقیقات بیشتر نشان داده است که کهکشان راه شیری می تواند محل زندگی باشد 10 میلیارد سیاره زمین.

دانشمندان نمی‌خواستند فقط به سیاراتی که کپلر پیدا کرده است تکیه کنند. روش ترانزیت مورد استفاده در این تلسکوپ برای تشخیص سیارات بزرگ (مانند مشتری) بهتر از سیارات هم اندازه زمین است. این بدان معنی است که داده های کپلر احتمالاً تعداد سیاراتی مانند سیاره ما را کمی جعل می کند.

این تلسکوپ معروف شیب های کوچکی را در روشنایی یک ستاره مشاهده کرد که ناشی از عبور سیاره ای از مقابل آن بود. اجسام بزرگتر به طور قابل درک نور بیشتری را از ستاره های خود مسدود می کنند و تشخیص آنها را آسان تر می کند. روش کپلر روی ستارگان کوچک و نه درخشان‌ترین ستاره‌ها متمرکز بود که جرم آن‌ها حدود یک سوم جرم خورشید ما بود.

تلسکوپ کپلر، اگرچه در یافتن سیارات کوچک چندان خوب نیست، اما تعداد نسبتاً زیادی به اصطلاح ابر زمین ها را پیدا کرد. این نام سیارات فراخورشیدی با جرم بیشتر از زمین، اما بسیار کمتر از اورانوس و نپتون است که به ترتیب 14,5 و 17 برابر سنگین تر از سیاره ما هستند.

بنابراین، اصطلاح "ابر زمین" فقط به جرم سیاره اشاره دارد، به این معنی که به شرایط سطح یا قابلیت سکونت اشاره نمی کند. همچنین یک اصطلاح جایگزین "کوتوله های گاز" وجود دارد. به گفته برخی، ممکن است برای اجرام در قسمت بالایی مقیاس جرم دقیق تر باشد، اگرچه اصطلاح دیگری رایج تر است - "مینی نپتون" که قبلاً ذکر شد.

اولین ابر زمین ها کشف شد الکساندر ولشچان i دالیا فرایلا در اطراف تپ اختر PSR B1257+12 در سال 1992 دو سیاره بیرونی منظومه هستند poltergeysti ناخوشایند - جرم آنها حدود چهار برابر جرم زمین است که برای غول های گازی بسیار کوچک است.

اولین ابر زمین در اطراف یک ستاره دنباله اصلی توسط تیمی به رهبری شناسایی شده است رودخانه یوجنیوy در سال 2005. دور آن می چرخد گلیس 876 و این عنوان را دریافت کرد گلیز 876 د (پیش از این دو غول گازی به اندازه مشتری در این منظومه کشف شده بود). جرم تخمینی آن 7,5 برابر جرم زمین است و دوره چرخش به دور آن بسیار کوتاه و حدود دو روز است.

حتی اجسام داغ تری نیز در کلاس ابرزمین وجود دارند. به عنوان مثال، در سال 2004 کشف شد 55 کانکری استکه در فاصله 17 سال نوری از ما قرار دارد، در کوتاه ترین چرخه سیاره فراخورشیدی شناخته شده به دور ستاره خود می چرخد ​​- فقط 40 ساعت و 55 دقیقه. به عبارت دیگر، یک سال در سن 18 سالگی کمتر از 26 ساعت طول می کشد. این سیاره فراخورشیدی حدود XNUMX برابر نزدیکتر از عطارد به ستاره خود می چرخد.

نزدیکی به ستاره به این معنی است که سطح 55 Cancri e مانند داخل یک کوره بلند با دمای حداقل 1760 درجه سانتیگراد است! مشاهدات جدید تلسکوپ اسپیتزر نشان می دهد که جرم 55 Cancri e 7,8 برابر بیشتر و شعاع آن کمی بیشتر از دو برابر زمین است. نتایج اسپیتزر نشان می دهد که حدود یک پنجم جرم سیاره باید از عناصر و ترکیبات سبک از جمله آب تشکیل شود. در این دما، این بدان معناست که این مواد در حالت "فوق بحرانی" بین مایع و گاز قرار می گیرند و می توانند سطح سیاره را ترک کنند.

اما ابر زمین ها همیشه آنقدر وحشی نیستند.ژوئیه گذشته، یک تیم بین المللی از ستاره شناسان با استفاده از TESS سیاره فراخورشیدی جدیدی از نوع خود را در صورت فلکی هیدرا کشف کردند که حدود سی و یک سال نوری از زمین فاصله دارد. مورد به عنوان علامت گذاری شده است GJ 357 d (7) دو برابر قطر و شش برابر جرم زمین. در لبه بیرونی منطقه مسکونی ستاره قرار دارد. دانشمندان بر این باورند که ممکن است آب در سطح این ابر زمین وجود داشته باشد.

او گفت دیانا کوساکوفسکو محقق در موسسه نجوم ماکس پلانک در هایدلبرگ، آلمان.

7. سیاره GJ 357 d - تجسم

منظومه ای در مدار یک ستاره کوتوله، تقریباً یک سوم اندازه و جرم خورشید خودمان و 40 درصد سردتر، توسط سیارات زمینی تکمیل می شود. GJ 357 ب و یک ابر زمین دیگر GJ 357 s. مطالعه این منظومه در 31 جولای 2019 در مجله Astronomy and Astrophysics منتشر شد.

سپتامبر گذشته، محققان گزارش دادند که یک ابر زمین تازه کشف شده، در فاصله 111 سال نوری از ما، "بهترین نامزد زیستگاه شناخته شده تاکنون" است. در سال 2015 توسط تلسکوپ کپلر کشف شد. K2-18b (8) بسیار متفاوت از سیاره ما. جرم آن بیش از هشت برابر است، به این معنی که یا یک غول یخی مانند نپتون است یا یک دنیای سنگی با جوی متراکم و غنی از هیدروژن.

مدار K2-18b هفت برابر فاصله زمین از خورشید به ستاره خود نزدیکتر است. با این حال، از آنجایی که جسم به دور یک کوتوله M قرمز تیره می چرخد، این مدار در منطقه ای قرار دارد که بالقوه برای حیات مطلوب است. مدل‌های اولیه پیش‌بینی می‌کنند که دما در K2-18b از 73- تا 46 درجه سانتی‌گراد متغیر است، و اگر جسم تقریباً بازتاب‌پذیری مشابهی با زمین داشته باشد، دمای متوسط ​​آن باید مشابه دمای ما باشد.

- یک ستاره شناس از دانشگاه کالج لندن در یک کنفرانس مطبوعاتی گفت: آنجلوس سیاراس.

مثل زمین بودن سخت است

آنالوگ زمین (همچنین سیاره دوقلوی زمین یا سیاره زمین مانند نیز نامیده می شود) یک سیاره یا قمر با شرایط محیطی مشابه با شرایط موجود در زمین است.

هزاران منظومه ستاره ای فراسیاره ای که تاکنون کشف شده اند با منظومه شمسی ما متفاوت هستند و به اصطلاح تایید می کنند. فرضیه زمین کمیابI. با این حال، فیلسوفان اشاره می کنند که جهان آنقدر عظیم است که در جایی باید سیاره ای تقریباً مشابه سیاره ما وجود داشته باشد. این امکان وجود دارد که در آینده ای دور بتوان از فناوری برای به دست آوردن مصنوعی آنالوگ های زمین توسط به اصطلاح استفاده کرد. . الان مد شده نظریه چند نظریه آنها همچنین پیشنهاد می کنند که همتای زمینی می تواند در جهان دیگری وجود داشته باشد، یا حتی نسخه متفاوتی از خود زمین در یک جهان موازی باشد.

در نوامبر 2013، اخترشناسان گزارش دادند که بر اساس داده‌های تلسکوپ کپلر و سایر مأموریت‌ها، ممکن است تا 40 میلیارد سیاره به اندازه زمین در منطقه قابل سکونت ستارگان خورشید مانند و کوتوله‌های قرمز در کهکشان راه شیری وجود داشته باشد.

توزیع آماری نشان داد که نزدیکترین آنها را نمی توان بیش از دوازده سال نوری از ما حذف کرد. در همان سال، چندین نامزد کشف شده توسط کپلر با قطرهای کمتر از 1,5 برابر شعاع زمین تایید شد که به دور ستارگان در منطقه قابل سکونت می چرخند. با این حال، تا سال 2015 بود که اولین نامزد نزدیک به زمین اعلام شد - egzoplanetę Kepler-452b.

احتمال یافتن آنالوگ زمین عمدتاً به ویژگی هایی بستگی دارد که می خواهید مشابه آنها باشید. شرایط استاندارد اما نه مطلق: اندازه سیاره، گرانش سطح، اندازه و نوع ستاره مادر (یعنی آنالوگ خورشیدی)، فاصله و ثبات مداری، شیب و چرخش محوری، جغرافیای مشابه، وجود اقیانوس‌ها، جو و آب و هوا، مگنتوسفر قوی. .

اگر حیات پیچیده در آنجا وجود داشت، جنگل ها می توانستند بیشتر سطح سیاره را بپوشانند. اگر زندگی هوشمند وجود داشت، برخی مناطق می توانستند شهری شوند. با این حال، جستجو برای تشابهات دقیق با زمین به دلیل شرایط بسیار خاص در زمین و اطراف آن می تواند گمراه کننده باشد، به عنوان مثال، وجود ماه بر بسیاری از پدیده های سیاره ما تأثیر می گذارد.

آزمایشگاه زیست‌پذیری سیاره‌ای در دانشگاه پورتوریکو در آرسیبو اخیراً فهرستی از نامزدهای مشابه زمین را تهیه کرده است (9). اغلب، این نوع طبقه بندی با اندازه و جرم شروع می شود، اما این یک معیار واهی است، به عنوان مثال، زهره که به ما نزدیک است، تقریباً هم اندازه زمین است و چه شرایطی بر آن حاکم است. ، این شناخته شده است.

9. سیارات فراخورشیدی امیدوارکننده - مشابه بالقوه زمین، طبق آزمایشگاه زیست‌پذیری سیاره‌ای

معیار دیگری که اغلب ذکر می شود این است که آنالوگ زمین باید زمین شناسی سطحی مشابهی داشته باشد. نزدیک ترین نمونه های شناخته شده مریخ و تیتان هستند و در حالی که شباهت هایی از نظر توپوگرافی و ترکیب لایه های سطحی وجود دارد، تفاوت های قابل توجهی مانند دما نیز وجود دارد.

به هر حال، بسیاری از مواد سطحی و شکل‌های زمین تنها در نتیجه برهمکنش با آب (به عنوان مثال، رس و سنگ‌های رسوبی) یا به عنوان محصول جانبی زندگی (به عنوان مثال، سنگ آهک یا زغال سنگ)، تعامل با جو، فعالیت‌های آتشفشانی به وجود می‌آیند. ، یا دخالت انسان

بنابراین، یک آنالوگ واقعی از زمین باید از طریق فرآیندهای مشابه، داشتن اتمسفر، آتشفشان‌ها در تعامل با سطح، آب مایع و نوعی حیات ایجاد شود.

در مورد جو، اثر گلخانه ای نیز فرض می شود. در نهایت از دمای سطح استفاده می شود. تحت تأثیر آب و هوا است که به نوبه خود تحت تأثیر مدار و چرخش سیاره است که هر کدام متغیرهای جدیدی را معرفی می کنند.

معیار دیگر برای آنالوگ ایده آل زمین حیات بخش این است که باید مدار آنالوگ خورشیدی. با این حال، این عنصر را نمی توان به طور کامل توجیه کرد، زیرا یک محیط مساعد قادر است ظاهر محلی بسیاری از انواع مختلف ستارگان را ارائه دهد.

به عنوان مثال، در کهکشان راه شیری، بیشتر ستارگان کوچکتر و تاریکتر از خورشید هستند. یکی از آنها قبلا ذکر شد TRAPPIST-1، در فاصله 10 سال نوری در صورت فلکی دلو قرار دارد و حدود 2 برابر کوچکتر و 1. برابر کمتر از خورشید ما روشن است، اما حداقل شش سیاره زمینی در منطقه قابل سکونت آن وجود دارد. این شرایط ممکن است همانطور که ما می دانیم برای زندگی نامطلوب به نظر برسد، اما TRAPPIST-XNUMX احتمالاً عمر طولانی تری نسبت به ستاره ما در پیش دارد، بنابراین زندگی هنوز زمان زیادی برای توسعه در آنجا دارد.

آب 70 درصد از سطح زمین را پوشانده است و یکی از شرایط آهنی برای وجود اشکال حیات شناخته شده برای ما محسوب می شود. به احتمال زیاد، دنیای آب یک سیاره است Kepler-22b، واقع در منطقه قابل سکونت یک ستاره شبیه به خورشید اما بسیار بزرگتر از زمین است، ترکیب شیمیایی واقعی آن ناشناخته باقی مانده است.

در سال 2008 توسط یک ستاره شناس انجام شد میکالا مایرو از دانشگاه آریزونا، مطالعات گرد و غبار کیهانی در مجاورت ستارگان تازه تشکیل شده مانند خورشید نشان می دهد که بین 20 تا 60 درصد از آنالوگ های خورشید، شواهدی از تشکیل سیارات سنگی در فرآیندهایی مشابه آنچه که منجر به تشکیل زمین

شهر در 2009 آلن باس از موسسه علوم کارنگی پیشنهاد کرد که راه شیری فقط در کهکشان ما می تواند وجود داشته باشد 100 میلیارد سیاره زمین مانندh.

در سال 2011، آزمایشگاه پیشرانش جت ناسا (JPL)، همچنین بر اساس مشاهدات ماموریت کپلر، به این نتیجه رسید که تقریباً 1,4 تا 2,7 درصد از تمام ستارگان خورشید مانند باید به دور سیاراتی به اندازه زمین در مناطق قابل سکونت بچرخند. این بدان معناست که تنها در کهکشان راه شیری ممکن است 2 میلیارد کهکشان وجود داشته باشد، و با فرض اینکه این تخمین برای همه کهکشان ها صادق باشد، حتی می تواند 50 میلیارد کهکشان در جهان قابل مشاهده وجود داشته باشد. 100 کوئینتیلیون.

در سال 2013، مرکز اخترفیزیک هاروارد-اسمیتسونین، با استفاده از تجزیه و تحلیل آماری داده های اضافی کپلر، پیشنهاد کرد که حداقل وجود دارد. 17 میلیارد سیاره اندازه زمین - بدون در نظر گرفتن موقعیت آنها در مناطق مسکونی. یک مطالعه در سال 2019 نشان داد که سیاراتی به اندازه زمین می توانند به دور یکی از شش ستاره خورشید مانند بچرخند.

الگوی شباهت

شاخص شباهت زمین (ESI) یک معیار پیشنهادی برای تشابه یک شی سیاره ای یا ماهواره طبیعی به زمین است. این در مقیاس صفر تا یک طراحی شده است که به زمین مقدار یک اختصاص داده شده است. این پارامتر برای تسهیل مقایسه سیارات در پایگاه داده های بزرگ در نظر گرفته شده است.

ESI که در سال 2011 در مجله Astrobiology پیشنهاد شد، اطلاعاتی درباره شعاع، چگالی، سرعت و دمای سطح یک سیاره را ترکیب می کند.

وب سایتی که توسط یکی از نویسندگان مقاله 2011 نگهداری می شود، ابلا مندس از دانشگاه پورتوریکو، محاسبات شاخص خود را برای سیستم های فراسیاره ای مختلف ارائه می دهد. ESI مندسا با استفاده از فرمول نشان داده شده در محاسبه می شود تصویر 10جایی که x_i آنها_i0 خواص جسم فرازمینی در رابطه با زمین هستند، v_i توان وزنی هر ویژگی و تعداد کل خواص. بر اساس آن ساخته شد شاخص تشابه Bray-Curtis.

وزن اختصاص داده شده به هر ویژگی، w_i، هر گزینه ای است که می تواند برای برجسته کردن برخی ویژگی ها نسبت به سایر ویژگی ها یا دستیابی به آستانه های شاخص یا رتبه بندی مورد نظر انتخاب شود. این وب سایت همچنین آنچه را که به عنوان امکان زندگی در سیارات فراخورشیدی و قمرهای فراخورشیدی توصیف می کند، بر اساس سه معیار طبقه بندی می کند: مکان، ESI، و پیشنهاد امکان نگهداری موجودات در زنجیره غذایی.

در نتیجه، برای مثال نشان داده شد که دومین ESI بزرگ منظومه شمسی متعلق به مریخ است و 0,70 است. برخی از سیارات فراخورشیدی فهرست شده در این مقاله از این رقم فراتر رفته و برخی اخیراً کشف شده اند تیگاردن ب بالاترین ESI را در بین سیارات فراخورشیدی تایید شده با 0,95 دارد.

وقتی از سیارات فراخورشیدی مشابه زمین و قابل سکونت صحبت می کنیم، نباید احتمال وجود سیارات فراخورشیدی قابل سکونت یا سیارات فراخورشیدی ماهواره ای را فراموش کنیم.

وجود هیچ ماهواره فراخورشیدی طبیعی هنوز تایید نشده است، اما در اکتبر 2018 پروفسور. دیوید کیپینگ کشف یک ماه فراخورشیدی بالقوه در حال چرخش به دور جسم را اعلام کرد Kepler-1625b.

سیارات بزرگ منظومه شمسی، مانند مشتری و زحل، قمرهای بزرگی دارند که از برخی جهات زنده هستند. در نتیجه، برخی از دانشمندان پیشنهاد کرده‌اند که سیارات بزرگ فراخورشیدی (و سیارات دوتایی) ممکن است ماهواره‌های بالقوه قابل سکونت مشابهی داشته باشند. یک قمر با جرم کافی قادر به حمایت از جوی تیتان مانند و همچنین آب مایع روی سطح است.

در این رابطه، سیارات عظیم فراخورشیدی که در منطقه قابل سکونت شناخته شده اند (مانند Gliese 876 b، 55 Cancer f، Upsilon Andromedae d، 47 Ursa Major b، HD 28185 b و HD 37124 c) از اهمیت ویژه ای برخوردارند. ماهواره های طبیعی با آب مایع روی سطح.

زندگی در اطراف یک ستاره قرمز یا سفید؟

ستاره شناسان با نزدیک به دو دهه اکتشاف در جهان سیارات فراخورشیدی، شروع به ایجاد تصویری از شکل یک سیاره قابل سکونت کرده اند، اگرچه اکثر آنها بر آنچه قبلاً می دانیم تمرکز کرده اند: سیاره ای شبیه به زمین که به دور یک کوتوله زرد می چرخد. مال ما خورشید، به عنوان یک ستاره رشته اصلی نوع G طبقه بندی می شود. در مورد ستاره های کوچک قرمز M که تعداد بیشتری از آنها در کهکشان ما وجود دارد، چطور؟

اگر به دور یک کوتوله قرمز می چرخید، خانه ما چگونه بود؟ پاسخ کمی شبیه زمین است و تا حد زیادی شبیه زمین نیست.

از سطح چنین سیاره ای خیالی، ما اول از همه یک خورشید بسیار بزرگ را خواهیم دید. با توجه به نزدیکی مدار، به نظر می رسد که یک و نیم تا سه برابر بیشتر از آنچه در مقابل چشمان خود داریم. همانطور که از نام آن پیداست، خورشید به دلیل دمای سردتر، قرمز می درخشد.

گرمای کوتوله های قرمز دو برابر خورشید ماست. در ابتدا، چنین سیاره ای ممکن است برای زمین کمی بیگانه به نظر برسد، اما شوکه کننده نیست. تفاوت‌های واقعی تنها زمانی آشکار می‌شوند که متوجه شویم بیشتر این اجرام با ستاره همگام می‌چرخند، بنابراین یک طرف همیشه به سمت ستاره خود می‌چرخد، همانطور که ماه ما با زمین انجام می‌دهد.

این بدان معنی است که طرف دیگر واقعا تاریک می ماند، زیرا به منبع نور دسترسی ندارد - بر خلاف ماه، که کمی توسط خورشید از طرف دیگر روشن می شود. در واقع، فرض کلی این است که بخشی از سیاره که در نور روز ابدی باقی می ماند، می سوزد و آن چیزی که در شب ابدی فرو می رفت، یخ می زد. با این حال ... نباید اینطور باشد.

برای سال‌ها، اخترشناسان منطقه کوتوله‌های قرمز را به عنوان یک شکار زمین رد می‌کردند و معتقد بودند که تقسیم سیاره به دو قسمت کاملاً متفاوت، هیچ‌یک از آنها را غیرقابل سکونت نخواهد کرد. با این حال، برخی خاطرنشان می‌کنند که جهان‌های جوی گردش خاصی خواهند داشت که باعث می‌شود ابرهای ضخیم در سمت آفتابی جمع شوند تا از تشعشعات شدید از سوزاندن سطح جلوگیری کنند. جریان های در گردش نیز گرما را در سراسر سیاره پخش می کنند.

علاوه بر این، این ضخیم شدن جو می تواند محافظت مهمی در طول روز در برابر سایر خطرات تشعشعات ایجاد کند. کوتوله‌های قرمز جوان در چند میلیارد سال اول فعالیت خود بسیار فعال هستند و شعله‌ها و تشعشعات فرابنفش ساطع می‌کنند.

ابرهای ضخیم احتمالاً از حیات بالقوه محافظت می کنند، اگرچه موجودات فرضی بیشتر در اعماق آب های سیاره ای پنهان می شوند. در واقع، امروزه دانشمندان بر این باورند که تابش، به عنوان مثال، در محدوده فرابنفش، با رشد موجودات تداخلی ندارد. از این گذشته، زندگی اولیه روی زمین، که همه موجودات شناخته شده برای ما، از جمله هومو ساپینس، از آن سرچشمه گرفته اند، در شرایط پرتوهای UV قوی رشد کردند.

این مطابق با شرایط پذیرفته شده در نزدیکترین سیاره فراخورشیدی مشابه زمین است که برای ما شناخته شده است. ستاره شناسان دانشگاه کرنل می گویند که حیات روی زمین تشعشعات قوی تری را نسبت به آنچه که از آن شناخته شده است تجربه کرده است پروکسیما-ب.

پروکسیما-بی که تنها 4,24 سال نوری از منظومه شمسی فاصله دارد و نزدیک ترین سیاره سنگی زمین مانندی است که برای ما شناخته شده است (اگرچه تقریباً چیزی در مورد آن نمی دانیم)، 250 برابر بیشتر از زمین اشعه ایکس دریافت می کند. همچنین می تواند سطوح کشنده اشعه ماوراء بنفش را روی سطح خود تجربه کند.

تصور می شود شرایطی شبیه به پروکسیما-b برای TRAPPIST-1، Ross-128b (نزدیک به یازده سال نوری از زمین در صورت فلکی سنبله) و LHS-1140 b (چهل سال نوری از زمین در صورت فلکی سیتوس) وجود داشته باشد. سیستم های.

سایر فرضیات مربوط می شود ظهور موجودات بالقوه. از آنجایی که یک کوتوله قرمز تیره نور بسیار کمتری از خود ساطع می‌کند، فرض بر این است که اگر سیاره‌ای که به دور آن می‌چرخد حاوی ارگانیسم‌هایی شبیه گیاهان ما باشد، برای فتوسنتز باید نور را در طیف وسیع‌تری از طول موج‌ها جذب کنند، که به این معنی است که «سیاره‌های فراخورشیدی» می‌توانند از نظر ما تقریبا سیاه باشد (همچنین ببینید: ). با این حال، در اینجا ارزش درک این نکته را دارد که گیاهانی با رنگی غیر از سبز نیز در زمین شناخته شده اند و نور را کمی متفاوت جذب می کنند.

اخیراً، محققان به دسته دیگری از اجرام علاقه مند شده اند - کوتوله های سفید، از نظر اندازه مشابه زمین، که کاملاً ستاره نیستند، اما محیطی نسبتاً پایدار در اطراف خود ایجاد می کنند و انرژی را برای میلیاردها سال تابش می کنند، که آنها را به اهدافی جذاب تبدیل می کند. تحقیقات فراسیاره ای .

اندازه کوچک آنها و در نتیجه سیگنال عبوری بزرگ یک سیاره فراخورشیدی احتمالی، رصد اتمسفرهای سیاره‌ای سنگی بالقوه را، در صورت وجود، با تلسکوپ‌های نسل جدید ممکن می‌سازد. ستاره شناسان می خواهند از تمام رصدخانه های ساخته شده و برنامه ریزی شده، از جمله تلسکوپ جیمز وب، زمینی استفاده کنند. تلسکوپ بسیار بزرگو همچنین آینده منشاء, HabEx i LUVUARاگر بوجود بیایند

یک مشکل در این زمینه شگفت‌انگیز در حال گسترش تحقیقات، تحقیق و اکتشاف سیارات فراخورشیدی وجود دارد که در حال حاضر ناچیز است، اما ممکن است به مرور زمان مبرم شود. خوب، اگر به لطف ابزارهای پیشرفته‌تر و پیشرفته‌تر، بالاخره موفق به کشف یک سیاره فراخورشیدی شویم - دوقلوی زمین که تمام الزامات پیچیده را برآورده می‌کند، پر از آب، هوا و دمای مناسب، و این سیاره "آزاد" به نظر می‌رسد. بدون فناوری که اجازه می دهد در زمان معقولی به آنجا پرواز کنید، فهمیدن آن می تواند عذاب آور باشد.

اما خوشبختانه هنوز چنین مشکلی نداریم.