Δεν καταλαβαίνουμε πραγματικά τις κατοικήσιμες ζώνες των εξωγήινων πλανητών

Αυτός ο καλλιτέχνης

Η απεικόνιση αυτού του καλλιτέχνη δείχνει τον πρώτο επικυρωμένο πλανήτη μεγέθους Γης που περιστρέφεται γύρω από ένα μακρινό αστέρι στη κατοικήσιμη ζώνη που εντοπίστηκε από το διαστημικό τηλεσκόπιο Kepler της NASA. Στο κυνήγι της ζωής έξω από τη Γη, οι αστρονόμοι είναι πρόθυμοι να εντοπίσουν πλανήτες στη «κατοικήσιμη ζώνη» - την περιοχή γύρω από ένα αστέρι όπου μπορεί να υπάρχει υγρό νερό σε έναν πλανήτη. Αλλά η πραγματική δοκιμή για το αν ένας πλανήτης μπορεί ή όχι να φιλοξενήσει ζωή μπορεί, στην πραγματικότητα, να βρίσκεται στο πιο ευγενές αέριο: το άζωτο. (Πιστωτική εικόνα: NASA Ames/SETI Institute/JPL-Caltech)





Στο κυνήγι της ζωής έξω από τη Γη, οι αστρονόμοι είναι πρόθυμοι να εντοπίσουν εξωπλανήτες στην «κατοικήσιμη ζώνη», - την περιοχή γύρω από ένα αστέρι όπου μπορεί να υπάρχει υγρό νερό σε έναν πλανήτη.

Ενώ οι περισσότερες έρευνες σχετικά με τη κατοικήσιμη ζώνη έχουν επικεντρωθεί στη φωτεινότητα ενός αστεριού (καθώς η θερμοκρασία υπαγορεύει εάν το νερό σε έναν πλανήτη θα μπορούσε να είναι υγρό, πάγος ή αέριο), νέα έρευνα δείχνει ότι πρόκειται για μια εξαιρετικά απλοποιημένη και αφελή εικόνα. Η αληθινή δοκιμή για το αν ένας πλανήτης μπορεί ή όχι να φιλοξενήσει ζωή μπορεί, στην πραγματικότητα, να βρίσκεται στο πιο βαρετό αέριο: το άζωτο.

Σχετίζεται με: Πώς λειτουργούν οι κατοικήσιμες ζώνες εξωπλανήτη



Ενα μέγεθος ταιριάζει σε όλους

Όσο καταλαβαίνουμε τη ζωή (και, δεδομένου ότι έχουμε μόνο ένα παράδειγμα για να εργαστούμε (ζωή στη Γη), δεν έχουμε πολλά να συνεχίσουμε), η ζωή χρειάζεται υγρό νερό.

Το νερό είναι ο απόλυτος διαλύτης και είναι το μέρος όπου μπορούν να λάβουν χώρα όλες οι ενδιαφέρουσες χημικές αντιδράσεις που διατηρούν τη ζωή. Και ενώ το νερό - ο γνωστός συνδυασμός δύο μερών υδρογόνου με ένα μέρος οξυγόνου - είναι το πιο κοινό μόριο στο σύμπαν, δυστυχώς σπάνια βρίσκεται σε υγρή κατάσταση κατάλληλη για ζωή.

Διαβάστε περισσότερα: ' Κλιματική ποικιλομορφία στην κατοικήσιμη ζώνη που μοιάζει με ηλιακή ενέργεια λόγω μεταβαλλόμενης πίεσης αερίου στο υπόβαθρο '



Το μεγαλύτερο μέρος του νερού είτε είναι παγωμένο, κλειδωμένο σε κομήτες, σε τεράστια φύλλα πάγου που καλύπτουν ψυχρούς κόσμους ή παγιδευμένο σε αέριο, εξατμίζεται από την έντονη θερμότητα που αντλεί τα αστέρια. Το υγρό νερό είναι εξαιρετικά σπάνιο, βρίσκεται μόνο σε συγκεκριμένες ειδικές συνθήκες.

Μία από αυτές τις ιδιαίτερες καταστάσεις είναι η κατάσταση στην οποία έχει βρεθεί η Γη. Ο πλανήτης μας δεν απέχει πολύ από τον ήλιο για να μετατραπεί το νερό του σε πάγο και δεν είναι πολύ κοντά στο να εκραγεί σε αέριο. Η γη βρίσκεται ακριβώς στη σωστή απόσταση από τον ήλιο για να επιτρέψει να παραμείνει υγρό νερό στην επιφάνειά της.

Αυτό είναι το λεγόμενο ' κατοικήσιμη ζώνη »(ονομάζεται επίσης« ζώνη Goldilocks », επειδή η ηλιακή σούπα δεν είναι ούτε πολύ ζεστή ούτε πολύ κρύα). Κάθε αστέρι έχει τη δική του κατοικήσιμη ζώνη, ανάλογα με το μέγεθος, τη θερμοκρασία και τη φωτεινότητά του.



Στο παιχνίδι κυνηγιού για ζωή έξω από τη Γη, η πρώτη θέση που οι αστρονόμοι αναζητούν πλανήτες είναι στη κατοικήσιμη ζώνη του μητρικού τους αστέρα. Σίγουρα, θα μπορούσαν να υπάρχουν και άλλα μέρη όπου η ζωή ανθεί, αλλά δεδομένου ότι η Γη είναι το μόνο παράδειγμα ζωής που έχουμε δει, είναι το καλύτερο στοίχημά μας να βρούμε έναν εξωγήινο φίλο.

Νιώθοντας την πίεση

Δυστυχώς, το σύμπαν δεν είναι τόσο απλό, τουλάχιστον σύμφωνα με νέα έρευνα εμφανίστηκε πρόσφατα στο περιοδικό εκτύπωσης arXiv Το

Χρησιμοποιώντας μια σειρά προσομοιώσεων υπολογιστών για την αναδημιουργία ατμοσφαιρικών συνθηκών σε εξωπλανήτες ή πλανήτες εκτός του ηλιακού μας συστήματος, οι ερευνητές πίσω από την εργασία μελέτησαν μια πληθώρα δυνητικά κατοικήσιμων συστημάτων. Άλλαξαν το μέγεθος και τον τύπο των μητρικών αστέρων των πλανητών, τα χαρακτηριστικά των πλανητικών τους τροχιών, την ποσότητα του υγρού νερού που ήταν ήδη διαθέσιμο στους πλανήτες όταν σχηματίστηκαν και, κυρίως, τις ατμόσφαιρές τους.

Οι ερευνητές έχουν μελετήσει προηγουμένως τον αντίκτυπο της ατμόσφαιρας ενός πλανήτη στο κλίμα του. Το πιο αξιοσημείωτο αέριο είναι, φυσικά, το διοξείδιο του άνθρακα, το οποίο είναι ένα αέριο θερμοκηπίου που έχει συγκεντρώσει αρκετή προσοχή εδώ στη Γη, καθώς είναι ο κορυφαίος παράγοντας στην κλιματική αλλαγή. Τα αέρια του θερμοκηπίου είναι ικανά να παγιδεύσουν τη θερμότητα μέσα σε μια πλανητική ατμόσφαιρα και αλλάζοντας λίγο αυτό, μπορείτε να αλλάξετε δραστικά την ιστορία της θερμοκρασίας ενός ολόκληρου κόσμου.

Για παράδειγμα, σκεφτείτε τον αδελφό μας πλανήτη Αφροδίτη, ο οποίος επίσης βρίσκεται στην κατοικήσιμη ζώνη του ήλιου. Ωστόσο, χάρη σε υπερφόρτωση διοξειδίου του άνθρακα στο μακρινό του παρελθόν, γνώρισε ένα φαινόμενο θερμοκηπίου και τώρα έχει τις υψηλότερες θερμοκρασίες επιφάνειας από κάθε πλανήτη στο ηλιακό σύστημα. Και σίγουρα δεν είναι κατοικήσιμο.

Αλλά το διοξείδιο του άνθρακα δεν είναι το μόνο αέριο που επιπλέει γύρω από τις πλανητικές ατμόσφαιρες. Υπάρχει επίσης άζωτο. Το άζωτο είναι σχεδόν αδρανές και δεν συμμετέχει σε πολλές ενεργές βιολογικές διεργασίες. Ωστόσο, αποτελεί πάνω από το 80% της ατμόσφαιρας της Γης, και χωρίς αυτήν, εμείς ... καλά ... δεν θα είχαμε ατμόσφαιρα.

Γνωρίζουμε πολύ λίγα για την ιστορία του άζωτο στη Γη Το Δεν είμαστε σίγουροι με πόση ποσότητα αερίου γεννήθηκε ο πλανήτης μας και κάποια γεωλογικά στοιχεία δείχνουν ακόμη ότι πριν από 2 δισεκατομμύρια χρόνια είχαμε μόλις το μισό άζωτο που κάνουμε σήμερα. Και, δεδομένου ότι δεν γνωρίζουμε πολλά για το άζωτο στη Γη, σίγουρα δεν γνωρίζουμε πολλά για το άζωτο σε άλλους πλανήτες.

Σχετίζεται με: 9 παράξενες, επιστημονικές δικαιολογίες για το ότι δεν έχουμε βρει ακόμη εξωγήινους

Η ζωή βρίσκει τρόπο

Οι ερευνητές πίσω από τις προσομοιώσεις σε αυτή τη νέα μελέτη διαπίστωσαν ότι το άζωτο παίζει τεράστιο ρόλο στον προσδιορισμό της συνολικής θερμοκρασίας ενός πλανήτη - και, ως εκ τούτου, στη δυνατότητα κατοίκησής του. Αυτό που είναι ακόμη πιο περίπλοκο: δεν είναι μια απλή σχέση, περισσότερο άζωτο δεν κάνει απλώς έναν πλανήτη πιο ζεστό.

Για παράδειγμα, εάν η ατμόσφαιρα ενός πλανήτη δεν είναι πολύ πυκνή και υπάρχει πολύ νερό, η προσθήκη αζώτου μπορεί να προκαλέσει σημαντική θέρμανση, επειδή η προστιθέμενη ατμοσφαιρική πίεση αυξάνει την αποτελεσματικότητα των αερίων του θερμοκηπίου όπως το διοξείδιο του άνθρακα και οι υδρατμοί. Από την άλλη πλευρά, σε έναν σχετικά ξηρό κόσμο, περισσότερο άζωτο διασκορπίζει πιο εύκολα το φως των αστεριών, οδηγώντας σε δραματική ψύξη.

Το τελικό αποτέλεσμα είναι ότι δύο κόσμοι σε τροχιά γύρω από πανομοιότυπα αστέρια με πανομοιότυπες τροχιές με παρόμοιες επιφάνειες αλλά διαφορετικές ποσότητες αζώτου μπορεί να έχουν δραματικά διαφορετικές θερμοκρασίες και είναι δύσκολο να προβλεφθούν.

Το άζωτο επίσης δεν εκπέμπει ή απορροφά ακτινοβολία σε ορατά ή υπέρυθρα μήκη κύματος. Αυτό καθιστά απογοητευτικά δύσκολο τον εντοπισμό στις ατμόσφαιρες ξένων κόσμων. Έτσι, ακόμα κι αν ένας πλανήτης βρίσκεται στη ζώνη Goldilocks του αστεριού του, αν δεν έχουμε μια λαβή για την παροχή του σε άζωτο, δεν θα γνωρίζουμε αν είναι πραγματικά κατοικήσιμος.

Διόρθωση: Μια προηγούμενη έκδοση αυτής της ιστορίας αναφερόταν στο άζωτο ως ευγενές αέριο. Το άζωτο δεν είναι ευγενές αέριο. είναι αδρανές αέριο.

Ακολουθήστε μας στο Twitter @Spacedotcom ή στο Facebook.