Bolygók a lakható zónán kívül: hogyan befolyásolja az árapályfűtés a potenciálisan életen hordozó világokat?
A lakhatósági zóna azt a területet jelenti egy csillag körül, ahol olyan a hőmérséklet, ami folyékony víz létezését teszi lehetővé egy bolygó felszínén.
A bejelentés szinte egybeesett azzal, hogy a James Webb űrtávcső is megtalálta első exobolygóját, az LHS 475 b nevű, Föld méretű kőzetbolygót - ez azonban jóval közelebb van a csillagjához, így kívül esik a lakhatósági zónán.
A nem túl hangzatos LP 890-9c nevű bolygó 40 százalékkal nagyobb a Földnél, 8 és fél nap alatt kerüli meg a központi csillagát, és felfedezői szerint csak a TRAPPIST-1e nevű exobolygón lehetnek nagyobb eséllyel életképes körülmények.
TRAPPIST-1. Fotó: ESO/M. A Kaliforniai Egyetem kutatói azt mondják, hogy most először veszik figyelembe a földi élet korlátait ahhoz, hogy a lakhatósági zónákat meghatározzák.
A kutatók kifejlesztettek egy modellt, amely megvizsgálja a lakható zónában található bolygók légköri klímáját és fotokémiáját, különösen figyelve arra, hogy milyen az előrejelzések szerint a légköri szén-dioxid szintje.
Amint a szén-dioxid mennyiségét számításba vesszük, a lakható bolygók száma lecsökken, méghozzá a felére.
Ha az emberi szervezet szén-dioxid-érzékenységét vesszük alapul, a jelenleg számolt élhető bolygók száma a harmadára szorul vissza.
Minden csillag körül kijelölhető egy úgynevezett lakhatósági zóna, amelyben az itt keringő bolygók felszínén megfelelő hőmérséklet uralkodik ahhoz, hogy ott az általunk ismert élet számára elengedhetetlen folyékony víz létezhessen.
Naprendszerünkben egyedül a Föld kering ebben a zónában.
Az eddig felfedezett 300, idegen csillag körül keringő úgynevezett exobolygó közül sok mozog jelentősen elnyúlt pályán központi égitestje körül.
A csillag körül keringő bolygóra gravitációs árapályerők hatnak, amelyek jóval erősebbek, amikor a planéta pályájának csillaghoz közelebbi részein halad, mint amikor távol van napjától.
A folyamatosan változó árapályhatás súrlódást kelt a bolygó testében, amely súrlódás a bolygó hőmérsékletét megemeli.
Emiatt Brian Jackson, Rory Barnes és Richard Greenberg arra hívja fel a figyelmet, hogy a hatás miatt az idegen világok esetében az élet hordozásának nem elégséges feltétele az, ha a bolygó éppen a csillag lakhatósági zónájában kering.
Mivel az árapály-hatás erőssége arányos a bolygó tömegével, különösen a nemrégiben felfedezett, 2-10 földtömegű, "szuperföldek" esetében fordulhat elő, hogy az árapályfűtés révén az egyébként megfelelő távolságban levő bolygó felszínén valójában pokoli körülmények uralkodnak.
Az árapályfűtés azonban az élet számára hasznos is lehet: a napjuktól távolabb, a lakhatósági zónán kívül keringő égitestek esetében éppen megfelelő körülményeket teremthet.
A jelenség segítheti azon - vulkanikus - folyamatok fenntartását, amelyek során a bolygó légköre a felszín alatti gázok feltörése révén kialakulhat.
A fűtőmechanizmus akár folyékony óceánokat is létrehozhat a bolygó egyébként fagyott kérge alatt, amelyre példát szintén a Jupiter holdrendszerében mozgó Europa hold mutat.
Az árapályfűtés emellett hozzájárulhat a lemeztektonika fenntartásához, amely viszont a légkörben felgyülemlő, üvegházhatású gázok koncentrációjának kordában tartásához szükséges, elkerülendő például a Vénusz bolygón megfigyelhető, fékeveszett üvegházhatás következményeit.
A két exoplanéta ráadásul kőzetbolygó, és az LP 890-9 nevű csillag körül kering, mintegy 100 fényévre a Földtől.
A rendszer belső bolygója, az LP 890-9b nagyjából 30 százalékkal nagyobb a Földnél, és mindössze 2,7 nap alatt tesz meg egy kört a csillag körüli pályán.
„A lakhatósági zóna azt jelenti, hogy egy, a Földhöz hasonló geológiai és légköri viszonyokkal rendelkező bolygó felszíni hőmérséklete lehetővé teszi, hogy a víz évmilliárdokig folyékony maradjon."
Ilyennek képzeli a látványt a Trappist-rendszer egyik bolygójáról egy művész.
Nagyon hideg törpecsillagok körül keringő exobolygókat fedezett fel egy belgiumi kutatócsoport, az Európai Űrügynökség szerint jelenleg ez a legjobb hely, ahol az élet után kutathatunk.
Három, potenciálisan életet rejtő bolygót fedeztek fel belga kutatók a TRAPPIST-1 katalógusnevű, extra hideg törpecsillag körül.
A Liège-i Egyetem Institut d’Astrophysique et Géophysique részlegén dolgozó csillagászok a TRAPPIST teleszkóp használatával fedezték fel, hogy a megfigyelt csillag szabályos időközönként halványul el, ami arra utalt, hogy valami kering körülötte.
Részletes vizsgálatok után megállapították, hogy az a "valami" tulajdonképpen három, Föld nagyságú exobolygó, amelyek akár életet is hordozhatnak.
Így festhet a legtávolabbi bolygó felszíne (művészi illusztráció).
Forrás: ESA A TRAPPIST-1 nagyon hideg, és nagyon kicsi törpecsillag - éppen egy kicsit nagyobb csak, mint a mi Jupiterünk, olvasható az ESA weboldalán.
Bár viszonylag közel van a Földhöz, olyan apró és halvány, hogy szabad szemmel és amatőr teleszkópokkal nem látható.
"Eddig a hideg törpecsillagok körül keringő, úgynevezett vörös világok létezése csak feltételezés volt, mi viszont nem egy, hanem rögtön három bolygót is találtunk, amely a csillag körül mozog" - írta egy sajtóközleményben Emmanuël Jehin, a kutatásban részt vevő egyik kutató.
A Nature tudományos folyóiratban megjelent tanulmány vezető szerzője, Michaël Gillon is bizakodó.
Az exobolygók akár életet is hordozhatnak magukon.
"Hogy miért keresünk földszerű bolygókat a leghidegebb, legkisebb szomszédos csillagok körül? Egyszerű: a jelenlegi technológiánk segítségével csak ezek a közeli, apró csillagok azok, amelyek exobolygóin megfigyelhetjük, hogy van-e élet rajtuk."
A nagyobb, fényesebb csillagok esetében azért nehéz megfigyelni az élet jeleit, mert a sugarak eltakarják az atmoszféra változásait az elhaladó bolygókon - a kutatók pedig ezen változások segítségével tudnak számításokat végezni a bolygón uralkodó állapotokról.
A TRAPPIST-1 pontosan olyan csillag, amelynek halvány fénye nem vakítja el a tudósok számára információértékű atmosztrikus mozgásokat.
A három felfedezett bolygó közül kettő 1,5 - 2,4 nap alatt kerüli meg a csillagát, egy pedig 4,5 és 73 nap alatt.
"Mivel ilyen közel vannak a csillagukhoz, sokkal inkább hasonlítanak a Jupiter körül keringő holdakra, mint a saját Naprendszerünkre" - mondta el Gillon.
A Puerto Rico-i Egyetemen működő Planetary Habitability Laboratory létrehozta az élhető bolygók online katalógusát (Habitable Exoplanets Catalog, HEC), amely „lakhatóságuk” alapján osztályozza a bolygókat.
Hétszáznál több exobolygót ismerünk, azonban ezek többsége gázóriás.
Az új katalógus abban kíván a tudósok segítségére lenni, hogy el tudják dönteni, ezen hétszáz bolygó közül melyek lehetnek alkalmasak az általunk ismert életre.
Nemcsak felsorolja ezeket, de különféle indexek alapján sorba is állítja alkalmasságuk mértéke szerint.
Az adatbázis jelenleg 16 exobolygót és több mint harminc holdat tartalmaz.
A használt indexek közé tartozik a föld hasonlósági index (ESI), a lakható zónától mért távolság (HZD), a sztenderd növényi élhetőség (SPH), a bolygóosztály (pClass) és az élhetőségi osztály (hClass).
Az ESI a bolygó fizikai tulajdonságain alapul, bővebben itt található róla információ.
A HZD a központi csillaghoz képest megállapított lakható zónában való elhelyezkedést méri, -1 és 1 között ebbe beleesik a bolygó, ennél nagyobb vagy kisebb értéknél ezen kívül van, 0-nál éppen a zóna közepén helyezkedik el.
Az SPH 0 és 1 között lehet, a felszíni hőmérséklet és páratartalom határozza meg, azt jelzi, hogy mennyire alkalmas a bolygó a növényi életre, 1-nél a legalkalmasabb.
A pClass egyrészt három hőmérsékleti kategóriát különböztet meg: hideg, meleg, forró, a meleg kategóriájú esik a csillagához képesti lakható zónába. Ezen kívül hét tömegkategóriát is bevezet: aszteroida-típusú, Merkúr-típusú, Földnél kisebb, Föld-típusú, Földnél nagyobb, Neptunusz- és Jupiter-típusú.
Az hClass a lakhatónak ítélt (Föld-méretű és a lakható zónán belül keringő) bolygókat osztályozza tovább felszíni hőmérsékletük alapján öt kategóriába.
Eddig mindössze két bolygó felel meg minden kritériumnak: a Gliese 581d és a HD 85512b, és ez a kettő is határeset, de azért jó pár „lehetséges” jelölt akad az osztályozottak közt.
(A nemrégiben felfedezett és nagy visszhangot kiváltott Kepler 22b az indexek alapján egyelőre a potenciális jelöltek közé sem került be, mivel az eddigi adatok tanúsága szerint túl nagynak tűnik.)
Ahogy folyik az adatok kiértékelése, ez persze változhat.
Képzeljük el, hogy a Naprendszer összes bolygóját a lakható zónába, az úgynevezett Goldilocks-zónába helyezzük.
Ez a régió, ahol a Föld található, ideális feltételeket biztosít az élet számára, mivel itt a víz folyékony halmazállapotban létezik.
A Naprendszerben ez a távolság 0,9 és 1,2 csillagászati egység (astronomical unit, AU) között helyezkedik el, vagyis egy nagyjából 45 millió km-es tartományról beszélünk.
Ha ide helyeznénk az összes bolygót, vajon alakulhatna ki rajtuk élet?
A Naprendszer bolygói a lakható zónán belül?
A tudományos magazin szerint először a Merkúrt kellene a zóna belső részébe költöztetni, 0,9 csillagászati egységre a Naptól.
Ez több mint kétszer olyan messze lenne a Naptól, mint ahol most kering, így a bolygó hőmérséklete enyhülne, de egyéb változás aligha történne.
A Vénusz már most is közel van a lakható zónához.
A Nap fiatalabb korában, amikor még hidegebb volt, az „Esthajnalcsillagon” talán még óceán is létezett.
De ahogy a Nap egyre forróbbá vált, a bolygó vizei elpárologtak.
A Mars azonban továbbra is lakhatatlan maradna, mivel hiányzik a mágneses mezeje, amely megvédené a bolygót a napsugárzástól.
A gázóriások, mint a Jupiter és a Szaturnusz, pedig túl nagy nyomást és hőmérsékletet produkálnak ahhoz, hogy a DNS-szerű molekulák stabilak maradjanak.
Azonban a Jupiter egyik holdja, az Európa, érdekes lehet.
Közelebb a Naphoz az Európát borító vastag jégréteg megolvadna, így akár folyékony víz is megjelenhetne a felszínén.
Ekkor pedig, már az Európán sétálgatva, észrevennénk, hogy a Neptunusz közelebb van hozzánk, mint ma a Mars.
A bolygók új elrendezésével a távolságok is csökkennének, így még a jelenlegi technológiával is lehetséges lenne 90 nap alatt átrepülni az egyik bolygóról a másikra.
Azonban az új elrendezés instabilitás forrása lenne, különösen a Jupiter közelsége miatt, hiszen ennek a bolygónak a tömege két és félszerese az összes többi bolygó tömegének együttvéve.
A gravitációs egyensúly felborulna, aminek köszönhetően a bolygók és a holdak kilökődnének pályájukról.
Minden csillag körül kijelölhető egy úgynevezett lakhatósági zóna, amelyben az itt keringő bolygók felszínén megfelelő hőmérséklet uralkodik ahhoz, hogy ott az általunk ismert élet számára elengedhetetlen folyékony víz létezhessen.
Naprendszerünket csak a Föld kering ebben a zónában.
Míg Naprendszerünkben a bolygók a körtől alig eltérő pályákon mozognak, az eddig felfedezett 300, idegen csillag körül keringő ún. exobolygó közül sok mozog jelentősen elnyúlt pályán központi égitestje körül.
A csillag körül keringő bolygóra gravitációs árapályerők hatnak, amelyek jóval erősebbek, amikor a planéta pályájának csillaghoz közelebbi részein halad, mint amikor távol van napjától.
A folyamatosan változó árapályhatás súrlódást kelt a bolygó testében, amely súrlódás a bolygó hőmérsékletét megemeli.
Emiatt Brian Jackson, Rory Barnes és Richard Greenberg (Lunar and Planetary Laboratory, University of Arizona) arra hívja fel a figyelmet, hogy a hatás miatt az idegen világok esetében az élet hordozásának nem elégséges feltétele az, ha a bolygó éppen a csillag lakhatósági zónájában kering.
Mivel az árapály-hatás erőssége arányos a bolygó tömegével, különösen a nemrégiben felfedezett, 2-10 földtömegű, „szuperföldek” esetében fordulhat elő, hogy az árapályfűtés révén az egyébként megfelelő távolságban levő bolygó felszínén valójában pokoli körülmények uralkodnak.
Az árapályfűtés azonban az élet számára hasznos is lehet: a napjuktól távolabb, a lakhatósági zónán kívül keringő planéták esetében éppen megfelelő körülményeket teremthet.
A jelenség segítheti azon - vulkanikus - folyamatok fenntartását, amelyek során a bolygó légköre a felszín alatti gázok feltörése révén kialakulhat.
A fűtőmechanizmus akár folyékony óceánokat is létrehozhat a bolygó egyébként fagyott kérge alatt, amelyre példát szintén a Jupiter holdrendszerében mozgó Europa hold mutat.
Az árapályfűtés emellett hozzájárulhat a lemeztektonika fenntartásához, amely viszont a légkörben felgyülemlő, üvegházhatású gázok koncentrációjának kordában tartásához szükséges, elkerülendő például a Vénusz bolygón megfigyelhető, fékeveszett üvegházhatás következményeit.
A három felfedezett bolygó közül kettő 1,5 - 2,4 nap alatt kerüli meg a csillagát, egy pedig 4,5 és 73 nap alatt.
"Mivel ilyen közel vannak a csillagukhoz, sokkal inkább hasonlítanak a Jupiter körül keringő holdakra, mint a saját Naprendszerünkre" - mondta el Gillon.
A Planetary Habitability Laboratory létrehozta az élhető bolygók online katalógusát, amely „lakhatóságuk” alapján osztályozza a bolygókat.
Az adatbázis jelenleg 16 exobolygót és több mint harminc holdat tartalmaz.
Az adatbázisban a használt indexek közé tartozik a föld hasonlósági index (ESI), a lakható zónától mért távolság (HZD), a sztenderd növényi élhetőség (SPH), a bolygóosztály (pClass) és az élhetőségi osztály (hClass).
Az ESI a bolygó fizikai tulajdonságain alapul, a HZD a központi csillaghoz képest megállapított lakható zónában való elhelyezkedést méri, a SPH a felszíni hőmérséklet és páratartalom határozza meg, a pClass pedig három hőmérsékleti kategóriát és hét tömegkategóriát különböztet meg.
Eddig mindössze két bolygó felel meg minden kritériumnak: a Gliese 581d és a HD 85512b.
A TRAPPIST-1 katalógus szerint három Föld-nagyságú exobolygó kering egy extrahideg törpecsillag körül, ezek potenciálisan életet hordozhatnak.
A TRAPPIST-1 rendszerről az ESA beszámolt, hogy a bolygók nagy része, bár közel keringenek, mégis igen kicsi és halvány a csillag.
A kutatók szerint a legjobb esélyek mélyebb megértést adnak az élet lehetőségeiről a leghidegebb törpecsillagok körül.
A megfigyelt csillag halvány fénye nem vakítja el a tudósokat, így információértékű atmoszférikus mozgásokat tudnak figyelni.
A TRAPPIST-1 rendszerről szóló megfigyelések szerint a három bolygó közül kettő 1,5 - 2,4 nap alatt kerüli meg a csillagát, egy pedig 4,5 és 73 nap között.
Az Exobolygók életre utaló jeleinek vizsgálata a legidősebb kutatási területek közé tartozik a modern csillagászatilag.
Az élet keresésének korlátai miatt ezek a rendszerek a legjobb helyszínek a közeli, földszerű bolygók vizsgálatára.
A Naprendszerben a lakható zóna közelében a bolygók és holdak sorsa igen összetett, és a gravitációs hatások összehangolásán múlik a stabilitás.
Mi teszi a Földet alkalmassá az életre
Az adatok kiértékelése és a modellek továbbfejlesztése előrevetíti, hogy a jövő űrtávcsövei milyen lépéseket tehetnek a közeli exobolygók lakhatóságának megértésére.
tags: #bolygok #a #lakhato #zonan #kivul
Népszerű bejegyzések:
- Hagyományos vályogház és modern fűtés egyeztetése – megrendelési útmutató
- otthoni elektrosztatikus hangfal: Karlson-minta részletek és kivitelezés
- Felelősségek a közös képviseletben: útmutató a lakóknak
- A Boráros tér közlekedési szerepe
- Marokkói repülőtéri illeték: alapvető tudnivalók utazók számára