PLANĒTAS IZMĒRU JAUTĀJUMS IR ARĪ PAR IZMANTOJAMĪBU.

Send

Lai planētu uzskatītu par apdzīvojamu, tai jābūt šķidram ūdenim. Šūnām, dzīves mazākajai vienībai, funkciju veikšanai ir nepieciešams ūdens. Lai šķidrs ūdens pastāvētu, planētas temperatūrai jābūt pareizai. Bet kā ar planētas lielumu?

Bez pietiekamas masas planētai nebūs pietiekami daudz gravitācijas, lai turētos pie ūdens. Jauns pētījums mēģina saprast, kā lielums ietekmē planētas spēju noturēties pret savu ūdeni un tā rezultātā arī tās apdzīvojamību.

Pašlaik notiek diskusijas par to, kas varētu padarīt planētu apdzīvojamu. Ne tikai eksoplanetes, bet arī dažiem mūsu Saules sistēmas nākotnes pavadoņiem. Zinātniekiem ir diezgan laba ideja, cik daudz enerģijas planētai jāsaņem no savas zvaigznes, lai uzturētu šķidru ūdeni. Tas ir cēlonis populārajam priekšstatam par “Goldilocks zonu” vai apļveida apdzīvojamo zonu - tuvuma diapazonu, kas nav ne pārāk tuvu, ne pārāk tālu no zvaigznes, lai šķidrs ūdens varētu saglabāties uz planētas.

Meklējot eksoplanetu apdzīvojamās zonās, palielinoties, un, tā kā mēs iegūstam labākus teleskopus un paņēmienus, lai detalizētāk izpētītu eksoplanetes, zinātniekiem ir nepieciešami vairāk ierobežojumu attiecībā uz kādām planētām tērēt, novērojot resursus. Kā redzams šajā dokumentā, planētas masa varētu būt noderīgs filtrs.

Jaunā darba nosaukums ir “Atmosfēras evolūcija zemu gravitācijas ūdens pasaulēs”. Tas ir publicēts The Astrophysical Journal. Galvenais autors ir Konstantīns W. Arnscheidt, MIT Grad students.

Lai saglabātu šķidru ūdeni uz atmosfēras un atmosfēru, eksoplanetam vai eksomoonam ir jābūt pietiekamai masai, pretējā gadījumā ūdens un atmosfēra vienkārši noplūdīs kosmosā. Un tam pietiekami ilgi jāturas pie ūdens, lai parādītos dzīvība. Astronomi izmanto ballparka skaitli miljardu gadu, lai tas notiktu.

"Kad cilvēki domā par apdzīvojamās zonas iekšējo un ārējo malu, viņi mēdz domāt par to tikai telpiski, kas nozīmē, cik tuvu planēta ir zvaigznei," sacīja Konstantīns Arnsšidets, pirmā darba autors. “Bet patiesībā ir daudz citu mainības mainīgo lielumu, ieskaitot masu. Apdzīvojamības apakšējās robežas noteikšana planētas lieluma izteiksmē mums rada svarīgu ierobežojumu mūsu pastāvīgajā apdzīvojamo eksoplanētu un eksomonu medībās. ”

Apdzīvojamās zonas lielums un diapazons ir atkarīgs no zvaigznes. Mazāka, mazāk enerģētiska zvaigzne, piemēram, sarkanais punduris, rada apdzīvojamu zonu sev tuvāk nekā lielāka zvaigzne, piemēram, mūsu Saule. Tas ir labi saprotams. Ja planēta atrodas pārāk tālu no zvaigznes, ūdens sasalst. Pārāk tuvu, un notiek bēguļojošais siltumnīcas efekts, un ūdens pārvēršas tvaikā un var vārīties kosmosā.

Bet mazām planētām ar zemāku masu notiek vairāk. Viņi, iespējams, var pretoties bēgošajam siltumnīcas efektam.

Sasilstot mazākas masas planētai, atmosfēra izplešas. Tas kļūst lielāks, salīdzinot ar planētas lielumu, kuru tā ieskauj. Tam ir divas sekas: palielināts virsmas izmērs nozīmē, ka atmosfēra var absorbēt vairāk enerģijas, nekā tas bija pierasts, un tā var arī izstarot vairāk enerģijas, nekā tā bija ierasts.

Kopējais rezultāts, pēc pētnieku domām, ir tāds, ka paplašinātā atmosfēra apstādina izsīkstošo siltumnīcas efektu, un viņi var uzturēt savu virszemes šķidro ūdeni. Tas nozīmē, ka viņi var atrasties tuvāk zvaigznei, nezaudējot ūdeni, tādējādi paplašinot Goldilocks zonu mazākām eksoplanetām.

Protams, ka tas ir ierobežots. Ja planēta ar mazu masu ir pārāk maza, tai nebūs pietiekami daudz gravitācijas, un atmosfēra tiks iztīrīta, un ūdens vai nu tiks noņemts no tās, vai arī sasalst virspusē. Tas nozīmē, ka dzīves izredzes ir blāvas. Pētnieki saka, ka ir kritiski zema robeža, lai planēta būtu apdzīvojama. Tas nozīmē, ka ne tikai zvaigžņu tuvuma josla nosaka planētas apdzīvojamību, bet ir arī lieluma ierobežojums.

Vienkārši sakot, planēta var būt pārāk maza, lai tā būtu apdzīvojama, pat ja tā atrodas Goldilocks zonā.

Šis kritiskais lielums, pēc Arnscheidt un citu pētījuma autoru domām, ir 2,7 procenti Zemes masas. Viņi saka, ka mazāks par to, un planēta vienkārši nespēs pieturēties pie atmosfēras un ūdens pietiekami ilgi, lai parādītos dzīvība. Konkrētā kontekstā Mēness ir 1,2 procenti no Zemes masas, bet dzīvsudrabs ir 5,53 procenti no Zemes masas.

Pētnieki kā piemēru izmanto komētas tipa planētas. Komētām ir daudz ūdens, kas tiek sublimēts, nonākot Saules tuvumā. Bet viņiem trūkst nepieciešamās masas, lai noturētos pret šiem tvaikiem, un viņi nekad nevar radīt atmosfēru. Ūdens tiek zaudēts kosmosā. Tātad pārāk maza planēta, pat ja tajā būtu daudz ūdens, nekad to neuzturētu.

Pētnieki izmantoja modeļus, lai novērtētu mazmasas planētas apdzīvojamo zonu ap divu dažādu veidu zvaigznēm: M veida vai sarkano punduru zvaigzni un G veida zvaigzni, piemēram, mūsu Saule.

Iespējams, ka viņi arī ir atrisinājuši vēl vienu ilgstošu jautājumu par apdzīvojamību mūsu pašu Saules sistēmā. Jupitera pavadoņiem Ganimīdā, Kallisto un Eiropā visiem ir daudz šķidra ūdens, kas ieslodzīts zem ledus slāņiem. Astronomi ir domājuši, vai tie būtu apdzīvojami, kad Saule zvaigžņu nākotnes brīdī izstaro vairāk enerģijas. Bet saskaņā ar autoru darbu viņiem trūkst masas, lai noturētos pie šī ūdens, pat ja tie būtu pietiekami silti. Ganimīds nonāk tuvu, sasniedzot 2,5% Zemes masas, bet tas ir pietiekami mazs, lai būtu “komētai līdzīgs” un zaudētu visu ūdeni kosmosā.

“Zemas masas ūdens pasaules ir aizraujoša iespēja dzīves meklējumos, un šajā rakstā parādīts, cik atšķirīga viņu uzvedība, iespējams, tiks salīdzināta ar Zemei līdzīgo planētu izturēšanos,” sacīja Robins Vordsvorts, vides zinātnes un inženierzinātņu asociētais profesors. SEAS un pētījuma vecākais autors. "Tiklīdz būs iespējami novērojumi attiecībā uz šīs klases objektiem, būs aizraujoši mēģināt tieši pārbaudīt šīs prognozes."

Pētnieki izdarīja dažus nepieciešamus pieņēmumus savā darbā. Viņi uzskatīja, ka viņu zemas masas pasaules atmosfērā ir tīri ūdens tvaiki. Viņi arī pieņēma, ka ūdens bija fiksēts 40% no planētas masas. Viņi arī ignorēja dažus citus faktorus, piemēram, CO2 cikliskumu, mākoņu pārklājumu un okeāna ķīmiju. Šajā darba posmā vienkārši ir pārāk daudz mainīgo.

Autori pievēršas arī idejai par apdzīvojamiem eksomoņiem, nevis eksoplanetām. Ir iedomājams, ka citās saules sistēmās pavadoņi, visticamāk, varētu būt apdzīvojami nekā planētas. Tādā gadījumā spēlē citi faktori, piemēram, plūdmaiņu spēki. Īpaši tas varētu attiekties uz M veida zvaigznēm vai sarkanajiem punduriem. Tas ir tāpēc, ka ap šīm zema enerģijas līmeņa zvaigznēm apdzīvojamā zona jau ir daudz tuvāk zvaigznei nekā ap tādu G tipa zvaigzni kā mūsu Saule. Eksomona, tās planētas un zvaigznes apvienotie gravitācijas spēki varētu pilnībā novērst apdzīvojamību.

Viņi atzīst arī dažus citus faktorus, kas ietekmē apdzīvojamību. Piemēram, kaut arī tādi pavadoņi kā Ganimēde var būt pārāk mazi, lai būtu piemēroti modelim, viņu dzīvība ļoti labi var notikt zemūdens okeānos, kur ūdenim neļauj izplūst biezs ledus slānis.

Ir daudz darāmā, lai noskaidrotu apdzīvojamību. Kā autori saka savā dokumentā: “Turpmākais darbs varētu apsvērt sarežģītākus hidrodinamiskās aizbēgšanas modeļus.” Eksoplanetu planētas ir daudzveidīgākas un sarežģītākas, nekā mēs šobrīd zinām, taču šis pētījums sāk pievērsties dažām no tām.