Екзопланети: Далекі родичі Землі. Жила зона зірки

На думку дослідника Єльського університету (США) в пошуку придатних для життя планет потрібне звільнити місце для другої умови «Золотоволоска».

Протягом багатьох десятиліть вважалося, що ключовим фактором у визначенні того, чи може планета підтримувати життя, було її відстань до свого сонця. У нашій Сонячній системі, наприклад, Венера знаходиться дуже близько до Сонця, Марс - занадто далеко, а Земля - \u200b\u200bв самий раз. Це відстань вчені називають «зоною населеності» або «зоною Золотоволоска».

Також вважалося, що планети в змозі самостійно регулювати внутрішню температуру за допомогою конвекції мантії і підземного зміщення порід, викликаного внутрішнім нагріванням і охолодженням. Планета спочатку може бути дуже холодною або дуже гарячою, але в кінцевому рахунку прийде до підходящої температурі.

Нове дослідження, опубліковане в журналі Science Advances 19 серпня 2016 року, свідчить про те, що просто бути в населеній зоні недостатньо для підтримки життя. Планета спочатку повинна володіти необхідною внутрішньою температурою.

Нове дослідження показало, що для зародження і підтримки життя планета повинна мати певну температуру. Credit: Michael S. Helfenbein / Yale University

«Якщо ви зберете всі види наукових даних про те, як Земля розвивалася в останні кілька мільярдів років і спробуєте розібратися в них, ви врешті-решт усвідомлюєте, що конвекція в мантії досить байдужа до внутрішньої температури», - сказав Джун Коренага, автор дослідження і професор геології і геофізики в Єльському університеті. Коренага представив загальну теоретичну основу, Яка пояснює ступінь саморегулювання, очікувану для конвекції в мантії. Вчений припустив, що саморегулювання навряд чи є характеристикою планет земного типу.

«Відсутність механізму саморегулювання має величезне значення для планетарної населеності. Дослідження в області формування планет свідчать про те, що планети земного типу формуються в ході потужних впливів, і результат цього досить випадкового процесу, як відомо, дуже різноманітний », - пише Коренага.

Різноманітність розмірів і внутрішніх температур не перешкоджало б планетарної еволюції, якби відбувалося саморегулювання мантії. Те, що ми вважаємо цілком очевидним на нашій планеті, в тому числі океани і континенти, не існувало б, якщо внутрішня температура Землі не була в певному діапазоні, і це означає, що початок історії Землі не було занадто спекотним або занадто холодним.

Інститут астробіології NASA підтримав дослідження. Коренага є со-дослідником команди проекту NASA «Alternative Earths». Команда зайнята питаннями, як Земля підтримує постійний біосферу протягом більшої частини своєї історії, як біосфера виявляється в «біосигнатура» планетарного масштабу, а також пошуком життя всередині і за межами Сонячної системи.

Ми виявили сотні екзопланет в галактиці. Але лише деякі з них мають за потрібне поєднанням факторів, щоб підтримувати життя, подібно до Землі. Прогноз погоди на більшість екзопланет невтішний. Пекуче сонце, щорічні повені і глибокий сніг істотно ускладнюють життя місцевих мешканців (якщо вони, звичайно, є).

Погана новина в тому, що планета Земля - \u200b\u200bмісце в цілій Всесвіту, наскільки нам відомо. Як вид ми цікавимося населеністю інших планет по ряду причин, політичних, фінансових, гуманітарних і наукових. Ми хочемо зрозуміти, як змінюється наш власний клімат. Як ми будемо жити в кліматі майбутнього і що ми можемо зробити, щоб зупинити наростаючу хвилю парникового ефекту. Адже ще трохи і райська поки Земля буде безнадійно втрачено.

Чи ми всерйоз перейнятися пошуками чистих джерел енергії або вмовимо політиків зайнятися кліматичними питаннями на шкоду фінансову вигоду. Куди цікавіше питання: коли ми побачимо інопланетян?

Придатна для життя зона, також відома як «зона Золотоволоска», - це регіон навколо зірки, де середня температура планети дозволяє існувати рідкій воді, до якої ми так звикли. Ми полюємо за рідкою водою не тільки для майбутнього використання, а й щоб знайти орієнтир: можливо, десь там може бути інше життя. Адже логічно?

Проблеми за межами цієї зони досить очевидні. Якщо буде дуже жарко, середа стане нестерпним паровою лазнею, або почне розбивати воду на кисень і водень. Потім кисень буде з'єднуватися з вуглецем, утворюючи діоксид вуглецю, а водень - випаровуватися в космос.

Це відбувається з Венерою. Якщо ж планета буде дуже холодною, вода утворює тверді шматки. Можливо, під кіркою льоду будуть кишені з рідкою водою, але в загальному і цілому це не найприємніше місце для життя. Таке ми знайшли на Марсі і супутниках Юпітера і Сатурна. І якщо можна грубо визначити потенційно населену зону, то це місце, де могла б існувати рідка вода.

На жаль, це рівняння складається не тільки з відстані до зірки і кількості вироблюваної енергії. планети грає серйозну роль. Ви будете здивовані, але Венера і Марс знаходяться в потенційно населеної зоні Сонячної системи.

Атмосфера Венери настільки густа, що утримує енергію Сонця і створює, яка розплавить будь-які натяки на життя швидше, ніж скажете «дві чашки чаю цьому пану».

На Марсі ж все зовсім протилежно. Тонка атмосфера не може утримати тепло абсолютно, тому планета дуже холодна. Поліпшите атмосфери обох планет - і отримаєте світи, які цілком зможуть поселити життя. Можливо, ми могли б зіштовхнути їх разом і змішати атмосфери? Треба подумати.

Коли ми дивимося на інші світи Чумацького Шляху і намагаємося зрозуміти, чи є там життя, недостатньо просто оцінити їх розташування в зоні Золотоволоска. Нам потрібно знати форму атмосфери.

Астрономи знайшли планети, розташовані в жилих зонах навколо інших зірок, але судячи з усього, ці світи не особливо розташовані для життя. Вони обертаються навколо червоних карликових зірок. В принципі, жити в умовах червонуватих відблисків не так погано, але є одна проблема. Червоні карлики, як правило, ведуть себе дуже погано в молодості. Вони породжують найпотужніші спалахи і корональні викиди маси. Це очищає поверхню будь-якої планети, яка виявиться занадто близько.

Правда, існує деяка надія. Через кілька мільйонів років високої активності ці червоні карликові зірки заспокоюються і починають смоктати свої резерви водню з потенціалом в трильйони років. Якщо життя зможе протриматися досить довго в ранні періоди існування зірки, її може очікувати довга щасливе життя.

Коли ви думаєте про новий дім серед зірок або намагаєтеся знайти нове життя у Всесвіті, шукайте планети в потенційно населеної зоні. Але не забувайте, що це вельми умовний орієнтир.

Прогноз погоди на більшість екзопланет невтішний. Пекуче сонце, щорічні повені і глибокий сніг істотно ускладнюють життя місцевих мешканців.

Вчені цікавляться населеністю інших планет по ряду причин, політичних, фінансових, гуманітарних і наукових. Вони хочуть зрозуміти, як змінюється наш власний клімат.

Як ми будемо жити в кліматі майбутнього і що ми можемо зробити, щоб зупинити наростаючу хвилю парникового ефекту. Адже ще трохи і райська поки Земля буде безнадійно втрачено.

Придатна для життя зона, також відома як "зона Золотоволоска", - це регіон навколо зірки, де середня температура планети дозволяє існувати рідкій воді, до якої ми так звикли. Ми полюємо за рідкою водою не тільки для майбутнього використання, а й щоб знайти орієнтир: можливо, десь там може бути інше життя.

Проблеми за межами цієї зони досить очевидні. Якщо буде дуже жарко, середа стане нестерпним паровою лазнею, або почне розбивати воду на кисень і водень.

Потім кисень буде з'єднуватися з вуглецем, утворюючи діоксид вуглецю, а водень - випаровуватися в космос. Це відбувається з Венерою.

Якщо ж планета буде дуже холодною, вода утворює тверді шматки. Можливо, під кіркою льоду будуть кишені з рідкою водою, але в загальному і цілому це не найприємніше місце для життя.

Таке ми знайшли на Марсі і супутниках Юпітера і Сатурна. І якщо можна грубо визначити потенційно населену зону, то це місце, де могла б існувати рідка вода.

На жаль, це рівняння складається не тільки з відстані до зірки і кількості вироблюваної енергії. Атмосфера планети грає серйозну роль.

Ви будете здивовані, але Венера і Марс знаходяться в потенційно населеної зоні Сонячної системи. Атмосфера Венери настільки густа, що утримує енергію Сонця і створює несприятливу для життя піч, яка розплавить будь-які натяки на життя швидше, ніж скажете "дві чашки чаю цьому пану". На Марсі ж все зовсім протилежно.

Тонка атмосфера не може утримати тепло абсолютно, тому планета дуже холодна. Поліпшите атмосфери обох планет - і отримаєте світи, які цілком зможуть поселити життя.

Можливо, ми могли б зіштовхнути їх разом і змішати атмосфери? Треба подумати. Коли ми дивимося на інші світи Чумацького Шляху і намагаємося зрозуміти, чи є там життя, недостатньо просто оцінити їх розташування в зоні Золотоволоска.

Нам потрібно знати форму атмосфери. Астрономи знайшли планети, розташовані в жилих зонах навколо інших зірок, але судячи з усього, ці світи не особливо розташовані для життя.

Вони обертаються навколо червоних карликових зірок. В принципі, жити в умовах червонуватих відблисків не так погано, але є одна проблема.

Червоні карлики, як правило, ведуть себе дуже погано в молодості. Вони породжують найпотужніші спалахи і корональні викиди маси.

Це очищає поверхню будь-якої планети, яка виявиться занадто близько. Правда, існує деяка надія.

Через кілька мільйонів років високої активності ці червоні карликові зірки заспокоюються і починають смоктати свої резерви водню з потенціалом в трильйони років. Якщо життя зможе протриматися досить довго в ранні періоди існування зірки, її може очікувати довга щасливе життя. Коли ви думаєте про новий дім серед зірок або намагаєтеся знайти нове життя у Всесвіті, шукайте планети в потенційно населеної зоні.

Погана новина в тому, що планета Земля - \u200b\u200bєдине придатне для життя місце в цілій Всесвіту, наскільки нам відомо. Як вид ми цікавимося населеністю інших планет по ряду причин, політичних, фінансових, гуманітарних і наукових. Ми хочемо зрозуміти, як змінюється наш власний клімат. Як ми будемо жити в кліматі майбутнього і що ми можемо зробити, щоб зупинити наростаючу хвилю парникового ефекту. Адже ще трохи і райська поки Земля буде безнадійно втрачено.

На жаль, це рівняння складається не тільки з відстані до зірки і кількості вироблюваної енергії. Атмосфера планети грає серйозну роль. Ви будете здивовані, але Венера і Марс знаходяться в потенційно населеної зоні Сонячної системи.

Атмосфера Венери настільки густа, що утримує енергію Сонця і створює несприятливу для життя піч, яка розплавить будь-які натяки на життя швидше, ніж скажете «дві чашки чаю цьому пану».

Якщо з вами стався незвичайний випадок, ви побачили дивну істоту або незрозуміле явище, вам наснився незвичайний сон, ви побачили в небі НЛО або стали жертвою викрадення прибульців, ви можете надіслати нам свою історію і вона буде опублікована на нашому сайті \u003d\u003d\u003d\u003e .

Погляньте на розсипи зірок в чорному нічному небі - всі вони містять дивовижні світи, Подібні нашій Сонячній системі. За найскромнішими підрахунками, галактика Чумацький Шлях містить більше сотні мільярдів планет, частина яких може бути подібна до Землі.

Нову інформацію про «чужих» планетах - екзопланетах - відкрив космічний телескоп «Кеплер», який досліджує сузір'я в очікуванні моменту, коли далека планета виявиться перед своїм світилом.

Орбітальна обсерваторія була запущена в травні 2009 року саме для пошуку екзопланет, але через чотири роки вийшла з ладу. Після багатьох спроб повернути телескоп до роботи NASA в серпні 2013 року був змушений списати обсерваторію зі свого «космічного флоту». Проте за роки спостережень «Кеплер» отримав стільки унікальних даних, що на їх вивчення буде потрібно ще кілька років. NASA вже готується до запуску в 2017 році спадкоємця «Кеплера», телескопа TESS.

Суперземлі в поясі Златовласки

Сьогодні астрономи виявили майже 600 нових світів з 3500 кандидатів на звання «екзопланета». Вважається, що серед цих небесних тіл не менше 90% можуть виявитися «істинними планетами», а решта - подвійними зірками, які не доросли до зіркових розмірів «коричневими карликами» і скупченнями великих астероїдів.

Більшість нових кандидатів в планети - це газові гіганти на кшталт Юпітера або Сатурна, а також суперземлі - кам'янисті планети, за розмірами в декілька разів перевищують нашу.

Природно, що в поле променя зору «Кеплера» та інших телескопів потрапляють далеко не всі планети. Їх кількість оцінюють всього в 1-10%.

Щоб напевно виявити екзопланету, її треба багаторазово зафіксувати на диску своєї зірки. Зрозуміло, що найчастіше вона виявляється розташованої близько до свого сонця, адже тоді її рік буде тривати всього лише кілька земних днів або тижнів, тому астрономи багаторазово зуміють повторити спостереження.

Такі планети у вигляді розпечених газових куль часто виявляються «гарячими Юпітерами», а кожна шоста походить на палаючу суперземлю, покриту морями лави.

Зрозуміло, в подібних умовах білкова життя нашого типу існувати не може, однак серед сотень негостинні тел є й приємні винятки. Поки виявлено більше сотні планет земного типу, що знаходяться в так званій зоні життя, або поясі Златовласки.

Цей казковий персонаж керувався принципом «максимум, незгірш від». Так і у рідкісних планет, що входять в «зону життя», температура повинна бути в межах існування рідкої води. Притому 24 планети з цього числа мають радіус менше двох радіусів Землі.

Втім, поки лише одна з цих планет володіє головними рисами двійника Землі: знаходиться в зоні Золотоволоска, близька до земних розмірами і входить в систему жовтого карлика, подібного Сонця.

У світі червоних карликів

Втім, астробіологи, наполегливо шукають позаземне життя, не сумують. Більшість зірок нашої галактики становлять невеликі прохолодні та тьмяні червоні карлики. Згідно з сучасними даними, червоні карлики, будучи приблизно вдвічі менше і холодніше Сонця, складають не менше трьох чвертей «зоряного населення» Чумацького Шляху.

Навколо цих «сонячних кузин» обертаються мініатюрні системи розміром з орбіту Меркурія, і там теж є свої пояси Златовласки.

астрофізики Каліфорнійського університету в Берклі навіть створили спеціальну комп'ютерну програму TERRA, за допомогою якої виявили десяток земних двійників. Всі вони близькі до своїх зонах життя у маленьких червоних світил. Все це сильно збільшує шанси на присутність позаземних вогнищ життя в нашій галактиці.

Раніше вважалося, що червоні карлики, в околицях яких були знайдені схожі на Землю планети, є дуже спокійними зірками, І на їх поверхні рідко відбуваються спалахи, супроводжувані викидами плазми.

Як виявилося насправді, подібні світила ще більш активні, ніж Сонце.

На їх поверхні постійно відбуваються потужні катаклізми, які породжують ураганні пориви «зоряного вітру», здатні подолати навіть потужний магнітний щит Землі.

Однак за близькість до своєї зірки багато двійники Землі можуть заплатити дуже високу ціну. Потоки радіації від частих спалахів на поверхні червоних карликів можуть буквально «злизувати» частина атмосфери планет, роблячи ці світи безлюдними. При цьому небезпека корональних викидів посилюється тим, що ослаблена атмосфера буде погано захищати поверхню від заряджених частинок жорсткого ультрафіолету і рентгена «зоряного вітру».

Крім того, існує небезпека придушення магнітосфер потенційно населених планет найсильнішим магнітним полем червоних карликів.

Пробитий магнітний щит

Астрономи давно підозрювали, що багато червоні карлики мають потужний магнітним полем, здатним легко пробити магнітний щит, що оточує потенційно населені планети. Щоб довести це, був побудований віртуальний світ, В якому наша планета обертається у подібного світила по дуже близькою орбіті в «зоні життя».

Виявилося, що дуже часто магнітне поле карлика не тільки сильно деформує магнітосферу Землі, але навіть заганяє її під поверхню планети. За таким сценарієм всього лише через кілька мілліонолетій у нас не залишилося б ні повітря, ні води, а вся поверхня була б випалена космічною радіацією.

Звідси випливають два цікавих виведення. Пошук життя в системах червоних карликів може виявитися абсолютно безперспективним, і це є ще одним поясненням «великого мовчання космосу».

Втім, можливо, ми ніяк не можемо виявити позаземний розум тому, що наша планета народилася занадто рано ...

Хто може жити на далеких екзопланетах? Може бути такі створення?

Похмура доля первонароджених

Аналізуючи дані, отримані за допомогою телескопів «Кеплер» і «Хаббл», астрономи виявили, що процес утворення зірок в Чумацькому Шляху істотно сповільнилося. Це пов'язано зі зростаючим дефіцитом будівельних матеріалів у вигляді пилогазових хмар.

Проте в нашій галактиці залишилося ще багато матеріалу для народження зірок і планетних систем. Тим більше що через кілька мілліардолетія наш зоряний острів зіткнеться з гігантською галактикою Туманність Андромеди, що викличе колосальний сплеск зореутворення.

На цьому тлі майбутньої галактичної еволюції недавно прозвучала сенсаційна новина про те, що чотири мілліардолетія тому, під час виникнення Сонячної системи існувала всього лише десята частина потенційно населених планет.

З огляду на те, що для народження найпростіших мікроорганізмів на нашій планеті було потрібно декілька сотень мільйонів років, і ще кілька мілліардолетія формувалися розвинені форми життя, велика ймовірність того, що розумні інопланетяни з'являться лише після згасання Сонця.

Може бути, тут і лежить розгадка інтригуючого парадоксу Фермі, який колись сформулював видатний фізик: І де ж ці інопланетяни? Або ж має сенс пошукати відповіді на нашій планеті?

Екстремофіли на Землі і в космосі

Чим більше ми переконуємося в унікальності нашого місця у Всесвіті, тим частіше можна почути запитання: чи може існувати і розвиватися життя в світах, повністю відрізняються від нашого?

Відповідь на це питання дає існування на нашій планеті дивовижних організмів - екстремофіл. Свою назву вони отримали за здатність виживати в екстремальних температурах, отруйної середовищі і навіть безповітряному просторі. Морські біологи знайшли подібних істот у підземних гейзерів - «морських курців».

Там вони процвітають при колосальному тиску під час відсутності кисню на самому краю розпечених вулканічних жерл. Їх «колеги» зустрічаються в солоних гірських озерах, розпечених пустелях і підлідних водоймах Антарктиди. Є навіть мікроорганізми «тихоходки», які переносять космічний вакуум. Виходить, що навіть в радіаційної середовищі поблизу червоних карликів можуть виникнути якісь «екстремальні мікроби».

Розташоване в Йєллоустоні кислотне озеро. Рудий наліт - ацидофільні бактерії

«Тихоходки» здатні існувати в космічному вакуумі

Академічна еволюційна біологія вважає, що життя на Землі зародилося з хімічних реакцій в «теплом дрібному водоймі», пронизує потоками ультрафіолету і озоном від вирували «блискавичних штормів». З іншого боку, астробіологи знають, що хімічні «цеглинки» основи життя зустрічаються і в інших світах. Наприклад, їх помітили в газопилових туманностях і супутникових системах наших газових гігантів. Це, звичайно, ще далеко не «повноцінне життя», але перший крок до неї.

«Стандартна» теорія походження життя на Землі недавно отримала сильний удар від .... геологів. Виявляється, перші організми набагато старше, ніж вважалося раніше, і сформувалися в абсолютно несприятливому середовищі метанової атмосфери і киплячої магми, що виливається з тисяч вулканів.

Багатьох біологів це змушує задуматися про стару гіпотезу панспермії. По ній перші мікроорганізми зародилася десь в іншому місці, скажімо, на Марсі, і потрапили на Землю в серцевині метеоритів. Може бути, древнім бактеріям довелося проробити і довший шлях в кометних ядрах, які прилетіли з інших зоряних систем.

Але якщо це так, то шляхи «космічної еволюції» можуть привести нас до «братів по походженню», які почерпнули «насіння життя» з того ж джерела, що і ми ...