Τι είναι η «Goldilocks Zone»; Εξωπλανήτες: Οι μακρινοί συγγενείς της Γης Εξτρεμόφιλοι στη Γη και στο Διάστημα

Έχουμε ανακαλύψει εκατοντάδες εξωπλανήτες στον γαλαξία. Αλλά μόνο λίγοι από αυτούς έχουν τον σωστό συνδυασμό παραγόντων για να υποστηρίξουν τη ζωή, όπως η Γη. Η πρόγνωση του καιρού για τους περισσότερους εξωπλανήτες είναι απογοητευτική. Ο καυτός ήλιος, οι ετήσιες πλημμύρες και το βαθύ χιόνι περιπλέκουν σημαντικά τη ζωή των κατοίκων της περιοχής (αν υπάρχουν, φυσικά).

Τα κακά νέα είναι ότι ο πλανήτης Γη είναι το μόνο κατοικήσιμο μέρος σε ολόκληρο το σύμπαν, από όσο γνωρίζουμε. Ως είδος, μας ενδιαφέρει η κατοικιμότητα άλλων πλανητών για διάφορους λόγους, πολιτικούς, οικονομικούς, ανθρωπιστικούς και επιστημονικούς. Θέλουμε να καταλάβουμε πώς αλλάζει το δικό μας κλίμα. Πώς θα ζήσουμε στο κλίμα του μέλλοντος και τι μπορούμε να κάνουμε για να σταματήσουμε την άνοδο της παλίρροιας το φαινόμενο του θερμοκηπίου. Άλλωστε, λίγο ακόμα και παράδεισος μέχρι να χαθεί απελπιστικά η Γη.

Είναι απίθανο να ασχοληθούμε σοβαρά με την αναζήτηση καθαρών πηγών ενέργειας ή να πείσουμε τους πολιτικούς να αντιμετωπίσουν τα κλιματικά ζητήματα εις βάρος του οικονομικού κέρδους. Πολύ πιο ενδιαφέρον είναι το ερώτημα: πότε θα δούμε εξωγήινους;

Η κατοικήσιμη ζώνη, γνωστή και ως «Ζώνη Goldilocks», είναι η περιοχή γύρω από ένα αστέρι όπου η μέση θερμοκρασία του πλανήτη επιτρέπει να υπάρχει το υγρό νερό στο οποίο τόσο έχουμε συνηθίσει. Κυνηγάμε για υγρό νερό, όχι μόνο για μελλοντική χρήση, αλλά και για να βρούμε μια ιδέα: ίσως θα μπορούσε να υπάρχει κάπου άλλη ζωή. Τελικά είναι λογικό;

Τα προβλήματα εκτός αυτής της ζώνης είναι αρκετά προφανή. Αν ζεσταθεί πολύ, το περιβάλλον θα γίνει ένα αφόρητο ατμόλουτρο ή θα αρχίσει να διασπά το νερό σε οξυγόνο και υδρογόνο. Στη συνέχεια, το οξυγόνο θα ενωθεί με τον άνθρακα, σχηματίζοντας διοξείδιο του άνθρακα και το υδρογόνο θα διαφύγει στο διάστημα.

Αυτό συμβαίνει με την Αφροδίτη. Εάν ο πλανήτης είναι πολύ κρύος, το νερό θα σχηματίσει στερεά κομμάτια. Μπορεί να υπάρχουν θύλακες υγρού νερού κάτω από την κρούστα του πάγου, αλλά συνολικά δεν είναι πολύ ευχάριστο μέρος για να ζεις. Το βρήκαμε στον Άρη και στα φεγγάρια του Δία και του Κρόνου. Και αν μπορείτε να ορίσετε χονδρικά μια δυνητικά κατοικήσιμη ζώνη, τότε αυτό είναι το μέρος όπου θα μπορούσε να υπάρχει υγρό νερό.

Δυστυχώς, αυτή η εξίσωση δεν αποτελείται μόνο από την απόσταση από το αστέρι και την ποσότητα της παραγόμενης ενέργειας. Η ατμόσφαιρα του πλανήτη παίζει σημαντικό ρόλο. Θα εκπλαγείτε, αλλά η Αφροδίτη και ο Άρης βρίσκονται στην δυνητικά κατοικήσιμη ζώνη ηλιακό σύστημα.

Η ατμόσφαιρα της Αφροδίτης είναι τόσο πυκνή που παγιδεύει την ενέργεια του Ήλιου και δημιουργεί έναν φούρνο δυσμενή για τη ζωή που θα λιώσει κάθε υπόδειξη ζωής πιο γρήγορα από ό, τι μπορείτε να πείτε "δύο φλιτζάνια τσάι για αυτόν τον κύριο".

Στον Άρη ισχύει το αντίθετο. Η λεπτή ατμόσφαιρα δεν μπορεί να συγκρατήσει καθόλου τη θερμότητα, επομένως ο πλανήτης είναι πολύ κρύος. Βελτιώστε τις ατμόσφαιρες και των δύο πλανητών - και αποκτήστε κόσμους που είναι αρκετά ικανοί να προστατεύουν τη ζωή. Ίσως θα μπορούσαμε να τα συνδυάσουμε και να ανακατέψουμε τις ατμόσφαιρες; Χρειάζεται σκέψη.

Όταν κοιτάμε άλλους κόσμους στον Γαλαξία μας και προσπαθούμε να καταλάβουμε αν υπάρχει ζωή εκεί, δεν αρκεί απλώς να αξιολογήσουμε τη θέση τους στη ζώνη Goldilocks. Πρέπει να γνωρίζουμε το σχήμα της ατμόσφαιρας.

Οι αστρονόμοι έχουν βρει πλανήτες που βρίσκονται σε κατοικήσιμες ζώνες γύρω από άλλα αστέρια, αλλά αυτοί οι κόσμοι δεν φαίνεται να είναι ιδιαίτερα κατάλληλοι για ζωή. Περιστρέφονται γύρω από κόκκινους νάνους αστέρια. Κατ 'αρχήν, το να ζεις σε κοκκινωπές αντανακλάσεις δεν είναι τόσο κακό, αλλά υπάρχει ένα πρόβλημα. Οι κόκκινοι νάνοι τείνουν να συμπεριφέρονται πολύ άσχημα όταν είναι νέοι. Γεννούν ισχυρές εστίεςκαι στεφανιαίες εκτινάξεις μάζας. Αυτό καθαρίζει την επιφάνεια οποιουδήποτε πλανήτη πλησιάζει πολύ.

Είναι αλήθεια ότι υπάρχει κάποια ελπίδα. Μετά από μερικά εκατομμύρια χρόνια υψηλής δραστηριότητας, αυτοί οι κόκκινοι νάνοι αστέρες εγκαθίστανται και αρχίζουν να απορροφούν τα αποθέματά τους υδρογόνου, με δυνατότητα τρισεκατομμυρίων ετών. Εάν η ζωή μπορεί να επιβιώσει αρκετά στις πρώτες μέρες ενός αστεριού, μπορεί να περιμένει μια μακρά, ευτυχισμένη ζωή.

Όταν σκέφτεστε ένα νέο σπίτι ανάμεσα στα αστέρια ή προσπαθείτε να το βρείτε νέα ζωήστο σύμπαν, αναζητήστε πλανήτες στην δυνητικά κατοικήσιμη ζώνη. Αλλά μην ξεχνάτε ότι αυτή είναι μια πολύ υπό όρους κατευθυντήρια γραμμή.

Ένα παράδειγμα συστήματος για την εύρεση της κατοικήσιμης ζώνης ανάλογα με τον τύπο των αστεριών.

στην αστρονομία, κατοικήσιμη ζώνη, κατοικήσιμη ζώνη, ζώνη ζωής (κατοικήσιμη ζώνη, HZ) είναι μια περιοχή υπό όρους στο χώρο, που καθορίζεται με βάση ότι οι συνθήκες στην επιφάνεια αυτών που βρίσκονται σε αυτόν θα είναι κοντά στις συνθήκες και θα διασφαλίζουν την ύπαρξη νερού στην υγρή φάση. Κατά συνέπεια, τέτοιοι πλανήτες (ή τους) θα είναι ευνοϊκοί για την εμφάνιση ζωής παρόμοιας με τη γη. Η πιθανότητα να εμφανιστεί ζωή είναι μεγαλύτερη στην κατοικήσιμη ζώνη στην περιοχή ( περιαστρική κατοικήσιμη ζώνη, CHZ ) που βρίσκεται στην κατοικήσιμη ζώνη ( γαλαξιακή κατοικήσιμη ζώνη, GHZ), αν και η έρευνα για το τελευταίο βρίσκεται ακόμη σε αρχικό στάδιο.

Πρέπει να σημειωθεί ότι η παρουσία ενός πλανήτη στην κατοικήσιμη ζώνη και το ευνοϊκό του για ζωή δεν σχετίζονται απαραίτητα: το πρώτο χαρακτηριστικό περιγράφει τις συνθήκες στο πλανητικό σύστημα στο σύνολό του και το δεύτερο - απευθείας στην επιφάνεια ενός ουράνιου σώματος .

Στην αγγλόφωνη λογοτεχνία ονομάζεται και κατοικήσιμη ζώνη ζώνη χρυσόκλωνων (Goldilocks Zone). Αυτό το όνομα είναι αναφορά σε Αγγλικό παραμύθι Goldilocks και οι τρεις αρκούδες, στα ρωσικά γνωστό ως "Three Bears". Στο παραμύθι, ο Goldilocks προσπαθεί να χρησιμοποιήσει πολλά σετ τριών ομοιογενών αντικειμένων, σε καθένα από τα οποία ένα από τα αντικείμενα αποδεικνύεται πολύ μεγάλο (σκληρό, ζεστό κ.λπ.), το άλλο είναι πολύ μικρό (μαλακό, κρύο .. .), και το τρίτο, ενδιάμεσο μεταξύ τους, το αντικείμενο αποδεικνύεται "ακριβώς σωστά". Ομοίως, για να βρεθεί στην κατοικήσιμη ζώνη, ο πλανήτης δεν πρέπει να βρίσκεται ούτε πολύ μακριά από το αστέρι ούτε πολύ κοντά σε αυτό, αλλά στη «σωστή» απόσταση.

Κατοικίσιμη ζώνη ενός αστεριού

Τα όρια της κατοικήσιμης ζώνης καθορίζονται με βάση την απαίτηση να έχουν νερό οι πλανήτες σε αυτήν υγρή κατάστασηγιατί είναι απαραίτητος διαλύτης σε πολλές βιοχημικές αντιδράσεις.

Πέρα από το εξωτερικό άκρο της κατοικήσιμης ζώνης, ο πλανήτης δεν δέχεται αρκετή ηλιακή ακτινοβολία για να αντισταθμίσει τις απώλειες ακτινοβολίας και η θερμοκρασία του θα πέσει κάτω από το σημείο πήξης του νερού. Ένας πλανήτης πιο κοντά στον ήλιο από το εσωτερικό άκρο της κατοικήσιμης ζώνης θα υπερθερμανόταν από την ακτινοβολία του, προκαλώντας την εξάτμιση του νερού.

Η απόσταση από το αστέρι όπου αυτό το φαινόμενο είναι δυνατό υπολογίζεται από το μέγεθος και τη φωτεινότητα του άστρου. Το κέντρο της κατοικήσιμης ζώνης για ένα συγκεκριμένο αστέρι περιγράφεται από την εξίσωση:

Κατοικίσιμη ζώνη στο ηλιακό σύστημα

Υπάρχουν διάφορες εκτιμήσεις για το πού εκτείνεται η κατοικήσιμη ζώνη σε:

Γαλαξιακή κατοικήσιμη ζώνη

Οι σκέψεις σχετικά με το γεγονός ότι η θέση του πλανητικού συστήματος, που βρίσκεται εντός του γαλαξία, θα πρέπει να έχει αντίκτυπο στην πιθανότητα ανάπτυξης της ζωής, οδήγησαν στην έννοια του λεγόμενου. "γαλαξιακή κατοικήσιμη ζώνη" ( GHZ, γαλαξιακή κατοικήσιμη ζώνη ). Η ιδέα αναπτύχθηκε το 1995 Γκιγιέρμο Γκονζάλεςπαρά την πρόκληση.

Η γαλαξιακή κατοικήσιμη ζώνη είναι, σύμφωνα με τις τρέχουσες διαθέσιμες ιδέες, μια περιοχή σε σχήμα δακτυλίου που βρίσκεται στο επίπεδο του γαλαξιακού δίσκου. Η κατοικήσιμη ζώνη εκτιμάται ότι βρίσκεται σε μια περιοχή 7 έως 9 kpc από το κέντρο του γαλαξία, που διαστέλλεται με το χρόνο και περιέχει αστέρια ηλικίας 4 έως 8 δισεκατομμυρίων ετών. Από αυτά τα αστέρια, το 75% είναι παλαιότερο από τον Ήλιο.

Το 2008, μια ομάδα επιστημόνων δημοσίευσε εκτενείς προσομοιώσεις υπολογιστή ότι, τουλάχιστον σε γαλαξίες όπως ο Γαλαξίας, αστέρια όπως ο Ήλιος μπορούν να μεταναστεύσουν σε μεγάλες αποστάσεις. Αυτό έρχεται σε αντίθεση με την ιδέα ότι ορισμένες περιοχές του γαλαξία είναι πιο κατάλληλες για ζωή από άλλες.

Αναζήτηση πλανητών στην κατοικήσιμη ζώνη

Πλανήτες σε κατοικήσιμες ζώνες παρουσιάζουν μεγάλο ενδιαφέρον για τους επιστήμονες που αναζητούν τόσο εξωγήινη ζωή όσο και μελλοντικά σπίτια για την ανθρωπότητα.

Η εξίσωση Drake, η οποία προσπαθεί να προσδιορίσει την πιθανότητα ύπαρξης εξωγήινης ευφυούς ζωής, περιλαμβάνει μια μεταβλητή ( ne) ως ο αριθμός των κατοικήσιμων πλανητών σε αστρικά συστήματα με πλανήτες. Η εύρεση Goldilocks βοηθά στη βελτίωση των τιμών για αυτήν τη μεταβλητή. Οι εξαιρετικά χαμηλές τιμές μπορεί να υποστηρίζουν την υπόθεση της μοναδικής Γης, η οποία δηλώνει ότι μια σειρά εξαιρετικά απίθανων περιστατικών και γεγονότων οδήγησαν στην προέλευση της ζωής στις . Οι υψηλές τιμές μπορούν να ενισχύσουν την αρχή της μετριότητας του Κοπέρνικου στη θέση: ένας μεγάλος αριθμός πλανητών Goldilocks σημαίνει ότι η Γη δεν είναι μοναδική.

Η αναζήτηση πλανητών μεγέθους Γης στις κατοικήσιμες ζώνες των αστεριών είναι ένα βασικό μέρος της αποστολής, η οποία χρησιμοποιεί (που ξεκίνησε στις 7 Μαρτίου 2009, UTC) για την έρευνα και τη συλλογή χαρακτηριστικών πλανητών στις κατοικήσιμες ζώνες. Από τον Απρίλιο του 2011, έχουν ανακαλυφθεί 1235 πιθανοί πλανήτες, εκ των οποίων οι 54 βρίσκονται σε κατοικήσιμες ζώνες.

Ο πρώτος επιβεβαιωμένος εξωπλανήτης στην κατοικήσιμη ζώνη, ο Kepler-22 b, ανακαλύφθηκε το 2011. Από τις 3 Φεβρουαρίου 2012, τέσσερις αξιόπιστα επιβεβαιωμένοι πλανήτες είναι γνωστό ότι βρίσκονται στις κατοικήσιμες ζώνες των αστεριών τους.

Η κατοικήσιμη ζώνη, που στα αγγλικά ονομάζεται κατοικήσιμη ζώνη, είναι μια περιοχή στο διάστημα με τις πιο ευνοϊκές συνθήκες για ζωή επίγειου τύπου. Ορος βιότοποσημαίνει ότι πληρούνται σχεδόν όλες οι προϋποθέσεις για τη ζωή, απλώς δεν το βλέπουμε. Η κατοικησιμότητα καθορίζεται από τους ακόλουθους παράγοντες: την παρουσία νερού σε υγρή μορφή, μια αρκετά πυκνή ατμόσφαιρα, τη χημική ποικιλομορφία (απλά και πολύπλοκα μόρια με βάση H, C, N, O, S και P) και την παρουσία ενός αστεριού που παρέχει την απαιτούμενη ποσότητα ενέργειας.

Ιστορία μελέτης: επίγειοι πλανήτες

Από την άποψη της αστροφυσικής, υπήρξαν αρκετά κίνητρα για την εμφάνιση της έννοιας της κατοικήσιμης ζώνης. Εξετάστε το ηλιακό μας σύστημα και τέσσερις επίγειους πλανήτες: τον Ερμή, την Αφροδίτη, τη Γη και τον Άρη. Ο Ερμής δεν έχει ατμόσφαιρα και είναι πολύ κοντά, επομένως δεν είναι πολύ ενδιαφέρον για εμάς. Αυτός είναι ένας πλανήτης με θλιβερή μοίρα, γιατί ακόμα κι αν είχε ατμόσφαιρα, θα ήταν στον αέρα ηλιακός άνεμος, δηλαδή ένα ρεύμα πλάσματος που ρέει συνεχώς έξω από το στέμμα του άστρου.

Εξετάστε τους υπόλοιπους επίγειους πλανήτες στο ηλιακό σύστημα - αυτοί είναι η Αφροδίτη, η Γη και ο Άρης. Προέκυψαν σχεδόν στο ίδιο μέρος και κάτω από τις ίδιες συνθήκες ~ 4,5 δισεκατομμύρια χρόνια πριν. Και επομένως, από την άποψη της αστροφυσικής, η εξέλιξή τους θα πρέπει να είναι αρκετά παρόμοια. Τώρα, στην αρχή της διαστημικής εποχής, όταν έχουμε προχωρήσει στη μελέτη αυτών των πλανητών με τη βοήθεια διαστημικών σκαφών, τα αποτελέσματα που προέκυψαν έδειξαν εξαιρετικά διαφορετικές συνθήκες σε αυτούς τους πλανήτες. Τώρα γνωρίζουμε ότι η Αφροδίτη έχει πολύ υψηλή πίεση και είναι πολύ ζεστή στην επιφάνεια, 460–480 °C, θερμοκρασίες στις οποίες πολλές ουσίες λιώνουν ακόμη και. Και από τις πρώτες πανοραμικές εικόνες της επιφάνειας, είδαμε ότι είναι εντελώς άψυχο και πρακτικά δεν είναι προσαρμοσμένο στη ζωή. Ολόκληρη η επιφάνεια είναι μια ήπειρος.

// Εικόνα: Επίγειοι πλανήτες - Ερμής, Αφροδίτη, Γη, Άρης. (commons.wikimedia.org)

Από την άλλη ο Άρης Είναι ένας κρύος κόσμος. Ο Άρης έχει χάσει την ατμόσφαιρά του. Αυτή είναι και πάλι μια επιφάνεια ερήμου, αν και υπάρχουν βουνά και ηφαίστεια. Ατμόσφαιρα από διοξείδιο του άνθρακαπολύ αραιά? αν υπήρχε νερό εκεί, ήταν όλα παγωμένα. Ο Άρης έχει ένα πολικό καπάκι και τα τελευταία αποτελέσματα από μια αποστολή στον Άρη υποδηλώνουν ότι υπάρχει πάγος κάτω από το κάλυμμα άμμου - ο ρεγόλιθος.

Και Γη. Πολύ ευνοϊκή θερμοκρασία, το νερό δεν παγώνει (τουλάχιστον όχι παντού). Και ήταν στη Γη που προέκυψε η ζωή - τόσο πρωτόγονη όσο και πολυκύτταρη, ευφυής ζωή. Φαίνεται ότι βλέπουμε ένα μικρό τμήμα του ηλιακού συστήματος στο οποίο σχηματίστηκαν τρεις πλανήτες, που ονομάζονται επίγειοι πλανήτες, αλλά η εξέλιξή τους είναι εντελώς διαφορετική. Και σε αυτές τις πρώτες ιδέες για τα πιθανά μονοπάτια εξέλιξης των ίδιων των πλανητών, προέκυψε η ιδέα της κατοικήσιμης ζώνης.

Όρια κατοικήσιμης ζώνης

Οι αστροφυσικοί παρατηρούν και εξερευνούν τον κόσμο γύρω μας, τον κόσμο γύρω μας χώρος, δηλαδή το ηλιακό μας σύστημα και τα πλανητικά συστήματα άλλων άστρων. Και για να συστηματοποιήσετε κάπως πού να κοιτάξετε, ποια αντικείμενα να σας ενδιαφέρουν, πρέπει να καταλάβετε πώς να προσδιορίσετε την κατοικήσιμη ζώνη. Πάντα υποθέταμε ότι άλλα αστέρια πρέπει να έχουν πλανήτες, αλλά οι οργανικές ικανότητες μας επέτρεψαν να ανακαλύψουμε τους πρώτους - πλανήτες που βρίσκονται εκτός του ηλιακού συστήματος - μόλις πριν από 20 χρόνια.

Πώς καθορίζονται τα εσωτερικά και εξωτερικά όρια της κατοικήσιμης ζώνης; Στο ηλιακό μας σύστημα, η κατοικήσιμη ζώνη θεωρείται ότι απέχει μεταξύ 0,95 και 1,37 αστρονομικές μονάδες από τον Ήλιο. Γνωρίζουμε ότι η Γη απέχει 1 αστρονομική μονάδα (AU) από τον Ήλιο, η Αφροδίτη απέχει 0,7 AU. ε., Άρης - 1,5 π. ε. Εάν γνωρίζουμε τη φωτεινότητα ενός άστρου, τότε είναι πολύ εύκολο να υπολογίσουμε το κέντρο της κατοικήσιμης ζώνης - απλά πρέπει να πάρετε την τετραγωνική ρίζα του λόγου της φωτεινότητας αυτού του άστρου και να τη συσχετίσετε με τη φωτεινότητα του Ήλιος, δηλαδή:

Rae \u003d (L αστέρι / L ήλιος) ½.

Εδώ το Rae είναι η μέση ακτίνα της κατοικήσιμης ζώνης σε αστρονομικές μονάδες και το Lstar και το Lsun είναι οι βολομετρικοί δείκτες φωτεινότητας του επιθυμητού αστέρα και του Ήλιου, αντίστοιχα. Τα όρια της κατοικήσιμης ζώνης καθορίζονται με βάση την απαίτηση οι πλανήτες σε αυτήν να έχουν νερό σε υγρή κατάσταση, αφού είναι απαραίτητος διαλύτης σε πολλές εμβιομηχανικές αντιδράσεις. Πέρα από το εξωτερικό άκρο της κατοικήσιμης ζώνης, ο πλανήτης δεν δέχεται αρκετή ηλιακή ακτινοβολία για να αντισταθμίσει τις απώλειες ακτινοβολίας και η θερμοκρασία του θα πέσει κάτω από το σημείο πήξης του νερού. Ένας πλανήτης πιο κοντά στον ήλιο από το εσωτερικό άκρο της κατοικήσιμης ζώνης θα υπερθερμανόταν από την ακτινοβολία του, προκαλώντας την εξάτμιση του νερού.

Πιο αυστηρά, το εσωτερικό όριο καθορίζεται τόσο από την απόσταση του πλανήτη από το αστέρι, όσο και από τη σύσταση της ατμόσφαιράς του, και ειδικότερα από την παρουσία των λεγόμενων αερίων του θερμοκηπίου: υδρατμοί, διοξείδιο του άνθρακα, μεθάνιο, αμμωνία, και άλλοι. Όπως είναι γνωστό, τα αέρια του θερμοκηπίου προκαλούν τη θέρμανση της ατμόσφαιρας, η οποία στην περίπτωση ενός καταστροφικά αυξανόμενου φαινομένου του θερμοκηπίου (για παράδειγμα, η πρώιμη Αφροδίτη) οδηγεί σε εξάτμιση του νερού από την επιφάνεια του πλανήτη και απώλεια από την ατμόσφαιρα.

Τα εξωτερικά σύνορα είναι μια άλλη πλευρά του ζητήματος. Μπορεί να είναι πολύ πιο μακριά όταν υπάρχει λίγη ενέργεια από τον Ήλιο και η παρουσία αερίων του θερμοκηπίου στην ατμόσφαιρα του Άρη δεν αρκεί για το φαινόμενο του θερμοκηπίου να δημιουργήσει ένα ήπιο κλίμα. Μόλις η ποσότητα της ενέργειας γίνει ανεπαρκής, τα αέρια του θερμοκηπίου (υδροατμοί, μεθάνιο κ.λπ.) συμπυκνώνονται από την ατμόσφαιρα, πέφτουν ως βροχή ή χιόνι κ.ο.κ. Και στην πραγματικότητα αέρια θερμοκηπίου έχουν συσσωρευτεί κάτω από το πολικό καπάκι στον Άρη.

Είναι πολύ σημαντικό να πούμε μια λέξη για την κατοικήσιμη ζώνη για αστέρια έξω από το ηλιακό μας σύστημα: δυναμικό - η ζώνη πιθανής κατοικιμότητας, δηλαδή οι προϋποθέσεις που είναι απαραίτητες, αλλά όχι επαρκείς για το σχηματισμό της ζωής, πληρούνται σε αυτήν. Εδώ πρέπει να μιλήσουμε για τη βιωσιμότητα του πλανήτη, όταν μπαίνουν στο παιχνίδι μια σειρά από γεωφυσικά και βιοχημικά φαινόμενα και διαδικασίες, όπως η παρουσία ενός μαγνητικού πεδίου στον πλανήτη, η τεκτονική των πλακών, η διάρκεια της πλανητικής ημέρας κ.λπ. επί. Αυτά τα φαινόμενα και οι διαδικασίες μελετώνται τώρα ενεργά σε μια νέα κατεύθυνση της αστρονομικής έρευνας - την αστροβιολογία.

Αναζήτηση πλανητών στην κατοικήσιμη ζώνη

Οι αστροφυσικοί απλώς αναζητούν πλανήτες και στη συνέχεια καθορίζουν αν βρίσκονται στην κατοικήσιμη ζώνη. Από αστρονομικές παρατηρήσεις, μπορείτε να δείτε πού βρίσκεται αυτός ο πλανήτης, πού βρίσκεται η τροχιά του. Εάν βρίσκεται στην κατοικήσιμη ζώνη, τότε αμέσως το ενδιαφέρον για αυτόν τον πλανήτη αυξάνεται. Στη συνέχεια, πρέπει να μελετήσετε αυτόν τον πλανήτη σε άλλες πτυχές: την ατμόσφαιρα, τη χημική ποικιλότητα, την παρουσία νερού και την πηγή θερμότητας. Αυτό μας βγάζει ήδη ελαφρώς από την αγκύλη της έννοιας του «δυναμικού». Αλλά το κύριο πρόβλημα είναι ότι όλα αυτά τα αστέρια είναι πολύ μακριά.

Είναι ένα πράγμα να βλέπεις έναν πλανήτη κοντά σε ένα αστέρι όπως ο Ήλιος. Υπάρχει ένας αριθμός εξωπλανητών παρόμοιων με τη Γη μας - οι λεγόμενοι υπο- και υπερ-Γη, δηλαδή πλανήτες με ακτίνες κοντά ή ελαφρώς μεγαλύτερες από την ακτίνα της Γης. Οι αστροφυσικοί τα μελετούν εξετάζοντας την ατμόσφαιρα, δεν βλέπουμε την επιφάνεια - μόνο σε μεμονωμένες περιπτώσεις, τα λεγόμενα άμεση απεικόνισηόταν βλέπουμε μόνο ένα πολύ μακρινό σημείο. Επομένως, πρέπει να μελετήσουμε εάν αυτός ο πλανήτης έχει ατμόσφαιρα, και αν ναι, ποια είναι η σύστασή του, ποια αέρια υπάρχουν και ούτω καθεξής.

// Εικόνα: Εξωπλανήτης (κόκκινη κουκκίδα αριστερά) και καφέ νάνος 2M1207b (μέση). Πρώτη φωτογραφία που τραβήχτηκε με τεχνολογία άμεσης απεικόνισης το 2004. Πίστωση: ESO/VLT

Με μια ευρεία έννοια, η αναζήτηση ζωής έξω από το ηλιακό σύστημα, αλλά και στο ηλιακό σύστημα, είναι η αναζήτηση των λεγόμενων βιοδεικτών. Πιστεύεται ότι οι βιοδείκτες είναι χημικές ενώσεις βιολογικής προέλευσης. Γνωρίζουμε ότι ο κύριος βιοδείκτης στη Γη, για παράδειγμα, είναι η παρουσία οξυγόνου στην ατμόσφαιρα. Γνωρίζουμε ότι υπήρχε πολύ λίγο οξυγόνο στην πρώιμη Γη. Η πιο απλή, πρωτόγονη ζωή προέκυψε νωρίς, η πολυκύτταρη ζωή προέκυψε αρκετά αργά, για να μην αναφέρουμε ευφυή. Αλλά μετά, λόγω της φωτοσύνθεσης, άρχισε να σχηματίζεται οξυγόνο, η ατμόσφαιρα άλλαξε. Και αυτός είναι ένας από τους πιθανούς βιοδείκτες. Τώρα γνωρίζουμε από άλλες θεωρίες ότι υπάρχει ένας αριθμός πλανητών με ατμόσφαιρες οξυγόνου, αλλά ο σχηματισμός μοριακού οξυγόνου εκεί προκαλείται όχι από βιολογικές, αλλά από συνηθισμένες φυσικές διεργασίες, ας πούμε, την αποσύνθεση των υδρατμών υπό την επίδραση της αστρικής υπεριώδους ακτινοβολίας . Επομένως, όλος ο ενθουσιασμός ότι, μόλις δούμε μοριακό οξυγόνο, θα είναι ήδη βιοδείκτης, δεν είναι απολύτως δικαιολογημένος.

Αποστολή "Κέπλερ"

Το διαστημικό τηλεσκόπιο Kepler (CT) είναι μια από τις πιο επιτυχημένες αστρονομικές αποστολές (μετά το διαστημικό τηλεσκόπιο, φυσικά). Αποσκοπεί στην εύρεση πλανητών. Χάρη στον Kepler, έχουμε κάνει ένα ποιοτικό άλμα στη μελέτη των εξωπλανητών.

Το CT "Kepler" επικεντρώθηκε σε μια μέθοδο ανακάλυψης - τις λεγόμενες διελεύσεις, όταν το φωτόμετρο - το μόνο όργανο στο δορυφόρο - παρακολουθούσε την αλλαγή στη φωτεινότητα του άστρου τη στιγμή που ο πλανήτης περνούσε μεταξύ αυτού και του τηλεσκοπίου . Αυτό παρείχε πληροφορίες σχετικά με την τροχιά του πλανήτη, τη μάζα και τη θερμοκρασία του. Και αυτό κατέστησε δυνατό τον εντοπισμό περίπου 4.500 πιθανών υποψηφίων πλανητών κατά το πρώτο μέρος αυτής της αποστολής.

// Διαστημικό Τηλεσκόπιο Kepler (NASA)

Στην αστροφυσική, την αστρονομία και, πιθανώς, σε όλες τις φυσικές επιστήμες, συνηθίζεται να επιβεβαιώνονται οι ανακαλύψεις. Το φωτόμετρο ανιχνεύει ότι η φωτεινότητα του αστεριού αλλάζει, αλλά τι μπορεί να σημαίνει αυτό; Ίσως κάποιες εσωτερικές διεργασίες στο αστέρι να οδηγήσουν σε αλλαγές. πλανήτες περνούν - σκοτεινιάζει. Επομένως, είναι απαραίτητο να εξεταστεί η συχνότητα των αλλαγών. Αλλά για να πείτε με βεβαιότητα ότι υπάρχουν πλανήτες εκεί, πρέπει να το επιβεβαιώσετε με κάποιον άλλο τρόπο - για παράδειγμα, αλλάζοντας την ακτινική ταχύτητα του αστεριού. Δηλαδή, τώρα περίπου 3600 πλανήτες επιβεβαιώνονται με διάφορες μεθόδους παρατήρησης του πλανήτη. Και υπάρχουν σχεδόν 5.000 πιθανοί υποψήφιοι.

Proxima Centauri

Τον Αύγουστο του 2016, ελήφθη επιβεβαίωση για την παρουσία ενός πλανήτη που ονομάζεται Proxima b κοντά στο αστέρι Proxima Centauri. Γιατί ενδιαφέρονται όλοι τόσο; Για έναν πολύ απλό λόγο: είναι το πλησιέστερο αστέρι στον Ήλιο μας σε απόσταση 4,2 ετών φωτός (δηλαδή, το φως καλύπτει αυτήν την απόσταση σε 4,2 χρόνια). Αυτός είναι ο πλησιέστερος εξωπλανήτης σε εμάς και πιθανώς το πλησιέστερο ουράνιο σώμα στο ηλιακό σύστημα στο οποίο μπορεί να υπάρχει ζωή. Οι πρώτες μετρήσεις έγιναν το 2012, αλλά δεδομένου ότι αυτό το αστέρι είναι ένας ψυχρός κόκκινος νάνος, έπρεπε να γίνει μια πολύ μεγάλη σειρά μετρήσεων. Και μια σειρά από επιστημονικές ομάδες στο Ευρωπαϊκό Νότιο Παρατηρητήριο (ESO) παρατηρούν το αστέρι εδώ και αρκετά χρόνια. Έφτιαξαν μια ιστοσελίδα, λέγεται Απαλό κόκκινο σημείο(palereddot.org - επιμ.), δηλαδή μια «ωχροκόκκινη κουκκίδα» και εκεί αναρτήθηκαν παρατηρήσεις. Οι αστρονόμοι προσέλκυσαν διαφορετικούς παρατηρητές και ήταν δυνατό να παρακολουθήσουν τα αποτελέσματα των παρατηρήσεων ανοιχτή πρόσβαση. Έτσι, ήταν δυνατό να παρακολουθήσουμε την ίδια τη διαδικασία της ανακάλυψης αυτού του πλανήτη σχεδόν διαδικτυακά. Και το όνομα του προγράμματος παρατήρησης και του ιστότοπου πηγαίνει πίσω στον όρο Απαλό κόκκινο σημείοπου πρότεινε ο διάσημος Αμερικανός επιστήμονας Καρλ Sagan για εικόνες του πλανήτη Γη που μεταδίδονται με διαστημόπλοια από τα βάθη του ηλιακού συστήματος. Όταν προσπαθούμε να βρούμε έναν πλανήτη σαν τη Γη σε άλλα αστρικά συστήματα, μπορούμε να προσπαθήσουμε να φανταστούμε πώς μοιάζει ο πλανήτης μας από τα βάθη του διαστήματος. Αυτό το έργο ονομάστηκε Απαλές μπλε κουκκίδες(«Απαλό μπλε σημείο»), γιατί από το διάστημα, λόγω της φωτεινότητας της ατμόσφαιρας, ο πλανήτης μας είναι ορατός ως μπλε κουκκίδα.

Ο πλανήτης Proxima b κατέληξε στην κατοικήσιμη ζώνη του άστρου του και σχετικά κοντά στη Γη. Αν εμείς, ο πλανήτης Γη, απέχουμε 1 αστρονομική μονάδα από το αστέρι μας, τότε αυτό νέος πλανήτης- κατά 0,05, δηλαδή 200 φορές πιο κοντά. Αλλά το αστέρι λάμπει πιο αδύναμο, είναι πιο κρύο και ήδη σε τέτοιες αποστάσεις πέφτει στη λεγόμενη ζώνη σύλληψης της παλίρροιας. Καθώς η Γη κατέλαβε τη Σελήνη και περιστρέφονται μαζί, η κατάσταση είναι η ίδια εδώ. Αλλά ταυτόχρονα, η μία πλευρά του πλανήτη θερμαίνεται και η άλλη είναι κρύα.

// Εικόνα: Εκτιμώμενο τοπίο του Proxima Centauri b όπως απεικονίζεται από έναν καλλιτέχνη (ESO/M. Kornmesser)

Υπάρχουν τέτοιες κλιματικές συνθήκες, ένα σύστημα ανέμων που ανταλλάσσουν θερμότητα μεταξύ του θερμαινόμενου τμήματος και του σκοτεινού τμήματος, και στα όρια αυτών των ημισφαιρίων μπορεί να υπάρχουν αρκετά ευνοϊκές συνθήκες για τη ζωή. Αλλά το πρόβλημα με τον πλανήτη Proxima Centauri b είναι ότι το μητρικό αστέρι είναι ένας κόκκινος νάνος. Οι κόκκινοι νάνοι ζουν πολύ καιρό, αλλά έχουν μια συγκεκριμένη ιδιότητα: είναι πολύ δραστήριοι. Υπάρχουν αστρικές εκλάμψεις, εκτινάξεις μάζας στεμμάτων κ.ο.κ. Έχουν ήδη δημοσιευτεί αρκετά. επιστημονικά άρθρασύμφωνα με αυτό το σύστημα, όπου, για παράδειγμα, λένε ότι, σε αντίθεση με τη Γη, το επίπεδο της υπεριώδους ακτινοβολίας είναι 20-30 φορές υψηλότερο εκεί. Δηλαδή, για να υπάρχουν ευνοϊκές συνθήκες στην επιφάνεια, η ατμόσφαιρα πρέπει να είναι αρκετά πυκνή ώστε να προστατεύεται από την ακτινοβολία. Αλλά είναι ο μόνος εξωπλανήτης πιο κοντά μας που μπορεί να μελετηθεί λεπτομερώς με την επόμενη γενιά αστρονομικών οργάνων. Παρατηρήστε την ατμόσφαιρά του, δείτε τι συμβαίνει εκεί, αν υπάρχουν αέρια θερμοκηπίου, τι κλίμα είναι, αν υπάρχουν βιοδείκτες εκεί. Οι αστροφυσικοί θα μελετήσουν τον πλανήτη Proxima b, αυτό είναι ένα καυτό αντικείμενο για έρευνα.

προοπτικές

Περιμένουμε να εκτοξευθούν αρκετά νέα επίγεια και διαστημικά τηλεσκόπια, νέα όργανα. Στη Ρωσία, αυτό θα είναι το διαστημικό τηλεσκόπιο Spektr-UV. Το Ινστιτούτο Αστρονομίας της Ρωσικής Ακαδημίας Επιστημών εργάζεται ενεργά σε αυτό το έργο. Το 2018 θα εκτοξευθεί το Αμερικανικό Διαστημικό Τηλεσκόπιο. Ο James Webb είναι η επόμενη γενιά μετά το CT. Χαμπλ. Η ανάλυσή του θα είναι πολύ υψηλότερη και θα μπορέσουμε να παρατηρήσουμε τη σύνθεση της ατμόσφαιρας εκείνων των εξωπλανητών για τους οποίους γνωρίζουμε, με κάποιο τρόπο να επιλύσουμε τη δομή τους, το κλιματικό σύστημα. Αλλά πρέπει να καταλάβετε ότι αυτό είναι ένα γενικό αστρονομικό όργανο - φυσικά, θα υπάρχει πολύ μεγάλος ανταγωνισμός, καθώς και στον CT. Hubble: κάποιος θέλει να παρακολουθήσει τον γαλαξία, κάποιος - τα αστέρια, κάποιος άλλος κάτι. Σχεδιάζονται αρκετές αποκλειστικές αποστολές εξερεύνησης εξωπλανητών, όπως το TESS της NASA ( Διερχόμενος Δορυφόρος Έρευνας Εξωπλανητών). Στην πραγματικότητα, στα επόμενα 10 χρόνια μπορούμε να περιμένουμε μια σημαντική πρόοδο στις γνώσεις μας για τους εξωπλανήτες γενικά και τους δυνητικά κατοικήσιμους εξωπλανήτες όπως η Γη ειδικότερα.

Ρίξτε μια ματιά στη διασπορά των αστεριών στον μαύρο νυχτερινό ουρανό - όλα περιέχουν καταπληκτικοί κόσμοιπαρόμοια με το ηλιακό μας σύστημα. Σύμφωνα με τις πιο συντηρητικές εκτιμήσεις, ο γαλαξίας Milky Way περιέχει περισσότερους από εκατό δισεκατομμύρια πλανήτες, μερικοί από τους οποίους μπορεί να είναι παρόμοιοι με τη Γη.

Νέες πληροφορίες για «εξωγήινους» πλανήτες - εξωπλανήτες- άνοιξε το διαστημικό τηλεσκόπιο Kepler, εξερευνώντας τους αστερισμούς εν αναμονή της στιγμής που ένας μακρινός πλανήτης θα βρίσκεται μπροστά από το φωτιστικό του.

Το τροχιακό παρατηρητήριο εκτοξεύτηκε τον Μάιο του 2009 ειδικά για την αναζήτηση εξωπλανητών, αλλά απέτυχε τέσσερα χρόνια αργότερα. Μετά από πολλές προσπάθειες να επιστρέψει το τηλεσκόπιο σε λειτουργία, η NASA αναγκάστηκε να παροπλίσει το παρατηρητήριο από τον «διαστημικό στόλο» της τον Αύγουστο του 2013. Ωστόσο, με τα χρόνια των παρατηρήσεων, ο Κέπλερ έχει λάβει τόσα πολλά μοναδικά δεδομένα που θα χρειαστούν αρκετά χρόνια ακόμη για να τα μελετήσει. Η NASA προετοιμάζεται ήδη για την εκτόξευση του διαδόχου του Kepler, το τηλεσκόπιο TESS, το 2017.

Super-Earths στη ζώνη Goldilocks

Σήμερα, οι αστρονόμοι έχουν εντοπίσει σχεδόν 600 νέους κόσμους από 3.500 υποψήφιους για τον τίτλο του «εξωπλανήτη». Πιστεύεται ότι μεταξύ αυτών ουράνια σώματατουλάχιστον το 90% μπορεί να αποδειχθεί «αληθινοί πλανήτες» και το υπόλοιπο - διπλά αστέρια, δεν έχει αναπτυχθεί σε αστρικό μέγεθος "καφέ νάνοι" και σμήνη μεγάλων αστεροειδών.

Οι περισσότεροι από τους υποψήφιους νέους πλανήτες είναι αέριοι γίγαντες όπως ο Δίας ή ο Κρόνος, καθώς και υπερ-Γη - βραχώδεις πλανήτες αρκετές φορές μεγαλύτεροι από τον δικό μας.

Φυσικά, όλοι οι πλανήτες δεν πέφτουν στο οπτικό πεδίο του Kepler και άλλων τηλεσκοπίων. Ο αριθμός τους υπολογίζεται μόνο στο 1-10%.

Για να αναγνωρίσουμε σίγουρα έναν εξωπλανήτη, πρέπει να στερεωθεί επανειλημμένα στον δίσκο του αστέρα του. Είναι σαφές ότι τις περισσότερες φορές αποδεικνύεται ότι βρίσκεται κοντά στον ήλιο του, επειδή τότε το έτος του θα διαρκέσει μόνο λίγες γήινες ημέρες ή εβδομάδες, έτσι οι αστρονόμοι θα μπορούν να επαναλαμβάνουν τις παρατηρήσεις πολλές φορές.

Τέτοιοι πλανήτες με τη μορφή καυτών σφαιρών αερίου συχνά αποδεικνύονται «καυτός Δίας» και ένας στους έξι είναι σαν μια φλεγόμενη υπερ-Γη καλυμμένη με θάλασσες λάβας.

Φυσικά, σε τέτοιες συνθήκες, η πρωτεϊνική ζωή του τύπου μας δεν μπορεί να υπάρξει, αλλά ανάμεσα σε εκατοντάδες αφιλόξενα σώματα υπάρχουν ευχάριστες εξαιρέσεις. Μέχρι στιγμής, έχουν εντοπιστεί περισσότεροι από εκατό επίγειοι πλανήτες, που βρίσκονται στη λεγόμενη κατοικήσιμη ζώνη ή ζώνη χρυσόκλωνων.

Αυτός ο παραμυθένιος χαρακτήρας καθοδηγήθηκε από την αρχή "όχι περισσότερο, όχι λιγότερο". Αντίστοιχα, οι σπάνιοι πλανήτες που περιλαμβάνονται στη «ζώνη της ζωής», η θερμοκρασία θα πρέπει να είναι εντός των ορίων ύπαρξης υγρού νερού. Επιπλέον, 24 πλανήτες από αυτόν τον αριθμό έχουν ακτίνα μικρότερη από δύο ακτίνες της Γης.

Ωστόσο, μέχρι στιγμής μόνο ένας από αυτούς τους πλανήτες έχει τα κύρια χαρακτηριστικά του δίδυμου της Γης: βρίσκεται στη ζώνη Goldilocks, είναι κοντά στο μέγεθος της Γης και είναι μέρος ενός συστήματος κίτρινου νάνου παρόμοιου με τον Ήλιο.

Στον κόσμο των κόκκινων νάνων

Ωστόσο, οι αστροβιολόγοι, που αναζητούν επίμονα εξωγήινη ζωή, δεν χάνουν την καρδιά τους. Τα περισσότερα αστέρια στον γαλαξία μας είναι μικροί δροσεροί και αμυδρά κόκκινοι νάνοι. Σύμφωνα με τα σύγχρονα δεδομένα, οι κόκκινοι νάνοι, που έχουν περίπου το μισό μέγεθος και είναι πιο ψυχροί από τον Ήλιο, αποτελούν τουλάχιστον τα τρία τέταρτα του «αστρικού πληθυσμού» του Γαλαξία μας.

Γύρω από αυτά τα «ηλιακά ξαδέρφια» περιστρέφονται μικροσκοπικά συστήματα του μεγέθους της τροχιάς του Ερμή, και έχουν επίσης τις δικές τους ζώνες Goldilocks.

Αστροφυσικοί από το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια στο Μπέρκλεϋ συνέταξαν μάλιστα ένα ειδικό πρόγραμμα υπολογιστή TERRA, με τη βοήθεια του οποίου εντοπίστηκαν δώδεκα επίγεια δίδυμα. Όλοι τους βρίσκονται κοντά στις ζώνες ζωής τους κοντά σε μικρά κόκκινα φωτιστικά. Όλα αυτά αυξάνουν κατά πολύ τις πιθανότητες παρουσίας εξωγήινων κέντρων ζωής στον γαλαξία μας.

Οι κόκκινοι νάνοι, κοντά στους οποίους έχουν βρεθεί πλανήτες σαν τη Γη, θεωρούνταν προηγουμένως πολύ ήσυχα αστέρια και οι εκλάμψεις που συνοδεύονται από εκτοξεύσεις πλάσματος σπάνια εμφανίζονται στην επιφάνειά τους.

Όπως αποδείχθηκε, στην πραγματικότητα, τέτοια φωτιστικά είναι ακόμη πιο ενεργά από τον Ήλιο.

Στην επιφάνειά τους συμβαίνουν συνεχώς ισχυροί κατακλυσμοί, δημιουργώντας ριπές τυφώνων «αστρικού ανέμου» που μπορούν να υπερνικήσουν ακόμη και την ισχυρή μαγνητική ασπίδα της Γης.

Ωστόσο, για την εγγύτητα στο αστέρι τους, πολλά δίδυμα της Γης μπορούν να πληρώσουν πολύ υψηλή τιμή. Ροές ακτινοβολίας από συχνές λάμψεις στην επιφάνεια των ερυθρών νάνων μπορούν κυριολεκτικά να «γλείφουν» μέρος της ατμόσφαιρας των πλανητών, καθιστώντας αυτούς τους κόσμους ακατοίκητους. Ταυτόχρονα, ο κίνδυνος στεφανιαίων εκτινάξεων ενισχύεται από το γεγονός ότι μια εξασθενημένη ατμόσφαιρα θα προστατεύσει ελάχιστα την επιφάνεια από φορτισμένα σωματίδια σκληρής υπεριώδους και ακτίνες Χ του «αστρικού ανέμου».

Επιπλέον, υπάρχει ο κίνδυνος οι μαγνητόσφαιρες των δυνητικά κατοικήσιμων πλανητών να κατασταλεί από τους ισχυρότερους μαγνητικό πεδίοκόκκινοι νάνοι.

Σπασμένη μαγνητική ασπίδα

Οι αστρονόμοι υποπτεύονται εδώ και καιρό ότι πολλοί κόκκινοι νάνοι έχουν ένα ισχυρό μαγνητικό πεδίο που μπορεί εύκολα να διαπεράσει τη μαγνητική ασπίδα που περιβάλλει δυνητικά κατοικήσιμους πλανήτες. Για να αποδειχθεί αυτό, κατασκευάστηκε ένας εικονικός κόσμος στον οποίο ο πλανήτης μας περιστρέφεται γύρω από ένα παρόμοιο αστέρι σε πολύ κοντινή τροχιά στη «ζώνη ζωής».

Αποδείχθηκε ότι πολύ συχνά το μαγνητικό πεδίο ενός νάνου όχι μόνο παραμορφώνει έντονα τη μαγνητόσφαιρα της Γης, αλλά την οδηγεί ακόμη και κάτω από την επιφάνεια του πλανήτη. Σε ένα τέτοιο σενάριο, σε λίγα μόνο εκατομμύρια χρόνια, δεν θα μας έμενε αέρας ή νερό και ολόκληρη η επιφάνεια θα καεί από την κοσμική ακτινοβολία.

Από αυτό προκύπτουν δύο ενδιαφέροντα συμπεράσματα. Η αναζήτηση για ζωή σε συστήματα ερυθρών νάνων μπορεί να αποδειχθεί εντελώς απελπιστική και αυτή είναι μια άλλη εξήγηση για τη «μεγάλη σιωπή του σύμπαντος».

Ωστόσο, ίσως δεν μπορούμε να εντοπίσουμε εξωγήινη νοημοσύνη με κανέναν τρόπο επειδή ο πλανήτης μας γεννήθηκε πολύ νωρίς ...

Ποιος μπορεί να ζήσει σε μακρινούς εξωπλανήτες; Ίσως τέτοια πλάσματα;

Η θλιβερή μοίρα του πρωτότοκου

Αναλύοντας δεδομένα που ελήφθησαν με τη βοήθεια των τηλεσκοπίων Kepler και Hubble, οι αστρονόμοι διαπίστωσαν ότι η διαδικασία σχηματισμού άστρων στον Γαλαξία έχει επιβραδυνθεί σημαντικά. Αυτό οφείλεται στην αυξανόμενη έλλειψη οικοδομικών υλικών με τη μορφή νεφών σκόνης και αερίων.

Ωστόσο, υπάρχει ακόμα πολύ υλικό στον γαλαξία μας για τη γέννηση των άστρων και των πλανητικών συστημάτων. Επιπλέον, σε μερικά δισεκατομμύρια χρόνια, το αστρικό νησί μας θα συγκρουστεί με τον γιγάντιο γαλαξία του νεφελώματος της Ανδρομέδας, που θα προκαλέσει μια κολοσσιαία έκρηξη σχηματισμού άστρων.

Σε αυτό το φόντο της μελλοντικής γαλαξιακής εξέλιξης, ακούστηκε πρόσφατα η εντυπωσιακή είδηση ​​ότι πριν από τέσσερα δισεκατομμύρια χρόνια, την εποχή της εμφάνισης του ηλιακού συστήματος, υπήρχε μόνο το ένα δέκατο των δυνητικά κατοικήσιμων πλανητών.

Λαμβάνοντας υπόψη ότι χρειάστηκαν αρκετές εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια για τη γέννηση των απλούστερων μικροοργανισμών στον πλανήτη μας και αρκετά δισεκατομμύρια χρόνια σχηματίστηκαν πιο ανεπτυγμένες μορφές ζωής, είναι πολύ πιθανό ότι οι νοήμονες εξωγήινοι θα εμφανιστούν μόνο μετά την εξαφάνιση του Ήλιου.

Ίσως εδώ να βρίσκεται η λύση στο συναρπαστικό παράδοξο του Fermi, το οποίο κάποτε διατυπώθηκε από έναν εξαιρετικό φυσικό: και πού είναι αυτοί οι εξωγήινοι; Ή μήπως έχει νόημα να αναζητούμε απαντήσεις στον πλανήτη μας;

Εξτρεμόφιλοι στη Γη και στο διάστημα

Όσο πιο πολύ πείθουμε για τη μοναδικότητα της θέσης μας στο Σύμπαν, τόσο πιο συχνά τίθεται το ερώτημα: μπορεί η ζωή να υπάρξει και να αναπτυχθεί σε κόσμους εντελώς διαφορετικούς από τον δικό μας;

Την απάντηση σε αυτό το ερώτημα δίνει η ύπαρξη στον πλανήτη μας εκπληκτικών οργανισμών – ακραίων φιλικών. Πήραν το όνομά τους για την ικανότητά τους να επιβιώνουν σε ακραίες θερμοκρασίες, δηλητηριώδη περιβάλλοντα και ακόμη και χώρο χωρίς αέρα. Οι θαλάσσιοι βιολόγοι έχουν βρει παρόμοια πλάσματα σε υπόγειους θερμοπίδακες - «θαλασσινούς καπνιστές».

Εκεί ευδοκιμούν υπό κολοσσιαία πίεση απουσία οξυγόνου στην ίδια την άκρη των καυτών ηφαιστειακών αεραγωγών. Οι «συνάδελφοί» τους βρίσκονται σε αλμυρές ορεινές λίμνες, καυτές ερήμους και υποπαγετικές δεξαμενές της Ανταρκτικής. Υπάρχουν ακόμη και «όψιμοι» μικροοργανισμοί που αντέχουν στο κενό του χώρου. Αποδεικνύεται ότι ακόμη και στο περιβάλλον ακτινοβολίας κοντά σε κόκκινους νάνους, μπορεί να προκύψουν ορισμένα «ακραία μικρόβια».

Λίμνη οξέος που βρίσκεται στο Yellowstone. Κόκκινη πλάκα - βακτήρια οξύφιλου

Οι καθυστερήσεις μπορεί να υπάρχουν στο κενό του χώρου

Η ακαδημαϊκή εξελικτική βιολογία πιστεύει ότι η ζωή στη Γη προήλθε από χημικές αντιδράσεις σε μια «θερμή ρηχή πισίνα» που διεισδύει από ρεύματα υπεριώδους και όζοντος από μαινόμενες «καταιγίδες κεραυνών». Από την άλλη, οι αστροβιολόγοι γνωρίζουν ότι τα χημικά δομικά στοιχεία της ζωής βρίσκονται και σε άλλους κόσμους. Για παράδειγμα, παρατηρήθηκαν σε νεφελώματα αερίου και σκόνης και δορυφορικά συστήματα των γιγάντων αερίου μας. Αυτό, φυσικά, απέχει πολύ από μια «γεμάτη ζωή», αλλά το πρώτο βήμα προς αυτήν.

Η «τυποποιημένη» θεωρία της προέλευσης της ζωής στη Γη δέχθηκε πρόσφατα ισχυρό πλήγμα από…. γεωλόγων. Αποδεικνύεται ότι οι πρώτοι οργανισμοί είναι πολύ παλαιότεροι από ό,τι πιστεύαμε προηγουμένως και σχηματίστηκαν σε ένα εντελώς δυσμενές περιβάλλον ατμόσφαιρας μεθανίου και βραστό μάγματος που ξεχύνεται από χιλιάδες ηφαίστεια.

Αυτό κάνει πολλούς βιολόγους να σκεφτούν την παλιά υπόθεση της πανσπερμίας. Σύμφωνα με αυτό, οι πρώτοι μικροοργανισμοί προήλθαν από κάπου αλλού, ας πούμε, στον Άρη, και ήρθαν στη Γη στον πυρήνα των μετεωριτών. Ίσως τα αρχαία βακτήρια έπρεπε να διανύσουν μεγαλύτερη απόσταση σε πυρήνες κομητών από άλλα αστρικά συστήματα.

Αλλά αν είναι έτσι, τότε τα μονοπάτια της «κοσμικής εξέλιξης» μπορούν να μας οδηγήσουν σε «αδέρφια στην καταγωγή» που άντλησαν τους «σπόρους της ζωής» από την ίδια πηγή με εμάς...

Έχουμε ανακαλύψει εκατοντάδες εξωπλανήτες στον γαλαξία. Αλλά μόνο λίγοι από αυτούς έχουν τον σωστό συνδυασμό παραγόντων για να υποστηρίξουν τη ζωή, όπως η Γη. Η πρόγνωση του καιρού για τους περισσότερους εξωπλανήτες είναι απογοητευτική. Ο καυτός ήλιος, οι ετήσιες πλημμύρες και το βαθύ χιόνι περιπλέκουν σημαντικά τη ζωή των κατοίκων της περιοχής (αν υπάρχουν, φυσικά).

Τα κακά νέα είναι ότι ο πλανήτης Γη είναι ένα μέρος σε ολόκληρο το σύμπαν, από όσο γνωρίζουμε. Ως είδος, μας ενδιαφέρει η κατοικιμότητα άλλων πλανητών για διάφορους λόγους, πολιτικούς, οικονομικούς, ανθρωπιστικούς και επιστημονικούς. Θέλουμε να καταλάβουμε πώς αλλάζει το δικό μας κλίμα. Πώς θα ζήσουμε στο κλίμα του μέλλοντος και τι μπορούμε να κάνουμε για να ανακόψουμε την άνοδο του φαινομένου του θερμοκηπίου. Άλλωστε, λίγο ακόμα και παράδεισος μέχρι να χαθεί απελπιστικά η Γη.

Είναι απίθανο να ασχοληθούμε σοβαρά με την αναζήτηση καθαρών πηγών ενέργειας ή να πείσουμε τους πολιτικούς να αντιμετωπίσουν τα κλιματικά ζητήματα εις βάρος του οικονομικού κέρδους. Πολύ πιο ενδιαφέρον είναι το ερώτημα: πότε θα δούμε εξωγήινους;

Η κατοικήσιμη ζώνη, γνωστή και ως «Ζώνη Goldilocks», είναι η περιοχή γύρω από ένα αστέρι όπου η μέση θερμοκρασία του πλανήτη επιτρέπει να υπάρχει το υγρό νερό στο οποίο τόσο έχουμε συνηθίσει. Κυνηγάμε για υγρό νερό, όχι μόνο για μελλοντική χρήση, αλλά και για να βρούμε μια ιδέα: ίσως θα μπορούσε να υπάρχει κάπου άλλη ζωή. Τελικά είναι λογικό;

Τα προβλήματα εκτός αυτής της ζώνης είναι αρκετά προφανή. Αν ζεσταθεί πολύ, το περιβάλλον θα γίνει ένα αφόρητο ατμόλουτρο ή θα αρχίσει να διασπά το νερό σε οξυγόνο και υδρογόνο. Στη συνέχεια, το οξυγόνο θα ενωθεί με τον άνθρακα, σχηματίζοντας διοξείδιο του άνθρακα και το υδρογόνο θα διαφύγει στο διάστημα.

Αυτό συμβαίνει με την Αφροδίτη. Εάν ο πλανήτης είναι πολύ κρύος, το νερό θα σχηματίσει στερεά κομμάτια. Μπορεί να υπάρχουν θύλακες υγρού νερού κάτω από την κρούστα του πάγου, αλλά συνολικά δεν είναι πολύ ευχάριστο μέρος για να ζεις. Το βρήκαμε στον Άρη και στα φεγγάρια του Δία και του Κρόνου. Και αν μπορείτε να ορίσετε χονδρικά μια δυνητικά κατοικήσιμη ζώνη, τότε αυτό είναι το μέρος όπου θα μπορούσε να υπάρχει υγρό νερό.

Δυστυχώς, αυτή η εξίσωση δεν αποτελείται μόνο από την απόσταση από το αστέρι και την ποσότητα της παραγόμενης ενέργειας. οι πλανήτες παίζουν σημαντικό ρόλο. Θα εκπλαγείτε, αλλά η Αφροδίτη και ο Άρης βρίσκονται στην δυνητικά κατοικήσιμη ζώνη του ηλιακού συστήματος.

Η ατμόσφαιρα της Αφροδίτης είναι τόσο πυκνή που συγκρατεί την ενέργεια του Ήλιου και δημιουργεί μια ατμόσφαιρα που θα λιώσει κάθε υπόνοια ζωής πιο γρήγορα από ό,τι μπορείτε να πείτε «δύο φλιτζάνια τσάι για αυτόν τον κύριο».

Στον Άρη ισχύει το αντίθετο. Η λεπτή ατμόσφαιρα δεν μπορεί να συγκρατήσει καθόλου τη θερμότητα, επομένως ο πλανήτης είναι πολύ κρύος. Βελτιώστε τις ατμόσφαιρες και των δύο πλανητών - και αποκτήστε κόσμους που είναι αρκετά ικανοί να προστατεύουν τη ζωή. Ίσως θα μπορούσαμε να τα συνδυάσουμε και να ανακατέψουμε τις ατμόσφαιρες; Χρειάζεται σκέψη.

Όταν κοιτάμε άλλους κόσμους στον Γαλαξία μας και προσπαθούμε να καταλάβουμε αν υπάρχει ζωή εκεί, δεν αρκεί απλώς να αξιολογήσουμε τη θέση τους στη ζώνη Goldilocks. Πρέπει να γνωρίζουμε το σχήμα της ατμόσφαιρας.

Οι αστρονόμοι έχουν βρει πλανήτες που βρίσκονται σε κατοικήσιμες ζώνες γύρω από άλλα αστέρια, αλλά αυτοί οι κόσμοι δεν φαίνεται να είναι ιδιαίτερα κατάλληλοι για ζωή. Περιστρέφονται γύρω από κόκκινους νάνους αστέρια. Κατ 'αρχήν, το να ζεις σε κοκκινωπές αντανακλάσεις δεν είναι τόσο κακό, αλλά υπάρχει ένα πρόβλημα. Οι κόκκινοι νάνοι τείνουν να συμπεριφέρονται πολύ άσχημα όταν είναι νέοι. Δημιουργούν ισχυρές εκλάμψεις και εκτινάξεις μάζας κορωνοϊού. Αυτό καθαρίζει την επιφάνεια οποιουδήποτε πλανήτη πλησιάζει πολύ.

Είναι αλήθεια ότι υπάρχει κάποια ελπίδα. Μετά από μερικά εκατομμύρια χρόνια υψηλής δραστηριότητας, αυτοί οι κόκκινοι νάνοι αστέρες εγκαθίστανται και αρχίζουν να απορροφούν τα αποθέματά τους υδρογόνου, με δυνατότητα τρισεκατομμυρίων ετών. Εάν η ζωή μπορεί να επιβιώσει αρκετά στις πρώτες μέρες ενός αστεριού, μπορεί να περιμένει μια μακρά, ευτυχισμένη ζωή.

Όταν σκέφτεστε ένα νέο σπίτι ανάμεσα στα αστέρια ή προσπαθείτε να βρείτε νέα ζωή στο σύμπαν, αναζητήστε πλανήτες στην δυνητικά κατοικήσιμη ζώνη. Αλλά μην ξεχνάτε ότι αυτή είναι μια πολύ υπό όρους κατευθυντήρια γραμμή.