Sterrekunde

Kan 'n swaar exoplanet water vloeibaar en 4 ° warm wees?

Kan 'n swaar exoplanet water vloeibaar en 4 ° warm wees?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Gestel daar is 'n eksoplanet wat buite sy bewoonbare sone om sy gasheerster wentel. Gestel verder dat dit baie water het, en miskien vergelykbaar is met die aarde as dit kom by die volume-verhouding van water in vergelyking met die res van die planeet.

Nou is die water op sy digste 4 ° Celsius warm. My vraag is: Kan die gewig van die eksoplaneet die water in 'n vloeibare toestand dwing deur dit tot die temperatuur van die laagste digtheid te druk?

My intuïsie sou nee sê, want temperatuur is immers niks anders as molekulêre beweging nie, en elke soort versnelde beweging is veronderstel om die totale energie van 'n stelsel te verlaag, wat absurd lyk.

Dit blyk ook 'n verklaring te wees van die sogenaamde "flou jong sonparadoks", wat in die geologie bekend is.

As die antwoord hiervan verskil, lees ek graag 'n uiteensetting van hoe my redenasie gebrekkig was.


Skaars. Kan wees. Waarskynlik. Dit hang af.

Vloeibare water by atmosferiese druk is digste by 4 ° C - maar dit is 'n funksie van druk en temperatuur.

Die fase van 'n materiaal (vaste stof, vloeistof, gas, kritiek) hang af van beide, druk en temperatuur - en so ook die digtheid wat van albei afhanklik is, lineêr binne een fase, wat nie aan fasegrense is nie. Die fasediagram van water wat die fase beskryf vir enige kombinasie van temperatuur en druk, is verbasend kompleks vir water en dus een van die minste goed gevestigde.

Miskien kan 'n mens jou vraag reeds met 'n duidelike 'ja' beantwoord, as jy 'n oseaan op die oppervlak as 'n aanvaarbare antwoord beskou. Enceladus se interieur word ietwat verhit deur getyinteraksie met Saturnus. Uit waarnemings van Cassini weet ons dat ons onder 'n 30 km dik ysplaat op Saturnus se maan Enceladus 'n oseaan van vloeibare soutwater het - 'n bron vir die geiseraktiwiteit op daardie maan.


Nuutgevonde uitheemse planeet is miskien nog die meeste aardagtig

Dit is nie Earth 2.0 nie, maar wetenskaplikes kom nader.

NASA se planeetjag-Kepler-ruimtetuig is miskien dood, maar sy ontdekkings bly inrol.

Wetenskaplikes wat die data wat deur Kepler versamel is, wat NASA in November 2018 afgetree het, ontleed, het net 'n verborge juweel gevind: 'n wêreldgrootte wêreld wat moontlik die lewe soos ons dit ken, kan ondersteun.

Die eksoplanet, Kepler-1649c, sirkel 'n rooi dwergster wat 300 ligjaar van die aarde af lê, berig 'n nuwe studie. Kepler-1649c voltooi elke 19,5 aarde een baan en plaas die uitheemse planeet in die "bewoonbare sone" van sy gasheerster, die regte afstand waar vloeibare water op 'n wêreldoppervlak kan bestaan. (Omdat rooi dwerge so dof is, lê hul bewoonbare gebiede redelik naby.)

"Hierdie intrigerende, verre wêreld gee ons nog groter hoop dat 'n tweede aarde tussen die sterre lê en wag om gevind te word," het Thomas Zurbuchen, mede-administrateur van die NASA se direksie vir wetenskaplike sending, in 'n verklaring gesê.

Kepler het op planete gejag met behulp van die "transito-metode" om sterre te monitor vir klein helderheidsdompels wat veroorsaak word deur planete wat hul gesigte kruis vanuit die perspektief van die ruimtetuig. Kepler het dit in twee fases gedoen: op sy hoofmissie, wat tot 2013 geduur het, en tydens 'n uitgebreide missie genaamd K2, wat 17 maande gelede toegedraai is toe die ruimtetuig se brandstof op was.

Albei hierdie veldtogte was baie suksesvol. Kepler het ongeveer twee derdes van die 4 100 bevestigde eksoplanete opgemerk wat sterrekundiges tot dusver ontdek het. En die waarnemings van die ruimtetuig dui daarop dat 20-25% van die sowat 200 miljard sterre in die Melkwegstelsel rotse wêrelde in die bewoonbare gebied huisves. Dit is baie potensiële lewensonderhoudende vaste eiendom.

Kepler se groot datastel sal sterrekundiges jare lank besig hou. Sommige van hierdie werk behels dubbele kontrole en probeer om bona fide-planete op te grawe wat deur vorige keurprogrammatuur verkeerd as positiewe positiewe bestempel is. En daar is baie vals positiewe aspekte in die Kepler-gegewens, want baie ander dinge as om planete wentel, kan die helderheid van die sterre laat daal. (Daar bestaan ​​byvoorbeeld baie sterre in binêre stelsels, en Kepler het gewoonlik verduisterings van een ster gesien deur sy binêre metgesel.)

Inderdaad, 'n span navorsers het die Kepler False Positive Working Group gevorm om presies sulke ondersoeke te doen. En hulle het vasgestel dat Kepler-1649c verkeerdelik as 'n vals positief uitgegooi is, berig die nuwe studie wat vandag (15 April) aanlyn in The Astrophysical Journal Letters gepubliseer is.

Kepler-1649c is net 1,06 keer die grootte van die aarde en kry 75% van die sterre energie-invloei wat ons planeet van die son kry. Hierdie kombinasie van eienskappe maak die nuutgevonde wêreld inderdaad nogal spesiaal.

"Daar is ander eksoplanete wat na skatting nader aan die aarde is, soos TRAPPIST-1f en, volgens sommige berekeninge, Teegarden c," het NASA-amptenare in dieselfde verklaring geskryf. "Ander is moontlik nader aan die aarde in temperatuur, soos TRAPPIST-1d en TOI 700d. Maar daar is geen ander eksoplanet wat in albei hierdie waardes nader aan die aarde beskou word nie, wat ook in die bewoonbare sone van sy stelsel lê."

Kepler-1649c het 'n naburige planeet, Kepler-1649b, wat ongeveer die helfte van die afstand om die rooi dwerg wentel en dus waarskynlik te warm is om die lewe soos ons dit ken, te onderhou.

En die ware vooruitsigte van Kepler-1649c is moeilik om te bepaal. Sterrekundiges weet byvoorbeeld niks van sy atmosfeer nie, en die samestelling en dikte van 'n wêreld se lug hang sterk saam met die temperatuur en die vermoë om oppervlakwater in die vloeistoffase te handhaaf. Daarbenewens laat rooi dwerge kragtige fakkels gereeld los, veral in hul jeug, sodat planete in hul bewoonbare gebiede hul atmosfeer relatief vinnig kan laat stroop.

Maar rooi dwerge kom ongelooflik algemeen voor, wat ongeveer 70% van die sterrebevolking van die Melkweg uitmaak. Dit is dus maklik en aanloklik om jou voor te stel dat toestande wat bevorderlik is vir die aarde, in ten minste 'n paar van hul gasheerwêrelde ontstaan ​​het.

"Hoe meer data ons kry, hoe meer tekens sien ons op die idee dat potensieel bewoonbare en aardse eksoplanete algemeen voorkom in hierdie soort sterre," het hoofskrywer Andrew Vanderburg, 'n navorser aan die Universiteit van Texas in Austin, gesê. in dieselfde verklaring. "Met rooi dwerge byna oral rondom ons sterrestelsel, en hierdie klein, potensieel bewoonbare en rotsagtige planete om hulle, is die kans dat een daarvan nie te anders as ons aarde lyk nie."

Mike Wall is die skrywer van "Daar buite"(Grand Central Publishing, 2018 geïllustreer deur Karl Tate), 'n boek oor die soeke na uitheemse lewe. Volg hom op Twitter @michaeldwall. volg ons op Twitter @Spacedotcom of Facebook.

Vir 'n beperkte tyd kan u 'n digitale inskrywing op enige van ons topverkoper wetenskapstydskrifte afneem vir slegs $ 2,38 per maand, of 45% afslag op die standaardprys vir die eerste drie maande.

Sluit aan by ons Ruimteforums om aan te hou praat oor die nuutste missies, naghemel en meer! En as u 'n nuuswenk, regstelling of opmerking het, laat dit ons weet by: [email protected]

In die verslag oor hierdie moontlike, bewoonbare Aarde 2.0 merk ek op: "Kepler-1649c is net 1.06 keer die grootte van die aarde en kry 75% van die sterre energie-invloei wat ons planeet van die son kry. Hierdie kombinasie van eienskappe maak die nuutgevonde wêreld inderdaad baie spesiaal. '

75% van die sonkrag-vergelyking met die huidige son lyk meer op die sneeubal-aarde van die Prekambrium tydens die flou jong son. Ander verslae toon dat die oppervlaktemperatuur 234 Kelvin kan wees, vergeleke met 288 Kelvin of 15C op die aarde. Dit is naby aan -40 ° C, 'n warm sonnige dag op die strand :) 'n Bewoonbare sone Aarde-grootte planeet gered van vals positiewe status

In die verslag oor hierdie moontlike bewoonbare Aarde 2.0 merk ek op: "Kepler-1649c is net 1,06 keer die grootte van die aarde en kry 75% van die sterre energie-invloei wat ons planeet van die son kry. Hierdie kombinasie van eienskappe maak die nuutgevonde wêreld inderdaad baie spesiaal. '

75% van die sonkrag-vergelyking met die huidige son lyk meer op die sneeubal-aarde van die Prekambrium tydens die flou jong son. Ander verslae toon dat die oppervlaktemperatuur 234 Kelvin kan wees, vergeleke met 288 Kelvin of 15C op die aarde. Dit is naby aan -40 ° C, 'n warm sonnige dag op die strand :) 'n Bewoonbare sone Aarde-grootte planeet gered van vals positiewe status

Wetenskaplikes wat argiefdata wat deur NASA se ontbinde Kepler-ruimtetuig versamel is, ontleed, het net 'n verborge juweel gevind: 'n Aarde-wêreld wat moontlik die lewe soos ons dit ken, kan ondersteun.

Nuutgevonde uitheemse planeet is dalk nog die meeste aardagtig: Lees meer

Teken in vir e-pos nuusbriewe

Kry ruim nuus en die nuutste opdaterings oor vuurpyle, skywatching-geleenthede en meer!

Dankie dat u by Space aangemeld het. U sal binnekort 'n verifikasie-e-pos ontvang.


Inhoud

Massa, radius en temperatuur

Die skynbare neiging van Proxima Centauri b se baan is nog nie gemeet nie. Die minimum massa van Proxima b is 1,17 M , wat die werklike massa sou wees as sy baan vanaf die aarde gesien word. [1] Sodra die wentelhelling daarvan bekend is, kan die massa bereken word. Meer skuins oriëntasies impliseer 'n hoër massa, met 90% van die moontlike oriëntasies wat 'n massa onder 2,77 M impliseer . [1] As die baan van Proxima Centauri b dieselfde is as die van die kandidaat-eksoplanet Proxima Centauri c, waarvan die werklike massa onlangs bereken is met behulp van verskillende kombinasies van die spektroskopiese baanparameters, Gaia DR2-bewegingsafwyking en astrometriese metings, dan is 'n ware massa van Proxima b kan geskat word. Byvoorbeeld 'n 2020-artikel gepubliseer deur Tasker en Laneuville et al. skat 1,60 +0,46
−0.36 Aardmassas. [3] Ander moontlike waardes is voorgestel, insluitend nog 'n 2020-artikel deur Kervella et al. geskat 2,1 +1,9
−0.6 Aardmassas, [13] en nog een deur Benedict et al. geskatte 3,0 ± 0,3 Aardmassas [14] as ware massawaardes vir Proxima b.

Die presiese radius van die planeet word na raming effens groter as dié van die aarde, maar die presiese graad is nie volledig bekend nie, hoewel onlangse ramings ongeveer 1,3 R voorstel. . As dit 'n rotsagtige samestelling en 'n digtheid gelyk het aan die aarde, is die radius daarvan kleiner. Dit kan groter wees as dit 'n laer digtheid as die aarde het, of 'n massa hoër as die minimum massa. [15] Proxima Centauri b het, soos baie planete van superaarde grootte, 'n ysige samestelling soos Neptunus, met 'n dik omhullende waterstof- en heliumatmosfeer, is hierdie waarskynlikheid groter as 10% bereken. [16] Dit lyk egter onwaarskynlik op grond van onlangse gemodelleerde massa en radius.

Die planeet het 'n ewewigtemperatuur van 234 K (-39 ° C -38 ° F), [2] ietwat kouer as die aarde se 255 K (-18 ° C -1 ° F). [17] Die presiese oppervlaktemperatuur van die planeet kan nie tans bepaal word nie, omdat verskeie faktore wat die temperatuur bepaal onbekend is. Sulke faktore kan insluit of dit 'n atmosfeer of getyverhitting het.

Gasheerster Redigeer

Die planeet wentel om 'n M-tipe rooi dwerg met die naam Proxima Centauri. Die ster het 'n massa van 0,12 M en 'n radius van 0,14 R . [2] Dit het 'n oppervlaktemperatuur van 3042 K [18] en is 4,85 miljard jaar oud. [19] Ter vergelyking is die son 4,6 miljard jaar oud [20] en het dit 'n oppervlaktemperatuur van 5778 K. [21] Proxima Centauri draai een keer ongeveer elke 83 dae, [22] en het 'n helderheid van ongeveer 0,0015 L . [2] Proxima Centauri is, net soos die twee groter sterre in die drievoudige sterrestelsel, ryk aan metale in vergelyking met die son, iets wat normaalweg nie in sterre soos Proxima gevind word nie. [ aanhaling nodig ] Die metallisiteit daarvan ([Fe / H]) is 0,21, of 1,62 keer die hoeveelheid wat in die son se atmosfeer voorkom. [23] [noot 1]

Alhoewel Proxima Centauri die naaste ster aan die son is, is dit vanweë die lae helderheid (gemiddelde skynbare magnitude van 11,13 [24]) nie sigbaar vir die blote oog vanaf die aarde nie.

Proxima Centauri is 'n fakkelster. [25] Dit beteken dat dit af en toe dramatiese toenames in helderheid en hoë-energie-uitstoot ondergaan as gevolg van magnetiese aktiwiteit wat groot sonstorms sou veroorsaak. Op 18 Maart 2016 is 'n supervlam waargeneem met 'n energie van 10 26,5 joule. [26] Die fakkel in Maart 2016 het ongeveer 68 keer die normale vlak bereik, dus 'n bietjie helderder as die son. [27] Die oppervlakbestraling is geskat op 100 keer soveel as wat nodig is om selfs UV-geharde mikroörganismes dood te maak. Op grond van die tempo van waargenome fakkels, sal totale osoonuitputting van 'n aardagtige atmosfeer binne 'n paar honderdduisend jaar plaasvind. [28] [29]

Orbit Edit

Proxima Centauri b wentel sy gasheerster elke 11,186 dae op 'n semi-hoofasafstand van ongeveer 0,05 astronomiese eenhede (7.000.000 km 5.000.000 mi), wat beteken dat die afstand vanaf die eksoplanet tot sy gasheerster 'n twintigste van die afstand vanaf die aarde is na die son toe. [2] Vergelykend, Mercurius, die naaste planeet aan die son, het 'n semi-hoofasafstand van 0,39 AE. Proxima Centauri b ontvang ongeveer 65% van die hoeveelheid stralingsvloei van sy gasheerster wat die aarde van die son ontvang - ter vergelyking ontvang Mars ongeveer 43%. Die meeste stralingsvloei van Proxima Centauri is in die infrarooi spektrum. In die sigbare spektrum ontvang die eksoplanet slegs

3% van die PAR (400–700 nm) van die aardbestraling - ter vergelyking ontvang Jupiter 3,7% en Saturnus 1,1%. [30] - dit sal gewoonlik nêrens op Proxima Centauri b se oppervlak veel helderder word as skemer nie. Die maksimum verligting van horisontale grond teen skemer by sonsopkoms is ongeveer 400 lux, [31] terwyl die verligting van Proxima b ongeveer 2700 lux is met 'n stil Proxima. Proxima het ook fakkels. Die helderste fakkel wat tot 2016 waargeneem is, het die visuele helderheid van Proxima ongeveer 8 keer verhoog, wat 'n groot verandering van die vorige vlak sou wees, maar met ongeveer 17% die verligting van die aarde, nie baie sterk sonlig nie. [Opmerking 2] Vanweë sy strakke baan ontvang Proxima Centauri b egter ongeveer 400 keer meer X-straalstraling as wat die aarde doen. [2]

Die bewoonbaarheid van Proxima Centauri b is nog nie vasgestel nie, [8] [9], maar die planeet is onderworpe aan sterre winddruk van meer as 2000 keer die wat die aarde van die sonwind ervaar. [8] [32] Afwesig van 'n magneetveld, sal hierdie straling en die sterre winde waarskynlik enige atmosfeer wegwaai en die ondergrond as die enigste potensieel bewoonbare plek op daardie planeet verlaat. [29] [33]

Die eksoplanet wentel binne die bewoonbare sone van Proxima Centauri, die streek waar vloeibare water op die oppervlak van die planeet met die regte planetêre toestande en atmosferiese eienskappe kan bestaan. Die gasheerster, met ongeveer 'n agtste van die massa van die son, het 'n bewoonbare sone tussen .040.0423–0.0816 AU. [2] In Oktober 2016 het navorsers van die Franse CNRS-navorsingsinstituut in Frankryk verklaar dat daar 'n groot kans is dat die planeet oseane sal beskerm en 'n dun atmosfeer het. [34] Dit is egter moeilik om hierdie hipoteses te toets, tensy die planeet voor sy ster uit die perspektief van die aarde deurgaan.

Gety-effekte en sterre fakkels Redigeer

Alhoewel Proxima Centauri b in die bewoonbare sone is, is die bewoonbaarheid van die planeet bevraagteken weens verskeie potensieel gevaarlike fisiese toestande. Die eksoplaneet is naby genoeg aan sy gasheerster sodat dit gety kan sluit. [35] In hierdie geval is dit moontlik dat enige bewoonbare gebiede beperk kan word tot die grensgebied tussen die twee uiterste kante, gewoonlik die terminatorlyn genoem, aangesien dit net hier is dat die temperatuur geskik is vir die bestaan ​​van vloeibare water . [36] As die planeet se eksentrisiteit op die baan 0 is, kan dit lei tot sinchrone rotasie, met een warm kant wat permanent na die ster kyk, terwyl die teenoorgestelde in permanente donkerte en ysige koue is. [37] [38] Proxima Centauri b se eksentrisiteit van die wentelbaan is egter nie met sekerheid bekend nie, net dat dit onder 0,35 is - potensieel hoog genoeg om 'n beduidende kans te hê om vasgevang te word in 'n 3: 2-draai-resonansie soortgelyk aan die van Mercurius, waar Proxima b ongeveer elke 7,5 Aardedae om sy as sou draai, met ongeveer 22,4 Aardae tussen die een sonsopkoms en die volgende. [10] [39] [40] Resonansies so hoog as 2: 1 is ook moontlik. [10] [40] Nog 'n probleem is dat die fakkels wat deur Proxima Centauri vrygestel is, die atmosfeer van die eksoplanet kon erodeer. As Proxima b egter 'n sterk magnetiese veld gehad het, sou die fakkelaktiwiteit van sy ouerster nie 'n probleem wees nie. [2]

Klimaat en atmosfeer moontlikhede

As daar water en 'n atmosfeer is, kan 'n baie meer gasvrye omgewing ontstaan. Gestel 'n atmosferiese N2 druk van 1 bar en .00.01 bar CO2, in 'n wêreld met oseane met gemiddelde temperature soortgelyk aan dié op Aarde, sou 'n wye ekwatoriale gordel (nie-sinchrone rotasie), of die grootste deel van die sonlig (synchrone rotasie), permanent ysvry wees. [40] [41] 'n Groot gedeelte van die planeet kan bewoonbaar wees as dit 'n atmosfeer het wat dik genoeg is om hitte oor te dra na die kant wat van die ster af wys. [36] As dit 'n atmosfeer het, dui simulasies daarop dat die planeet ongeveer soveel kon verloor het as die hoeveelheid water wat die Aarde het as gevolg van die vroeë bestraling in die eerste 100-200 miljoen jaar na die vorming van die planeet. Vloeibare water kan slegs in die sonnigste gebiede van die planeetoppervlak in swembaddens voorkom, hetsy in 'n gebied in die halfrond van die planeet wat na die ster kyk, of - as die planeet in 'n 3: 2-resonansierotasie is - daagliks in die ekwatoriale gordel. [10] [40] Altesaam beskou astrofisici die vermoë van Proxima Centauri b om water van sy vorming te behou, as die belangrikste punt om die huidige bewoonbaarheid van die planeet te evalueer. [42] Die planeet kan binne bereik van teleskope en tegnieke wees wat meer oor sy samestelling en atmosfeer kan bekendmaak, indien dit daar is. [8]

As 'n atmosfeer teenwoordig is, beteken dit dat die weer beïnvloed word deur langer golflengte van die rooi dwerg-ouerster. Wolkvorming aan die dagkant van die planeet sal belemmer word in vergelyking met die Aarde (of Venus), wat 'n helderder lug tot gevolg het. [43]

Van naby die Alpha Centauri-stelsel, sal die lug baie lyk soos vir 'n waarnemer op aarde, behalwe dat Centaurus sy helderste ster sou ontbreek. Die son sou 'n geel ster van 'n skynbare grootte van +0,5 in die oostelike Cassiopeia wees, teen die antipodale punt van Alpha Centauri se huidige regsopgang en -afwyking, om 02 uur 39 m 35 s + 60 ° 50 '(2000). Hierdie plek is naby die ster van 3,4 Cassiopeiae. As gevolg van die plasing van die son, sou 'n interstellêre of uitheemse waarnemer vind dat die / / van Cassiopeia 'n / / / vorm [aantekening 3] geword het, amper voor die Hartnevel in Cassiopeia.Sirius lê minder as 'n mate van Betelgeuse in die andersins ongemodifiseerde Orion en is met 'n sterkte van -1.2 'n bietjie flouer as van die aarde, maar steeds die helderste ster in die Alpha Centauri-lug. Procyon word ook in die middel van Tweeling verplaas, wat Pollux oorskry, terwyl beide Vega en Altair noordwaarts verskuif word in vergelyking met Deneb (wat weens sy groot afstand skaars beweeg), wat die Somerdriehoek 'n meer gelyksydige voorkoms gee.

Vanuit Proxima Centauri b lyk Alpha Centauri AB soos twee naby helder sterre met die gesamentlike skynbare grootte van -6,8. Afhangend van die binêre posisie van die binêre, sal die helder sterre opvallend vir die blote oog verdeel word, of soms, maar kort, as 'n enkele onopgeloste ster. Op grond van die berekende absolute groottes, sou die skynbare groottes van Alpha Centauri A en B onderskeidelik -6,5 en -5,2 wees. [noot 4]

Dit is onwaarskynlik dat Proxima Centauri b oorspronklik in sy huidige baan gevorm het, aangesien skyfmodelle vir klein sterre soos Proxima Centauri minder as een aardmassa M sou bevat. materie binne die sentrale AU ten tyde van die vorming daarvan. Dit impliseer dat Proxima Centauri b elders gevorm is op 'n nog te bepaal manier, of dat die huidige skyfmodelle vir sterrevorming hersiening nodig het. [2]

Die eerste aanduidings van die eksoplaneet is in 2013 deur Mikko Tuomi van die Universiteit van Hertfordshire gevind uit argiefwaarnemingsdata. [22] [44] Om die moontlike ontdekking te bevestig, het 'n span sterrekundiges die Pale Red Dot [note 5] -projek in Januarie 2016 van stapel gestuur. [45] Op 24 Augustus 2016 het die span van 31 wetenskaplikes van regoor die wêreld, [ 46] onder leiding van Guillem Anglada-Escudé van die Queen Mary Universiteit van Londen, het die bestaan ​​van Proxima Centauri b [19] bevestig deur middel van hul navorsing, gepubliseer in 'n portuurbeoordeelde artikel in Aard. [47] [2] [35] [48] [49] [50]

Die metings is gedoen met behulp van twee spektrograwe, HARPS op die ESO 3,6 m-teleskoop by La Silla-sterrewag en UVES op die 8 meter baie groot teleskoop. [2] Die piek radiale snelheid van die gasheerster gekombineer met die wenteltydperk wat die minimum massa van die eksoplanet kan bereken. Die kans op 'n vals positiewe opsporing is minder as een uit tien miljoen. [22]

Waarnemingskomplikasies van die ster is geneig om addisionele, nie onbeduidende grootte, om planete aan te dui nie. 'N Ander super-Aarde is opgemerk by die ontdekking van hierdie planeet as moontlik, en dit sou die baan van Proxima Centauri nie destabiliseer nie. [2] Een baie groot super-Aarde is in 2019 ontdek, bekend as Proxima Centauri c - dit wentel om 1,5 AE weg, te ver om die ander planeet enigsins aansienlik te kan trek.

Data van ESPRESSO sluit ekstra metgeselle met 'n massa van meer as 0,6 M uit gedurende periodes van korter as 50 dae. [1] 'n Moontlike metgesel, Proxima Centauri d, op 0,29 M , is gevind dat dit ongeveer 5,15 dae 'n baan het. [1] Dit verg verdere studie om die bestaan ​​daarvan te bevestig en die wenteleienskappe daarvan te identifiseer.

'N Span wetenskaplikes dink dat hulle Proxima Centauri b kan beeld en die atmosfeer van die planeet kan ondersoek vir tekens van suurstof, waterdamp en metaan, wat ESPRESSO en sfeer op die VLT kombineer. [52] Die James Webb-ruimteteleskoop kan die atmosfeer van Proxima Centauri b kenmerk, [53] maar daar is geen afdoende bewyse vir deurgange wat die meeste en HATSouth-fotometrie kombineer nie, wat dit minder as 1 persent kans gee om 'n transito-planeet te wees . [54] Toekomstige teleskope (die Extremely Large Telescope, the Giant Magellan Telescope, and the Thirty Meter Telescope) kan die vermoë hê om Proxima Centauri b. [ aanhaling nodig ]

Die ontdekking van Proxima b was belangrik vir Breakthrough Starshot, 'n bewys van konsepprojek wat daarop gemik was om 'n vloot miniatuur-sondes na die Alpha Centauri-stelsel te stuur. [55] Die projek word gelei deur die navorsingsonderneming Breakthrough Initiatives, en beplan om 'n vloot miniatuur onbemande ruimtetuie genaamd StarChips, te ontwikkel en van stapel te stuur, wat tot 20% van die ligspoed kan beweeg, [57] [58] ] binne ongeveer 20 jaar by die stelsel aankom met 'n kennisgewing wat die aarde 'n bietjie meer as vier jaar later bereik het. [6]

2069 Alpha Centauri-sending Wysig

In 2017 het Breakthrough Initiatives en die European Southern Observatory (ESO) 'n samewerking aangegaan om 'n soektog na bewoonbare planete in die nabygeleë sterstelsel, Alpha Centauri, moontlik te maak en te implementeer. Die ooreenkoms behels dat deurbraakinisiatiewe befondsing bied vir 'n opgradering van die VISIR (VLT Ekmager en Spektrometer vir middel-Eknfrared) instrument op ESO se Very Large Telescope (VLT) in Chili. [51]

'N Hoekgrootte-vergelyking van hoe Proxima in die lug sal verskyn, gesien vanaf Proxima b, in vergelyking met hoe die son in ons lug op aarde verskyn. Proxima is baie kleiner as die son, maar Proxima b is baie naby aan sy ster.

Die relatiewe groottes van 'n aantal voorwerpe, insluitend die drie sterre van die Alpha Centauri-drievoudige stelsel en 'n paar ander sterre waarvoor die hoekgroottes ook gemeet is. Die Sun en Jupiter word ook getoon ter vergelyking.

Hierdie grafiek toon die groot suidelike konstellasie van Centaurus (die Centaurus) en toon die meeste sterre wat met die blote oog sigbaar is in 'n helder donker nag. Die ligging van die naaste ster aan die sonnestelsel, Proxima Centauri, is met 'n rooi sirkel gemerk. Proxima Centauri is te flou om met die blote oog te sien, maar kan met 'n klein teleskoop gevind word.

Hierdie foto kombineer 'n uitsig oor die suidelike hemelruim oor die ESO 3,6-meter-teleskoop by die La Silla-sterrewag in Chili met beelde van die sterre Proxima Centauri (regs onder) en die dubbelster Alpha Centauri AB (links onder) van die NASA / ESA Hubble-ruimteteleskoop. Proxima Centauri is die naaste ster aan die sonnestelsel en word om die planeet Proxima wentel.


Kans vir reën

Onafhanklik het 'n span onder leiding van Tsiaras en Ingo Waldmann van die University College in Londen dieselfde Hubble-data gebruik om 'n eie ontleding te doen, wat vandag verskyn in Natuursterrekunde. Soos Benneke se span, het hulle ook bewyse van waterdamp in die atmosfeer van K2-18b gevind. In hul referaat sê Tsiaras en Waldmann dat daar statisties net 'n een-uit-3000-kans is dat die resultate 'n gelukskoot is.

Benewens die soeke na lewensvriendelike eksoplanete, kan die ontdekking ook die deur oopmaak vir die begrip van uitheemse weer. Die span van Benneke wys daarop dat toestande in die atmosfeer van K2-18b die vorming van vloeibare waterdruppels kan moontlik maak - en selfs reën. Waterdampwolke is al voorheen gevind in bruin dwerge, skelm voorwerpe wat op die grens tussen planeet en ster sweef. As die resultate geld, sou K2-18b die eerste bevestigde eksoplaneet met waterdampwolke wees.

Albei navorsingspanne sê dat die studies K2-18b 'n ideale teiken vir opvolgmissies maak, waaronder NASA se komende James Webb-ruimteteleskoop en die toekomstige ARIEL-ruimteteleskoop van die Europese Ruimte-agentskap. In teenstelling met Hubble, sal hierdie teleskope ander atmosferiese gasse soos metaan, ammoniak en koolstofdioksied kan sien - en moontlik selfs chemiese merkers lewenslank.


Eksoplanete

As ons na hierdie reuse-planeet sou reis, sou ons 'n wêreld sien gloei uit die hitte van sy vorming met 'n kleur wat herinner aan 'n donker kersiebloesem, 'n dowwe magenta.

GJ 504b wentel sy ster op byna nege keer die afstand wat Jupiter om die son wentel, wat 'n uitdaging is vir teoretiese idees oor hoe reuseplanete vorm.

Volgens die mees aanvaarde prentjie, wat die kernaanwasmodel genoem word, kry Jupiter-agtige planete hul begin in die gasryke afvalskyf wat 'n jong ster omring. 'N Kern geproduseer deur botsings tussen asteroïdes en komete lewer 'n saadjie en wanneer hierdie kern voldoende massa bereik, trek sy swaartekrag vinnig gas vanaf die skyf om die planeet te vorm.

Alhoewel hierdie model goed werk vir planete waarheen Neptunus wentel, ongeveer 30 keer die aarde se gemiddelde afstand van die son af (30 sterrekundige eenhede, of AU), is dit moeiliker vir wêrelde wat verder van hul sterre geleë is. GJ 504b lê op 'n geprojekteerde afstand van 43,5 AU vanaf sy ster. Die werklike afstand hang af van hoe die stelsel na ons siglyn kantel, wat nie presies bekend is nie.

Die navorsing is deel van die Strategiese verkenning van eksoplanete en skywe met Subaru (SEEDS), 'n projek om ekstrasolêre planete en protoplanetêre skywe direk deur 'n paar honderd sterre in die omgewing te beeld met behulp van die Subaru-teleskoop op Mauna Kea, Hawaii. Die vyfjaarprojek het in 2009 begin en word gelei deur Motohide Tamura by die National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ).

Hoewel direkte beelding waarskynlik die belangrikste tegniek is om planete rondom ander sterre waar te neem, is dit ook die uitdagendste.

Die SEEDS projekteer beelde op naby-infrarooi golflengtes met behulp van die nuwe adaptiewe optiese stelsel van die teleskoop, wat kompenseer vir die smeermiddel van die aarde se atmosfeer, en twee instrumente: die hoë kontras instrument vir die Subaru Next Generation Adaptive Optics en die infrarooi kamera en spektrograaf. Die kombinasie stel die span in staat om die grens van direkte beelding na flouer planete te skuif.

GJ 504b is ongeveer vier keer meer massief as Jupiter en het 'n effektiewe temperatuur van ongeveer 460 grade Fahrenheit (237 Celsius). Dit wentel om die G0-tipe ster GJ 504, wat effens warmer is as die son en flou sigbaar is vir die blote oog in die sterrebeeld Maagd. Die ster lê 57 ligjaar weg en die span skat dat die stelsel ongeveer 160 miljoen jaar oud is, gebaseer op metodes wat die ster se kleur- en rotasietydperk koppel aan sy ouderdom.

Die aangewese Kappa Andromedae b (kortweg Kappa And b), die nuwe voorwerp het 'n massa van ongeveer 12,8 keer groter as Jupiter & # 39 s. Dit plaas dit op die skeidingslyn wat die massiefste planete van die laagste massa bruin dwerge skei. Daardie dubbelsinnigheid is een van die voorwerpe van die objek, sê navorsers, wat dit 'n super-Jupiter noem om albei moontlikhede te benut.

Direkte beelding van eksoplanete is skaars, omdat die dowwe voorwerpe gewoonlik verlore gaan in die ster se skitterende glans. Massiewe planete straal die hitte-oorskot stadig uit hul eie formasie uit. Die planeet Jupiter stuur byvoorbeeld ongeveer twee keer die energie uit wat hy van die son ontvang. Maar as die voorwerp massief genoeg is, kan dit intern energie produseer deur 'n swaar vorm van waterstof genaamd deuterium te smelt. (Sterre soos die son, aan die ander kant, produseer energie deur middel van 'n soortgelyke proses wat die ligter en veel meer algemene vorm van waterstof versmelt.) Die teoretiese massa waar deuteriumfusie kan voorkom - ongeveer 13 Jupiters - is die laagste massa vir 'n bruin dwerg.

Jongsterstelsels is aantreklike teikens vir direkte eksoplanetbeelding omdat jong planete nog nie lank genoeg was om die hitte van hul vorming te verloor nie, wat hul helderheid in die infrarooi verhoog. Die span het gefokus op die ster Kappa En vanweë sy relatiewe jeug - geskat op die sagte ouderdom van 30 miljoen jaar, of net 0,7 persent die ouderdom van ons sonnestelsel, gegrond op die waarskynlike lidmaatskap van 'n stergroep bekend as die Columba Association. Die ster is 170 ligjaar weg in die rigting van die sterrebeeld Andromeda geleë en is sigbaar vir die blote oog.

Kappa And b wentel sy ster op 'n geprojekteerde afstand van 55 keer die aarde se gemiddelde afstand vanaf die son en ongeveer 1,8 keer so ver as Neptunus, die werklike afstand hang af van hoe die stelsel op ons siglyn gerig is, wat nie presies bekend is nie . Die voorwerp het 'n temperatuur van ongeveer 2 600 grade Fahrenheit (1400 Celsius) en lyk helderrooi as dit van naby deur die menslike oog gesien word.

Die span van Carson & # 39s het die voorwerp in onafhanklike waarnemings op vier verskillende infrarooi golflengtes in Januarie en Julie vanjaar opgespoor. Die vergelyking van die twee beelde wat 'n halfjaar uitmekaar geneem is, het getoon dat Kappa And b dieselfde beweging oor die lug vertoon as sy gasheerster, wat bewys dat die twee voorwerpe gravitasiegebonde is en deur die ruimte beweeg. Deur die helderheid van die super-Jupiter te vergelyk tussen verskillende golflengtes, word infrarooi kleure getoon, soortgelyk aan die waargeneem in die handjievol ander gasreusplanete wat suksesvol rondom sterre afgebeeld is.

Die navorsing is deel van die Strategiese verkenning van eksoplanete en skywe met Subaru (SEEDS), 'n poging van vyf jaar om ekstrasolêre planete en protoplanetêre skywe direk deur 'n paar honderd sterre in die omgewing te gebruik, met behulp van die Subaru-teleskoop op Mauna Kea, Hawaii. Die SEEDS-navorsingspan gaan voort om Kappa And b te bestudeer om die chemie van sy atmosfeer beter te verstaan, die baan te beperk en na moontlike sekondêre planete te soek.

Baie jong sterre waarvan bekend is dat hulle planete aanbied, besit ook skywe wat stof en ysige korrels bevat, deeltjies wat geproduseer word deur botsings tussen asteroïdes en komete wat ook om die ster wentel. Hierdie afvalskyfies toon dikwels skerp gedefinieerde ringe of spiraalpatrone, kenmerke wat die teenwoordigheid van wentelende planete kan aandui. Sterrekundiges bestudeer die strukture as 'n manier om die fisiese eienskappe van bekende planete beter te verstaan ​​en moontlik nuwe planke te ontdek.

Wanneer die massa van die gas ongeveer gelyk is aan die stofmassa, wissel die twee op 'n manier wat lei tot die stofklont en die vorming van patrone. Die gas gooi die stof effektief in die soorte strukture wat sterrekundiges sou verwag om te sien of daar 'n planeet aanwesig was.

Lyra en Kuchner noem dit die foto-elektriese onstabiliteit en ontwikkel 'n simulasie om die effekte daarvan te ondersoek. Hierdie animasie wys hoe die proses die digtheid van stof in 'n afvalskyf verander en vinnig lei tot die vorming van ringe, boë en ovale strukture.

Die nuut afgebeelde skyf omring SAO 206462, 'n ster van 8,7 sterkte wat ongeveer 456 ligjare weg in die sterrebeeld Lupus geleë is. Sterrekundiges skat dat die stelsel slegs ongeveer 9 miljoen jaar oud is. Die gasryke skyf strek oor ongeveer 14 miljard myl, wat meer as twee keer so groot is as die Pluto-baan in ons eie sonnestelsel.

Die Subaru-byna-infrarooi beeld onthul 'n paar spiraalvormige kenmerke wat langs die buitenste skyf buig. Teoretiese modelle toon dat 'n enkele ingeboude planeet 'n spiraalarm aan weerskante van 'n skyf kan produseer. Die strukture rondom SAO 206462 vorm nie 'n ooreenstemmende paar nie, wat daarop dui dat daar twee ongesiene wêrelde is, een vir elke arm.


Kanse van lewe op die nuutgevonde aarde-grootte planeet '100 persent', sê sterrekundige

'N Aarde-grootte planeet is opgemerk wat om 'n ster in die omgewing wentel op 'n afstand wat dit nie te warm en nie te koud maak nie - gemaklik genoeg om te bestaan, het navorsers vandag (29 September) aangekondig.

As dit bevestig word, sou die eksoplanet, met die naam Gliese 581g, die eerste aarde-agtige wêreld wees wat in 'n ster se bewoonbare sone gevind word, 'n gebied waar die temperatuur van die planeet vloeibare water op sy oppervlak kan onderhou.

En die ontdekkers van die planeet is optimisties oor die vooruitsigte om daar lewe te vind.

"Persoonlik, gegewe die alomteenwoordigheid en geneigdheid van die lewe om oral te floreer, sou ek sê, my eie persoonlike gevoel is dat die kans op lewe op hierdie planeet 100 persent is," het Steven Vogt, 'n professor in sterrekunde en astrofisika aan die Universiteit van Kalifornië, Santa Cruz, tydens 'n persbriefing vandag. "Daar twyfel ek amper nie."

Sy kollega, Paul Butler van die Carnegie Institution in Washington, in Washington, DC, was nie bereid om 'n nommer op die kans te plaas nie, hoewel hy toegegee het dat hy optimisties is.

"Dit is 'n toenemende en monumentale ontdekking," het Sara Seager, 'n astrofisikus aan die Massachusetts Institute of Technology, aan SPACE.com gesê. Inkrementeel omdat die metode wat gebruik is om Gliese 581g te vind, al verskeie planete gevind het, en die meeste van die bekende planete, albei super-Aarde, massiewer as ons eie wêreld buite hul sterre se bewoonbare sone, tesame met nie-aarde-agtige planete binne die bewoonbare sone .

"Dit is regtig monumentaal as u dit aanvaar as die eerste aarde-agtige planeet wat ooit in die bewoonbare sone van die ster gevind is," het Seager gesê, wat nie direk by die ontdekking betrokke was nie.

Vogt, Butler en hul kollegas sal die bevinding van die planeet in die Astrophysical Journal uiteensit.

Die nuutgevonde planeet sluit aan by meer as 400 ander uitheemse wêrelde wat tot dusver bekend was. Die meeste is groot gasreuse, alhoewel 'n paar die massa van die aarde is.

Sterretrekkers

Gliese 581g is een van twee nuwe wêrelde wat die span ontdek het om die rooi dwergster Gliese 581, wat die nabygeleë ster se planetfamilie tot ses stamp. Die ander nuutgevonde planeet, Gliese 581f, is buite die bewoonbare gebied, het navorsers gesê.

Die ster is 20 ligjaar van die aarde af in die sterrebeeld Weegskaal. Een ligjaar is ongeveer 10 triljoen kilometer.

Rooi dwergsterre is ongeveer 50 keer dowwer as ons son. Aangesien hierdie sterre soveel koeler is, kan hul planete baie nader aan hulle wentel en steeds in die bewoonbare gebied bly.

Skattings dui daarop dat Gliese 581g 0.15 astronomiese eenhede van sy ster af is, naby genoeg aan sy ster om 'n baan binne net minder as 37 dae te kan voltooi. Een astronomiese eenheid is die gemiddelde afstand tussen die aarde en die son, wat ongeveer 150 miljoen kilometer is.

Die planeetstelsel Gliese 581 lyk nou vaag soos ons eie, met ses wêrelde wat in 'n byna sirkelvormige baan om hul ster wentel.

Met die ondersteuning van die National Science Foundation en NASA, het die wetenskaplikes - lede van die Lick-Carnegie Exoplanet Survey - 11 jaar radiale snelheidsgegewens oor die ster versamel. Hierdie metode kyk na die klein bewegings van 'n ster as gevolg van die swaartekragtrek vanaf liggame.

Die subtiele sleepbote laat navorsers die massa en wentelperiode van die planeet skat, hoe lank dit neem om sy ster te omring.

Gliese 581g het 'n massa van drie tot vier keer die aarde, volgens die navorsers. Vanuit die massa en die geskatte grootte het hulle gesê dat die wêreld waarskynlik 'n rotsagtige planeet is met genoeg swaartekrag om 'n atmosfeer vas te hou.

Die planeet is getyd op sy ster toegesluit, sodat die een kant in die ewige daglig koester, terwyl die ander kant in die duisternis bly. Hierdie geslote opset help om die planeet se oppervlakklimaat te stabiliseer, het Vogt gesê.

"Enige opkomende lewensvorme het 'n wye verskeidenheid stabiele klimaat om van te kies en te ontwikkel, afhangende van hul lengte," het Vogt gesê en gesuggereer dat lewensvorme wat soos dit warm is, net na die ligte kant van die lyn sal skop terwyl vorms. met ysbeeragtige voorkeure na die donker kant sou beweeg.

Tussen brandende hitte aan die ster-kant en yskoue aan die donker kant, kan die gemiddelde oppervlaktemperatuur wissel van 24 grade onder nul tot 10 grade Fahrenheit (minus 31 tot minus 12 grade Celsius), het die navorsers gesê.

Is jy seker?

Daar word vermoedelik bewoonbare wêrelde gevind en later in diskrediet gebring, so wat maak hierdie een so 'n deurbraak?

Daar is steeds 'n kans dat verdere waarnemings hierdie planeet ook sal ontslaan. Maar deur die jare heen het die radiale snelheidsmetode presieser geword, wys die navorsers in hul tydskrifartikel.

Daarbenewens het die navorsers nie die onrealistiese aannames in die verlede gemaak nie, het Seager gesê.

Byvoorbeeld, 'n ander planeet wat om Gliese 581 (die planeet Gliese 581c) wentel, is ook beskou as temperatuur wat geskik is vir die lewe, maar met die berekening daarvan het die navorsers 'n "onrealistiese" skatting gemaak vir die hoeveelheid energie wat die planeet weerspieël , Het Seager uitgewys. Hierdie tipe skatting is nie vir hierdie ontdekking gemaak nie.

"Ons beskou hierdie een as basies die punt van die ysberg, en ons verwag dat meer gevind sal word," het Seager gesê.

Volgens navorsers is 'n manier om dit 'n werklikheid te maak, om 'toegewyde 6 tot 8 meter-outomatiese Planet Finder-teleskope te bou, een in elke halfrond', het hulle geskryf.

Die teleskope - of "ligte emmers" soos Seager daarna verwys het, sou toegewy wees aan die bespieding van die sterre in die omgewing wat gedink kan word om aardagtige planete in hul bewoonbare gebiede te huisves. Die resultaat sou goedkoop wees en waarskynlik baie ander potensiële bewoonbare planete in die omgewing openbaar, het die navorsers geskryf.

Buiten die ongeveer 100 naaste sterre aan die Aarde, is daar miljarde en miljarde sterre in die Melkweg, en met die oog daarop stel die navorsers voor dat daar tientalle miljarde potensieel bewoonbare planete kan bestaan ​​en wag om gevind te word.

Planete soos Gliese 581g wat gety is en wat in die bewoonbare sone van rooi dwerge wentel, het 'n groot waarskynlikheid dat hulle lewe sal huisves, meen die navorsers.

Die aarde het eens moeilike toestande ondersteun, het die navorsers daarop gewys. En aangesien rooi dwerge relatief "onsterflik" is wat honderde miljarde jare leef (baie keer die huidige ouderdom van die heelal), gekombineer met die feit dat toestande so stabiel bly op 'n planeet met 'n tydelike afsluiting, is daar 'n goeie kans dat as die lewe sou Butler kry, sal dit in staat wees om by daardie toestande aan te pas en moontlik op te styg.


Die aarde is miskien nie alleen nie - baie uitheemse planete kan water in hul atmosfeer hê

Sonder 'n atmosfeer sou ons nie hier wees nie. Die meeste lewensvorme op aarde sou ook nie wees nie. Mars wys presies wat met 'n rotsagtige planeet kan gebeur wat sy atmosfeer verloor, en uiteindelik is dit geblaas en gevries.

Die aarde is natuurlik nie die enigste planeet met 'n atmosfeer nie. Daar is planete met alles van giftige gasse tot verdampte yster s'n, maar wetenskaplikes dink nou daar bestaan ​​'n verrassende hoeveelheid planete met 'n atmosfeer met baie waterdamp, soos ons s'n. Sommige kan selfs bewoonbaar wees. Die heelal kruip met hierdie planete, bekend as 'sub-Neptunes', omdat hulle net effens kleiner is as Neptunus. Hulle is waarskynlik in staat om hoë waterdampvlakke in hul atmosfeer te hê, en daardie damp kan selfs miljarde jare aanhou soos op aarde. Mars sou jaloers wees.

Meer eksoplanete

"Met behulp van 'n model van atmosfeer-binne-evolusie en samestelling van die atmosfeer, het ons gevind dat waterdampatmosfeer vorm tydens die evolusie van die planete vanaf sub-Neptunes in rotsagtige eksoplanete," het die navorser Edwin Kite, wat onlangs 'n studie gepubliseer het in Astrofisiese joernaalbriewe, vertel SYFY WIRE.

So, wat is daar met al die Neptunus-poseurs wat ronddryf? Die naam is soort misleidend. NASA se Kepler-ruimteteleskoop (RIP) het bevind dat hulle minder soos Neptunus is en meer soos ons planeet, wat hulle super-Aarde maak, of rotsagtige planete wat atmosfeer ontwikkel toe hulle nog kosmiese embrio's was. Daar word vermoed dat baie met atmosferiese waterstofomhulsels begin het. Diegene wat in hul atmosfeer kon vasklou, staan ​​bekend as 'gasryke super-Aarde', terwyl diegene wat dit verloor het, naakte kerne in die ruimte of 'ware super-Aarde' is. Hulle kon die slagoffer van dieselfde lot as Mars geword het, deur bestraling gebombardeer te word deur kosmiese strale wat hul atmosfeer verwyder het. Dit is ook moontlik dat hulle massa verloor het en hul atmosfeer het daarmee gepaard gegaan.

Exoplanet Kepler-62f (bo en bo), wat waterdamp in sy atmosfeer kan hê en selfs bewoonbaar is. Krediet: NASA

Dit beantwoord steeds nie die vraag waarom so baie van hierdie warm, rotsagtige eksoplanete oral versprei is nie, maar magma wel. Op die koppelvlak waar magma 'n planeet se atmosfeer ontmoet, druk die uiterste druk H2 molekules so naby aan mekaar dat hulle mekaar uiteindelik afstoot (soos mense wat versprei op die oomblik dat die deure op 'n volgepakte metro-motor oopgaan). Die molekules kan slegs afwaarts duik in die vloed van gesmelte rots, waar hulle oplos. Meer H2 in die atmosfeer beteken meer wat deur magma verslind word. Dit kom in die weg van die uitbreiding van 'n planeet se radius, en daarom is sub-Neptunes met radiusse wat binne 'n sekere gebied val so algemeen.

"Die waterstofmantel word vanaf die protoplanetêre skyf op die planeet toegedien en bedek die rotskern, wat die hitte van planeetaanwas vasvang," het Kite gesê. "Die planeet vorm dus met vloeibare silikaat (magma) en die magma bly lank vloeibaar (miljarde jare). Die suurstof is van die magma, spesifiek van FeO."

Natuurlik, toe H2 reageer met O (van silikate in die magma), dit vorm water, waarvan die meeste in die magma vasgevang bly - maar sommige verdamp wel in die atmosfeer. Intense hitte sal dit doen. Sub-Neptunes wat naby genoeg aan hul sterre wentel, se waterstofatmosfeer word dan verwyder. Deur die hitte van die ster kan baie meer water uit die magma as damp vrygestel word, en daardie damp word dan 'n groot deel van die atmosfeer. Nou moet dit net opgespoor word.

Huidige teleskope kan u nie regtig veel vertel nie, en daarom gebruik Kite en Schaefer wat ons reeds oor die aarde se atmosfeer en die planete rondom weet om te voorspel wat in die lug van 'n verre eksoplanet kan gebeur. Vlieër het 'n idee hoe atmosferies deur waterdamp oorheers so lank kan hou.

'Die hoofrede is die groot massa van die opgeloste in-magma waterreservoir,' het hy gesê. "Oplossing uit hierdie opgeloste reservoir (soos om die bokant van 'n koeldrankbottel af te skroef) vind plaas as een of ander atmosfeer verwyder word. Dit is 'n stabiliserende terugvoer wat die atmosfeer teen verlies buffers. 'N Ander rede is dat baie atmosfeerverliesprosesse mettertyd minder kragtig word. as die atmosfeer die vroeë periode van intense verlies oorleef, kan dit onbepaald voortduur. '

Volgende generasie teleskope soos James Webb kan meer lig werp op eksoplanete met aardse atmosfeer, en kan selfs hul potensiaal vir lewe benut. Mars sal net 'n rukkie moet sukkel.


Die lewe is nie maklik nie: wat sou 'n eksoplanet 'aardig' maak? [Uittreksel]

Twee prominente wetenskaplikes werk ons ​​siening van die geskiedenis van die lewe op Aarde by, met die prominente rolle van suurstof en koolstofdioksied, en die vraag beweer dat dit redelik maklik is om lewe te begin en op 'n planeet soos ons te begin.

Van 'N Nuwe lewensgeskiedenis: die radikale nuwe ontdekkings oor die oorsprong en evolusie van die lewe op aarde, deur Peter Ward en Joe Kirschvink. Kopiereg & kopie 2015, Peter Ward en Joe Kirschvink. Herdruk met toestemming van Bloomsbury Press.

Miskien is dit aardse chauvinisme, of miskien is dit waar dat slegs ons lewe in die heelal moontlik is. Maar die soeke na eksoplanete het in die kern die hoofdoel om ander & ldquoEarths te vind. & Rdquo Die vraag word om presies te definieer wat 'n aardagtige planeet werklik is. Ons het almal 'n opvatting van ons planeet in die huidige tyd: oorheers deur oseane, 'n groen en blou plek en ons plek. Maar as ons teruggaan in die tyd en vorentoe in die tyd, kom ons agter dat die aarde 'n plek was en heeltemal anders sou wees as die planeet wat ons nou tuis noem. Aardagtig is regtig 'n tyd sowel as 'n & ldquoplace & rdquo-definisie, blyk dit.

Daar is verskillende definisies wat tans geld in astronomie en astrobiologie, die twee terreine wat die meeste besig is om te bepaal op watter soort planeet ons woon. 'N Aardagtige planeet het 'n rotsagtige oppervlak en 'n hoër digtheidskern. In sy mees beperkte sin, moet dit belangrike benodigdhede van & ldquolife soos ons dit ken, insluit & matige temperature en 'n atmosfeer wat vloeibare water op die oppervlak laat vorm. & ldquoAardagtige planeet & rdquo word dikwels gebruik om 'n planeet aan te dui wat lyk soos die moderne Aarde, maar ons weet dat die Aarde gedurende die afgelope 4.567 miljard jaar sedert sy ontstaan ​​baie verander het. Gedurende dele van sy geskiedenis kon ons eie aardse planeet glad nie die lewe ondersteun het nie, en vir meer as die helfte van sy geskiedenis was ingewikkelde lewe soos diere en hoër plante onmoontlik. Die aarde was feitlik al sy geskiedenis nat. Binne 100 miljoen jaar na die maanvormende gebeurtenis, waar 'n Mars-grootte protoplaneet in 'n steeds aanwas-aardse liggaam toegesak het, was daar vloeibare water. Toeval? Of bloot as gevolg van die groot reën van waterkragte komete wat op die Aarde en die rsquos-oppervlak toeslaan en 'n buitewêreldse vloed skep?

Die bewyse word gevind in klein sandkorreltjies van die minerale sirkon wat radiometries gedateer is tot so oud soos 4,4 miljard jaar gelede. Hulle het die isotopiese vingerafdruk van seewater wat via 'n plaat-tektoniese subduksieproses in die mantel afgesuig word. Al was ons son baie minder energiek in die vroegste Aarde-geskiedenis, was daar genoeg kweekhuisgasse in die atmosfeer om ons planeet warm te hou. Maar nog belangriker as hitte van die son, die vulkaniese aktiwiteit op die vroeë aarde was miskien tien keer meer as wat dit nou is en gevolglik het 'n groot hoeveelheid hitte uit die aarde gestroom en die oseane en land verwarm. Sommige astrobioloë dink nou dat die lewe op aarde nie kon begin voordat die planetêre hitte baie laer afgekoel het as in die eerste miljard jaar van die Aarde se geskiedenis nie, wat een van die vele redes is om te dink dat die aarde se lewe moontlik op 'n ander planeet sou kon begin het, soos Mars. Maar daar was vroeg in ons sonnestelsel geskiedenis nog 'n aardse planeet: Venus.

Vroeg in sy geskiedenis moes Venus in die bewoonbare sone in die son en rsquos gewees het, hoewel dit nou 'n oppervlaktemperatuur van bykans 900 & C (500 & C) het as gevolg van 'n weghol-kweekhuiseffek wat die oppervlak sekerlik gesteriliseer het (hoewel sommige meen dat die atmosfeer in die atmosfeer moontlik mikrobies is) , dit lyk vir ons na 'n redelike skraal kans). Daarenteen toon die geologiese rekord van Mars duidelik dat dit eens vloeiende water gehad het, selfs in groot riviere en strome wat klippies kon afrond en alluviale waaiers kon vorm. Nou gaan die water verlore, bevries, of net 'n dowwe damp in die atmosfeer van die atmosfeer. Vermoedelik het die onderste massa die platektektoniese prosesse wat noodsaaklik is vir die herwinning van die kors, verbied, wat die termiese gradiënte in die metaalkern verlaag het wat nodig is om 'n atmosfeerbeskermende magneetveld te genereer, en die groter afstand vanaf die son het dit makliker laat gly in 'n permanente & ldquosnowball Aarde & rdquo toestand. As daar ooit lewe op Mars bestaan, kan dit nog steeds in die ondergrond bestaan, aangedryf deur die effense geochemiese energie van radioaktiewe verval.

Voor ongeveer 4,6 miljard jaar gelede (vanaf hierdie stadium verwys GA na biljoen jaar gelede) het die voor-aarde gevorm uit die samesmelting van verskillende grootte & ldquoplanetesimale, & rdquo of klein liggame van rots en bevrore gasse wat in die vlak van die ekliptika gekondenseer het , die plat gebied van die ruimte waarin al ons planete wentel. Op 4.567 GA (taamlik presies gedateer en numeries maklik om te onthou) lyk dit of 'n Mars-grootte voorwerp in hierdie liggaam toegeslaan het, wat die nikkel-ysterkern van die planete laat saamsmelt en die maan uit 'n silikondamp en ldquoatmosfeer en rdquo kondenseer. wat kort daarna bestaan ​​het. Gedurende die eerste honderd miljoen jaar van sy bestaan ​​het 'n hewige bombardement van meteore die nuwe planeet voortdurend met geweld geslaan.

Sowel die lawa-agtige temperature van die Aarde as die oppervlak wat vorm en die energie wat vrygestel word van die spervuur ​​van inkomende meteore gedurende hierdie swaar bombarderingsfase sou ongetwyfeld lewensomstandighede geskep het. Die energie alleen wat deur hierdie konstante reën van reusagtige komete en asteroïdes voor ongeveer 4,4 miljard jaar gelede geproduseer is, sou die oppervlakgebiede van die aarde en die rsquos by voldoende temperatuur gehou het om alle oppervlakrots te laat smelt en dit in 'n gesmelte toestand te hou. Daar sou geen kans vir water om as vloeistof op die oppervlak te vorm, bestaan ​​het nie.

Die nuwe planeet het vinnig begin verander ná sy aanvanklike samesmelting. Ongeveer 4,56 miljard jaar gelede het die aarde in verskillende lae begin skei. Die binneste streek, 'n kern wat grotendeels uit yster en nikkel bestaan, is omring deur 'n laer en helderheidstreek wat die mantel genoem word. 'N Dun, vinnig verhardende kors van nog minder digtheid gesteente het oor die mantel gevorm, terwyl 'n dik, dampende atmosfeer van stoom en koolstofdioksied die lug gevul het. Ondanks die feit dat dit waterloos op die oppervlak was, sou groot hoeveelhede water in die binnekant van die aarde opgesluit wees en in die atmosfeer as stoom teenwoordig wees. Namate ligter elemente opwaarts borrel en swaarder elemente wegsak, word water en ander vlugtige verbindings uit die aarde verdryf en tot die atmosfeer gevoeg.

Die vroeë sonnestelsel was 'n plek met nuwe planete en baie rommel wat nie by die vorming van die planeet ingesluit is nie, wat almal om die son wentel. Maar nie al die wentelbane was die stabiele ellips met 'n lae eksentrisiteit wat die huidige planete vandag toon nie. Baie van hulle was baie skeef, en baie meer het tussen die planete en die son gekruis. Al die vaste stelsels in die sonnestelsel is dus aan 'n kosmiese spervuur ​​onderwerp, en nie meer as tussen 4,2 en 3,8 GA nie. Sommige van hierdie voorwerpe en veral die komete en mdashmay het bygedra tot die planetêre begroting van water, maar dit is 'n onderwerp van taamlike debat. Ons weet eenvoudig nie hoeveel water deur kosmiese impakte aan die vroeë aarde gelewer is nie. Die onlangse ontdekking dat die spoorhoeveelhede water in monsters wat vanaf die maan teruggekeer word, ooreenstem met die grootste hoeveelheid op aarde, beweer dat die grootste deel van ons hidrosfeer en atmosfeer opgelos is in die wêreldwye magma-oseaan wat gevorm is in die nasleep van die reuse-impak van die Mars- groot protoplanet, Thaea.

Maar enige lewe wat dan bestaan, sou sekerlik 'n prys betaal het. NASA-wetenskaplikes het wiskundige modelle van sulke impakgebeurtenisse voltooi. Die botsing van 'n liggaam met 'n deursnee van 500 km en die aarde lei tot 'n ramp wat byna ondenkbaar is. Groot streke van die rotsagtige oppervlak van die Aarde en rsquos sou verdamp wees, wat 'n wolk van oorverhitte gas, en dampe of dampe skep wat 'n paar duisend grade in temperatuur het. Dit is die damp in die atmosfeer wat veroorsaak dat die hele oseaan in stoom verdamp en wegkook om 'n skuim gesmelte sout op die seebodem te laat. Afkoel deur straling na die ruimte sou plaasvind, maar 'n nuwe oseaan sou minstens duisende jare na die gebeurtenis nie reën nie. Sulke groot asteroïdes of komete in Texas-grootte kan 'n diep oseaan van tien duisend meter verdamp en die oppervlak van die aarde steriliseer.

Ongeveer 3,8 miljard jaar gelede, alhoewel die ergste stortvloed meteoor-impak sou verbygaan, sou hierdie gewelddadige botsings steeds baie hoër wees as in die jongste tyd. Die lengte van die dag was ook anders, omdat dit minder as tien uur lank was, omdat die Aarde & rsquos-draai dan vinniger was. Die son sou lyk asof dit baie dowwer was, miskien 'n rooi bol van min hitte, want dit het nie net met veel minder energie gebrand as vandag nie, maar dit moes skyn deur 'n giftige, woelagtige atmosfeer wat bestaan ​​uit kolkende koolstofdioksied, waterstofsulfied , stoom, en metaan en mdashand was geen atmosferiese of oseaniese suurstof aanwesig nie. Die lug self sou waarskynlik oranje tot baksteenrooi van kleur gewees het, en die seë, wat sekerlik die hele aarde en rsquos se oppervlak bedek het, sou modderbruin van kleur gewees het. Maar dit was vaste eiendom met gas, vloeibare water en 'n rotsagtige kors met 'n magdom minerale, gesteentes en omgewings, insluitend diegene wat nou nodig geag word vir die tweedelige proses van ontwikkelende lewe: die vervaardiging van die baie & ldquoparts & rdquo en dan almal bymekaar te bring op 'n fabrieksvloer.

Noodsaaklike lewensondersteuningstelsels en hul geskiedenis
Een van die belangrikste voorvereistes vir die oorsprong van die lewe op aarde was dat atmosferiese gasse genoeg gehad het om die vorming van prebiotiese molekules, die boustene van die aarde, te vorm. Die chemiese prosesse bekend as oksidasiereduksie kan onthou word as & ldquooil-rig. & Rdquo Dit spreek van die vraag of 'n verbinding elektrone prysgee (OLIE: oksidasie is verlies) of om elektrone te kry (RIG: reduksie is wins). Elektrone is soos geld wat vir energie omgeruil kan word: by oksidasie betaal 'n elektronverlies die wins in energie. As vermindering is die wins van 'n elektron geld in die bank en hierdie geld is in die vorm van energie. Olie en steenkool word byvoorbeeld verlaag. & Rdquo Dit wil sê, hulle het baie energie in die bank wat vrygestel kan word wanneer dit geoksideer word terwyl ons hierdie brandstowwe verbrand. Met ander woorde, ons oksideer dit, wat energie produseer.

Die samestelling van die Aarde en die rsquos-atmosfeer vroeg in sy geskiedenis is 'n omstrede en sterk nagevorsde onderwerp. Alhoewel die hoeveelheid stikstof soortgelyk aan dié van vandag was, is daar oorvloedige en uiteenlopende bewyse wat daarop dui dat daar min of geen suurstof beskikbaar was nie. Koolstofdioksied sou egter in baie hoër volumes as vandag voorkom, en hierdie CO2ryk atmosfeer sou kweekhuisagtige toestande geskep het deur 'n super kweekhuiseffek, met CO2 druk tienduisend keer hoër as vandag.

Vandag bestaan ​​ons atmosfeer uit 78 persent stikstof, 21 persent suurstof, en minder as 1 persent koolstofdioksied en metaan en mdash en dit lyk asof hierdie samestelling relatief nuut is. Soos dit al te duidelik blyk, kan ons atmosfeer die samestelling daarvan relatief vinnig verander, veral in die bedrieglike klein 1 persent wat koolstofdioksied en metaan insluit, twee van die sogenaamde kweekhuisgasse (saam met waterdamp) wat belangrik is in verhouding tot hul atmosferiese oorvloed.

Element siklusse en globale temperature
Ons menslike liggaam benodig 'n groot aantal ingewikkelde prosesse om die vreemde toestand wat ons die lewe noem, te bevorder. Baie van hierdie stelsels behels die beweging van die element koolstof. Op soortgelyke wyse is die beweging van koolstof, suurstof en swael die sleutelaspekte in die instandhouding van omgewings wat geskik is vir lewe op aarde. Hiervan is koolstof die belangrikste.

Koolstof ondergaan 'n aktiewe fietsry in en uit die vaste, vloeibare en gasfases. Daar word na die oordrag van koolstof tussen die oseane, die atmosfeer en die lewe verwys as die koolstofsiklus, en dit is die beweging wat die kritiekste effek het op 'n veranderende planetêre temperatuur wat veroorsaak word deur verskillende konsentrasies kweekhuisgasse. Wat ons na verwys as die koolstofsiklus, bestaan ​​regtig uit twee verskillende (maar kruisende) siklusse en die kort- en skaamtermyn- en lang- en skaamtermyn-siklusse. Die korttermyn-koolstofsiklus word oorheers deur die plantlewe. Koolstofdioksied word tydens fotosintese opgeneem, en sommige van hierdie koolstof word opgesluit as lewende plantweefsel en 'n verminderde verbinding, dus ryk aan energie wat bevry kan word.Wanneer plante vrek of blare val, word hierdie koolstof na die grond oorgedra en kan dit weer in ander koolstofverbindings omskep word in die liggame van grondmikrobes, ander plante of diere en mdash waar die verminderde koolstofverbindings geoksideer word met 'n toename in energie vir die organisme. die oksideer.

Terselfdertyd skakel organismes ook ander koolstofmolekules om in 'n verminderde toestand, waar dit vir energie gebruik kan word. Terwyl dit deur 'n voedselketting van diere gaan, kan dieselfde koolstof, wat nou in verminderde toestand is, geoksideer word en dan as koolstofdioksiedgas uit die dier of mikrobe geblaas word, en sodoende kan die siklus hernu word. Ander kere, maar nog steeds opgesluit in plant- of dierweefsel, kan die energieryke verminderde koolstof begrawe word sonder dat dit deur ander organismes verteer word, om deel te word van 'n groot organiese koolstofreservoir in die aardkors. Sodoende maak hierdie koolstof nie meer deel uit van die korttermyn-koolstofsiklus nie.

Die tweede, of langtermyn, koolstofsiklus het verskillende soorte transformasies behels. Die belangrikste is dat die langtermyn-siklus die oordrag van koolstof vanaf die rotsrekord na die oseaan of atmosfeer en weer terug behels. Die tydskaal van hierdie oordrag word gewoonlik in miljoene jare gemeet. Die oordrag van koolstof na en van gesteentes kan veranderinge in die Aard- en rsquosatmosfeer veroorsaak, groter as dié wat deur die korttermyn-koolstofsiklus bereik kan word, omdat daar meer koolstof in rotse opgesluit is as in die oseaan, die biosfeer (die somtotaal van lewende organismes), en die atmosfeer saam. Dit mag verbasend lyk, want die hoeveelheid lewende materie alleen is groot. Maar Bob Berner van die Yale Universiteit het bereken dat as elke plant op ons planeet skielik verbrand word, met al hul koolstofmolekules in die atmosfeer, sal hierdie koolstofdioksied op kort termyn die atmosferiese koolstofdioksied met ongeveer 25 persent verhoog. Daarenteen het langtermynveranderinge in die verlede die gevolg gehad dat swaai op en af ​​van koolstofdioksied van meer as 1 000 persent.

'N Belangrike aspek van die Earth & rsquos-koolstofsiklus is kalsiumkarbonaat, of kalksteen. Hierdie algemene aardmateriaal vorm die geraamtes van die meeste geraamte ongewerweldes. Dit kom ook voor in klein planktoniese plante, genaamd coccolithophorids, waarvan die geraamtes ophoop en die sedimentêre gesteente, bekend as krijt, vorm. Coccolith-geraamtes vorm 'n belangrike deel van die bewoonbaarheid van die aarde en rsquos, omdat dit help om lang en skaam temperatuur op stabiele vlakke te beheer. Vanweë die plaattektoniese proses wat bekend staan ​​as subduksie, word uiteindelik hierdie krijt deur die plaattektoniese vervoerband na subduksiesones, lang depressies in die Aarde en rsquos-kors, gedra waar oseaniese kors afwaarts in die Aarde en die binnekant van die aarde by hierdie depressies wegsink. Miles tot in die aarde, nou ver onder die oppervlak van die seebodem, veroorsaak voldoende hitte en druk dat die kalkagtige en kiselagtige skelette verander in nuwe minerale, soos silikate, sowel as koolstofdioksiedgas. Hierdie minerale en warm koolstofdioksiedgas trek dan terug na die aarde se oppervlak as opwaartse magma, ryk aan gas, waar die minerale as lawa geëxtrudeer word en die gas in die atmosfeer vrygestel word.

Dit is dan ook die sleutelproses van die koolstofsiklus. Koolstofdioksied word omskep in lewende weefsel, wat uiteindelik verval en help om die geraamtes van ander soorte diere en plante te vorm, wat uiteindelik in lava en gas diep in die aarde saamsmelt, wat dan weer na die oppervlak gebring word om die siklus te vernuwe. Die langtermyn-koolstofsiklus het dus 'n groot uitwerking op atmosferiese gassamestellings, wat self die wêreldwye temperatuur grootliks beheer. En aangesien prosesse van sedimentbegrawe en erosie sowel as chemiese verwering sleutelkomponente is wat bepaal hoeveel en hoe vinnig skelette van karbonaat- en silikaatorganismes in die see geproduseer word, sal uiteindelik die hoeveelheid minerale wat in die honger kalk van die subduksiesones afkom, bepaal hoe baie koolstofdioksied en metaan word deur vulkane in die atmosfeer terug gepomp. Hierdie hele proses word dus grootliks deur die lewe beheer en laat uiteindelik lewe op aarde bestaan. Meer as net die omskrywing van atmosferiese konsentrasies, het dit 'n planetêre termostaat genoem, want daar is 'n terugvoeraspek op die siklus wat die langtermyn temperatuur op Aarde reguleer.

Die termostaat werk so. Laat & rsquos sê die hoeveelheid koolstofdioksied wat uit aardse vulkane spuit, verhoog, wat veroorsaak dat meer koolstofdioksied en metaan die atmosfeer binnedring. Baie van hierdie molekules is besig om na die boonste atmosfeer te beweeg, en veroorsaak dat hitte-energie vanaf die aarde se oppervlak styg (nadat hulle eers daar gekom het as sonlig) om na die aarde terug te weerkaats. Dit is die kweekhuiseffek. Met meer hitte-energie wat in die atmosfeer vasgevang is, styg die temperatuur van die hele planeet, wat op kort termyn meer vloeibare water in die atmosfeer verdamp as waterdamp, wat self ook 'n kweekhuisgas is. Hierdie opwarming het egter interessante gevolge. Met warmer temperature neem die tempo van chemiese verwering toe. Dit is die belangrikste met betrekking tot verwering van silikaatminerale. Soos ons gesien het, lei hierdie verweringsproses uiteindelik tot die vorming van karbonaat of ander nuwe soorte silikaatminerale, maar die verweringsproses self stroop koolstofdioksied uit die atmosfeer.

Namate die verweringstempo toeneem, word meer en meer koolstofdioksied uit die atmosfeer getrek om ander chemiese verbindings te vorm wat geen eerste-orde-effek op die wêreldtemperatuur het nie. As atmosferiese CO2 vlakke begin daal, so ook die wêreldtemperatuur deur 'n minder effektiewe kweekhuis wat veroorsaak word deur minder kweekhuisgasmolekules in die atmosfeer. Terselfdertyd neem die verweringstempo af namate dit kouer word, en word minder geraamtes neerslaan omdat daar minder bikarbonaat- en silika-ione is om van te kies. Uiteindelik lei dit tot minder subtiele skeletmateriaal en 'n laer volume vulkaniese koolstofdioksied. Nou verkoel die aarde vinnig. Maar as dit so gebeur, verminder baie ekosisteme soos koraalriwwe of planktonstreke op die oppervlak, en daarom is minder atmosferiese koolstofdioksied nodig. In hierdie wêreld begin die vulkane meer koolstofdioksied uitstoot as wat organismes kan gebruik, en die siklus word hernu.

Die belangrike verweringskoerse word nie net deur temperatuur beïnvloed nie. Die vinnige opkoms van 'n bergketting kan die erosie van silikaatmineraal veroorsaak, ongeag die temperatuur. Stygende berge veroorsaak dus 'n vinniger verwering van hierdie minerale en die verwydering van meer atmosferiese CO2. Die aarde koel vinnig af. Baie geoloë glo dat die vinnige opheffing van die massiewe en ruwe Himalaya-bergketting 'n skielike daling in atmosferiese CO veroorsaak het.2 vlakke, en sodoende die verkoeling wat uiteindelik die Pleistoseen-ystydperk, wat ongeveer 2,5 miljoen jaar gelede begin het, tot gevolg gehad het (of ten minste daartoe bygedra het).

'N Derde faktor wat die chemiese erosiesnelheid beïnvloed, is die soort en oorvloed van die plantlewe. & ldquo Hoër & rdquo (meersellige) plante is baie doeltreffend om fisiese erosie van rotsmateriaal te veroorsaak, en skep sodoende meer oppervlakte vir chemiese verwering om daarop in te werk. 'N Skielike toename in die oorvloed van plante en die evolusie van 'n nuwe soort plant met dieper wortels, soos aangetref in die meeste bome en mdash, het dieselfde effek as die korttermyn-styging van 'n nuwe bergketting: die verweringstempo neem toe, wat die globale temperatuur laat daal. Die teenoorgestelde en verwydering van plante deur massa-uitwissing of ontbossing wat deur mense veroorsaak word, veroorsaak vinnige verhitting van die atmosfeer.

Selfs die beweging van vastelande kan die wêreld se verweringstempo beïnvloed, en dus die wêreldklimaat. Aangesien verwering vinniger verloop by hoër temperature, sal selfs 'n wêreld te midde van 'n baie koue interval nog kouer word as kontinentale wegdrywing van groot kontinente na ekwatoriaal van hoër breedtegrade beweeg.

Chemiese verwering is redelik stadig in die Noordpool en Antarktika, maar hoog aan die ewenaar. Die verhuising van vastelande na ekwatoriale streke sal die globale temperatuur beïnvloed. 'N Ander effek van kontinentale posisie kom van die relatiewe posisies van die vastelande. Geen hoeveelheid chemiese verwering kan die wêreldtemperatuur verander as die belangrike opgeloste stowwe en minerale spesies wat gebruik word om skelette te bou, nie na die see kan beweeg nie. Bewegende water doen dit, maar as al die vastelande saamsmelt, soos tydens die vorming van Pangea ongeveer 300 miljoen jaar gelede, sou groot gebiede van die superkontinent binneland sonder reënval en riviere na die see gewees het. Terwyl daar in die middel van hierdie reuse-kontinent ontelbare tonne bicarbonaat-, opgeloste kalsium- en silika-ione geproduseer sou word, het baie daarvan nooit die wêreldsee bereik nie.

Uiteindelik, met verminderde reënval, sou die verweringskoerse selfs in die hoër temperature verlaag het, en die terugvoerstelsel het dalk nie so goed gewerk soos met aparte vastelande nie. Die baie laer lengte van kontinentale kuslyne wat deur die kontinentale samesmelting geproduseer word, sou die wêreldklimaat ernstig beïnvloed het, aangesien soveel van die voorheen maritieme gebiede en vleilandgebiede in gebiede ver van die see en sy water sou verander het. Woestyne en Arktiese gebiede toon lae verweringstempo, en help dus om die wêreld warmer te maak deur 'n laer tempo van atmosferiese opname van koolstofdioksied deur minerale neweprodukte van verwering.

Die faserozoïese koolstofdioksied- en suurstofkurwes
Miskien is die invloedrykste fisiese faktore, behalwe temperatuur, wat die belangrikste geskiedenis en lewensgeskiedenis op aarde beïnvloed het, die veranderende volumes (gemanifesteer as atmosferiese gasdruk) van lewegewende koolstofdioksied (vir plante) en suurstof (vir diere). Die relatiewe hoeveelhede van beide CO2 en suurstof in ons planeet en rsquos-atmosfeer oor tyd is bepaal (en word steeds bepaal) deur 'n wye verskeidenheid fisiese en biologiese prosesse, en dit kom vir die meeste mense as 'n verrassing dat die vlak van albei tot relatief onlangs in die geologiese tyd baie verander het. . Maar waarom verander die vlakke van hierdie twee gasse hoegenaamd? Die belangrikste determinante is 'n reeks chemiese reaksies wat baie van die oorvloedige elemente op en in die aardkors insluit, insluitend koolstof, swael en yster. Die chemiese reaksies behels oksidasie en reduksie. In beide gevalle, vrye suurstof (O2) kombineer met molekules wat koolstof, swael of yster bevat, om nuwe chemiese verbindings te vorm, en sodoende word suurstof uit die atmosfeer verwyder en in die nuut gevormde verbindings gestoor. Suurstof word weer in die atmosfeer vrygestel deur ander reaksies wat die vermindering van verbindings insluit. Dit is wat tydens fotosintese in plante gebeur, aangesien hulle vrye suurstof vrystel as 'n neweproduk van die vermindering van koolstofdioksied deur 'n komplekse reeks tussenreaksies.

Daar is 'n aantal modelle wat spesifiek afgelei is om O af te lei2 en CO2 vlakke deur die tyd, met die stel vergelykings wat na verwys word as GEOCARB die oudste en uitgebreidste is. Hierdie model, wat gebruik word vir die berekening van vlakke van koolstof, is ontwerp deur Robert Berner van die Yale Universiteit. Benewens GEOCARB is afsonderlike modelle deur Berner en sy studente ontwikkel vir die berekening van O2. Saam toon die modelle die belangrikste neigings in O2 en CO2 deur die tyd. Hierdie werk verteenwoordig een van die groot triomfs van die wetenskaplike metode. Die belangrikheid van die opkoms en daling van suurstof en koolstofdioksied oor tyd is eintlik een van die nuutste en mees fundamentele begrippe oor die lewe en die geskiedenis van die aarde op aarde.

Sommige meen dat omstandighede en materiaal op aarde teen 4 miljard jaar gelede reg was vir die vorming van lewe. Maar die feit dat 'n planeet bewoonbaar is, beteken nie outomaties dat dit ooit bewoon sal word nie. Die vorming van lewe uit die nie-lewe, die onderwerp van die volgende hoofstuk, blyk die mees ingewikkelde chemiese eksperiment van alle tye te gewees het. Terwyl dit lyk asof astrobioloë voortdurend verwys na hoe dit moes wees om die lewe op aarde te begin, impliseer 'n meer genuanseerde voorkoms alles behalwe.

Byna meer as enige ander aspek, het dit duidelik geword dat die wisselwerking en konsentrasies van die verskillende komponente van die Aarde en die rsquos-atmosfeer die dominante bepalende faktor was van nie net watter soort lewe (of dat daar enigsins 'n lewe was) op ons aarde nie. geskiedenis van daardie lewe. Die toenemende aanvaarding van die dominante rolle van suurstof- en koolstofdioksiedvlakke om nie net grootskaalse patrone te verstaan ​​nie, maar ook nuanses van die vordering van die lewe & rsquos op ons planeet, is in baie opsigte 'n een-en-twintigste-eeuse innovasie in die interpretasie van die Aarde se geskiedenis. Net soos die begrip dat twee ander belangrike gasse 'n dominante rol in die lewensverhaal en op die volgende bladsye gespeel het: waterstofsulfied, of H2S, en metaan (CH4). Hulle verhale word ook in rock, lewe en dood geskryf.


Eksoplanet twee keer so groot soos die aarde kan 'bewoonbaar wees'

'N Potensieel bewoonbare eksoplanet wat meer as dubbel die grootte van die aarde is, is pas geïdentifiseer.

K2-18b is 124 ligjaar weg, 2,6 keer die radius en 8,6 keer die massa van die Aarde, en wentel om sy ster binne die bewoonbare sone, waar temperature vloeibare water kan laat bestaan.

'N Span van die Universiteit van Cambridge het die massa-, radius- en atmosferiese gegewens van die eksoplanet gebruik en vasgestel dat dit vloeibare water onder sy waterstofryke atmosfeer kan huisves.

Die ontdekking maak die soeke na lewe tot planete aansienlik groter as die aarde, maar kleiner as Neptunus.

Dr Nikku Madhusudhan, van Cambridge se Instituut vir Astronomie, wat die studie gelei het, het gesê: "Waterdamp is opgespoor in die atmosfeer van 'n aantal eksoplanete, maar al is die planeet in die bewoonbare gebied, beteken dit nie noodwendig daar nie is bewoonbare toestande op die oppervlak.

"Om die vooruitsigte vir bewoonbaarheid vas te stel, is dit belangrik om 'n verenigde begrip te kry van die binneland en atmosferiese toestande op die planeet - in die besonder of vloeibare water onder die atmosfeer kan bestaan."

Verlede jaar het twee verskillende spanne die opsporing van waterdamp in die waterstofryke atmosfeer van K2-18b gerapporteer.

Maar die omvang van die atmosfeer en die omstandighede van die binnekant onder bly onbekend.

Vanweë die grootte van K2-18b, stel sommige voor dat dit meer soos 'n kleiner weergawe van Neptunus sou wees as 'n groter weergawe van die Aarde.

Daar word vermoed dat 'n mini-Neptunus 'n beduidende waterstofomhulsel sal hê wat 'n laag hoëdrukwater bevat, met 'n binneste kern van rots en yster.

As hierdie koevert te dik is, sal dit te warm wees, en die druk op die oppervlak van die waterlaag onder sal te groot wees om die lewe te onderhou.

Volgens die studie gepubliseer in The Astrophysical Journal Letters, ten spyte van die grootte van K2-18b, is die waterstofomslag nie noodwendig te dik nie en kan die waterlaag die lewe onderhou.

Sterrekundiges het ook bevind dat die vlakke van ander chemikalieë soos metaan en ammoniak laer was as wat in die eksoplanet verwag is.

Maar of hierdie vlakke aan biologiese prosesse toegeskryf kan word, moet nog gesien word.

Die navorsers het bevind die maksimum omvang van die waterstofomhulsel wat deur die data toegelaat word, is ongeveer 6% van die massa van die planeet, hoewel die meeste oplossings baie minder benodig.

Die minimum hoeveelheid waterstof is ongeveer een miljoenste volgens massa, soortgelyk aan die massa-fraksie van die Aarde se atmosfeer.

Gilas speel gelykop teen China in tune-up game

Bzzzzz: 'n verhitte rusie tussen Niña Mabatid en Richard Yap oor die Barug-slot vir die Cebu City-kongresstoel: bevestig, maar geen besonderhede nie.

Jodi Sta. Maria studeer af op 39-jarige ouderdom: “Die sukses is diegene wat dit wil hê”

Baldwin verras deur Kai Sotto se taaiheid

Javi Gomez de Liaño het uit Gilas se swembad gesny vir Belgrade OQT

Taekwondo - Vyf om na die Olimpiese Spele in Tokio te kyk

Die topatleet in die kategorie -68 kg vir mans dra die gewig van nasionale trots vir Suid-Korea nadat hy onderskeidelik Rio en Londen met 'n brons en silwer verlaat het. Lee, die vader van 'n kleuter op 29-jarige ouderdom, het gesê dat hy nie net goud in Tokio wil wen nie, maar ook die aanname wil weerlê dat hy eens op 'n tyd beskou het dat ouer-atlete geneig is om hul korrel te verloor.

Wrestling-Five om by die Olimpiese Spele in Tokio te kyk

Abdulrashid Sadulaev sal Tokio 2020 as 'n terugkerende Olimpiese gouemedaljewenner aanteken, nadat hy die goud op 86 kg in Rio verower het. Sy sterkste mededinger, wat nou op 97 kg deelneem, sal die Olimpiese kampioen Kyle Snyder van die Verenigde State verdedig. Die bynaam die & quotRussian Tank, & quot Sadulaev het vier wêreldkampioenskappe in die laaste ses titels gewen.

Hoekom hou jy nie van hierdie advertensie nie?

AdvertensiePlaas 'n sak op u motorspieël as u reis

Briljante motorskoonmaakhacks Plaaslike handelaars wens dat jy nie weet nie

David Crosby's Announcement of a Robert Zemeckis-Directed Crosby, Stills & amp Nash Doc Is Backed as 'Premature'

David Crosby het Dinsdag aan die luisteraars van Howard Stern verklaar dat die rolprentmaker Robert Zemeckis 'n dokumentêre film oor Crosby, Stills & amp Nash sal regisseer, wat 'n gebruik van '10.000 uur' van bestaande opnames sowel as vars onderhoude sal maak. Woensdag het die aankondiging 'n bietjie teruggestap, met die boodskap dat die prikkelende vooruitsig van 'n volledige [...]

Sailing-Five om by die Olimpiese Spele in Tokio te kyk

Britse matroos Mills het van die laagste laagtepunt tot die hoogste hoogtepunt in Rio de Janeiro gegaan. Aangesien die Tokio-spele 'n jaar teruggesit het weens die COVID-19-pandemie, het die 32-jarige die uittrede uit die sport vertraag om deel te neem aan die 470-klas vir vroue. Op 59-jarige ouderdom keer ses-keer Olympian Lange terug na die Spele om die Nacra 17-titel wat hy in Rio verower het saam met Cecilia Carranza te verdedig.

Na & # x27negatiewe spiraal & # x27, soek die EU nuwe Rusland-strategie

Leiers van die Europese Unie sal Donderdag oorweeg om 'n beraad met die Russiese president, Vladimir Poetin, te soek as deel van 'n nuwe strategie om die betrekkinge met Moskou te bestuur wat volgens die EU in 'n & quotnegatiewe spiraal is & quot. Gesante vir Frankryk en Duitsland het Woensdag voorgestel dat die hou van 'n beraad met Poetin 'n moontlike manier is om die bande tussen die noue handelsvennote te herstel, na aanleiding van die Amerikaanse president Joe Biden & # x27s-beraad in Genève met Poetin. Van opponerende kante in kwessies soos Oekraïne en Belo-Rusland, en in stryd met menseregte, beskuldig die EU en Rusland mekaar van die inmenging in verkiesings, disinformasie en die bedreiging van veiligheid en stabiliteit van die Baltiese gebied tot die Swart See.

Hoekom hou jy nie van hierdie advertensie nie?

AdvertensieMa & # x27s Terugbetaling - Sy Het Buurt & # x27s Eiendom gekoop

Na soveel drama en baie polisiebesoeke het sy die oorhand gekry. Wie sou kon dink dat 'n klein stukkie papier sulke krag het?

Rentmeesters pak die regenboogvlag-waaiende Euro 2020-toonhoogteindringer

Rentmeesters pak 'n indringer van die reënboogvlagswaai voor die UEFA Euro 2020-wedstryd in Duitsland teen Hongarye op 23 Junie in Duitsland. Hierdie beeldmateriaal van Kerry Hau wys hoe 'n persoon voor die spanne hardloop en die vlag wapper terwyl hulle vir die Hongaarse burger staan volkslied.Daar kan tot vyf bestuurders gesien word wat na die persoon toe hardloop. Die voorval het plaasgevind nadat die UEFA 'n versoek van die burgemeester van München om die stadion in reënboogkleure aan te steek, geweier het te midde van kontroversie oor wysigings aan 'n aantal Hongaarse wette wat daarvan beskuldig word dat hulle anti-LGBTQI + is In 'n verklaring op Twitter waarin die logo opgedateer is om die reënboogvlag te wys, het UEFA gesê dat sy besluit om die versoek van München van die hand te wys nie polities was nie. 'Inteendeel, die versoek self was polities, gekoppel aan die Hongaarse sokker se span se teenwoordigheid in die stadion vir die aand se wedstryd met Duitsland, ”het hy geskryf. & quot & quot Vir UEFA is die reënboog nie 'n politieke simbool nie, maar 'n teken van ons verbintenis tot 'n meer uiteenlopende en inklusiewe samelewing, & quot het dit gesê en bygevoeg dat hy "trots is op die kleure van die reënboog". Krediet: Kerry Hau via Storyful

Surf-Five om na die Olimpiese Spele in Tokio te kyk

Die Brasiliaanse akrobatiese benadering het hom een ​​van die gewildste branderplankryers op die baan gemaak en hy is die wegholleier aan die top van die kampioenskapstoernooi vir mans, meer as 8 000 punte voor die landgenoot Italo Ferreira. Die 28-jarige Hawaïaan staan ​​voor 'n wedloop teen die tyd om fiks te wees vir Tokio na 'n operasie vir 'n ongespesifiseerde kniebesering in Mei, maar as hy dit kan haal, moet hy een van die toptrekke wees, want branderplankry maak sy Olimpiese buiging. Daar word gesê dat Florence op die ouderdom van vyf deur sy moeder aan die sport voorgestel is, en hy het voortgegaan om suksesvol te wees in die professionele geledere en die Wêreld-surfliga te wen. titels in 2016 en 2017.

7 prenatale energieverbeteringsprodukte om jou energie te hou

Preggy mammas, kyk na hierdie 7 prenatale energieverbeteringsprodukte wat u kan neem. Weet wat die voordele, bestanddele is en waarom ander mammas ook daarvan hou. The post 7 prenatale energieverbeteringsprodukte om jou energie te hou, verskyn eers op die Asiatiese ouer Filippyne: jou gids vir swangerskap, baba en kinders wat grootmaak.

Pag-Ibig-lede bespaar 'n rekordhoogte P10.7B in MP2-besparings in Januarie-Mei 2021, 'n styging van 109%

PAG-IBIG Fondslede het in die eerste vyf maande van 2021 gesamentlik P10,67 miljard gespaar onder die agentskap se vrywillige Gewysigde Pag-IBIG 2-spaarprogram, en dit het nog 'n rekordhoogtepunt opgestel ondanks die voortdurende


19 antwoorde 19

Daar is al 'n paar eksoplanete ontdek wat moontlik na u strewe. Gliese 436_b is miskien naby aan wat u hier vra, maar bevat waarskynlik 'n (hoewel klein) rotsagtige kern.

Die komponent wat hierdie planete lewensvatbaar maak, is die sogenaamde 'warm ys' - water het eintlik ongeveer 10 vaste toestande (waarvan slegs een die ys is wat ons ken). Onder uiterste druk neem watermolekules ander vorme aan, wat almal as 'n vaste kern vir 'n waterplaneet kan dien. Dink aan koolstof en die vele toestande wat dit onder verskillende druk kan neem (van grafiet tot diamant) - water het dieselfde eienskappe.

As u deur die artikel kan gaan, is hier 'n waterfasediagram wat die verskillende vorms daarvan vertoon.

'N Vloeibare wateroppervlak met verskillende vorme van vaste water onder is meer as haalbaar. Kan selfs 'n magneetveld ondersteun.

Bygevoeg: Nadat u die artikel meer gelees het. daar is minstens 15 ys-polymorfe, 'n bietjie meer as my skatting van 10 & ndash12.

Ek moes dit 'n bietjie ondersoek, maar blykbaar is sommige van hierdie ysstrukture meer as in staat om magneties geleidend te wees en moet hulle as 'n metaalkern werk. Dit is meer as moontlik dat hierdie oseaanwêreld 'n magneetveld kan ondersteun wat sterk genoeg is om die wêreld te beskerm.

http://www.cfa.harvard.edu/news/2012-04 Dit lyk asof ons nou 'n paar hiervan gevind het.

Hierdie planete is geneig om in die uithoeke van 'n sonnestelsel te vorm waar ys meer voorkom. Die planeet 'migreer' dan na binne en in die bewoonbare sone. Wat as 'migreer' kwalifiseer, gaan my iets te bowe, maar hoewel dit onwaarskynlik in die bewoonbare sone sal vorm, kan dit daarin beweeg. Of dit stabiel is en hoe lank dit daar sal bly, is 'n ander vraag

Dit is aanneemlik dat 'n planeet byna geheel en al uit water bestaan ​​(die atmosfeer is deel van die planeet). Daar is so 'n planeet in die boek Lockstep van Karl Schroeder. Dit is nie 'n belangrike plotapparaat nie, maar in elk geval 'n wonderlike verhaal.

Om so 'n planeet van nature te laat voorkom, is egter hoogs onwaarskynlik. Dit is nie onmoontlik nie, die heelal is so groot, baie onwaarskynlike dinge gebeur die hele tyd. Ek het nie regtig daaroor gesukkel vir die Lockstep-verhaal nie, maar as dit sentraal staan ​​in u plot, kan lesers hulle van naderby ondersoek. Meer waarskynlik is dat u 'n rotsagtige kern het.

Ek is nie seker of u 'n polêre doppie sal hê nie. Dit sal waarskynlik vloeibaar of gevries wees. As daar geen landmassa is om die ys te anker nie, sal dit vryelik vloei en nie op een plek ophoop nie.

Klink egter na 'n netjiese plek. Veral as u 'n maan daar rondom plaas vir 'n letterlike vloedgolf wat die planeet omring.

Solank u 'n yskern aanvaar in plaas van vloeibare waterkern, is daar geen probleem met stabiliteit sodra die waterwêreld bestaan ​​nie, sal dit stabiel genoeg wees. Alhoewel alles wat 'n planeet normaalweg van sy atmosfeer sou beroof, 'n ernstige saak sou wees.

Hoe kan ek hierdie aanspraak maak sonder om getalle op te stel of verwysings te soek? Wel, die aarde het 'n stabiele hidrosfeer by die aarde se normale swaartekrag, daaruit volg dit, tensy ek verkeerd verstaan ​​hoe swaartekrag werk, dat 'n planeet met 'n laer digtheid met 'n aardnormale oppervlakgravitasie 'n stabiele hidrosfeer kan hê.

En daar is gasreuse met 'n digtheid laer as water en 'n swaartekrag op die oppervlak van die aarde, so dit is ook nie regtig nodig om die wiskunde te doen nie.

Die aanneemlike meganisme is die moeilike deel. Eintlik vra u dat daar baie suurstof in die baan vir die water moet wees, maar bykans geen koolstof, silikon, aluminium of ander soortgelyke en soortgelyke elemente wat 'n soliede kern sal skep nie. As u aanvaar dat daar aansienlike hoeveelhede metaan, ammoniak en koolstofdioksied bestaan ​​wat effens sal help, maar dit sal nie help met aluminium en silikon nie. Wat die saak betref, sal suur, yster en nikkel waarskynlik in groot hoeveelhede moet bestaan ​​op iets so groot soos die waterwêreld.

In wese kan hierdie vraag herskryf word as "Is daar 'n manier vir 'n ster om nova of super-nova te gaan op 'n manier wat 'n oorvloed suurstof skep, maar onbeduidende hoeveelhede ander metale?" (metaal = nie waterstof of helium nie) As 'n nie-kenner, kan ek dit nie betwyfel nie. Die reaksies is nie regtig deterministies genoeg daarvoor nie.

Wat betref die feit dat daardie ander elemente uitgeput is net voordat die planeet gevorm het. Dit kan ek sien gebeur, maar dit sal IMHO jou op 'n klein kern van 'nie water' op sy beste laat beland nie. Selfs as jy aanneem dat daar 'n fratsvoorval is wat alles verwyder wat jy nie wil hê nie, sal die ongewenste elemente steeds in dieselfde sterstelsel wees, en sommige van hulle sal uiteindelik weer terugkeer as stof, komete en ander soortgelyke afvalstye. Dus sal die toestand van geen nie-waterkern mettertyd nie stabiel wees nie.

Sommige het voorgestel dat biologiese verwydering van swaarder elemente. Ek het dit oorweeg, maar hoewel dit die elemente uit die wateroplossing uitput, verander dit dit in 'n vaste onoplosbare vorm wat na die dood van die organisme val. In plaas daarvan om van 'n vaste kern ontslae te raak, voeg dit eerder die vereiste vir vulkanisme of 'n ander herwinningsmetode by om die elemente weer by die oplossing te kry as u inheemse lewensvorms wil hê.

Ek moet byvoeg dat aangesien die planeet 'n laer digtheid as aarde het en soortgelyke swaartekrag op die oppervlak benodig om water te behou en vermy dat waterstof en helium versamel word en 'n gasreus word, moet dit noodwendig baie groter radius en massa hê as die aarde. Dit word geïmpliseer deur die wiskunde wat ek voorheen afgemaak het as "nie nodig om te doen nie". Dit impliseer weer dat die kern aansienlik hoër druk het as wat ons kern het. Dit beteken dat as metale teenwoordig is, die kern metaal sal wees. Die "yskern" misluk omdat die druk die water uit die kern sal druk.

Natuurlik sou 'n klein kern met eksotiese ys bedek wees, sodat die verskil in yskern in die praktyk weglaatbaar kan wees.

Die daaglikse toestroming van meteoriete en meteoorstof is welbekend aan wetenskaplikes, maar die totale volume massa wat daagliks aan die aarde se oppervlak toegevoeg word, is moeilik om te skat en is nie goed gedokumenteer nie. Skattings van die totale volume wat deur NASA gepubliseer is, wissel baie (of wild?) Net vir stof alleen, en wissel van so min as 1 000 ton / dag (300 000 ton / jr, Dubin en McCracken, 1962) tot 55 000 ton / dag (20 000 000 ton / jr) jr, Fiocco en Colombo, 1964). 'N Meer onlangse skatting stel die aanwasstofvolume egter op ongeveer 78 000 ton / jr, oftewel 214 ton / dag.

Dit is waarskynlik dat u waterplaneet ook die rusplek sal wees van groot hoeveelhede kosmiese vaste stof, en dat die groter meteore na die middelpunt sal sak. Stofgrootte deeltjies kan in suspensie bly, veral as die oppervlak onstuimig is.

Hoe ouer u planeet is, hoe sentraal word die middelpunt daarvan waarskynlik nie.

Dit is duidelik dat dit moontlik is - sy eie swaartekrag hou die megadruppel van die water sonder enige probleme in.

Probleem: gebrek aan die beduidende metaalkern ==> gebrek aan eie magnetiese veld ==> gebrek aan magnetosfeer ==> sonwindfakkels strook boonste lae van u waterwêreldatmosfeer, en die druppel kan binne enkele honderdmiljoene jare verdamp (gaan verloor massa voortdurend, en dit sal mededinging wees tussen verdamping en afval van die ruimte).

Edit: Dit lyk asof die waterdruppel groot genoeg is om water met sy eie swaartekrag hard genoeg te kan saamdruk om 'n roterende magnetiese kern te skep. Bly dat ek die regte vrae kon stel wat gevra moes word en bygedra het tot die beste antwoord.

Wel, die ysreuse in ons sonnestelsel (Neptunus en Uranus) is grotendeels water en ys. Veral Uranus het 'n kleiner rotsagtige kern, dus 'n oordrewe weergawe van Uranus kan u model wees. Natuurlik verskil dit heeltemal van 'n landlose aarde met oseane tot onder.
Eerstens is die atmosfeer baie dikker (alhoewel nie naastenby so dik soos Jupiter en Saturnus nie). Dit is iets waaruit u miskien nie sal kan wegkom nie, aangesien die atmosfeer swaar moet wees in ligte waterstof, maar tog swaar genoeg is om druk wat gunstig is vir vloeibare water te veroorsaak. Waterstof sal byna seker die algemeenste element wees (met helium 'n ver sekonde). Die enigste rede waarom ons min daarvan in ons atmosfeer het, is dat die sonwind waarskynlik die meeste daarvan tydens die vorming wegwaai. As dieselfde met u waterwêreld gebeur, sou die vroeë waterdamp waarskynlik ook verloop. Die formaat van die "water" is waarskynlik ook nie waaraan ons gewoond is nie. Alhoewel die "oppervlak" van hierdie planete ysig is, word dit warm soos u dieper in die kern ingaan. Waarmee u eindig, is waarskynlik 'n kombinasie van eksotiese vorms van ys en oorverhitte vloeistof. Waarskynlik nie 'n plek waar jy jou rugslag wil oefen nie.

Die enigste manier waarop u so 'n planeet gaan hê, is as dit 'n kunsmatige konstruksie is.

Gestel jy versamel op een of ander manier genoeg water. Ja, u kan 'n H2O-liggaam hê wat genoegsame self-swaartekrag het om soos 'n planeet op te tree. U gaan egter nie 'n suiwer waterwêreld daaruit haal nie:

1) Die sentrum gaan solied wees. As die druk betrokke is, sal die water vries. U kan dit nie met 'n warm kern oorkom nie, omdat die benodigde hitte die kern sal laat kook - groot konveksie, die temperatuurverskil daal.

2) Regte planete is in omgewings met rommel wat ronddryf. Die dinosourusmoordenaar tref? U het nou 'n klein rotsagtige kern in u waterwêreld.

Ek gaan probeer om 'n gedeelte van die vraag te beantwoord. Die vraag "is dit moontlik" is meestal beantwoord. Ek sal probeer om die moontlikheid te beskryf van een wat bekend is om te help met die vraag.

NASA, ensovoorts, het die afgelope paar jaar 'n ongelooflike aantal eksoplanete ontdek en dit lyk asof een GJ1214b in 2012 heeltemal van water gemaak is (die atmosfeer is miskien nie 100% "water" nie) die oppervlak lyk vloeibaar en die middelpunt is nie "ys" nie, maar hoogs saamgeperste water - daar is 'n verskil. So ja, dit sou saamgepers H2O wat nog steeds nie ys is nie, maar nie bevrore water is nie.

Ek beklemtoon dat dit 'blyk te wees', en ek stem saam dat dit heel waarskynlik is, maar die besonderhede word nie so goed bevestig as ons naaste bure nie.

Onthou dat die planeet hoofsaaklik water moet wees:

  • Dit moet bestaan ​​in die temperatuur soetvlek tussen ys en waterdamp. Nie net op die oppervlak nie, maar vir die grootste deel van sy diepte. Lyk kontra-intuïtief. Dit stel sy son groot beperkings ten opsigte van afstand en hitte.
  • Dit is mettertyd nie stabiel nie: dit is swaartekrag moet voldoende wees om atmosferiese ontsnappingsverliese te verminder. Dit kan 'n kern van ys-IX, water-VI, -VII of iets beteken: u kan die getalle doen.
  • Maar in elk geval, sonder 'n waterbron of interne radioaktiwiteit in die kern, sou so 'n planeet hê deurlopende atmosferiese verlies. Moet dit 1 miljoen jaar bestaan? 1 miljard? meer? Beskou ons dit ook gedurende die lewensiklus van sy son?
  • Ek weet nie of die oppervlak daarvan kook of verdamp as dit slegter is vir verliese nie, maar ek dink dit sou wel wees.
  • As dit alles water is, is daar 'n implisiete aanname dat dit voortdurend draai, dit wil sê, het nooit 'n ysige donkerkant nie. Maar maak vloeiende dinamiese viskositeit nie rotasie baie vinnig in 'n watersfeer dood nie? Daarom kry u sekerlik 'n ysige donker kant. Tensy die 'jaar' van die son om die son so kort is dat die agterkant nooit opskiet nie => stel dit groot beperkinge op die wentelperiode en radius. (Maar as die orbitale radius baie klein word, kook dit. Die son pomp te veel hitte na die planeet en die atmosfeer ontsnap)
  • Ons benodig dus dat hierdie hele druk-termiese-gravitasie-orbitale sferiese (/ geoïde) rangskikking stabiel is oor tyd en oor die lewenssiklus van sy son en vir die meeste dieptes op die planeet. Dit lyk intuïtief numeries onwaarskynlik voordat u 'n enkele vergelyking skryf.

Eerstens moet u die water van ander elemente skei, en veronderstel dat dit in 'n beknopte situasie plaasvind, dan moet die water daaruit verwyder word en uiteindelik die suiwer water wat gebruik word om 'n enkele liggaam te maak.

Daar is opgemerk dat 'n kwart miljoen kilometer verder 'n vreemde plek is vir 'n planeet om die grootste deel van sy litosfeer te hou, om daarop te wys dat die maan uit die ligter dele gevorm is nadat die aarde gefraksioneer het. As 'n soortgelyke impak op 'n waterwêreld plaasgevind het, het dit miskien nie maklik dieselfde effek nie. Maar dit is die beginpunt en ek brei die basiese idee uit.

Dit kan ook 'n satelliet van 'n reuse-planeet wees, reg genoeg? Titan word immers a genoem aardse planeet deur diegene wat die toestande op die oppervlak bestudeer en waar dit geleë is, kom nie in die definisie nie.

'N Belangrike tussenstap is om ysterasteroïede te hê. Ons het lywe met ysplakkers tussen stukke van verskillende soorte. Ons het net sulke stukke nodig om alleen te wees.

(Let op dat Enceladus giesers het wat water met 'n wentelsnelheid uitstoot, wat 'n sagte waterring rondom Saturnus vorm.)

U kry dus eers planetoïede wat groot genoeg is om te fraksioneer, maar klein genoeg om heeltemal af te koel en later stukkend te raak sonder om heeltemal te verdamp. Botsings buite die sentrum kan asteroïdes skep wat slegs uit die ysige lae bestaan.

Daar kan verskillende idees gestel word oor hoe dit van die rotsagtige fragmente skei. Een daarvan is dat die hoofliggaam in 'n resonansie gehou word en nie maklik om die baan sal gaan nie, selfs nie as dit versteurd is nie. Slegs klein genoeg stukke wat daarvan afgeslaan word, kan 'n uitstappie maak en moontlik in 'n anders resonansie, waar hulle 'n liggaam wat slegs water bevat, kombineer en byvoeg.

Om 'n reuse primêre, laat swaar bombardement te wees, sal op hierdie manier kom, en nog miljoene jare herhaal word. As een ouerliggaam te groot is, hoe gaan dit met 'n gordel kleiner geskeide liggame. Hulle knars met verloop van tyd saam, nie moeilik nie, want almal gaan dieselfde pad. Die klein stukkies kan uit die gordel gegooi word as gevolg van gravitasie-slingerskote.

Of 'n groot liggaam wat gefrasioneer en gestol is, kan opgeskeur word (miskien as gevolg van volumeveranderings as gevolg van faseverandering en verkoeling of opwarming op 'n baie eksentrieke baan), en dan kom dit naby 'n reuse en getykragte trek die rommelstapel uitmekaar sonder om te verhit Dit! In 'n benadering word die stukke van die buitenste lae in een groep vasgevang en die ander in die ander stukke. Of die swak ys was meer gebars en makliker uitmekaargetrek. Nou kan ons dit nie binne die limiet van Roche laat hervorm nie (dit het dit verskeur!) Maar dit was net die perigee van 'n unieke benadering tot die reus. Hul nuwe baan sirkuleer en kombineer weer, miskien met behulp van Lagrange-punte of resonansies.

'N Variasie daarvan: 'n noue benadering veroorsaak dat getykragte die vloeistof neem die vloeistof skoon en neem nie die duursame vaste stof op daardie afstand skoon nie. Dit sal drie lobbe vorm as getye vir ontsnap-snelheid. U kan op die ou end 'n digte planeet met twee watermane hê, of hulle kan weer saamkom. As u twee het, skakel u die probleem van die kombinasie van te veel energie uit. Tensy 'n dampring materiaal oorgeologiese tyd van die kleiner na die groter oordra.


Inhoud

Die chemie van die lewe kan begin het kort na die oerknal, 13,8 miljard jaar gelede, tydens 'n bewoonbare tydvak toe die heelal net 10-17 miljoen jaar oud was. [10] [11] Volgens die hipotese van panspermia kan mikroskopiese lewe - versprei deur meteoroïede, asteroïdes en ander klein sonnestelselliggame - in die heelal bestaan. [12] Desondanks is die aarde die enigste plek in die heelal waarvan die lewe gekenmerk word. [13] [14] Skattings van bewoonbare sones rondom ander sterre, [15] [16], tesame met die ontdekking van duisende buite-solare planete en nuwe insigte in die ekstreme habitats op aarde, dui daarop dat daar baie meer bewoonbare plekke in die Heelal as wat tot onlangs nog moontlik geag is. [17] Op 4 November 2013 berig sterrekundiges, gebaseer op Kepler ruimtemissiegegewens, dat daar soveel as 40 miljard aardse planete kan wentel in die bewoonbare sones van sonagtige sterre en rooi dwerge binne die Melkweg. [18] [19] 11 miljard van hierdie geskatte planete wentel moontlik om Sonagtige sterre. [20] Volgens die wetenskaplikes kan die naaste sulke planeet 12 ligjaar weg wees. [18] [19] Vanaf Junie 2021 is altesaam 60 potensieel bewoonbare eksoplanete gevind. [21]

'N Begrip van planetêre bewoonbaarheid begin by die gasheerster. [22] Die klassieke HZ is slegs vir oppervlaktetoestande gedefinieer, maar 'n metabolisme wat nie van die sterlig afhanklik is nie, kan steeds buite die HZ bestaan, en dit floreer in die binnekant van die planeet waar vloeibare water beskikbaar is. [22]

Onder beskerming van SETI se projek Phoenix het die wetenskaplikes Margaret Turnbull en Jill Tarter in 2002 die "HabCat" (oftewel Catalogue of Habitable Stellar Systems) ontwikkel. Die katalogus is gevorm deur die byna 120.000 sterre van die groter Hipparcos Catalogue te verower in 'n kerngroep van 17.000 potensieel bewoonbare sterre, en die seleksiekriteria wat gebruik is, bied 'n goeie vertrekpunt om te verstaan ​​watter astrofisiese faktore nodig is vir bewoonbare planete.[23] Volgens navorsing wat in Augustus 2015 gepubliseer is, kan baie groot sterrestelsels gunstiger wees vir die vorming en ontwikkeling van bewoonbare planete as kleiner sterrestelsels, soos die Melkwegstelsel. [24]

Wat 'n planeet bewoonbaar maak, is egter 'n baie ingewikkelder vraag as om 'n planeet op die regte afstand van sy gasheerster te hê sodat water op sy oppervlak vloeibaar kan wees: verskillende geofisiese en geodinamiese aspekte, die bestraling en die gasheerster se plasma omgewing kan die evolusie van planete en lewe beïnvloed as dit ontstaan ​​het. [22] Vloeibare water is 'n noodsaaklike, maar nie voldoende lewensomstandigheid soos ons dit ken nie, aangesien bewoonbaarheid 'n funksie is van 'n menigte omgewingsparameters [2]

Spektralklas Redigeer

Die spektrale klas van 'n ster dui sy fotosferiese temperatuur aan, wat (vir hoofreekssterre) korreleer met die totale massa. Die toepaslike spektraalbereik vir bewoonbare sterre word beskou as 'laat F' of 'G', tot 'middel-K'. Dit stem ooreen met die temperatuur van iets meer as 7.000 K tot 'n bietjie minder as 4.000 K (6.700 ° C tot 3.700 ° C). Die son, 'n G2-ster op 5.777 K, is baie binne hierdie perke. Hierdie spektrale reeks beslaan waarskynlik tussen 5% en 10% van die sterre in die plaaslike Melkwegstelsel. "Middelklas" -sterre van hierdie soort het 'n aantal eienskappe wat as belangrik beskou word vir planetêre bewoonbaarheid:

  • Hulle leef ten minste 'n paar honderd miljoen jaar, wat die lewe die kans gee om te ontwikkel. Meer stralende hoofreekssterre van die "O" -klasse en baie lede van die "B" -klasse leef gewoonlik minder as 500 miljoen jaar en in uitsonderlike gevalle minder as 10 miljoen. [25] [b]
  • Hulle gee genoeg hoëfrekwensie-ultravioletstraling uit om belangrike atmosferiese dinamika soos osoonvorming te veroorsaak, maar nie soveel dat ionisasie die beginlewe vernietig nie. [26]
  • Hulle straal voldoende straling uit by golflengtes wat bevorderlik is vir fotosintese. [27]
  • Vloeibare water kan op die oppervlak van planete bestaan, en wentel hulle op 'n afstand wat nie die getyvergrendeling veroorsaak nie.

K-sterre kan die lewe heelwat langer as die son ondersteun. [28]

Of flouer laat K- en M-klas rooi dwergsterre ook geskikte gashere vir bewoonbare planete is, is miskien die belangrikste ope vraag in die hele veld van planetêre bewoonbaarheid, gegewe hul voorkoms (bewoonbaarheid van rooi dwergstelsels). Gliese 581 c, 'n 'super-aarde', is gevind wat wentel in die 'bewoonbare sone' (HZ) van 'n rooi dwerg en kan vloeibare water besit. Dit is egter ook moontlik dat 'n kweekhuiseffek dit te warm kan maak om die lewe te onderhou, terwyl sy buurman, Gliese 581 d, 'n meer waarskynlike kandidaat vir bewoonbaarheid kan wees. [29] In September 2010 is die ontdekking aangekondig van 'n ander planeet, Gliese 581 g, in 'n baan tussen hierdie twee planete. Resensies van die ontdekking het egter die bestaan ​​van hierdie planeet in twyfel getrek, en dit word as "onbevestig" gelys. In September 2012 is die ontdekking van twee planete wat om Gliese 163 [30] wentel, aangekondig. [31] [32] Een van die planete, Gliese 163 c, ongeveer 6,9 keer die massa van die aarde en ietwat warmer, word beskou as binne die bewoonbare sone. [31] [32]

'N Onlangse studie dui daarop dat koeler sterre wat meer lig in die infrarooi en naby infrarooi uitstraal, wel warmer planete kan huisves met minder ys en die voorkoms van sneeubaltoestande. Hierdie golflengtes word deur die ys en kweekhuisgasse van hul planete opgeneem en bly warmer. [33] [34]

In 'n studie uit 2020 is bevind dat ongeveer die helfte van die Sonagtige sterre rotse, moontlik bewoonbare planete kan huisves. Hulle skat spesifiek daarmee dat die naaste bewoonbare sone-planeet rondom G- en K-tipe sterre ongeveer 6 parsek weg is, en daar is ongeveer 4 rotsagtige planete rondom G- en K-sterre binne 10 parsek (32,6 ligjaar). van die son. [35]

'N Stabiele bewoonbare sone

Die bewoonbare sone (HZ) is 'n skulpvormige ruimte rondom 'n ster waarin 'n planeet vloeibare water op sy oppervlak kan handhaaf. [22] Die konsep is die eerste keer deur die astrofisikus Su-Shu Huang in 1959 voorgestel, gebaseer op klimaatsbeperkings wat die gasheerster opgelê het. [22] Na 'n energiebron word vloeibare water algemeen beskou as die belangrikste bestanddeel vir die lewe, in ag genome hoe integraal dit in alle lewenstelsels op aarde is. As lewe egter ontdek word in die afwesigheid van water, moet die definisie van 'n HZ egter baie uitgebrei word.

Die binneste rand van die HZ is die afstand waar weglopende kweekhuiseffek die hele waterreservoir verdamp en as 'n tweede effek die fotodissosiasie van waterdamp en die verlies aan waterstof na die ruimte veroorsaak. Die buitenste rand van die HZ is die afstand vanaf die ster waar die maksimum kweekhuiseffek nie die oppervlak van die planeet bo die vriespunt hou nie, en deur CO
2 kondensasie. [22] [3]

'N' Stabiele 'HZ impliseer twee faktore. Eerstens moet die omvang van 'n HZ oor die tyd nie baie verskil nie. Al die sterre neem toe in helderheid namate hulle ouer word, en 'n gegewe HZ migreer dus na buite, maar as dit te vinnig gebeur (byvoorbeeld met 'n super-massiewe ster), het planete dalk net 'n kort venster binne die HZ en 'n ooreenstemmende kleiner kans op die ontwikkeling van die lewe. Die berekening van 'n HZ-reeks en sy langtermynbeweging is nooit eenvoudig nie, aangesien negatiewe terugvoerlusse soos die CNO-siklus geneig is om die toename in helderheid te vergoed. Aannames oor atmosferiese toestande en geologie het dus 'n groot invloed op 'n vermeende HZ-reeks, net soos die sterre-evolusie: die voorgestelde parameters van die Sun's HZ het byvoorbeeld baie gewissel. [36]

Tweedens mag geen liggaam met groot massa soos 'n gasreus teenwoordig wees in of relatief naby die HZ nie, wat die vorming van Aardgrootte liggame ontwrig. Die saak in die asteroïde gordel blyk byvoorbeeld nie in staat te wees om in 'n planeet te akkommodeer nie as gevolg van wentelende resonansies met Jupiter as die reus sou verskyn in die streek wat nou tussen die wentelbane van Venus en Mars is, sou die aarde byna beslis nie in sy huidige vorm ontwikkel het. 'N Gasreus in die HZ kan onder die regte omstandighede bewoonbare mane hê. [37]

In die sonnestelsel is die innerlike planete aardagtig en die buitenste is gasreuse, maar ontdekkings van buitesolêre planete dui daarop dat hierdie rangskikking glad nie algemeen kan voorkom nie: talle liggame van Jupiter-grootte is in 'n noue wentelbaan gevind oor hul primêre, ontwrig van potensiële HZ's. Huidige gegewens vir buite-solare planete sal waarskynlik waarskynlik in die rigting van die tipe (groot planete in noue wentelbane) skeefgetrek word, omdat dit baie makliker is om te identifiseer, en dus moet gesien word watter tipe planetêre stelsel die norm is, of inderdaad of daar een is . [ aanhaling nodig ]

Variasie met lae sterre

Veranderings in helderheid is algemeen vir alle sterre, maar die erns van sulke skommelinge dek 'n wye verskeidenheid. Die meeste sterre is relatief stabiel, maar 'n beduidende minderheid van veranderlike sterre ondergaan dikwels skielike en intense toename in helderheid en gevolglik die hoeveelheid energie wat na liggame in 'n wentelbaan uitstraal. Hierdie sterre word as swak kandidate beskou om lewensdraende planete te huisves, aangesien hul onvoorspelbaarheid en veranderinge in energie-uitsette organismes negatief sou beïnvloed: lewende dinge wat aangepas is vir 'n spesifieke temperatuurbereik, kan nie 'n te groot temperatuurvariasie oorleef nie. Verder gaan die opswaai in helderheid gewoonlik gepaard met massiewe dosisse gammastraling en X-straalstraling wat dodelik kan wees. Atmosferes versag wel sulke effekte, maar hul atmosfeer word moontlik nie behou deur planete wat om veranderlikes wentel nie, omdat die hoëfrekwensie-energie-buffering van hierdie planete hulle voortdurend van hul beskermende bedekking sal stroop.

Die son, in hierdie opsig soos in baie ander, is relatief goedaardig: die variasie tussen sy maksimum en minimum energie-uitset is ongeveer 0,1% oor sy sonkring van 11 jaar. Daar is sterk (alhoewel onbetwiste) bewyse dat selfs geringe veranderinge in die helderheid van die son 'n wesenlike uitwerking op die Aarde se klimaat gehad het binne die historiese era: die Klein Ystydperk in die middel van die tweede millennium kan byvoorbeeld veroorsaak word deur 'n relatiewe langtermyn afname in die helderheid van die son. [38] 'n Ster hoef dus nie 'n ware veranderlike te wees om verskille in helderheid die bewoonbaarheid te beïnvloed nie. Van bekende sonkrag-analoë word een wat baie soos die son lyk, beskou as 18 Scorpii, ongelukkig is die amplitude van die sonkring, wat lyk asof dit baie groter is, die een of ander verskil tussen die twee liggame. vir 18 Scorpii. [39]

Hoë metaalaktiwiteit

Alhoewel die grootste gedeelte van die materiaal in enige ster waterstof en helium is, is daar 'n beduidende variasie in die hoeveelheid swaarder elemente (metale). 'N Groot deel metale in 'n ster korreleer met die hoeveelheid swaar materiaal wat aanvanklik op die protoplanetêre skyf beskikbaar is. 'N Kleiner hoeveelheid metaal maak die vorming van planete baie minder waarskynlik, volgens die sonnebulteorie van die vorming van planetêre stelsels. Enige planete wat rondom 'n metaalarm ster gevorm het, sou waarskynlik 'n lae massa hê en dus ongunstig vir die lewe wees. Spectroskopiese studies van stelsels waar tot op hede eksoplanete gevind is, bevestig die verband tussen hoë metaalinhoud en planeetvorming: "Sterre met planete, of ten minste met planete soortgelyk aan die wat ons vandag vind, is duidelik meer metaalryk as sterre sonder planetêre metgeselle. " [40] Hierdie verband tussen hoë metallisiteit en planeetvorming beteken ook dat meer geneig is om bewoonbare stelsels rondom sterre van jonger generasies te vind, aangesien sterre wat vroeg in die geskiedenis van die heelal gevorm het, 'n lae metaalinhoud het.

Bewoonbaarheidsaanwysers en biohandtekeninge moet binne 'n planetêre en omgewingskonteks geïnterpreteer word. [2] Of 'n planeet as bewoonbaar na vore sal kom, hang af van die volgorde van gebeure wat gelei het tot die vorming daarvan, wat die produksie van organiese molekules in molekulêre wolke en protoplanetêre skywe, aflewering van materiale tydens en na planetêre aanwas, en die wentelbaan kan insluit. in die planetêre stelsel. [2] Die vernaamste aanname oor bewoonbare planete is dat hulle aardagtig is. Sulke planete, ongeveer binne een grootteorde van die aardmassa, bestaan ​​hoofsaaklik uit silikaatgesteentes en het nie die gasvormige buitenste lae waterstof en helium wat in gasreuse voorkom, versier nie. Die moontlikheid dat lewe in die wolktoppe van reuse-planete kan ontwikkel, is nie deurslaggewend nie, [c] hoewel dit as onwaarskynlik beskou word, omdat hulle geen oppervlak het nie en hul erns enorm is. [44] Die natuurlike satelliete van reuse-planete bly intussen geldige kandidate om die lewe te huisves. [41]

In Februarie 2011 het die Kepler Space Observatory Mission-span 'n lys bekend gemaak met 1235 kandidate vir buitekolêre planeet, waaronder 54 wat in die bewoonbare gebied kan wees. [45] [46] Ses van die kandidate in hierdie sone is kleiner as twee keer die grootte van die aarde. [45] In 'n meer onlangse studie is bevind dat een van hierdie kandidate (KOI 326.01) baie groter en warmer is as wat eers gerapporteer is. [47] Op grond van die bevindings beraam die Kepler-span dat daar 'minstens 50 miljard planete in die Melkweg' is, waarvan 'minstens 500 miljoen' in die bewoonbare gebied is. [48]

In die ontleding van watter omgewings waarskynlik die lewe kan ondersteun, word daar gewoonlik onderskei tussen eenvoudige, eensellige organismes soos bakterieë en argeë en komplekse metasoane (diere). Eencellulariteit gaan noodwendig vooraf aan meersellige in enige hipotetiese lewensboom, en waar eensellige organismes wel voorkom, is daar geen versekering dat groter kompleksiteit dan sal ontwikkel nie. [d] Die planetêre eienskappe wat hieronder gelys word, word as lewensbelangrik beskou, maar in alle gevalle is meersellige organismes meer kieskeurig as eensellige lewe.

Massa-redigering

Planete met 'n lae massa is om twee redes swak kandidate. Eerstens maak hul swaartekrag die behoud van die atmosfeer moeilik. Samestellende molekules is meer geneig om ontsnapspoed te bereik en verlore te gaan in die ruimte wanneer dit deur sonwind gebuffer word of deur botsings geroer word. Planete sonder 'n dik atmosfeer het nie die nodige materiaal vir primêre biochemie nie, het min isolasie en swak hitte-oordrag oor hul oppervlaktes (byvoorbeeld, Mars, met sy dun atmosfeer, is kouer as wat die aarde sou wees as dit op 'n soortgelyke afstand van die Son) en bied minder beskerming teen meteoroïede en hoëfrekwensie-bestraling. Verder, waar 'n atmosfeer minder dig as 0,006 Aardatmosfeer is, kan water nie in vloeibare vorm bestaan ​​nie, aangesien die vereiste atmosferiese druk, 4,56 mm Hg (608 Pa) (0,18 duim Hg), nie voorkom nie. Die temperatuur waartydens water vloeibaar is, is kleiner by lae druk.

Tweedens het kleiner planete kleiner diameters en dus hoër oppervlak-tot-volume-verhoudings as hul groter neefs. Sulke liggame is geneig om vinnig die oorblywende energie van hul vorming te verloor en uiteindelik geologies dood te wees, sonder die vulkane, aardbewings en tektoniese aktiwiteit wat die oppervlak van lewensonderhoudende materiaal voorsien en die atmosfeer met moderators soos koolstofdioksied. Plaatktonika kom veral baie belangrik voor, ten minste op aarde: die proses herwin nie net belangrike chemikalieë en minerale nie, dit bevorder ook biodiversiteit deur kontinenteskepping en verhoogde omgewingskompleksiteit en help om die konvektiewe selle te skep wat nodig is om die Aarde se magnetiese veld te genereer. [49]

'Lae massa' is deels 'n relatiewe etiket: die aarde het 'n lae massa in vergelyking met die gasreuse van die sonnestelsel, maar dit is die grootste, volgens deursnee en massa, en die digste van alle aardliggame. [e] Dit is groot genoeg om 'n atmosfeer deur swaartekrag alleen te behou en groot genoeg dat sy gesmelte kern 'n hitte-enjin bly, wat die uiteenlopende geologie van die oppervlak dryf (die verval van radioaktiewe elemente binne die kern van 'n planeet is die ander belangrike komponent van planetêre verwarming). Mars daarenteen is amper (of miskien heeltemal) geologies dood en het baie van sy atmosfeer verloor. [50] Dit sal dus billik wees om af te lei dat die onderste massalimiet vir bewoonbaarheid êrens tussen die van Mars en die van die Aarde of Venus lê: 0.3 Aardmassas is aangebied as 'n growwe skeidslyn vir bewoonbare planete. [51] 'n Studie uit 2008 deur die Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics dui egter daarop dat die skeidslyn hoër kan wees. Die aarde kan inderdaad op die onderste grens van bewoonbaarheid lê: as dit kleiner was, sou plaattektoniek onmoontlik wees. Venus, wat 85% van die aarde se massa het, toon geen tekens van tektoniese aktiwiteit nie. Omgekeerd sou "super-Aarde", aardse planete met 'n hoër massa as die Aarde, hoër vlakke van plaattektoniek hê en dus stewig in die bewoonbare gebied geplaas word. [52]

Uitsonderlike omstandighede bied wel uitsonderlike gevalle: die maan Io van Jupiter (wat kleiner is as enige van die aardse planete) is vulkanies dinamies vanweë die swaartekragspanning wat deur sy wentelbaan veroorsaak word, en die buurland Europa kan 'n vloeibare oseaan of ysige sneeu onder 'n bevrore dop hê. ook as gevolg van krag wat opgewek word om 'n gasreus.

Saturnus se Titan het intussen 'n buitekans om lewe te huisves, aangesien dit 'n dik atmosfeer behou het en vloeibare metaansee op sy oppervlak het. Organiese-chemiese reaksies wat slegs die minimum energie benodig, is in hierdie see moontlik, maar of enige lewende stelsel op sulke minimale reaksies gebaseer kan word, is onduidelik en lyk onwaarskynlik. [ aanhaling nodig ] Hierdie satelliete is uitsonderings, maar dit bewys dat massa, as maatstaf vir bewoonbaarheid, nie noodwendig as definitief in hierdie stadium van ons begrip beskou kan word nie. [53]

'N Groter planeet sal waarskynlik 'n massiewe atmosfeer hê. 'N Kombinasie van hoër ontsnappingssnelheid om ligter atome te behou en uitgebreide vergassing van verbeterde plaattektonika, kan die atmosferiese druk en temperatuur op die oppervlak aansienlik verhoog in vergelyking met die aarde. Die verbeterde kweekhuiseffek van so 'n swaar atmosfeer dui daarop dat die bewoonbare sone vir sulke massiewe planete verder van die sentrale ster af moet wees.

Ten slotte sal 'n groter planeet waarskynlik 'n groot ysterkern hê. Dit maak voorsiening vir 'n magneetveld om die planeet te beskerm teen sterwind en kosmiese straling, wat andersins die planeetatmosfeer sal verwyder en lewende dinge met geïoniseerde deeltjies kan bombardeer. Massa is nie die enigste maatstaf vir die vervaardiging van 'n magnetiese veld nie - aangesien die planeet ook vinnig genoeg moet draai om 'n dynamo-effek binne sy kern te lewer [54] - maar dit is 'n belangrike komponent van die proses.

Radius wysig

Die radius van 'n potensieel bewoonbare eksoplanet sal wissel tussen 0,5 en 2,5 Aardradiusse. [21]

Orbit en rotasie Redigeer

Soos met ander kriteria, is stabiliteit die belangrikste oorweging om die effek van wentel- en rotasie-eienskappe op die planetêre bewoonbaarheid te evalueer. Orbitale eksentrisiteit is die verskil tussen 'n planeet se verste en naaste benadering tot sy ouerster gedeel deur die som van die afstande. Dit is 'n verhouding wat die vorm van die elliptiese baan beskryf. Hoe groter die eksentrisiteit, hoe groter is die temperatuurskommeling op die planeet se oppervlak. Alhoewel hulle aanpasbaar is, kan lewende organismes net soveel wissel, veral as die skommelinge die vriespunt en kookpunt van die belangrikste biotiese oplosmiddel (byvoorbeeld water op aarde) oorvleuel. As die aarde se oseane byvoorbeeld afwisselend kook en vries, is dit moeilik om die lewe voor te stel soos ons dit ken, ontwikkel. Hoe meer kompleks die organisme is, hoe groter is die temperatuurgevoeligheid. [55] Die wentelbaan van die aarde is byna perfek sirkelvormig, met 'n eksentrisiteit van minder as 0,02 ander planete in die sonnestelsel (met die uitsondering van Mercurius) het eksentrisiteite wat net so goedaardig is. Desondanks kan daar wetenskaplike ondersteuning wees, gebaseer op studies wat in Maart 2020 gerapporteer is, om te dink dat dele van die planeet Mercurius moontlik bewoonbaar was, en miskien dat werklike lewensvorme, hoewel waarskynlik primitiewe mikro-organismes, tog op die planeet bestaan ​​het. [56] [57]

Bewoonbaarheid word ook beïnvloed deur die argitektuur van die planetêre stelsel rondom 'n ster. Die evolusie en stabiliteit van hierdie stelsels word bepaal deur gravitasiedinamika, wat die baan evolusie van aardse planete dryf. Gegewens wat oor die orbitale eksentrisiteite van buitesolêre planete versamel is, het die meeste navorsers verras: 90% het 'n orbitale eksentrisiteit groter as wat in die sonnestelsel gevind word, en die gemiddelde is ten volle 0,25. [58] Dit beteken dat die oorgrote meerderheid van die planete baie eksentrieke wentelbane het, en selfs al word hul gemiddelde afstand vanaf hul ster binne die HZ geag, sou hulle tog net 'n klein gedeelte van hul tyd in die sone spandeer. .

'N Planeet se beweging om sy rotasie-as moet ook aan sekere kriteria voldoen as die lewe die geleentheid wil hê om te ontwikkel. Die eerste aanname is dat die planeet matige seisoene moet hê.As daar min of geen aksiale kanteling (of skuinsheid) is ten opsigte van die loodregte van die ekliptika nie, sal seisoene nie voorkom nie en sal 'n belangrikste stimulant vir biosferiese dinamika verdwyn. Die planeet sou ook kouer wees as met 'n beduidende kanteling: wanneer die grootste intensiteit van straling altyd binne enkele grade van die ewenaar is, kan warm weer nie meer vorentoe beweeg nie en word die klimaat van 'n planeet oorheers deur kouer poolweerstelsels.

As 'n planeet radikaal gekantel word, sal die seisoene ekstreem wees en dit moeiliker maak vir 'n biosfeer om homeostase te bereik. Die aksiale kanteling van die aarde is nou (in die kwaternêre) hoër as in die verlede, wat saamgeval het met verminderde ys, warmer temperature en minder seisoenale variasie. Wetenskaplikes weet nie of hierdie tendens onbepaald sal voortduur met verdere toename in die aksiale kanteling nie (sien Snowball Earth).

Die presiese gevolge van hierdie veranderinge kan tans slegs op rekenaarmodelle gebaseer word, en studies het getoon dat selfs ekstreme hellings van tot 85 grade nie die lewe absoluut kan uitskakel nie "mits dit nie kontinentale oppervlaktes beset wat seisoenaal deur die hoogste temperatuur geteister word nie." [59] Nie net die gemiddelde aksiale kanteling nie, maar ook die variasie daarvan oor tyd moet in ag geneem word. Die kanteling van die aarde wissel tussen 41,5 en 24,5 grade oor 41.000 jaar. 'N Meer drastiese variasie, of 'n baie korter periodisiteit, sal klimaatseffekte veroorsaak, soos variasies in seisoenale erns.

Ander orbitale oorwegings sluit in:

  • Die planeet moet relatief vinnig draai sodat die dag-en-nag-siklus nie te lank is nie. As 'n dag jare duur, sal die temperatuurdifferensiaal tussen die dag- en die nagkant uitgespreek word, en probleme soortgelyk aan dié wat met 'n uiterste orbitale eksentrisiteit opgemerk word, sal na vore kom.
  • Die planeet moet ook vinnig genoeg draai sodat 'n magnetiese dinamo in sy ysterkern kan begin om 'n magneetveld te produseer.
  • Verandering in die rigting van die asrotasie (presessie) moet nie uitgespreek word nie. Op sigself hoef presessie nie die bewoonbaarheid te beïnvloed nie, aangesien dit die rigting van die kanteling verander, nie die mate daarvan nie. Presessie is egter geneig om die variasies wat deur ander baanafwykings veroorsaak word, te beklemtoon, sien Milankovitch-siklusse. Presessie op aarde vind plaas oor 'n siklus van 26 000 jaar.

Dit lyk asof die Aarde se Maan 'n belangrike rol speel in die moderering van die Aarde se klimaat deur die aksiale kanteling te stabiliseer. Daar is voorgestel dat 'n chaotiese kanteling 'n "deal-breaker" kan wees in terme van bewoonbaarheid - d.w.s. 'n satelliet so groot soos die maan is nie net nuttig nie, maar ook nodig om stabiliteit te bewerkstellig. [60] Hierdie posisie bly kontroversieel. [f]

In die geval van die Aarde is die enigste maan voldoende massief en wentel dit om aansienlik by te dra tot die getye van die oseaan, wat op sy beurt die dinamiese vlek van die groot oseane vir vloeibare water help. Hierdie maankragte help nie net dat die oseane nie stagneer nie, maar speel ook 'n kritieke rol in die dinamiese klimaat van die aarde. [61] [62]

Geologie Redigeer

Konsentrasies van radionukliede in rotsagtige planeetmantels kan van kritieke belang wees vir die bewoonbaarheid van Aardagtige planete, aangesien sulke planete met 'n hoër voorkoms waarskynlik 'n aanhoudende dinamo vir 'n beduidende fraksie van hul leeftyd het, en diegene met laer konsentrasies dikwels geologies inert kan wees. Planetêre dinamo's skep sterk magnetiese velde wat dikwels nodig is vir die lewe om te ontwikkel of aan te hou as hulle planete teen sonwinde en kosmiese straling beskerm. Die elektromagnetiese emissiespektra van sterre kan gebruik word om diegene te identifiseer wat meer geneig is om bewoonbare Aardagtige planete te huisves. Daar word vermoed dat vanaf 2020 radionukliede geproduseer word deur seldsame sterprosesse soos neutronster-samesmeltings. [63] [64] Bykomende geologiese eienskappe kan noodsaaklike of belangrike faktore wees in die bewoonbaarheid van natuurlike hemelliggame - insluitend sommige wat die liggaam se hitte en magneetveld kan vorm. Sommige hiervan is onbekend of word nie goed verstaan ​​nie en word deur planetêre wetenskaplikes, geochemiste en ander ondersoek. [65] [ addisionele aanhaling (s) benodig ]

Geochemistry Edit

Daar word algemeen aanvaar dat enige buite-aardse lewe wat bestaan, gebaseer sal wees op dieselfde fundamentele biochemie as op aarde, aangesien die vier elemente wat die belangrikste is vir lewe, koolstof, waterstof, suurstof en stikstof, ook die mees algemene chemies-reaktiewe elemente is. in die heelal. Inderdaad, eenvoudige biogene verbindings, soos baie eenvoudige aminosure soos glisien, is in meteoriete en in die interstellêre medium gevind. [66] Hierdie vier elemente vorm saam meer as 96% van die Aarde se gesamentlike biomassa. Koolstof het 'n ongeëwenaarde vermoë om met homself te bind en 'n groot verskeidenheid ingewikkelde en gevarieerde strukture te vorm, wat dit 'n ideale materiaal maak vir die komplekse meganismes wat lewende selle vorm. Waterstof en suurstof, in die vorm van water, vorm die oplosmiddel waarin biologiese prosesse plaasvind en waarin die eerste reaksies plaasgevind het wat tot die ontstaan ​​van die lewe gelei het. Die energie wat vrygestel word in die vorming van kragtige kovalente bindings tussen koolstof en suurstof, beskikbaar deur oksideer organiese verbindings, is die brandstof van alle komplekse lewensvorme. Hierdie vier elemente vorm saam aminosure, wat weer die boustene van proteïene is, die stof van lewende weefsel. Daarbenewens is geen swawel wat benodig word vir die bou van proteïene nie, of fosfor wat benodig word vir die vorming van DNA, RNA en die adenosienfosfate wat noodsaaklik is vir metabolisme, skaars.

Relatiewe oorvloed in die ruimte weerspieël nie altyd gedifferensieerde oorvloed binne die planete van die vier lewenselemente nie, byvoorbeeld, daar is slegs suurstof in enige oorvloed in die aardkors. [67] Dit kan deels verklaar word deur die feit dat baie van hierdie elemente, soos waterstof en stikstof, tesame met hul eenvoudigste en mees algemene verbindings, soos koolstofdioksied, koolstofmonoksied, metaan, ammoniak en water, gasvormig is. warm temperature. In die warm streek naby die son kon hierdie vlugtige verbindings nie 'n belangrike rol in die geologiese vorming van die planete gespeel het nie. In plaas daarvan is hulle vasgevang as gasse onder die nuutgevormde korse, wat hoofsaaklik uit rotsagtige, onwisselbare verbindings soos silika ('n verbinding van silikon en suurstof, wat die suurstof se relatiewe oorvloed uitmaak) gemaak is. Ontgassing van vlugtige verbindings deur die eerste vulkane sou daartoe bygedra het dat die planete se atmosfeer gevorm het. Die Miller-Urey-eksperiment het getoon dat, met die toepassing van energie, eenvoudige anorganiese verbindings wat aan 'n oeratmosfeer blootgestel is, kan reageer om aminosure te sintetiseer. [68]

Desondanks kon vulkaniese ontgassings nie die hoeveelheid water in die Aarde se oseane uitmaak nie. [69] Die oorgrote meerderheid van die water - en waarskynlik koolstof - wat nodig is vir die lewe, moes van die buitenste sonnestelsel gekom het, weg van die son se hitte, waar dit solied kan bly. Komete wat in die vroeë jare van die sonnestelsel met die aarde beïnvloed het, sou groot hoeveelhede water neergesit het, tesame met die ander vlugtige verbindings wat die lewe op die vroeë aarde benodig, wat die oorsprong van die lewe begin.

Alhoewel daar rede is om te vermoed dat die vier "lewenselemente" elders geredelik beskikbaar moet wees, benodig 'n bewoonbare stelsel waarskynlik ook die voorsiening van langtermyn wentelliggame om innerlike planete te saai. Sonder komete bestaan ​​die moontlikheid dat lewe soos ons dit ken nie op aarde sou bestaan ​​nie.

Mikro-omgewings en ekstremofiele

Een belangrike kwalifikasie vir die bewoonbaarheidskriteria is dat slegs 'n klein gedeelte van die planeet nodig is om die lewe te onderhou, 'n sogenaamde Goldilocks Edge of Great Prebiotic Spot. [70] Astrobioloë hou hulle dikwels besig met 'mikro-omgewings' en let op dat 'ons 'n fundamentele begrip het van hoe evolusionêre kragte, soos mutasie, seleksie en genetiese drywing, werk in mikro-organismes wat reageer op en reageer op veranderende mikro -omgewings. " [71] Ekstremofiele is Aarde-organismes wat in nisomgewings leef onder ernstige toestande wat algemeen as lewensgevaarlik beskou word. Gewoonlik (hoewel nie altyd nie) eensellige, bevat ekstremofiele akuut alkalifiliese en acidofiele organismes en ander wat watertemperature bo 100 ° C in hidrotermiese openinge kan oorleef.

Die ontdekking van lewe in ekstreme toestande het ingewikkelde definisies van bewoonbaarheid, maar dit het ook baie opwinding by navorsers veroorsaak om die bekende reeks toestande waaronder die lewe kan voortduur, sterk uit te brei. Byvoorbeeld, 'n planeet wat andersins nie in staat is om 'n atmosfeer te ondersteun nie, gegewe die sonomstandighede in sy omgewing, kan dit in 'n diep skadu of 'n vulkaniese grot doen. [72] Net so kan krateragtige terrein moontlik 'n toevlug bied vir die primitiewe lewe. Die Lawn Hill-krater is bestudeer as 'n astrobiologiese analoog, met navorsers wat daarop dui dat vinnige invul van sediment 'n beskermde mikro-omgewing vir mikrobiese organismes geskep het. Soortgelyke toestande kan gedurende die geologiese geskiedenis van Mars plaasgevind het. [73]

Aarde omgewings wat kan nie Ondersteuningslewe is nog steeds insiggewend vir astrobioloë om die grense te bepaal van wat organismes kan verduur. Dit lyk asof die hart van die Atacama-woestyn, wat gewoonlik as die droogste plek op aarde beskou word, nie die lewe kan onderhou nie, en daarom is dit deur NASA en ESA bestudeer: dit bied 'n Mars-analoog en die voggradiënte langs sy rande is ideaal vir die bestudering van die grens tussen steriliteit en bewoonbaarheid. [74] Die Atacama is in 2003 onderwerp van studie dat eksperimente gedeeltelik vanaf die Viking-landings op Mars in die 1970's herhaal kon word, en geen DNA kon verkry word uit twee grondmonsters nie, en inkubasie-eksperimente was ook negatief vir biosignature. [75]

Ekologiese faktore

Die twee huidige ekologiese benaderings om die potensiële bewoonbaarheid te voorspel, gebruik 19 of 20 omgewingsfaktore, met die klem op waterbeskikbaarheid, temperatuur, die teenwoordigheid van voedingstowwe, 'n energiebron en beskerming teen ultraviolet son en galaktiese kosmiese bestraling. [76] [77]

Sommige bewoonbaarheidsfaktore [77]
Water · Aktiwiteit van vloeibare water
· Vorige of toekomstige vloeibare (ys) voorraad
· Soutgehalte, pH en Eh beskikbare water
Chemiese omgewing Voedingstowwe:
· C, H, N, O, P, S, essensiële metale, essensiële mikro-elemente
· Vaste stikstof
· Beskikbaarheid / mineralogie
Gifstowwe en dodelikheid:
· Swaarmetale (bv. Zn, Ni, Cu, Cr, As, Cd, ens. Sommige is noodsaaklik, maar giftig op hoë vlakke)
· Globaal verspreide oksiderende gronde
Energie vir metabolisme Sonkrag (slegs oppervlak en naby-oppervlak)
Geochemies (ondergrond)
· Oksidante
· Reduktante
· Redoks gradiënte
Bevorderlik
fisiese toestande
· Temperatuur
· Ekstreme daaglikse temperatuurskommelings
· Lae druk (is daar 'n laedrukdrempel vir aard-anaërobe?)
· Sterk ultraviolet kiemdodende bestraling
· Galaktiese kosmiese straling en sonpartikelgebeurtenisse (langtermyn-opgehoopte effekte)
· Sonkrag-UV-geïnduseerde vlugtige oksidante, bv. O 2 -, O -, H2O2, O3
· Klimaat en die wisselvalligheid daarvan (geografie, seisoene, dag- en uiteindelik skuinsvariasies)
· Ondergrond (grondprosesse, gesteentemikro-omgewings, stofsamestelling, afskerming)
· Hoë CO2 konsentrasies in die globale atmosfeer
· Vervoer (eolies, vloei van grondwater, oppervlakwater, ysing)

By die bepaling van die uitvoerbaarheid van buiteaardse lewe het sterrekundiges hul aandag al lank op sterre soos die Son gevestig. Aangesien planeetstelsels wat soos die sonnestelsel lyk, skaars blyk te wees, het hulle die moontlikheid begin ondersoek om lewe in stelsels te vorm wat baie anders is as ons eie.

Binêre stelsels Wysig

Tipiese beramings dui dikwels daarop dat 50% of meer van alle sterrestelsels binêre stelsels is. Dit kan gedeeltelik vooroordeel wees, aangesien massiewe en helder sterre gewoonlik in binaries is en dit die maklikste waargeneem en gekatalogiseer kan word. 'N Meer presiese ontleding het voorgestel dat die meer algemene, flouer sterre gewoonlik enkelvoudig is en dat tot twee derdes van alle sterre stelsels is dus alleen. [78]

Die skeiding tussen sterre in 'n binêre kan wissel van minder as een astronomiese eenheid (AU, die gemiddelde aarde-sonafstand) tot 'n paar honderd. In laasgenoemde gevalle sal die swaartekrag-effekte op 'n planeet weglaatbaar wees om 'n andersins geskikte ster, en die bewoonbaarheidspotensiaal sal nie onderbreek word nie, tensy die wentelbaan baie eksentriek is (sien byvoorbeeld Nemesis). Waar die skeiding egter aansienlik minder is, kan 'n stabiele baan egter onmoontlik wees. As die afstand van 'n planeet tot sy primêre punt ongeveer 'n vyfde van die naaste benadering van die ander ster oorskry, is baanstabiliteit nie gewaarborg nie. [79] Of planete hoegenaamd in binaries kon vorm, was lank onduidelik, aangesien swaartekragte die vorming van die planeet sou kon inmeng. Teoretiese werk deur Alan Boss aan die Carnegie Institution het getoon dat gasreuse rondom sterre in binêre stelsels kan vorm, net soos alleensterre. [80]

Een studie van Alpha Centauri, die naaste sterstelsel aan die son, het voorgestel dat binaries nie verdiskonteer hoef te word in die soeke na bewoonbare planete nie. Centauri A en B het 'n afstand van 11 AE by die naaste benadering (gemiddeld 23 AE), en albei moet stabiele bewoonbare sones hê. 'N Studie van langtermyn orbitale stabiliteit vir gesimuleerde planete binne die stelsel toon dat planete binne ongeveer drie AE van die een of ander ster redelik stabiel kan bly (dit wil sê die semi-hoofas wat gedurende 32 000 binêre periodes met minder as 5% afwyk). Die deurlopende bewoonbare sone (CHZ vir 4,5 biljoen jaar) vir Centauri A word konserwatief geskat op 1,2 tot 1,3 AU en Centauri B op 0,73 tot 0,74 — in beide gevalle is dit binne die stabiele gebied. [81]

Rooi dwergstelsels Redigeer

Die bepaling van die bewoonbaarheid van rooi dwergsterre kan help om vas te stel hoe algemeen die lewe in die heelal kan wees, aangesien rooi dwerge tussen 70 en 90% van al die sterre in die sterrestelsel uitmaak.

Grootte wysig

Sterrekundiges het rooi dwerge jare lank uitgesluit as moontlike blyplekke vir die lewe. Die klein grootte (van 0,08 tot 0,45 sonmassas) beteken dat hul kernreaksies buitengewoon stadig verloop en dat hulle baie min lig uitstraal (van 3% van die sonproduksie tot so min as 0,01%). Enige planeet in 'n wentelbaan om 'n rooi dwerg sal baie naby sy ouerster moet saamtrek om die aardagtige oppervlaktemperature van 0,3 AE (net binne die wentelbaan van Mercurius) te bereik vir 'n ster soos Lacaille 8760, tot so min as 0,032 AE vir 'n ster soos Proxima Centauri [82] (so 'n wêreld sou net 6,3 dae duur). Op die afstande sou die ster se swaartekrag getyvergrendeling veroorsaak. Die een kant van die planeet sal die ster vir ewig in die gesig staar, terwyl die ander een altyd daarvan weg sal kyk. Die enigste maniere waarop 'n potensiële lewe 'n inferno of 'n diep vriespunt kon vermy, sou wees as die planeet 'n atmosfeer het wat dik genoeg is om die ster se hitte van die dag na die nagkant oor te dra, of as daar 'n gasreus in die bewoonbare omgewing is sone, met 'n bewoonbare maan, wat op die planeet gesluit sou word in plaas van die ster, wat 'n egaliger verspreiding van die straling oor die planeet moontlik maak. Daar is lank aanvaar dat so 'n dik atmosfeer sou voorkom dat sonlig in die eerste plek die oppervlak sou bereik, wat fotosintese sou voorkom.

Hierdie pessimisme is getemper deur navorsing. Studies deur Robert Haberle en Manoj Joshi van die NASA se navorsingsentrum in Kalifornië het getoon dat die atmosfeer van 'n planeet (as ons aanvaar dat dit kweekhuisgasse CO insluit)2 en H2O) hoef slegs 100 millibars (0,10 atm) te wees, sodat die ster se hitte effektief na die nagkant toe kan word. [83] Dit is baie beter as die vlakke wat benodig word vir fotosintese, hoewel water in sommige van hul modelle steeds aan die donker kant gevries sal bly. Martin Heath van die Greenwich Community College, het getoon dat ook seewater effektief kan sirkuleer sonder om solied te vries as die oseaanbekkens diep genoeg is om vrye vloei onder die yskap van die nagkant toe te laat. Verdere navorsing, insluitend die hoeveelheid fotosintetiese aktiewe bestraling, het voorgestel dat planete in die rooi dwergstelsels ten minste bewoonbaar is vir hoër plante. [84]

Ander faktore wat die bewoonbaarheid beperk

Grootte is egter nie die enigste faktor om rooi dwerge moontlik lewenslank ongeskik te maak nie. Op 'n rooi dwergplaneet sou fotosintese aan die nagkant onmoontlik wees, aangesien dit nooit die son sou sien nie. Aangesien die son nie opkom of ondergaan nie, sal gebiede in die skadu van die berge vir ewig bly. Fotosintese soos ons dit verstaan, sou ingewikkeld wees deur die feit dat 'n rooi dwerg die meeste van sy bestraling in die infrarooi produseer, en op die aarde hang die proses af van sigbare lig. Daar is potensiële positiewe aspekte van hierdie scenario. Talle terrestriese ekosisteme vertrou op chemosintese eerder as fotosintese, byvoorbeeld, wat in 'n rooi dwergstelsel moontlik sou wees. 'N Statiese primêre sterposisie verwyder die behoefte dat plante blare na die son stuur, die verandering van skaduwee / sonpatrone hanteer of gedurende die nag van fotosintese na gestoorde energie verander. Vanweë die gebrek aan 'n dag-en-nag-siklus, insluitend die swak lig van die oggend en die aand, sou baie meer energie op 'n gegewe stralingsvlak beskikbaar wees.

Rooi dwerge is baie veranderliker en gewelddadiger as hul stabieler, groter neefs. Dikwels is hulle bedek met sterrekolle wat hul uitgestraalde lig vir maande op 'n keer tot 40% kan verdof, terwyl hulle soms reusagtige fakkels uitstraal wat hul helderheid binne enkele minute kan verdubbel. [85] Sodanige variasie sal lewens skadelik wees, want dit vernietig nie net komplekse organiese molekules wat moontlik biologiese voorgangers kan vorm nie, maar ook omdat dit groot dele van die planeet se atmosfeer sal afblaas.

Vir 'n planeet rondom 'n rooi dwergster om die lewe te onderhou, is dit 'n vinnig draaiende magneetveld nodig om dit teen die fakkels te beskerm. 'N Getyd geslote planeet draai net baie stadig en kan dus nie 'n geodynamo in sy kern voortbring nie. Die gewelddadige opvlamperiode van 'n rooi dwerg se lewensiklus sal na raming ongeveer die eerste 1,2 miljard jaar van sy bestaan ​​duur. As 'n planeet ver weg van 'n rooi dwerg vorm om getyvergrendeling te voorkom, en dan na die onstuimige aanvanklike periode in die ster se bewoonbare sone migreer, is dit moontlik dat die lewe 'n kans het om te ontwikkel. [86] Gegewe die ouderdom van 7–12 miljard jaar is Barnard's Star egter aansienlik ouer as die son. Dit is lank aanvaar dat dit rustig is in terme van sterre-aktiwiteite. Tog het sterrekundiges in 1998 'n intense sterflits waargeneem en verrassend getoon dat Barnard's Star, ondanks sy ouderdom, 'n fakkelster is. [87]

Langlewendheid en alomteenwoordigheid

Rooi dwerge het een voordeel bo ander sterre as blyplekke vir die lewe: veel groter lewensduur. Dit het 4,5 miljard jaar geneem voordat die mensdom op aarde verskyn het, en die lewe soos ons dit ken, sal geskikte toestande vir 1 [88] tot 2,3 [89] miljard jaar meer sien.Rooi dwerge kan daarenteen triljoene jare leef omdat hul kernreaksies baie stadiger is as dié van groter sterre, wat beteken dat die lewe langer sal moet ontwikkel en oorleef.

Alhoewel die waarskynlikheid om 'n planeet in die bewoonbare sone rondom 'n spesifieke rooi dwerg te vind, gering is, is die totale hoeveelheid bewoonbare sone rondom alle rooi dwerge gelyk aan die totale hoeveelheid rondom sonagtige sterre, gegewe hul alomteenwoordigheid. [90] Verder sal hierdie totale hoeveelheid bewoonbare sone langer duur, omdat rooi dwergsterre honderde miljarde jare of selfs langer in die hoofreeks leef. [91] In kombinasie met bogenoemde nadele, is dit egter waarskynliker dat rooi dwergsterre langer bewoonbaar sou bly vir mikrobes, terwyl die korter lewende geel dwergsterre, soos die son, langer bewoonbaar sou bly vir diere.

Massiewe sterre Edit

Onlangse navorsing dui daarop dat baie groter sterre, groter as

Honderd sonmassas, kan planetêre stelsels hê wat bestaan ​​uit honderde Mercurius-planete binne die bewoonbare sone. Sulke stelsels kan ook bruin dwerge en lae massa sterre bevat (

0,1–0,3 sonmassas). [92] Die baie kort lewensduur van sterre van meer as 'n paar sonmassas sou die planeet egter skaars tyd kon afkoel, wat nog te sê van die tyd wat nodig is om 'n stabiele biosfeer te ontwikkel. Massiewe sterre word dus uitgeskakel as moontlike blyplekke vir die lewe. [93]

'N Massiewe sterstelsel kan egter op 'n ander manier 'n voorvader van die lewe wees - die supernova-ontploffing van die massiewe ster in die sentrale deel van die stelsel. Hierdie supernova versprei swaarder elemente in sy omgewing, wat geskep is gedurende die fase wanneer die massiewe ster van die hoofreeks af beweeg het, en die stelsels van die potensiële lae-massa sterre (wat nog steeds in die hoofreeks is) binne die voormalige massiewe- sterstelsel kan verryk word met die relatiewe groot voorraad swaar elemente wat so naby aan 'n supernova-ontploffing is. Dit sê egter niks oor watter soorte planete as gevolg van die supernovamateriaal sou vorm nie, of wat hul bewoonbaarheidspotensiaal sou wees nie.

In 'n oorsig van die faktore wat belangrik is vir die evolusie van bewoonbare aarde-grootte planete, het Lammer et al. stel 'n klassifikasie voor van vier waterafhanklike habitattipes: [22] [94]

Klas I habitatte is planeetliggame waarop sterre en geofisiese toestande toelaat dat vloeibare water aan die oppervlak beskikbaar is, tesame met sonlig, sodat komplekse meersellige organismes kan ontstaan.

Klas II habitatte sluit liggame in wat aanvanklik aardagtige toestande geniet, maar wat nie die vermoë het om vloeibare water op hul oppervlak te onderhou nie as gevolg van sterre of geofisiese toestande. Mars en moontlik Venus is voorbeelde van hierdie klas waar komplekse lewensvorme moontlik nie ontwikkel nie.

Klas III habitatte is planeetliggame waar vloeibare water oseane onder die oppervlak bestaan, waar dit direk met 'n silikaatryke kern kan kommunikeer.

So 'n situasie kan verwag word op waterryke planete wat te ver van hul ster af geleë is om vloeibare water op die oppervlak toe te laat, maar waarop ondergrondse water in vloeibare vorm is weens die geotermiese hitte. Twee voorbeelde van so 'n omgewing is Europa en Enceladus. In sulke wêrelde is daar nie net lig nie beskikbaar as energiebron nie, maar die organiese materiaal wat deur meteoriete gebring word (wat in sommige scenario's gedink word dat dit nodig is om die lewe te begin), kom dalk nie maklik in die vloeibare water nie. As 'n planeet net lewe onder sy oppervlak kan huisves, sal die biosfeer waarskynlik nie die hele planeetomgewing op 'n waarneembare manier verander nie, en dit sal dus uiters moeilik wees om die teenwoordigheid daarvan op 'n eksoplanet op te spoor.

Klas IV habitatte het vloeibare waterlae tussen twee yslae, of vloeistowwe bo ys.

As die waterlaag dik genoeg is, sal die water aan die basis daarvan in vaste fase wees (yspolimorfe) as gevolg van die hoë druk. Ganymede en Callisto is waarskynlik voorbeelde van hierdie klas. Hulle oseane word vermoedelik tussen dik yslae toegemaak. In sulke toestande kan die opkoms van selfs eenvoudige lewensvorme baie moeilik wees, want die nodige bestanddele vir die lewe sal waarskynlik heeltemal verdun word.

Saam met die eienskappe van planete en hul sterrestelsels, kan die breër galaktiese omgewing ook die bewoonbaarheid beïnvloed. Wetenskaplikes het die moontlikheid oorweeg dat bepaalde gebiede van sterrestelsels (galaktiese bewoonbare sones) beter geskik is vir die lewe as ander. Die sonnestelsel waarin ons woon, in die Orion Spur, aan die rand van die melkweg, word beskou as 'n lewensgunstige plek : [95]

  • Dit is nie in 'n bolvormige groep waar geweldige sterdigthede lewensgevaarlik is nie, gegewe oormatige bestraling en swaartekragversteuring. Globale trosse bestaan ​​ook hoofsaaklik uit ouer, waarskynlik metaalarm, sterre. Verder, in bolvormige trosse, beteken die groot ouderdomme van die sterre 'n groot hoeveelheid sterre-evolusie deur die gasheer of ander nabygeleë sterre, wat as gevolg van hul nabyheid die lewe op enige planete uitermate kan berokken, mits hulle kan vorm.
  • Dit is nie naby 'n aktiewe gammastraalbron nie.
  • Dit is nie naby die galaktiese middelpunt nie, waar weereens sterdigthede die waarskynlikheid van ioniserende straling verhoog (byvoorbeeld van magnetare en supernovas). Daar word geglo dat 'n supermassiewe swart gat in die middel van die sterrestelsel lê, wat 'n gevaar vir nabygeleë liggame kan wees.
  • Die sirkelvormige wentelbaan van die Son om die galaktiese middelpunt hou dit weg van die spiraalarms van die sterrestelsel, waar intense straling en gravitasie weer tot ontwrigting kan lei. [96]

Dus, relatiewe isolasie is uiteindelik wat 'n lewensdraende stelsel nodig het. As die son onder ander stelsels stampvol was, sou die kans om noodsaaklik naby gevaarlike stralingsbronne te wees, aansienlik vergroot. Verder kan nabye bure die stabiliteit van verskillende liggame soos die Oort-wolk en Kuiper-gordelvoorwerpe ontwrig, wat 'n katastrofe kan veroorsaak as dit in die binneste Sonnestelsel ingedruk word.

Alhoewel die verdrukking van sterre nadelig is vir bewoonbaarheid, is dit ook die uiterste isolasie. 'N Ster so metaalryk soos die Son sou waarskynlik nie in die mees buitegebiede van die Melkweg gevorm het nie, gegewe 'n afname in die relatiewe hoeveelheid metale en 'n algemene gebrek aan stervorming. Dus is 'n "voorstedelike" plek, soos die Sonnestelsel, verkies bo 'n Galaxy se middelpunt of verste bereik. [97]

Alternatiewe biochemieë Redigeer

Alhoewel die meeste ondersoeke na buitelandse lewens begin met die aanname dat gevorderde lewensvorme soortgelyke lewensvereistes moet hê as op aarde, dui die hipotese van ander soorte biochemie op die moontlikheid dat lewensvorms rondom 'n ander metaboliese meganisme kan ontwikkel. In Evolving the Alien, beweer bioloog Jack Cohen en wiskundige Ian Stewart astrobiologie, gebaseer op die seldsame aarde-hipotese, is beperkend en verbeeldingloos. Hulle stel voor dat aardagtige planete baie skaars kan voorkom, maar dat die komplekse lewe wat nie op koolstof gebaseer is nie, moontlik in ander omgewings kan ontstaan. Die mees alternatiewe alternatief vir koolstof is die gebruik van silikon, terwyl ammoniak en koolwaterstowwe soms as alternatiewe oplosmiddels vir water voorgestel word. Die astrobioloog Dirk Schulze-Makuch en ander wetenskaplikes het 'n Planet Habitability Index voorgestel waarvan die kriteria 'potensiaal vir die hou van 'n vloeibare oplosmiddel' bevat wat nie noodwendig tot water beperk is nie. [98] [99]

Meer spekulatiewe idees het gefokus op liggame wat heeltemal verskil van planete soos die aarde. Die sterrekundige Frank Drake, 'n bekende voorstander van die soeke na buiteaardse lewe, het hom die lewe in 'n neutronster voorgestel: submikroskopiese 'kernmolekules' wat miljoene kere vinniger as 'n lewenssiklus vorm. [100] Genoem as "verbeeldingryk en tong-in-die-kies", het die idee aanleiding gegee tot wetenskapfiksie-uitbeeldings. [101] Carl Sagan, 'n ander optimis met betrekking tot buiteaardse lewe, het die moontlikheid van organismes wat altyd in die hoë atmosfeer van Jupiter is, in 'n artikel van 1976 oorweeg. [42] [43] Cohen en Stewart het ook lewe in 'n sonomgewing en in die atmosfeer van 'n gasreus voorsien.

"Goeie Jupiters" Edit

'Goeie jupiters' is gasreuse, soos die Jupiter van die sonnestelsel, wat hul sterre in sirkelbane wentel, ver genoeg weg van die bewoonbare sone om dit nie te versteur nie, maar naby genoeg is om op twee kritieke maniere aardse planete op 'n nouer baan te "beskerm". Eerstens help hulle om die wentelbane en sodoende die klimaat van die innerlike planete te stabiliseer. Tweedens hou hulle die innerlike sterrestelsel relatief vry van komete en asteroïdes wat verwoestende gevolge kan veroorsaak. [102] Jupiter wentel om die son op ongeveer vyf keer die afstand tussen die aarde en die son. Dit is die rowwe afstand wat ons kan verwag om goeie Jupiters elders te vind. Jupiter se "opsigter" -rol is dramaties geïllustreer in 1994 toe Comet Shoemaker – Levy 9 die reus beïnvloed het.

Die getuienis is egter nie heeltemal so duidelik nie. Navorsing het getoon dat Jupiter se rol in die bepaling van die tempo waarmee voorwerpe die aarde tref, aansienlik ingewikkelder is as wat een keer gedink is. [103] [104] [105] [106]

Die rol van Jupiter in die vroeë geskiedenis van die Sonnestelsel is ietwat beter gevestig en die bron van aansienlik minder debat. Vroeg in die geskiedenis van die sonnestelsel word Jupiter aanvaar dat hy 'n belangrike rol gespeel het in die hidrasie van ons planeet: dit het die eksentrisiteit van die wentelbane van die asteroïde verhoog en baie mense in staat gestel om die aarde se baan oor te steek en belangrike vlugtige stowwe soos water en koolstof te voorsien dioksied. Voordat die aarde die helfte van die huidige massa bereik het, het ysige liggame uit die Jupiter – Saturnus-streek en klein liggame uit die oervormige asteroïedegordel water aan die aarde voorsien weens die gravitasieverspreiding van Jupiter en, in mindere mate, Saturnus. [107] Alhoewel die gasreuse nou nuttige beskermers is, was hulle vroeër verskaffers van kritieke bewoonbaarheidsmateriaal.

Daarenteen maak liggame van Jupiter-grootte wat te naby aan die bewoonbare sone wentel, maar nie daarin nie (soos in 47 Ursae Majoris), of 'n hoogs elliptiese baan het wat die bewoonbare sone kruis (soos 16 Cygni B), dit maak dit baie moeilik onafhanklike Aarde-agtige planeet om in die stelsel te bestaan. Sien die bespreking van 'n stabiele bewoonbare sone hierbo. Tydens die proses om na 'n bewoonbare sone te migreer, kan 'n Jupiter-grootte planeet egter 'n aardse planeet as 'n maan vang. Al is so 'n planeet aanvanklik los gebind en volg 'n sterk skuins baan, kan gravitasie-interaksies met die ster die nuwe maan stabiliseer in 'n noue, sirkelvormige baan wat gelyk is aan die planeet se wentelbaan om die ster. [108]

Die impak van die lewe op bewoonbaarheid

'N Aanvulling op die faktore wat die opkoms van die lewe ondersteun, is die idee dat die lewe self, sodra dit gevorm is, 'n bewoonbaarheidsfaktor op sy eie word. 'N Belangrike Aarde-voorbeeld was die produksie van molekulêre suurstofgas (O
2 ) deur antieke sianobakterieë en uiteindelik plante te sintetiseer, wat gelei het tot 'n ingrypende verandering in die samestelling van die Aarde se atmosfeer. Hierdie omgewingsverandering word die Great Oxygenation Event genoem. Hierdie suurstof was fundamenteel vir die asemhaling van latere diersoorte. Die Gaia-hipotese, 'n wetenskaplike model van die geo-biosfeer wat in 1975 deur James Lovelock baanbrekerswerk gedoen is, voer aan dat die lewe as geheel geskikte omstandighede vir homself bevorder en handhaaf deur te help om 'n planetêre omgewing te skep wat geskik is vir die kontinuïteit daarvan. Net so het David Grinspoon 'n 'hipotese van die leefwêreld' voorgestel waarin ons begrip van wat bewoonbaarheid behels, nie van die lewe wat reeds op 'n planeet bestaan, kan skei nie. Planete wat geologies en meteorologies lewend is, is baie meer geneig om ook biologies te lewe en ''n planeet en sy lewe sal saam ontwikkel.' [109] Dit is die basis van die aardstelselwetenskap.

Die rol van toeval Edit

In 2020 het 'n rekenaarsimulasie van die evolusie van planetêre klimaat oor 3 miljard jaar voorgestel dat terugvoering 'n noodsaaklike, maar nie voldoende voorwaarde is om te voorkom dat planete lewenslank te warm of koud word nie, en dat die kans ook 'n deurslaggewende rol speel. [111] [110] Verwante oorwegings sluit in nog onbekende faktore wat die termiese bewustheid van planete beïnvloed, soos 'terugvoermeganisme (of meganismes) wat voorkom dat die klimaat ooit na dodelike temperature dwaal'. [112]