İnsanlar bahse girer mi? Uzak gezegenlerde yabancı yaşamı keşfetmek bir kumar olabilir
NASA Goddard Uzay Uçuş Merkezi kampüsündeki sıradan tuğla evde, satış makinesi büyüklüğünde binlerce bilgisayar kulakları sağır eden bir veri işleme korosunda vızıldadı. Gece gündüz saniyede 7 petaflop hesaplama yaparlar.Bu bilgisayarlar topluca NASA'nın görevi dünyanın gelecekteki iklimini tahmin etmek için karmaşık iklim modelleri çalıştırmak olan "keşif" süper bilgisayarları olarak bilinirler. Ama şimdi, hala daha uzak şeyleri keşfediyor. Son 20 yılda, güneş sistemi dışında keşfedilen 4.000'den fazla garip karasal gezegen arasında:
Yaşamı destekleyebilen ve dünya dışı yaşamı olan herhangi bir varlık var mı? Bilim adamları, bu soruların yanıtlarının muhtemelen sadece evet değil, aynı zamanda bir dizi şaşırtıcı koşul altında dünyaya kıyasla daha büyüleyici olduğunu keşfettiler. Bu keşif, Xu bilim adamlarını NASA'nın Dünya'nın ötesinde yaşam arayışı için çok önemli olan bir sorunu çözmek için çok çalışmaya sevk etti. Peki gezegenleri yaşam için uygun kılan şeylere dair düşüncelerimizin çok sınırlı olması mümkün mü? Yeni nesil güçlü teleskoplar ve uzay gözlemevleri kesinlikle bize daha fazla ipucu sağlayacak.
İlk kez, bu araçlar bilim adamlarının en cazip gezegen atmosferini analiz etmelerine olanak tanıyacak: Dünya gibi kayalık gezegenler yüzeylerinde akan yaşamın temel bileşenine (sıvı su) sahip olabilir. Şu anda uzak atmosferi tespit etmek zor ... Günümüz teknolojisine göre, güneş sistemi dışındaki en yakın dış gezegene bir uzay aracını fırlatmak 75.000 yıl sürüyor. Güçlü teleskoplarla bile, yakındaki dış gezegenler üzerinde ayrıntılı araştırmalar yapmak neredeyse imkansızdır. Sorun şu ki, yıldızların ışığı altında boğulacak kadar küçük olmaları ... Bilim adamları, kendilerinden yansıyan soluk ışık sinyallerini ayırt edemiyorlar, bu da yüzeydeki yaşamın kimyasal bileşimini ortaya çıkarabilir.
Başka bir deyişle, pek çok bilim insanının işaret ettiği gibi, bu dış gezegenlerin etrafındaki atmosferin bileşimini tespit etmek, Washington, DC'de durmak, Los Angeles'ta bir projektörün yanında bir ateş böceğinin bir anlık görüntüsünü yakalamaya çalışmak gibidir. NASA'nın Kaliforniya, Pasadena'daki Jet Tahrik Laboratuvarı'nda baş dış gezegen bilim adamı olan Karl StapelFeldt şunları söyledi: Bu gerçeklik iklim modellerini keşif için gerekli kılıyor ve bu modeller, görmemiz gerekenler hakkında somut ve test edilebilir şeyler yapıyor. Bunların gelecekteki teleskopların tasarımı ve gözlem stratejileri için çok önemli olduğu tahmin edilmektedir.
Güneş Sistemi-Dünya buna iyi bir örnek
(Daire kartı buraya eklendi, lütfen görüntülemek için Toutiao istemcisine gidin)Büyük yer ve uzay teleskopları ile evreni tarama sürecinde gökbilimciler, hayal gücünden alınmış gibi görünen çeşitli yabancı dünyaları keşfettiler. NASA Goddard astrofizikçisi Elisa Quintana (ELISA Quintana), dünya büyüklüğünde bir karasal gezegen olan Kepler-186f'nin keşfine öncülük etti. Quintana şunları söyledi: Bilim adamları uzun süredir güneşe ve dünyaya benzer sistemler bulmaya odaklandılar. Çünkü güneş sistemi bildiğimiz tek şey, ancak keşfedilen birçok gezegen türü var.Ay kadar küçük gezegenler ve Jüpiter kadar büyük dev gezegenler keşfettik.
Küçük yıldızların, dev yıldızların ve çok yıldızlı sistemlerin etrafında dönen bazı gezegenler de keşfedildi. Aslında, NASA'nın Kepler Uzay Teleskobu ve yeni geçen dış gezegen araştırma uydusu "Tess" ve yer tabanlı teleskoplar tarafından tespit edilen gezegenlerin çoğu, kayalık Dünya ile gaz halindeki Uranüs'ün büyüklüğü arasındadır. Şimdiye kadar, boyut olarak Dünya'ya en yakın gezegenler teorik olarak yaşanabilir koşullara sahip olma olasılığı en yüksek olanlardır. Şu anda, sadece Samanyolu'ndaki yıldızların çoğunu oluşturan "kırmızı cüceler" etrafında bulunurlar. Ancak bunun nedeni muhtemelen kırmızı cücelerin güneşten daha küçük ve daha koyu olmasıdır, bu nedenle kırmızı cücelerin yörüngesinde dönen gezegenler teleskoplarla tespit edilmesi daha kolay sinyaller yayar.
Kırmızı cüceler çok küçük oldukları için, yerçekimini korumak için gezegenler çok yakın (Merkür'den güneşe daha yakın) olmalıdır. Kırmızı cüceler diğer tüm yıldızlardan daha soğuk olduklarından, sıvı suyun yüzeyde birikmesine izin verecek kadar ısıyı emebilmeleri için gezegenlerin onlara daha yakın olması gerekir. Kırmızı cüce yıldız sisteminde bulunan en çekici gezegen, bize en yakın dış gezegen olan Proxima Centauri b'dir. TRAPPIST-1 sisteminde güneş sisteminin yakınında yedi kayalık gezegen de var, ancak bu gezegenlerin yaşamı sürdürüp sürdüremeyeceği hala tartışmalı bir konu.
Bilim adamları, kırmızı cücelerin gezegenlerine yaydıkları zararlı ultraviyole ve X-ışını radyasyonunun, güneşin güneş sistemine yaydığı radyasyondan 500 kat daha fazla olduğuna dikkat çekti. Yüzeyde, bu ortam atmosferi soyacak, okyanusu buharlaştıracak ve DNA'yı yok edecek. Ancak radyasyona rağmen, Dünya'nın iklim modeli kırmızı cücelerin etrafındaki kayalık dış gezegenlerin yaşanabilir gezegenler olabileceğini gösteriyor. Anthony Del Genio, Ulusal Havacılık ve Uzay Dairesi'nin (NASA) Goddard Uzay Araştırmaları Enstitüsü'nde emekli bir gezegen iklim bilimcisidir.
Atmosferin ve okyanusun rolü
Kariyeri boyunca Ginho, Dünya ve Proxima b dahil diğer gezegenlerin iklimini simüle etti. Ginho araştırma ekibi, Proxima b'yi yaşamı tutacak kadar sıcak ve nemli hale getirmek için ne kadar ısıya ihtiyaç olduğunu test etmek için Proxima b'deki olası iklimi simüle etti. Bu tür bir modelleme araştırması, NASA bilim insanlarının, NASA'nın yakında çıkacak olan James Webb Uzay Teleskobu ile daha hayat vaat eden araştırmalara değer birkaç gezegeni belirlemesine yardımcı oldu. Simülasyon araştırması gözlemcilere yaşanabilirliğe uygun herhangi bir gezegen olup olmadığını söyleyemese de onlara şunu söyleyebilir:
Uygun aday gezegen arayışının ortasında bir gezegen olup olmadığı. Proxima b, güneşten yalnızca 4,2 ışıkyılı uzaklıkta bulunan üç yıldızlı (üç yıldızlı) bir sistem olan Proxima Centauri'nin yörüngesinde bulunuyor. Aksi takdirde, bilim adamları bunun hakkında çok az şey biliyorlar. Aynı zamanda, bilim adamları onun Dünya'nın kütlesinden biraz daha büyük olduğu tahmin edilen kayalık bir gezegen olduğuna inanıyorlar. Bilim adamları, Proxima b'nin yörüngede dönerken yerçekimi kuvvetini gözlemleyerek Proxima kütlesini çıkarabilirler. Proxima b ile ilgili sorun şudur: Bu gezegenin güneş etrafında dönmesi yalnızca 11,2 gün sürerken, dünyanın güneş etrafında dönmesi 365 gün sürüyor.
Fizik bilim adamlarına, bu düzenlemenin Proxima b'nin yerçekimi tarafından yıldızına kilitlenmesine neden olabileceğini söylüyor, tıpkı ayın yerçekimi tarafından dünyaya kilitlenmesi gibi. Doğruysa, Proxima b'nin bir tarafı yıldızın yoğun radyasyonuyla karşı karşıya kalırken, diğer tarafı karanlık uzayda donmuş durumda ki bu her iki tarafta da yaşam için iyi bir işaret değil. Araştırma simülasyonları, Proxima b'nin veya benzer özelliklere sahip herhangi bir gezegenin de yaşanabilir olabileceğini gösteriyor, çünkü atmosfer ve okyanus bunda temel bir rol oynuyor. Del Genio ekibi, ilk olarak 1970'lerde geliştirilen Dünya'nın iklim modelini yükseltti ve Rocke-3-D adlı bir gezegen simülatörü yarattı.
Proxima b'nin bir atmosfere sahip olup olmadığı, gelecekteki teleskoplarla çözülmesi beklenen, çözülmemiş bir kilit konudur.Her simülasyonda, araştırma ekibi Proxima b'nin havasındaki sera gazlarının türünü ve miktarını değiştirdi. Ayrıca okyanusun derinliğini, boyutunu ve tuzluluğunu değiştirdi ve bu ayarlamaların Proxima b iklimini nasıl etkileyeceğini görmek için toprağın suya oranını ayarladı. ROKE-3-D gibi modeller sadece dış gezegenler hakkında bazı temel bilgilerle başlar: boyut, kütle ve yıldızlara uzaklık. Bilim adamları, bir yıldızın önünden bir gezegen geçtiğinde yaydığı ışığın zayıfladığını gözlemleyebilirler:
Veya bir yıldızın etrafında dönerken bir gezegendeki çekim kuvvetini ölçerek bu sonuçlara varın. Bu kıt fiziksel ayrıntılar, en karmaşık iklim modellerini oluşturmak için gereken 1 milyon satırlık bilgisayar kodunu içeren denklemler için bilgi sağlar. Bu kod, NASA gibi bilgisayarlara, küresel iklim sistemini simüle etmek için yerleşik doğal kuralları kullanmaları için süper bilgisayarları keşfetmeleri talimatını verir. Diğer birçok faktörün yanı sıra, iklim modelleri atmosfer ve okyanusların nasıl dolaştığını ve etkileşime girdiğini ve güneşten gelen radyasyonun gezegen atmosferleri ve yüzeyleriyle nasıl etkileşime girdiğini dikkate alır.
Araştırma ekibi, keşif süper bilgisayarında ROKE-3-D'yi çalıştırırken, Proxima b'nin varsayımsal atmosferinin büyük bir güneş şemsiyesi gibi hareket ederek saptığını ve yayıldığını gördüler. Bu, Proxima b'nin güneşe bakan tarafındaki sıcaklığı aşırı ısınmadan ısınmaya düşürür. Diğer bilim adamları, Proxima b'nin o kadar büyük bir bulut katmanı oluşturabildiğini keşfettiler ki, insanlar yüzeyden yukarı bakarsa tüm gökyüzünü karartacaklar. NASA Goddard gezegen bilimcisi Ravi Kopalap ayrıca dış gezegenlerin potansiyel iklimini de modelledi ve şunları söyledi: Bir gezegen yerçekimi tarafından kilitlenmişse ve ekseni boyunca yavaşça dönüyorsa, o zaman yıldızın önünde oluşum olacaktır. Bir bulut çemberi her zaman onu işaret eder.
Bunun nedeni, yıldızın atmosferi ısıttığı yerde konveksiyona neden olan Coriolis etkisi adı verilen bir kuvvettir. Aynı zamanda, dış gezegenlerin potansiyel iklimi modellendi ve model, Proxima b'nin böyle olabileceğini gösterdi. Proxima b'nin gündüz sıcaklıklarını beklenenden daha yüksek yapmasına ek olarak, atmosfer ve okyanus sirkülasyonunun birleşimi, sıcak hava ve suyun gezegenin etrafında hareket etmesine ve böylece ısıyı soğuk tarafa aktarmasına neden olacaktır. Bu nedenle Proxima b sadece atmosferin gece donmasını engellemekle kalmaz, geceleri de bazı yerel koşullar yaratır.Bu alanlarda ışık olmasa bile bu alanlar sıvı suyu yüzeyde tutacaktır.
Ona yeni gözlerle bak
Atmosfer, gezegeni çevreleyen moleküler zarftır ve ısının korunmasına ve dolaşımına yardımcı olmanın yanı sıra, atmosfer aynı zamanda yaşamı besleyen veya onun ürettiği gazı da dağıtır. Bu gazlar, bilim adamlarının dış gezegenlerin atmosferinde arayacakları sözde "biyolojik özellikler" dir, ancak neye bakmaları gerektiği hala belirsizdir. Güneş Sistemi Dünyası, bilim adamlarının atmosferin yaşamı sürdüren kimyasal bileşimine sahip olduklarının tek kanıtıdır. Ancak, Samanyolu ve gezegenlerinin bir modeli olarak dünyanın kimyasallarını kullanırken dikkatli olunmalıdır. Örneğin Goddard gezegen bilimcisi Giada Arney'nin simülasyonları, oksijen kadar basit bir şeyin bile bir tuzak oluşturabileceğini gösteriyor.
Uzaylı medeniyetler milyarlarca yıl önce teleskoplarını dünyaya, oksijenle sarılmış mavi bir gezegen bulmayı umarlarsa hayal kırıklığına uğrayacaklar; belki de teleskoplarını başka bir dünyaya yönelteceklerdi. Bununla birlikte, 3,8 milyar ile 2,5 milyar yıl önce metan, oksijen değil, yaşam bulmak için en iyi biyolojik özellik olabilir. Bu molekül o sırada büyük miktarlarda üretildi ve muhtemelen okyanusta sessizce doğan mikroorganizmalar tarafından üretildi. Dünya tarihinin bu aşamasıyla ilgili ilginç olan şey, modern Dünya ile karşılaştırıldığında çok tuhaf olmasıdır. O zamanlar dünyada oksijen yoktu, bu yüzden dünya teleskopta açık mavi bir nokta bile değil, açık turuncu bir nokta idi.
Bu, erken Dünya'yı saran metan dumanı tarafından üretilen turuncu pus olabilir. Bunun gibi keşifler, "dış gezegenlerin olasılıkları hakkındaki düşüncemizi genişletiyor" ve gezegen bilim adamlarının uzak gezegenlerin atmosferlerinde arayacakları biyolojik özelliklerin listesini genişletmeye yardımcı oluyor. Gezegen iklimi modelleri teorik olsa da, bu da bilim insanlarının gerçek dünyada henüz ölçüm yapma fırsatına sahip olmadıkları anlamına gelir, gelecekteki gözlemler için bir plan sağlarlar. İklimi simüle etmenin ana hedeflerinden biri, en umut verici gezegenleri, Webb teleskopunda ve diğer görevlerde yaşam ile tespit etmektir, böylece bilim adamları, sınırlı ve pahalı teleskop zamanını en verimli şekilde kullanabilirler.
Ek olarak, bu simülasyonlar bilim insanlarının bir gün tespit edilebilecek potansiyel kimyasal imzaların bir kataloğunu oluşturmasına yardımcı oluyor. Böyle bir veri tabanına sahip olmak, bilim insanlarının gözlemledikleri gezegenin türünü hızlı bir şekilde belirlemelerine ve teleskopu başka bir yere taşımaya veya keşfetmeye devam edip etmemeye karar vermelerine yardımcı olabilir. Del Genio ayrıca şunları söyledi: Uzak gezegenlerde yaşamı keşfetmek bir kumar olabilir! İnsanlar bahse girer mi? Bahis kazanabilir misin? İnsanların evreni keşfetme konusundaki tarihsel hırsına bakılırsa, tabii ki cesaret mi ederler? En akıllıca gözlemlemek ve tespit etmek istiyorsak, iklim modelleri özellikle önemlidir, çünkü bu yalnızca bulma olasılığını artıracaktır.
Brocade Park Araştırma / Gönderen: NASA Goddard Uzay Uçuş Merkezi
Brocade Park Bilim, Teknoloji, Bilimsel Araştırma, Popüler Bilim
Takip edin Bokeyuan Daha fazlasını görün Damei Universe Science
