Ārpuszemes dzīvības meklējumi ārpus mūsu Saules sistēmas pašlaik ir vērsti uz ārpussolārajām planētām eksoplanetu sistēmu “apdzīvojamajās zonās” ap Saulei līdzīgām zvaigznēm. NASA Keplera misijas galvenais mērķis ir atrast Zemei līdzīgas planētas ap citām zvaigznēm.
Dzīvojamā zona (HZ) ap zvaigzni tiek definēta kā attālumu diapazons, kurā šķidrs ūdens varētu pastāvēt uz sauszemes planētas virsmas, ja atmosfēra ir pietiekami blīva. Zemes planētas parasti tiek definētas kā akmeņainas un līdzīgas Zemei pēc izmēra un masas. Šeit ir parādīta apdzīvojamo zonu vizualizācija ap dažāda diametra un spilgtuma un temperatūras zvaigznēm. Sarkanais apgabals ir pārāk karsts, zilais ir pārāk auksts, bet zaļais apgabals ir tieši piemērots šķidram ūdenim. Tā kā to var aprakstīt šādi, HZ tiek saukts arī par'Zelta plaukstas zona'.
Parasti mēs domājam, ka planētas ap citām zvaigznēm ir līdzīgas mūsu Saules sistēmai, kur planētu kopums riņķo ap vienu zvaigzni. Lai gan teorētiski tas ir iespējams, zinātnieki diskutēja par to, vai planētas kādreiz tiks atrastas ap zvaigžņu pāriem vai vairākām zvaigžņu sistēmām. Pēc tam 2011. gada septembrī NASA Keplera misijas pētnieki paziņoja, ka ir atklāta Kepler-16b — auksta, gāzveida, Saturna izmēra planēta, kas riņķo ap zvaigžņu pāri, piemēram, Zvaigžņu karu izdomāto Tatuīnu.
Šonedēļ man bija iespēja intervēt vienu no jaunajiem ieročiem, kas pētīja eksoplanētas, Billiju Kvarlesu. Pirmdien Billijs un viņa līdzautori profesors Zdzislavs Musielaks un asociētais profesors Manfreds Kancs AAS sanāksmē Ostinā, Teksasā, iepazīstināja ar saviem atklājumiem par Zemei līdzīgu planētu iespējamību Keplera 16 un citu apļveida zvaigžņu sistēmu apdzīvojamās zonās. .
Goldilocks zonas ap dažāda veida zvaigznēm. Pateicība: NASA/JPL-Caltech
'Lai definētu apdzīvojamo zonu, mēs aprēķinām plūsmas daudzumu, kas krīt uz objektu noteiktā attālumā,' paskaidroja Billijs. “Mēs arī ņēmām vērā, ka dažādas planētas ar atšķirīgu atmosfēru siltumu saglabās atšķirīgi. Planēta ar patiešām vāju siltumnīcas efektu var atrasties tuvāk zvaigznēm. Planētai ar daudz spēcīgāku siltumnīcas efektu apdzīvojama zona būs tālāk.
'Mūsu konkrētajā pētījumā mums ir planēta, kas riņķo ap divām zvaigznēm. Viena no zvaigznēm ir daudz spožāka par otru. Tik daudz spožāks, ka mēs pilnībā ignorējām plūsmu, kas nāk no mazākās, blāvākas pavadošās zvaigznes. Tātad mūsu apdzīvojamās zonas definīcija šajā gadījumā ir piesardzīga aplēse.
Quarles un viņa kolēģi veica plašus skaitliskus pētījumus par planētu orbītu ilgtermiņa stabilitāti Keplera 16 HZ. 'Planētas orbītas stabilitāte ir atkarīga no attāluma no binārajām zvaigznēm,' sacīja Kvarlss. 'Jo tālāk, jo stabilāki tie mēdz būt, jo sekundārā zvaigzne rada mazāk traucējumus.'
Sistēmai Kepler 16 planētu orbītas ap primāro zvaigzni ir stabilas tikai līdz 0,0675 AU (astronomiskajām vienībām). 'Tas ir labi apdzīvojamības iekšējās robežas robežās, kur pārņem siltumnīcas efekts,' paskaidroja Billijs. Tas pilnībā izslēdz iespēju, ka apdzīvojamās planētas atrodas tuvu orbītā ap pāra primāro zvaigzni. Viņi atklāja, ka orbītas Goldilocks zonā, kas atrodas tālāk, ap Keplera 16 mazmasas zvaigžņu pāri, ir stabilas miljona gadu vai vairāk laika skalā, nodrošinot iespēju, ka uz planētas šajā HZ robežās varētu attīstīties dzīvība.
Keplera 16 orbīta no Quarles et al
Keplera 16b aptuveni apļveida orbīta aptuveni 65 miljonu jūdžu attālumā no zvaigznēm atrodas šīs apdzīvojamās zonas ārējā malā. Tā kā 16b ir gāzes gigants, tā nav apdzīvojama zemes planēta. Tomēr Zemei līdzīgs mēness, aZeltītis Mēness, orbītā ap šo planētu varētu uzturēt dzīvību, ja tā būtu pietiekami liela, lai saglabātu Zemei līdzīgu atmosfēru. 'Mēs noteicām, ka orbītā ap Kepler-16b ir iespējams apdzīvojams eksomēness,' sacīja Kvarlss.
Es jautāju Kvarlesam, kā zvaigžņu evolūcija ietekmē šīs Goldilocks zonas. Viņš man teica: 'Sistēmas darbības laikā ir jāņem vērā vairākas lietas. Viens no tiem ir tas, kā zvaigzne laika gaitā attīstās. Vairumā gadījumu apdzīvojamā zona sākas tuvu un tad lēnām izplūst.
Zvaigznes galvenās sekvences dzīves laikā ūdeņraža kodoldegšana tās kodolā uzkrājas hēlijs, izraisot spiediena un temperatūras paaugstināšanos. Tas notiek ātrāk zvaigznēs, kas ir masīvākas un mazāk metāliskas. Šīs izmaiņas ietekmē zvaigznes ārējos reģionus, kā rezultātā vienmērīgi palielinās spilgtums un efektīvā temperatūra. Zvaigzne kļūst spilgtāka, liekot HZ virzīties uz āru. Šīs kustības rezultātā planēta HZ zonā zvaigznes galvenās secības dzīves sākumā var kļūt pārāk karsta un galu galā apdzīvojama. Līdzīgi, neviesmīlīga planēta, kas sākotnēji atrodas ārpus HZ, var atkausēt un dot dzīvības sākšanos.
'Savā pētījumā mēs ignorējām zvaigžņu evolūcijas daļu,' sacīja vadošais autors Quarles. 'Mēs izmantojām savus modeļus miljonu gadu, lai redzētu, kur atrodas apdzīvojamā zona šai zvaigznes dzīves cikla daļai.'
Atrašanās pareizā attālumā no zvaigznes ir tikai viens no nepieciešamajiem nosacījumiem, lai planēta būtu apdzīvojama. Apdzīvojamiem apstākļiem uz planētas ir nepieciešami dažādi ģeofiziskie un ģeoķīmiskie apstākļi. Daudzi faktori var novērst vai kavēt apdzīvojamību. Piemēram, planētai var trūkt ūdens, gravitācija var būt pārāk vāja, lai saglabātu blīvu atmosfēru, lielu triecienu ātrums var būt pārāk augsts vai dzīvībai nepieciešamās minimālās sastāvdaļas (joprojām ir diskusijas).
Viena lieta ir skaidra. Pat ar visām prasībām dzīvībai, kādu mēs to zinām, šķiet, ka ap citām zvaigznēm ir daudz planētu, un, ļoti iespējams,Goldilocks Moonsap planētām, kas riņķo apdzīvojamās zvaigžņu zonās mūsu galaktikā, dzīvības pazīmes noteikšana planētas vai mēness atmosfērā ap citu Sauli šobrīd šķiet tikai laika jautājums.
