Uzak bir gezegende yaşam bulmak daha kolay hale geldi
Uzaylı yaşamı destekleyebilecek gezegenler ararken, bilim adamları şu anda "düşük asılı meyve" yöntemine güveniyorlar. Sadece bir yaşamın hangi koşullarda gelişebileceğini, yani yeryüzünde sahip olduğumuz koşulları bildiğimiz için, aynı koşullara sahip bir dünya bulmak mantıklı geliyor. Bunlar, yıldızların yaşanabilir bölgesinde bulunmayı, kararlı bir atmosfere sahip olmayı ve yüzeyde sıvı suyu tutabilmeyi içerir.
Resim, gezegenin atmosferini aydınlatan bir yıldızın ışığını gösteriyor. Telif hakkı: NASA Goddard Uzay Uçuş Merkezi
Bilim adamlarının şu ana kadar güvendiği yöntemler, Dünya atmosferindeki su buharını tespit etmeyi çok zorlaştırdı. Ancak NASA'nın Goddard Uzay Araştırmaları Enstitüsü'nden (GISS) Yuka Fujii tarafından yürütülen yeni bir çalışma sayesinde bu durum değişmek üzere olabilir. Küresel dolaşım modellerini değerlendirmek için yeni bir üç boyutlu model kullanan bu çalışma, aynı zamanda yaşanabilir dış gezegenlerin düşündüğümüzden daha yaygın olabileceğini öne sürüyor.
Yakın zamanda Astrophysical Journal'da yayınlanan araştırma, "Eşzamanlı olarak dönen ılıman karasal dış gezegenlerin Nir kaynaklı nemli üst atmosferi" başlığını taşıyor.
Sıcak Jüpiter yaban arısı-121b'nin kavram haritası, şimdiye kadarki en iyi kanıtı sağlayarak, stratosferin güneş dışı bir gezegende olduğunu kanıtlıyor. Telif hakkı: Bristol Bilim Merkezi / Exeter Üniversitesi
Basitçe söylemek gerekirse, sıvı su bildiğimiz gibi yaşam için çok önemlidir. Bir gezegenin yeterince sıvı suyu (milyarlarca yıl mertebesinde) taşıyacak kadar sıcak atmosferi yoksa, o zaman hayatın ortaya çıkması ve gelişmesi olası değildir. Bir gezegen yıldızından çok uzaktaysa yüzey suyu donacak, çok yakınsa yüzey suyu buharlaşacak.
Güneş sistemi dışındaki gezegenlerin atmosferlerinde su tespit edilmiş olsa da, her durumda bu gezegenler devasa gaz devi gezegenlerdir ve yıldızların çok yakın yörüngesinde dönerler. (AKA "Sıcak Jüpiter").
Sıcak Jüpiterler atmosferinde H2O sinyalleri tespit edilmesine rağmen, gezegenin küçük yarıçapı nedeniyle H2O dahil olmak üzere ılıman karasal gezegenlerde moleküler özellikler bulmak çok zordur (düşük sıcaklık nedeniyle daha büyük olabilir) Ortalama moleküler ağırlık).
Kayalık dış gezegenler söz konusu olduğunda, önceki araştırmalar suyun varlığını hesaplamak için tek boyutlu modellere güvenmek zorunda kaldı. Bu, ultraviyole radyasyona maruz kalmadan stratosferde su buharının hidrojen ve oksijene bölündüğü hidrojen kaybının ölçülmesini içerir. Bilim adamları, hidrojenin uzayda kaybolma oranını ölçerek, yüzeyde kalan sıvı su miktarını tahmin edecekler.
"Venüs" dış gezegen GJ 1132b'nin kavramsal çizimi. Görsel telif hakkı: cfa.harvard.edu
Bu modeller, küresel ısı ve su buharı iletimi ve bulutların etkisi gibi bazı çözülemez varsayımlara dayanır. Temel olarak, önceki model su buharının stratosfere yükseleceğini ve bu gezegenlerin yüzey sıcaklığının uzun süre yeryüzündeki sıcaklıktan 66 ° C (150 ° F) daha yüksek olması gerektiğini öngörüyor.
Bu sıcaklıklar, yüzeyde güçlü konvektif fırtınalar oluşturabilir. Ancak suyun stratosfere ulaşmasının nedeni bu fırtınalar olamaz, çünkü yavaşça dönen gezegen nemli bir seraya girdiğinde su buharı ısıyı yoğunlaştırır. Ana yıldızla yakından bağlantılı olan gezegenler ya yavaşça dönerler ya da gezegenleriyle yakın temas halinde kalırlar, bu da konvektif fırtınaları olası değildir.
Bu fenomen genellikle düşük kütleli, aşırı soğuk, m tipi (kırmızı cüceler) etrafında bulunan karasal gezegenlerde meydana gelir. Bu gezegenler için, yıldızlarına olan yakınlıkları, kütleçekimsel etkisinin, dönüşlerini tamamen yavaşlatacak veya durduracak kadar güçlü olacağı anlamına gelir. Bu olduğunda, dünyanın yanında kalın bulutlar belirecek ve onu yıldızların çoğundan gelen ışıktan koruyacak.
Araştırma ekibi, bu, günü serin tutup su buharının yükselmesini önleyebilse de, yakın kızılötesi radyasyon (NIR) miktarının, dünyanın nemli bir seraya girmesini sağlamak için yeterli ısı sağlayabileceğini buldu. Bu fenomen, özellikle NIR'da daha fazla üreten m tipi ve diğer soğuk cücelerde belirgindir. Radyasyon bulutları ısıttığında, su buharı stratosfere yükselecektir.
Güneş sistemine en yakın dış gezegen olan Proxima b'nin kavramsal görüntüsü. Alpha Centauri'nin ikili yıldız sistemi arka planda görülebilir. Resim: ESO / M. Kornmesser
Bu sorunu çözmek için, üç boyutlu genel sirkülasyon modelleri (GCM'ler) atmosferik sirkülasyon ve iklimin heterojenliğine dayanır. Araştırma ekibi, Dünya'dakine benzer bir atmosfere sahip ve tamamen okyanusla kaplı bir gezegen yaratmaya başladı. Bu, ekibin farklı yıldız türleri arasındaki mesafenin gezegenin yüzeyini nasıl etkilediğini açıkça görmesini sağladı.
Bu varsayımlar, ekibin yörünge mesafesini ve yıldız radyasyon türünü değiştirmenin stratosferdeki su buharı içeriğini nasıl etkilediğini açıkça görmesini sağladı. Atmosferik koşulları daha gerçekçi bir şekilde simüle etmek için bir model kullanarak, dış gezegenlerin yaşanabilirliğini kontrol etmek için yeni bir süreç bulundu ve aday yıldızları belirlemek için daha fazla araştırmada bize rehberlik edecek ... Güneş sistemi dışındaki gezegenlerin atmosferik sirkülasyonu nemli bir serada.
Son olarak, ekibin yeni modeli, düşük kütleli yıldızların yaydığı ışığın çoğu NIR dalga boylarında olduğundan, nemli bir sera halinin gezegenlerin onlara yakın hareket etmesine neden olacağını kanıtladı. Bu, yüzey koşullarının, sıcak ve kuru değil, koşulların sıcak ve nemli olduğu tropikal bölgelerdeki Dünya deneyimi ile karşılaştırılmasına neden olacaktır.
Proxima Centauri'nin sağ üst köşesinde kırmızı cüce Proxima Centauri'nin yörüngesindeki gezegenin yüzeyinin izlenimi, ikili yıldız Alpha Star AB. Resim: ESO
Daha da önemlisi, model, nir tarafından yönlendirilen sürecin stratosferin nemini kademeli olarak artırdığını ve böylece yıldıza daha yakın olan dış gezegenlerin yaşanabilir kalabileceğini gösteriyor. Potansiyel yaşanabilirliği değerlendirmenin bu yeni yöntemi, gökbilimcilerin gezegensel atmosferlerin döngüsünü ve bu döngünün tek boyutlu modellerle mümkün olmayan özel özelliklerini simüle etmelerine olanak tanıyacak.
Ekip gelecekte yerçekimi, boyut, atmosferik bileşim ve yüzey basıncı gibi gezegen özelliklerindeki değişikliklerin su buharı dolaşımını ve yaşanabilirliği etkileyebileceğini değerlendirmeyi planlıyor. Bu, üç boyutlu modelleriyle birlikte gezegen dolaşım modellerini hesaba katacak ve gökbilimcilerin uzaktaki gezegenlerin potansiyel yaşanabilirliğini daha doğru bir şekilde belirlemelerine olanak tanıyacak. Anthony Del Genio'nun belirttiği gibi: Yıldızın sıcaklığını bildiğimiz sürece, yıldıza yakın gezegenlerin nemli bir serada olup olmayacağını tahmin edebiliriz. "Mevcut teknoloji, bir dış gezegenin atmosferinde az miktarda su buharı tespit ederek sınıra zorlanacak. Yeterli su tespit edilirse, bu, dünyanın nemli bir serada olduğu anlamına gelebilir.
Gökbilimcilere dış gezegenlerin yaşanabilirliğini belirlemek için daha kapsamlı bir yöntem sağlamanın yanı sıra, bu araştırma, m-tipi yıldızların etrafında yaşanabilir gezegenler bulmak isteyen dış gezegenler için de iyi bir haber. Samanyolu'ndaki tüm yıldızların yaklaşık% 75'ini oluşturan düşük kütleli, ultra soğuk, m-tipi yıldızlar evrendeki en yaygın yıldızlardır. Yaşanabilir dış gezegenleri destekleyebileceklerini biliyorlar, bu da bir gezegen bulma şansını büyük ölçüde artırıyor.
Resim, trappist-1 sisteminde yeni keşfedilen gezegenlerden biri olan trappist-1f'nin olası yüzeyini göstermektedir. Fotoğraf: NASA / JPL-Caltech
Ek olarak, bu araştırma çok iyi bir haber çünkü son zamanlarda yapılan çok sayıda çalışma, m-tipi yıldızların yaşanabilir gezegenleri barındırma yeteneği hakkında ciddi şüpheler uyandırdı. Bu araştırma, son yıllarda kırmızı cücelerin yakınında keşfedilen birçok karasal gezegene yanıt niteliğindedir. Ortaya çıkan şey, kırmızı cücelerin çok fazla işaret fişeği yaşadıkları ve kendi atmosferlerinde gezegenleri ortadan kaldırabilecekleridir.
Bunlar, 7 gezegenli TRAPPIST-1 sistemini (yıldızların yaşanabilir üç bölgesi) ve en yakın güneş dışı gezegen Proxima b. Eğik yıldızların çevresinde bulunan çok sayıda karasal gezegen, bu tür yıldızların doğal yaşam süresiyle birleştiğinde, birçok kırmızı cücenin astrofiziksel sosyal riskini yaşanabilir gezegenleri bulmanın en muhtemel yeri yapar. Bu son araştırma, bu gezegenlerin yaşanabilir toplar olabileceğini öne sürüyor.
