Kai reikia ieškoti pasaulių, kurie galėtų paremti nežemišką gyvenimą, mokslininkai šiuo metu remiasi „žemai kabančių vaisių“ metodu. Kadangi žinome tik vieną sąlygų, kuriomis gali klestėti gyvybė, rinkinį, t. Y. Tai, ką mes turime čia, Žemėje, prasminga ieškoti pasaulių, kuriuose yra tos pačios sąlygos. Tai apima buvimą žvaigždės gyvenamojoje zonoje, stabilią atmosferą ir sugebėjimą išlaikyti skystą vandenį paviršiuje.
Iki šiol mokslininkai rėmėsi metodais, dėl kurių labai sunku aptikti vandens garus antžeminių planetų atmosferoje. Tačiau naujo tyrimo, kuriam vadovauja Yuka Fujii iš NASA Goddardo kosminių tyrimų instituto (GISS), metu jis gali keistis. Naudojant naują trimatį modelį, kuriame atsižvelgiama į globalius cirkuliacijos modelius, šis tyrimas taip pat rodo, kad gyvenamosios egzoplanetos gali būti labiau paplitusios, nei mes manėme.
Tyrimas, pavadintas „Sinchroniškai besisukančių antžeminių egzoplanetų sinchroniškai besisukančių viršutinių drėgmės atmosferos atmosferos atmosferos pokyčiai“, neseniai pasirodė Astrofizinis žurnalas. Be dr. Fujii, kuris taip pat yra Tokijo technologijos instituto Žemės gyvosios gamtos mokslų instituto narys, tyrėjų komandą sudarė Anthony D. Del Genio (GISS) ir David S. Amundsen (GISS ir Kolumbijos universitetas).
Paprasčiau tariant, skystas vanduo yra gyvybiškai svarbus, nes mes jį žinome. Jei planetoje nėra pakankamai šiltos atmosferos, kad jos paviršiuje pakankamai laiko ((milijardų metų tvarka)) būtų skystas vanduo, tada mažai tikėtina, kad gyvybė sugebės atsirasti ir vystytis. Jei planeta yra per toli nuo žvaigždės, jos paviršinis vanduo užšals; jei jis yra per arti, jo paviršinis vanduo išgaruos ir bus prarastas erdvėje.
Nors anksčiau egzoplanetų atmosferoje buvo aptiktas vanduo, visais atvejais planetos buvo didžiuliai dujų milžinai, kurie orbitavo labai arti savo žvaigždžių. (dar žinomas kaip „Karšti Jupiteriai“). Kaip savo tyrime teigia Fujii ir jos kolegos:
„Nors karšto Jupiterio atmosferoje buvo aptikti H2O parašai, vidutinio klimato sausumos planetose aptikti molekulinius parašus, įskaitant H2O, yra nepaprastai sudėtinga dėl mažo planetos spindulio ir mažo mastelio aukščio (dėl žemesnės temperatūros ir, tikėtina, didesnio vidurkio). molekulinė masė). “
Kalbant apie antžemines (t. Y. Uolėtas) egzoplanetas, ankstesni tyrimai buvo priversti remtis vienmačiais modeliais, norint apskaičiuoti vandens buvimą. Tai sudarė vandenilio nuostolių matavimas, kai vandens garai stratosferoje suskaidomi į vandenilį ir deguonį, veikiami ultravioletinių spindulių. Išmatuodami vandenilio praradimo į kosmosą greitį, mokslininkai įvertins skysto vandens kiekį vis dar paviršiuje.
Tačiau, kaip aiškina dr. Fujii ir jos kolegos, tokie modeliai remiasi keliomis prielaidomis, kurių negalima išspręsti, įskaitant globalų šilumos ir vandens garų garų pernešimą, taip pat debesų poveikį. Iš esmės ankstesni modeliai numatė, kad norint, kad vandens garai patektų į stratosferą, šių egzoplanetų ilgalaikė paviršiaus temperatūra turėtų būti daugiau kaip 66 ° C (150 ° F) aukštesnė už tą, kurią mes patiriame čia Žemėje.
Dėl šios temperatūros paviršiaus gali kilti stiprios konvekcinės audros. Tačiau šios audros negalėjo būti priežastis, kodėl vanduo patenka į stratosferą, kai lėtai besisukančios planetos patenka į drėgną šiltnamio būseną - ten, kur vandens garai sustiprina šilumą. Yra žinoma, kad planetos, kurios orbita arti savo tėvų žvaigždžių, turi lėtą sukimąsi arba yra potvynio ir užfiksuotos su savo planetomis, todėl konvektyvios audros yra mažai tikėtinos.
Tai gana dažnai nutinka antžeminėms planetoms, esančioms aplink mažos masės, ypač vėsias, M tipo (raudonosios nykštukės) žvaigždes. Šių planetų artumas žvaigždei šeimininkei reiškia, kad gravitacinė įtaka bus pakankamai stipri, kad sulėtintų ar visiškai sustabdytų jų sukimąsi. Kai tai įvyksta, planetos pusėje susidaro stori debesys, apsaugantys ją nuo daugumos žvaigždės šviesos.
Komanda nustatė, kad nors tai galėtų padėti vėsioje dienos vietoje ir užkirsti kelią vandens garų kilimui, artimojo infraraudonosios spinduliuotės (NIR) kiekis gali suteikti pakankamai šilumos, kad planeta galėtų patekti į drėgną šiltnamio būseną. Tai ypač pasakytina apie M tipo ir kitas šaunias nykštukines žvaigždes, kurios, kaip žinoma, gamina daugiau kaip NIR. Kadangi ši radiacija sušildys debesis, vandens garai pakils į stratosferą.
Siekdama išspręsti šią problemą, „Fujii“ ir jos komanda rėmėsi trimačiais bendrosios cirkuliacijos modeliais (GCM), kurie apima atmosferos cirkuliaciją ir klimato heterogeniškumą. Siekdama savo modelio, komanda pradėjo nuo planetos, kurios atmosfera buvo panaši į Žemę ir kurią visiškai uždengė vandenynai. Tai leido komandai aiškiai pamatyti, kaip atstumo kitimas nuo skirtingų tipų žvaigždžių turės įtakos planetų paviršiams.
Šios prielaidos leido komandai aiškiai pamatyti, kaip orbitos atstumo ir žvaigždžių radiacijos tipo pasikeitimas paveikė vandens garų kiekį stratosferoje. Kaip NASA pranešime spaudai paaiškino dr. Fujii:
„Naudodamiesi modeliu, kuris realiau imituoja atmosferos sąlygas, mes atradome naują procesą, kuris kontroliuoja egzoplanetų pritaikomumą ir padės mums išsiaiškinti kandidatus tolesniems tyrimams. Mes nustatėme, koks svarbus yra radiacijos, kurią skleidžia žvaigždė, tipas ir jo poveikis. egzoplanetos atmosferoje cirkuliuoja taip, kad būtų drėgna šiltnamio būsena. “
Galų gale naujasis komandos modelis parodė, kad mažos masės žvaigždės didžiąją dalį savo šviesos skleidžia NIR bangos ilgiuose, todėl drėgną šiltnamio efektą sukeliančią būseną planetos, kurios orbituoja arti jų. Dėl to jų paviršių sąlygos būtų panašios į tas, kurias patiria Žemė atogrąžose, kur karšta ir drėgna, o ne karšta ir sausa.
Be to, jų modelis parodė, kad NIR skatinami procesai palaipsniui padidino drėgmę stratosferoje iki to, kad egzoplanetos, skriejančios arčiau savo žvaigždžių, galėtų išlikti gyvenamosios vietos. Šis naujas požiūris į potencialaus apgyvendinimo vertinimą leis astronomams modeliuoti planetų atmosferos cirkuliaciją ir šios cirkuliacijos ypatumus, o tai neįmanoma to padaryti vienodais matmenimis.
Ateityje komanda planuoja įvertinti, kaip planetų charakteristikų pokyčiai, pavyzdžiui, sunkis, dydis, atmosferos sudėtis ir paviršiaus slėgis, galėtų paveikti vandens garų cirkuliaciją ir pritaikomumą. Tai leis kartu su jų trimačiu modeliu, kuriame atsižvelgiama į planetų cirkuliacijos modelius, astronomams tiksliau nustatyti galimą tolimųjų planetų apgyvendinamumą. Kaip nurodė Anthony Del Genio:
„Kol žinome žvaigždės temperatūrą, galime įvertinti, ar planetos, esančios netoli jų žvaigždžių, gali būti drėgno šiltnamio būsenoje. Dabartinės technologijos bus nustotos riboti, kad egzoplanetos atmosferoje būtų galima aptikti nedidelius vandens garų kiekius. Jei vandens aptinkama pakankamai, tai greičiausiai reiškia, kad planeta yra drėgno šiltnamio būsenos. “
Be to, kad astronomai pasiūlė išsamesnį egzoplanetų pritaikomumo nustatymo metodą, šis tyrimas taip pat yra gera žinia egzoplanetų medžiotojams, kurie tikisi rasti gyvenamas planetas aplink M tipo žvaigždes. Mažo svorio, ypač vėsios, M tipo žvaigždės yra labiausiai paplitusi žvaigždė Visatoje ir sudaro maždaug 75% visų Paukščių Tako žvaigždžių. Žinojimas, kad jie gali palaikyti tinkamas egzoplanetas, labai padidina tikimybę, kad jie bus rasti.
Be to, šis tyrimas yra LABAI gera žinia, atsižvelgiant į neseniai atliktus tyrimus, kurie sukėlė rimtų abejonių dėl M tipo žvaigždžių sugebėjimo laikyti gyvenamąsias planetas. Šis tyrimas buvo atliktas reaguojant į daugybę antžeminių planetų, kurios pastaraisiais metais buvo aptiktos šalia netoliese esančių raudonųjų nykštukių. Tai, ką jie atskleidė, buvo tai, kad raudonos nykštukinės žvaigždės paprastai patiria per daug pliūpsnio ir gali atitraukti atitinkamas savo atmosferos planetas.
Tai apima 7 planetų sistemą TRAPPIST-1 (iš kurių trys yra žvaigždės gyvenamojoje zonoje) ir artimiausią Saulės sistemos egzoplanetą „Proxima b“. Didžiulis į Žemę panašių planetų, atrastų aplink M tipo žvaigždes, skaičius kartu su šios klasės natūralia žvaigždžių ilgaamžiškumu privertė daugelį astrofizikų bendruomenės atstovų pasidomėti, kad raudonosios nykštukinės žvaigždės gali būti greičiausia vieta ieškant tinkamų egzoplanetų.
Atlikus šį naujausią tyrimą, kuris rodo, kad šios planetos galėtų būti gyvenamosios vietos, atrodytų, kad kamuolys realiai grįžo į savo aikštę!
