Emme todellakaan ymmärrä vieraiden planeettojen asuinalueita

Tämä taiteilija

Tämän taiteilijan kuvauksessa esitetään ensimmäinen validoitu maapallon kokoinen planeetta, joka kiertää kaukaisen tähden NASA: n Kepler-avaruusteleskoopin tunnistamassa asutusvyöhykkeessä. Metsästääkseen elämää maapallon ulkopuolella tähtitieteilijät haluavat havaita planeettoja asutusalueella, joka on tähtiä ympäröivä alue, jossa nestemäistä vettä voi esiintyä planeetalla. Mutta todellinen testi siitä, kykeneekö planeetta vastaanottamaan elämää vai ei, voi itse asiassa levätä kaikkein jaloimmissa kaasuissa: typessä. (Kuva: NASA Ames/SETI Institute/JPL-Caltech)



Metsästääkseen elämää maapallon ulkopuolella tähtitieteilijät haluavat havaita eksoplaneetat 'asutusalueella' - tähtiä ympäröivä alue, jossa nestemäistä vettä voi esiintyä planeetalla.



Vaikka suurin osa asutuskelpoista vyöhykettä koskevista tutkimuksista on keskittynyt tähtien kirkkauteen (koska lämpötila määrää, voiko planeetan vesi olla nestemäistä, jäätä tai kaasua), uusi tutkimus osoittaa, että tämä on erittäin yksinkertaistettu ja naiivi kuva. Todellinen testi siitä, voisiko planeetta elää elämää vai ei, voi itse asiassa levätä kaikkein tylsimmässä kaasussa: typessä.

Aiheeseen liittyviä: Kuinka eksoplaneetan asutusalueet toimivat

Yksi koko sopii kaikille



Sikäli kuin ymmärrämme elämän (ja koska meillä on vain yksi esimerkki työskennelläksemme (elämä maan päällä), meillä ei ole paljon jatkettavaa), elämä tarvitsee nestemäistä vettä.

Vesi on perimmäinen liuotin ja se on paikka, jossa kaikki mielenkiintoiset elämää ylläpitävät kemialliset reaktiot voivat tapahtua. Ja vaikka vesi - tuttu yhdistelmä kahdesta osasta vetyä osaan happea - on maailmankaikkeuden yleisin molekyyli, se on valitettavasti vain harvoin elämään soveltuvassa nestemäisessä tilassa.

Lue lisää: ' Ilmaston monimuotoisuus aurinkokuntien asuinalueella vaihtelevan taustakaasun paineen vuoksi ''



Suurin osa vedestä on joko jäädytetty, lukittu komeettoihin, suurille jäätiköille, jotka peittävät kylmiä maailmoja, tai jääneet loukkuun kaasuun, jonka tähdet pumppaavat voimakkaasti. Nestemäinen vesi on erittäin harvinaista, sitä esiintyy vain tietyissä erityistilanteissa.

Yksi näistä erityistilanteista on tila, johon Maa on joutunut. Kotiplaneetamme ei ole liian kaukana auringosta, jotta vesi muuttuisi jääksi, eikä se ole liian lähellä, että se räjähtää kaasuksi. Maa on juuri sopivalla etäisyydellä auringosta, jotta nestemäinen vesi pysyy pinnallaan.

Tämä on ns. asuttava vyöhyke '(kutsutaan myös nimellä' Goldilocks -alue ', koska aurinkokeitto ei ole liian kuuma eikä liian kylmä). Jokaisella tähdellä on oma asuinalue sen koosta, lämpötilasta ja kirkkaudesta riippuen.



Maapallon ulkopuolisen elämän metsästyspelissä tähtitieteilijät etsivät planeettoja ensimmäisenä vanhemman tähden asuinalueella. Toki voi olla muitakin paikkoja, joissa elämä kukoistaa, mutta koska Maa on ainoa esimerkki elämästä, jonka olemme todella nähneet, on paras vaihtoehto löytää ulkopuolinen ystävä.

Paineen tunne

Valitettavasti maailmankaikkeus ei ole niin yksinkertainen, ainakin uusien tutkimusten mukaan ilmestynyt äskettäin esipainatuslehdessä arXiv .

Käyttämällä tietokonesimulaatiopakettia ilmakehän olosuhteiden luomiseksi uudelleen eksoplaneetoille tai aurinkokuntamme ulkopuolisille planeetoille tutkijat tutkivat lukuisia mahdollisesti asuttavia järjestelmiä. He muuttivat planeettojen kantatähtien kokoa ja tyyppiä, niiden planeettaradan ominaisuuksia, nestemäisen veden määrää, joka oli jo planeettojen käytettävissä niiden muodostumisen yhteydessä ja mikä tärkeintä, niiden ilmakehää.

Tutkijat ovat aiemmin tutkineet planeetan ilmakehän vaikutusta sen ilmastoon. Merkittävin kaasu on tietysti hiilidioksidi, joka on kasvihuonekaasu, joka on herättänyt melko paljon huomiota täällä maan päällä, koska se on johtava ilmastonmuutoksen ajuri. Kasvihuonekaasut kykenevät sieppaamaan lämpöä planeetan ilmakehässä, ja muuttamalla sitä vain vähän voit muuttaa dramaattisesti koko maailman lämpötilahistoriaa.

Ajatellaan esimerkiksi sisarplaneettamme Venusta, joka myös sijaitsee auringon asuinalueella. Kuitenkin hiilidioksidin ylikuormituksen ansiosta sen kaukaisessa menneisyydessä se koki karkaavan kasvihuoneilmiön ja sillä on nyt aurinkokunnan kaikkien planeettojen kuumimmat pintalämpötilat. Ja se ei varmasti ole asuttava.

Mutta hiilidioksidi ei ole ainoa kaasu, joka kelluu planeettojen ilmakehän ympärillä. Siellä on myös typpeä. Typpi on melko inertti eikä osallistu moniin aktiivisiin biologisiin prosesseihin. Silti se muodostaa yli 80% maapallon ilmakehästä, ja ilman sitä meillä… no… ei olisi ilmakehää.

Tiedämme hyvin vähän sen historiasta typpeä maapallolla . Emme ole varmoja siitä, kuinka paljon kaasua planeetallamme syntyi, ja jotkut geologiset todisteet viittaavat jopa siihen, että vasta 2 miljardia vuotta sitten meillä oli vain puolet typestä, jota teemme tänään. Ja koska emme tiedä paljon typestä maapallolla, emme todellakaan tiedä paljon typestä muilla planeetoilla.

Aiheeseen liittyviä: 9 Outoa, tieteellistä tekosyytä, emme ole vielä löytäneet ulkomaalaisia

Elämä löytää tien

Tämän uuden tutkimuksen simulaatioiden takana olevat tutkijat havaitsivat, että typellä on valtava rooli planeetan kokonaislämpötilan ja siten sen asumiskyvyn määrittämisessä. Mikä vielä monimutkaisempaa: se ei ole yksinkertainen suhde, enemmän typpeä ei välttämättä vain tee planeettaa lämpimämmäksi.

Jos esimerkiksi planeetan ilmakehä ei ole liian paksu ja siellä on paljon vettä, typen lisääminen voi aiheuttaa merkittävää lämmitystä, koska lisätty ilmanpaine lisää kasvihuonekaasujen, kuten hiilidioksidin ja vesihöyryn, tehokkuutta. Toisaalta suhteellisen kuivassa maailmassa enemmän typpeä hajottaa helpommin tähtien valon, mikä johtaa dramaattiseen jäähtymiseen.

Lopputuloksena on, että kaksi maailmaa, jotka kiertävät identtisiä tähtiä ja joilla on samanlaiset kiertoradat, joilla on samanlaiset pinnat, mutta eri määrät typpeä, voivat olla dramaattisesti erilaisia ​​lämpötiloja ja niitä voi olla vaikea ennustaa.

Typpi ei myöskään säteile tai absorboi säteilyä näkyvillä tai infrapuna -aallonpituuksilla. Tämä tekee sen turhauttavan vaikeaksi havaita vieraiden maailmojen ilmakehässä. Joten vaikka planeetta istuisi tähtensä kultakulmavyöhykkeellä, ellemme saa käsiinsä sen typen tarjontaa, emme tiedä, onko se todella asuttava.

Korjaus: Tämän tarinan edellinen versio viittasi typpeen jalokaasuna. Typpi ei ole jalokaasu; se on inertti kaasu.

Seuraa meitä Twitterissä @Spacedotcom tai Facebookissa.