Прасякнутая зямля

У студзені 2020 года НАСА паведаміла, што касмічны карабель TESS выявіў сваю першую патэнцыйна заселеную экзапланету памерам з Зямлю, якая верціцца вакол зоркі на адлегласці каля 100 светлавых гадоў.

Планета з'яўляецца часткай Сістэма TOI 700 (TOI азначае TESS Аб'екты цікавасці) - невялікая, адносна халодная зорка, т. е. карлік спектральнага класа М, у сузор'і Залатая Рыбка, які мае ўсяго каля 40% масы і памеру нашага Сонца і палову тэмпературы яго паверхні.

Аб'ект названы Да 700 д і з'яўляецца адной з трох планет, якія круцяцца вакол свайго цэнтра, самай далёкай ад яго, якая праходзіць шлях вакол зоркі кожныя 37 дзён. Ён размешчаны на такой адлегласці ад TOI 700, каб тэарэтычна мець магчымасць утрымліваць на плаву вадкую ваду, размяшчаючыся ў заселенай зоне. Ён атрымлівае каля 86% энергіі, якую нашае Сонца дае Зямлі.

Аднак мадэляванне навакольнага асяроддзя, створанае даследнікамі з выкарыстаннем дадзеных спадарожніка Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), паказала, што TOI 700 d можа паводзіць сябе зусім інакш, чым Зямля. Паколькі яна круціцца сінхронна са сваёй зоркай (гэта азначае, што адзін бок планеты заўсёды знаходзіцца ў дзённым святле, а іншы ў цемры), то, як фармуюцца аблокі і дзьме вецер, можа быць для нас крыху экзатычным.

1. Параўнанне Зямлі і TOI 700 d, з візуалізацыяй зямной сістэмы кантынентаў на экзапланеце

Астраномы пацвердзілі сваё адкрыццё з дапамогай NASA. Касмічны тэлескоп Спітцэр, які толькі што скончыў сваю дзейнасць. Першапачаткова Toi 700 была няправільна класіфікавана як значна больш гарачая, што прымусіла астраномаў паверыць у тое, што ўсе тры планеты круцяцца заблізка адзін да аднаго і, такім чынам, занадта гарачыя для падтрымання жыцця.

- сказала Эмілі Гілберт, член каманды Чыкагскага універсітэта, падчас прэзентацыі адкрыцця. -

Даследчыкі спадзяюцца, што ў будучыні такія інструменты, як Касмічны тэлескоп Джэймса Уэбаякія НАСА плануе размясціць у космасе ў 2021 годзе, яны змогуць вызначыць, ці ёсць у планет атмасфера, і змогуць вывучыць яе склад.

Даследнікі выкарыстоўвалі кампутарнае праграмнае забеспячэнне для мадэляванне гіпатэтычнага клімату планеты TOI 700 d. Паколькі пакуль невядома, якія газы могуць знаходзіцца ў яе атмасферы, былі апрабаваны розныя варыянты і сцэнары, у тым ліку варыянты, якія прадугледжваюць сучасную зямную атмасферу (77% азоту, 21% кіслароду, метан і вуглякіслы газ), верагодны склад атмасферы Зямлі 2,7 гадоў таму (у асноўным метан і вуглякіслы газ) і нават марсіянскай атмасферы (шмат вуглякіслага газу), якая, верагодна, існавала там 3,5 млрд гадоў таму.

З гэтых мадэляў было выяўлена, што калі атмасфера TOI 700 d утрымоўвае камбінацыю метану, вуглякіслага газу ці вадзяной пары, планета можа быць заселенай. Цяпер камандзе трэба пацвердзіць гэтыя гіпотэзы з дапамогай вышэйзгаданага тэлескопа Уэба.

У той жа час кліматычныя сімуляцыі, праведзеныя НАСА, паказваюць, што і зямной атмасферы, і ціскі газу недастаткова, каб утрымліваць вадкую ваду на сваёй паверхні. Калі б мы змясцілі на TOI 700 d тая ж колькасць парніковых газаў, што і на Зямлі, тэмпература паверхні ўсё роўна была б ніжэй за нуль.

Мадэляванне, праведзенае ўсімі якія ўдзельнічаюць камандамі, паказвае, што клімат планет вакол маленькіх і цёмных зорак, такіх як TOI 700, аднак, моцна адрозніваецца ад таго, з чым мы сутыкаемся на нашай Зямлі.

Цікавыя навіны

Вялікая частка таго, што мы ведаем пра экзапланеты ці планеты, якія круцяцца вакол Сонечнай сістэмы, зыходзіць з космасу. Ён сканаваў неба з 2009 па 2018 год і знайшоў больш за 2600 планет за межамі нашай Сонечнай сістэмы.

Затым НАСА перадало эстафету першаадкрывальніка зонду TESS(2), запушчанаму ў космас у красавіку 2018 г. у першы год яго працы, а таксама дзевяцістам непацверджаным аб'ектам гэтага тыпу. У пошуках невядомых астраномам планет абсерваторыя прашэрсціць усё неба, наглядзеўшыся 200 XNUMX. самыя яркія зоркі.

2. Транзітны спадарожнік для даследавання экзапланет

TESS выкарыстоўвае серыю сістэм шырокавугольных камер. Ён здольны вывучаць масу, памер, шчыльнасць і арбіту вялікай групы малых планет. Спадарожнік працуе па метадзе дыстанцыйны пошук правалаў яркасці патэнцыйна паказваючы на планетарныя транзіты - Праходжанне аб'ектаў па арбіце перад гранямі сваіх бацькоўскіх зорак.

Апошнія некалькі месяцаў сталі ваўчкамі надзвычай цікавых адкрыццяў, зробленых збольшага дзякуючы яшчэ адносна новай касмічнай абсерваторыі, збольшага з дапамогай іншых інструментаў, у тым ліку наземных. За некалькі тыдняў да нашай сустрэчы з блізнюком Зямлі з'явілася інфармацыя аб выяўленні планеты, якая верціцца вакол двух сонцаў, прама як Татуін з "Зорных войн"!

Планета TOI 1338 г.н знойдзены ў тысячы трохстах светлавых гадах ад нас, у сузор'і Мастака. Яго памер знаходзіцца паміж памерамі Нэптуна і Сатурна. Аб'ект адчувае рэгулярныя ўзаемныя зацьменні сваіх зорак. Яны круцяцца вакол адзін аднаго з пятнаццацідзённым цыклам, адзін крыху большы за наш Сонца, а другі нашмат меншы.

У чэрвені 2019 года з'явілася інфармацыя аб тым, што літаральна на нашых касмічных задворках знойдзены дзве планеты зямнога тыпу. Пра гэта паведамляецца ў артыкуле, апублікаваным у часопісе «Астраномія і астрафізіка». Абодва аб'екты размешчаны ў ідэальнай зоне, дзе можа ўтварацца вада. Яны, верагодна, маюць камяністую паверхню і круцяцца вакол Сонца, вядомыя як зорка Teegarden (3), размешчаны за ўсё ў 12,5 светлавых гадах ад Зямлі.

– сказаў галоўны аўтар адкрыцця, Маціяс Цэхмейстэр, навуковы супрацоўнік Інстытута астрафізікі Гётынгенскага ўніверсітэта, Германія. -

3. Зорная сістэма Тигарден, візуалізацыя

У сваю чаргу, якія інтрыгуюць невядомыя светы, адкрытыя TESS у ліпені мінулага года, круцяцца вакол UCAC старс4 191-004642, семдзесят тры светлавыя гады ад Зямлі.

Планетарная сістэма з зоркай-гаспадаром, якая зараз пазначана як TOI 270, змяшчае не менш за тры планеты. Адзін з іх, TOI 270 b, крыху буйней Зямлі, дзве іншыя - міні-Нэптуны, якія належаць да класа планет, якія не існуюць у нашай Сонечнай сістэме. Зорка халодная і не вельмі яркая, прыкладна на 40% менш і менш масіўная, чым Сонца. Тэмпература яго паверхні прыкладна на дзве траціны вышэй, чым у нашага ўласнага зорнага кампаньёна.

Сонечная сістэма TOI 270 размешчана ў сузор'і Мастака. Планеты, якія складаюць яго, круцяцца так блізка да зоркі, што іх арбіты могуць упісацца ў сістэму спадарожнікаў-кампаньёнаў Юпітэра (4).

4. Параўнанне сістэмы TOI 270 з сістэмай Юпітэр

Далейшыя даследаванні гэтай сістэмы могуць выявіць дадатковыя планеты. Тыя, якія круцяцца далей ад Сонца, чым на арбіце TOI 270 d, могуць быць дастаткова лядоўнямі, каб утрымліваць вадкую ваду і ў канчатковым выніку зарадзіцца жыццё.

TESS варта прыгледзецца

Нягледзячы на ​​адносна вялікую колькасць адкрыццяў малых экзапланет, большасць іх бацькоўскіх зорак знаходзяцца на адлегласці ад 600 да 3 метраў. светлавых гадоў ад Зямлі - занадта далёка і занадта цёмна для падрабязных назіранняў.

У адрозненне ад "Кеплера", асноўнай задачай TESS з'яўляецца пошук планет вакол бліжэйшых суседзяў Сонца, дастаткова яркіх, каб іх можна было назіраць зараз і пазней з дапамогай іншых інструментаў. З красавіка 2018 года па цяперашні час TESS ужо выявіла больш за 1500 планет-кандыдатаў. Большасць з іх больш чым у два разы большая за Зямлю, а іх зварот па арбіце займае менш за дзесяць дзён. У выніку яны атрымліваюць значна больш цяпла, чым наша планета, і яны занадта гарачыя, каб на іх паверхні магла існаваць вадкая вада.

Менавіта вадкая вада неабходна для таго, каб экзапланета стала прыдатнай для жыцця. Ён служыць пажыўным асяроддзем для хімічных рэчываў, якія могуць узаемадзейнічаць сябар з сябрам.

Тэарэтычна лічыцца, што экзатычныя формы жыцця маглі існаваць ва ўмовах высокага ціску ці вельмі высокіх тэмператур - як у выпадку з экстрэмафіламі, выяўленымі зблізку гидротермальных крыніц, або з мікробамі, схаванымі амаль на кіламетр пад заходне-антарктычным ледніковым шчытом.

Аднак адкрыццё такіх арганізмаў стала магчымым дзякуючы таму, што людзі змаглі непасрэдна вывучыць экстрэмальныя ўмовы, у якіх яны насяляюць. Нажаль, іх не атрымалася выявіць у далёкім космасе, асабліва з адлегласці шматлікіх светлавых гадоў.

Пошук жыцця і нават жылля за межамі нашай Сонечнай сістэмы па-ранейшаму поўнасцю залежыць ад дыстанцыйнага назірання. Бачныя вадкія водныя паверхні, якія ствараюць патэнцыйна спрыяльныя ўмовы для жыцця, здольныя ўзаемадзейнічаць з атмасферай наверсе, ствараючы дыстанцыйна якія выяўляюцца биосигнатуры, бачныя ў наземныя тэлескопы. Гэта могуць быць вядомыя з Зямлі склады газаў (кісларод, азон, метан, вуглякіслы газ і вадзяная пара) ці кампаненты атмасферы старажытнай Зямлі, напрыклад, 2,7 млрд гадоў назад (у асноўным метан і вуглякіслы газ, але не кісларод). ).

У пошуках месца "у самы раз" і насяляючай там планеты

З моманту адкрыцця 51 Pegasi b у 1995 годзе было ідэнтыфікавана больш за XNUMX экзапланет. Сёння мы сапраўды ведаем, што большасць зорак нашай галактыкі і Сусвету акружаны планетнымі сістэмамі. Але толькі некалькі дзясяткаў знойдзеных экзапланет з'яўляюцца патэнцыйна заселенымі светамі.

Што робіць экзапланету прыдатнай для жыцця?

Асноўная ўмова - гэта ўжо згаданая вадкая вада на паверхні. Для таго каб гэта было магчыма, нам патрэбна першым чынам гэтая цвёрдая паверхня, г.зн. камяністая зямляале таксама атмасфера, і дастаткова шчыльны, каб ствараць ціск і ўплываць на тэмпературу вады.

Вам таксама трэба правільная зоркаякі не абвальвае на планету занадта шмат радыяцыі, якая здзімае атмасферу і знішчае жывыя арганізмы. Кожная зорка, у тым ліку і наша Сонца, увесь час выпраменьвае велізарныя дозы радыяцыі, таму для існавання жыцця, несумнеўна, было б карысна абараніцца ад яе. магнітнае полеяк выраблена вадкім металічным ядром Зямлі.

Аднак, паколькі могуць існаваць і іншыя механізмы абароны жыцця ад радыяцыі, гэта толькі пажаданы элемент, а не неабходная ўмова.

Традыцыйна цікавасць астраномаў выклікае зоны жыцця (экасферы) у зорных сістэмах. Гэта вобласці вакол зорак, дзе пераважная тэмпература не дазваляе вадзе стала кіпець ці замярзаць. Пра такі раён часта гавораць «Зона Златовласка»таму што "на ўсё жыццё ў самы раз", што адсылае да матываў папулярнай дзіцячай казкі (5).

5. Зона жыцця вакол зоркі

І што мы ведаем цяпер пра экзапланеты?

Адкрыцці, зробленыя на сённяшні дзень, паказваюць, што разнастайнасць планетарных сістэм вельмі і вельмі вяліка. Адзіныя планеты, аб якіх мы штосьці ведалі каля трох дзясяткаў гадоў назад, знаходзіліся ў Сонечнай сістэме, таму мы думалі, што маленькія і цвёрдыя аб'екты круцяцца вакол зорак, і толькі далей ад іх ёсць прастора, адведзеная для вялікіх газападобных планет.

Аказалася, аднак, што ніякіх "законаў" адносна размяшчэння планет няма наогул. Мы сустракаем газавыя гіганты, якія амаль труцца аб свае зоркі (так званыя гарачыя юпітары), а таксама кампактныя сістэмы адносна невялікіх планет, такія як TRAPPIST-1 (6). Часам планеты рухаюцца па вельмі эксцэнтрычным арбітах вакол падвойных зорак, а таксама сустракаюцца «блукаючыя» планеты, хутчэй за ўсё, выкінутыя з маладых сістэм, вольна якія плывуць у міжзоркавай пустаце.

6. Візуалізацыя планет сістэмы TRAPPIST-1

Такім чынам, замест блізкага падабенства мы бачым вялікую разнастайнасць. Калі гэта адбываецца на сістэмным узроўні, то чаму ўмовы экзапланеты павінны нагадваць усё, што мы ведаем з бліжэйшага атачэння?

І, апускаючыся яшчэ ніжэй, чаму формы гіпатэтычнага жыцця павінны быць падобныя да вядомых нам?

Супер катэгорыя

На аснове дадзеных, сабраных Кеплерам, у 2015 годзе адзін вучоны НАСА падлічыў, што ў самой нашай Галактыцы ёсць мільярд падобных на Зямлю планетI. Многія астрафізікі падкрэслівалі, што гэта была кансерватыўная ацэнка. Сапраўды, далейшыя даследаванні паказалі, што Млечны Шлях можа быць домам для 10 мільярдаў зямных планет.

Навукоўцы не хацелі спадзявацца выключна на планеты, знойдзеныя Кеплерам. Метад транзіту, які выкарыстоўваецца ў гэтым тэлескопе, лепш падыходзіць для выяўлення вялікіх планет (такіх як Юпітар), чым планет памерам з Зямлю. Гэта азначае, што дадзеныя Кеплера, верагодна, крыху фальсіфікуюць колькасць планет, падобных нашай.

Знакаміты тэлескоп назіраў малюсенькія правалы ў яркасці зоркі, выкліканыя праходжаннем перад ёй планеты. Буйнейшыя аб'екты па зразумелых прычынах блакуюць больш святла ад сваіх зорак, што палягчае іх выяўленне. Метад Кеплера быў арыентаваны на маленькія, не самыя яркія зоркі, маса якіх складала каля адной траціны масы нашага Сонца.

Тэлескоп Кеплер, хоць і не вельмі добрае працаваў у пошуках малых планет, выявіў даволі вялікую колькасць так званых суперзямлі. Так называюць экзапланеты з масай больш Зямлі, але значна менш Урана і Нептуна, якія ў 14,5 і 17 разоў цяжэйшыя за нашу планету адпаведна.

Такім чынам, тэрмін «суперзямля» адносіцца толькі да масы планеты, гэта значыць ён не адносіцца да павярхоўных умоў або заселенасці. Існуе таксама альтэрнатыўны тэрмін "газавыя карлікі". На думку некаторых, ён можа быць больш дакладным для аб'ектаў у верхняй частцы шкалы мас, хоць часцей выкарыстоўваецца іншы тэрмін – ужо згаданы «міні-Няптун».

Першыя суперзямлі былі адкрыты Аляксандр Вальшчан i Даля Фрайла вакол пульсар PSR B1257+12 у 1992 годзе. Дзве знешнія планеты сістэмы - палтэргейстці фобетар - Яны маюць масу прыкладна ў чатыры разы больш масы Зямлі, якая занадта малая, каб быць газавымі гігантамі.

Першая суперзямля вакол зоркі галоўнай паслядоўнасці была ідэнтыфікавана камандай пад камандаваннем Эуджэніа Рыверy у 2005 годзе. Ён круціцца вакол Гліз 876 і атрымаў абазначэнне Глізэ 876 пам (раней у гэтай сістэме былі выяўлены два газавыя гіганты памерам з Юпітэр). Яго меркаваная маса ў 7,5 разоў перавышае масу Зямлі, а перыяд абарачэння вакол яго вельмі кароткі, каля двух дзён.

У класе суперзямлі ёсць яшчэ больш гарачыя аб'екты. Напрыклад, знойдзены ў 2004 г. Гэта 55 канкры, якая знаходзіцца ў сарака светлавых гадах ад нас, круціцца вакол сваёй зоркі па самым кароткім цыкле сярод усіх вядомых экзапланет - усяго 17 гадзін 40 хвілін. Іншымі словамі, год на 55 Cancri e займае менш за 18 гадзін. Экзапланета круціцца прыкладна ў 26 разоў бліжэй да сваёй зоркі, чым Меркурый.

Блізкасць да зоркі азначае, што паверхня 55 Cancri e падобная ўнутранай частцы даменнай печы з тэмпературай не ніжэй за 1760 ° C! Новыя назіранні з тэлескопа Спітцэр паказваюць, што 55 Cancri e мае масу ў 7,8 разы больш і радыус крыху больш чым у два разы больш, чым у Зямлі. Вынікі, атрыманыя са "Спітцэра", кажуць аб тым, што каля адной пятай масы планеты павінны складаць элементы і лёгкія злучэнні, уключаючы ваду. Пры такой тэмпературы гэта азначае, што гэтыя рэчывы знаходзіліся б у "звышкрытычным" стане паміж вадкасцю і газам і маглі б пакінуць паверхню планеты.

Але суперземлі не заўсёды такія "дзікія". У ліпені мінулага года міжнародная група астраномаў з дапамогай TESS выявіла новую экзапланету такога роду ў сузор'і Гідры, прыкладна ў трыццаці адным светлавым годзе ад Зямлі. Аб'ект адзначаны як GDJ 357 d (7) у два разы больш дыяметра і ў шэсць разоў больш масы Зямлі. Ён размешчаны на знешняй ускраіне жылога раёна зоркі. Навукоўцы лічаць, што на паверхні гэтай суперзямлі можа быць вада.

- яна сказала Дзіяна Касакоўскаяі навуковы супрацоўнік Інстытута астраноміі Макса Планка ў Гейдэльбергу, Германія.

7. Планета GJ 357 d — візуалізацыя

Сістэма на арбіце вакол карлікавай зоркі, памерам і масай прыкладна ў адну трэць ад нашага ўласнага Сонца і на 40% халадней, дапаўняецца зямнымі планетамі. GJ 357 b і яшчэ адна суперзямля GJ 357 стар. Даследаванне сістэмы было апублікавана 31 ліпеня 2019 года ў часопісе «Астраномія і астрафізіка».

У верасні мінулага гады даследнікі паведамілі, што нядаўна выяўленая суперзямля, змешчаная ў 111 светлавых гадах ад нас, з'яўляецца «лепшым кандыдатам на месца рассялення, вядомым на дадзены момант». Знойдзены ў 2015 годзе тэлескопам Кеплер. К2-18б (8) моцна адрозніваецца ад нашай роднай планеты. Яго маса больш чым у восем разоў перавышае яго масу, а гэта азначае, што гэта або ледзяны гігант, падобны Нэптуну, або камяністы свет са шчыльнай, багатай вадародам атмасферай.

Арбіта K2-18b у сем разоў бліжэй да сваёй зоркі, чым адлегласць Зямлі ад Сонца. Аднак, паколькі аб'ект круціцца вакол цёмна-чырвонага М-карліка, гэтая арбіта знаходзіцца ў патэнцыйна спрыяльнай для жыцця зоне. Папярэднія мадэлі прадказваюць, што тэмпература на К2-18b знаходзіцца ў межах ад -73 да 46 ° C, і калі аб'ект мае прыкладна такую ​​ж адлюстравальную здольнасць, як Зямля, яго сярэдняя тэмпература павінна быць падобная на нашу.

- Сказаў астраном з Універсітэцкага каледжа Лондана падчас прэс-канферэнцыі, Анджэлас Сіярас.

Быць падобным на Зямлю складана

Аналаг Зямлі (таксама званы блізнюком Зямлі або падобнай на Зямлю планетай) - гэта планета ці месяц з умовамі навакольнага асяроддзя, падобнымі тым, якія можна знайсці на Зямлі.

Тысячы экзапланетных зорных сістэм, выяўленых да цяперашняга часу, адрозніваюцца ад нашай Сонечнай сістэмы, што пацвярджае так званае гіпотэза рэдкай зямліI. Аднак філосафы паказваюць, што Сусвет настолькі велізарны, што недзе павінна быць планета, амаль ідэнтычная нашай. Не выключана, што ў далёкай будучыні з'явіцца магчымасць выкарыстоўваць тэхналогію для штучнага атрымання аналагаў Зямлі шляхам т.зв. . Модна зараз тэорыя мультытэорыі яны таксама мяркуюць, што зямны аналаг можа існаваць у іншым сусвеце ці нават быць іншай версіяй самой Зямлі ў паралельным сусвеце.

У лістападзе 2013 года астраномы паведамілі, што, грунтуючыся на дадзеных тэлескопа Кеплер і іншых місій, у населенай зоне сонцападобных зорак і чырвоных карлікаў у галактыцы Млечны Шлях можа знаходзіцца да 40 мільярдаў планет памерам з Зямлю.

Статыстычнае размеркаванне паказала, што бліжэйшыя з іх могуць быць выдалены ад нас не больш за на дванаццаць светлавых гадоў. У тым жа годзе было пацверджана, што некалькі выяўленых Кеплерам кандыдатаў з дыяметрамі, якія менш чым у 1,5 разы перавышаюць радыус Зямлі, звяртаюцца вакол зорак у заселенай зоне. Аднак толькі ў 2015 годзе быў абвешчаны першы блізкі да Зямлі кандыдат - экзапланета Kepler-452b.

Верагоднасць знайсці аналаг Зямлі залежыць у асноўным ад атрыбутаў, на якія вы хочаце быць падобнымі. Стандартныя, але не абсалютныя ўмовы: памер планеты, гравітацыя на паверхні, памер і тып бацькоўскай зоркі (г.зн. аналаг сонечнай), арбітальная адлегласць і стабільнасць, восевы нахіл і кручэнне, падобная геаграфія, наяўнасць акіянаў, атмасфера і клімат, моцная магнітасфера . .

Калі б там існавала складанае жыццё, лясы маглі б пакрыць большую частку паверхні планеты. Калі б існавала разумнае жыццё, некаторыя раёны можна было б урбанізаваць. Аднак пошук дакладных аналогій з Зямлёй можа быць зманлівым з-за вельмі спецыфічных акалічнасцяў на Зямлі і вакол яе, напрыклад, існаванне Месяца ўплывае на шматлікія з'явы на нашай планеце.

Лабараторыя планетарнай заселенасці Універсітэта Пуэрта-Рыка ў Арэсіба нядаўна склала спіс кандыдатаў у аналагі Зямлі (9). Часцей за ўсё гэты тып класіфікацыі пачынаецца з памеру і масы, але гэта ілюзорны крытэр, улічваючы, напрыклад, блізкую да нас Венеру, якая амаль такога ж памеру, як Зямля, і якія ўмовы на ёй пераважаюць. , гэта вядома.

9. Перспектыўныя экзапланеты - патэнцыйныя аналагі Зямлі, на думку Лабараторыі планетарнай заселенасці

Іншы часта згадвальны крытэр складаецца ў тым, што аналог Зямлі павінен мець падобную з ім геалогію паверхні. Бліжэйшымі вядомымі прыкладамі з'яўляюцца Марс і Тытан, і хоць ёсць падабенства ў стаўленні тапаграфіі і складу павярхоўных пластоў, існуюць таксама значныя адрозненні, такія як тэмпература.

Бо шматлікія павярхоўныя матэрыялы і формы рэльефу ўзнікаюць толькі ў выніку ўзаемадзеяння з вадой (напрыклад, гліна і ападкавыя пароды) ці як пабочны прадукт жыцця (напрыклад, вапняк ці вугаль), узаемадзеянні з атмасферай, вулканічнай дзейнасці ці ўмяшанні чалавека.

Такім чынам, сапраўдны аналаг Зямлі павінен быць створаны з дапамогай аналагічных працэсаў, якія маюць атмасферу, вулканы, якія ўзаемадзейнічаюць з паверхняй, вадкую ваду і некаторую форму жыцця.

У выпадку атмасферы таксама мяркуецца парніковы эфект. Нарэшце, выкарыстоўваецца тэмпература паверхні. На яго ўплывае клімат, на які, у сваю чаргу, уплываюць арбіта і кручэнне планеты, кожная з якіх уводзіць новыя зменныя.

Яшчэ адным крытэрам ідэальнага аналага жыватворнай зямлі з'яўляецца тое, што ён павінен арбіта вакол аналага Сонца. Аднак гэты элемент не можа быць цалкам апраўданы, паколькі спрыяльнае асяроддзе здольнае забяспечыць лакальнае з'яўленне мноства розных тыпаў зорак.

Напрыклад, у Млечным Шляху большасць зорак менш і цямней Сонца. Адзін з іх згадваўся раней ТРАПІСТ-1, знаходзіцца на адлегласці 10 светлавых гадоў у сузор'і Вадалея і прыкладна ў 2 разоў менш і складае 1. разоў менш яркае, чым наша Сонца, але ў яго заселенай зоне ёсць як мінімум шэсць планет зямнога тыпу. Гэтыя ўмовы могуць здацца неспрыяльнымі для жыцця ў тым выглядзе, у якім мы яе ведаем, але ў TRAPPIST-XNUMX, верагодна, наперадзе яшчэ доўгае жыццё, чым у нашай зоркі, таму ў жыцця яшчэ ёсць шмат часу для развіцця тамака.

Вада пакрывае 70% паверхні Зямлі і лічыцца адной з жалезных умоў існавання вядомых нам формаў жыцця. Хутчэй за ўсё, водны свет - гэта планета. Кеплер-22p, размешчаная ў заселенай зоне сонцападобнай зоркі, але нашмат буйней Зямлі - яе рэальны хімічны склад застаецца невядомым.

Праведзена ў 2008 годзе астраномам Мікаэла Мэера з Арызонскага ўніверсітэта даследавання касмічнага пылу ў наваколлях нядаўна якія ўтварыліся зорак, падобных Сонцу, паказваюць, што ад 20 да 60% аналогаў Сонцы ў нас ёсць доказы фармавання камяністых планет у працэсах, падобных тым, што прывялі да адукацыі Зямлі.

У 2009 г. Алан Бос з Навуковага інстытута Карнегі выказалі здагадку, што толькі ў нашай галактыцы Млечны Шлях можа існаваць. 100 мільярдаў землепадобных планетh.

У 2011 годзе Лабараторыя рэактыўнага руху НАСА (JPL), таксама грунтуючыся на назіраннях місіі "Кеплер", прыйшла да высновы, што прыкладна ад 1,4 да 2,7% усіх сонцападобных зорак павінны круціцца вакол планет памерам з Зямлю ў жылых зонах. Гэта азначае, што толькі ў галактыцы Млечны Шлях можа быць 2 мільярды галактык, і калі выказаць здагадку, што гэтая ацэнка дакладная для ўсіх галактык, у назіранай Сусвету можа быць нават 50 мільярдаў галактык. 100 квінтыльёнаў.

У 2013 годзе Гарвард-Смітсанаўскі астрафізічны цэнтр, выкарыстоўваючы статыстычны аналіз дадатковых дадзеных Кеплера, выказаў меркаванне, што існуе як мінімум 17 мільярдаў планет памер Зямлі - без уліку іх размяшчэння ў жылых зонах. Даследаванне 2019 года паказала, што планеты памерам з Зямлю могуць круціцца вакол адной з шасці сонцападобных зорак.

Узор тыпу

Індэкс падабенства з Зямлёй (ESI) - гэта прапанаваная характарыстыка падабенства планетарнага аб'екта або натуральнага спадарожніка з Зямлёй. Ён быў распрацаваны па шкале ад нуля да адзінкі, пры гэтым Зямлі было прысвоена значэнне адзін. Параметр прызначаны для палягчэння параўнання планет у вялікіх базах даных.

ESI, прапанаваны ў 2011 годзе ў часопісе Astrobiology, аб'ядноўвае інфармацыю аб радыусе планеты, шчыльнасці, хуткасці і тэмпературы паверхні.

Вэб-сайт, які падтрымліваецца адным з аўтараў артыкула 2011 года, Абла Мендэс з Універсітэта Пуэрта-Рыка, прыводзіць свае разлікі індэксаў для розных экзапланетных сістэм. ESI Мендэсы разлічваецца па формуле, паказанай на ілюстрацыя 10дзе х_i і х_i0 – уласцівасці пазаземнага цела ў адносінах да Зямлі, v_i узважаны паказчык ступені кожнай уласцівасці і агульная колькасць уласцівасцяў. Ён быў пабудаваны на аснове Індэкс падабенства Брэя-Кёрціса.

Вага, прысвоены кожнай уласцівасці, w_i, - гэта любы параметр, які можна выбраць, каб вылучыць пэўныя функцыі ў параўнанні з іншымі або атрымаць жаданыя парогавыя значэння індэкса або ранжыравання. Вэб-сайт таксама класіфікуе тое, што ён апісвае як магчымасць жыць на экзапланетах і экза-лунах, у адпаведнасці з трыма крытэрамі: месцазнаходжанне, ESI і здагадка аб магчымасці ўтрымання арганізмаў у харчовай ланцужку.

У выніку было паказана, напрыклад, што другі па велічыні ESI у Сонечнай сістэме належыць Марсу і складае 0,70. Некаторыя экзапланеты, пералічаныя ў гэтым артыкуле, перавышаюць гэтую лічбу, а некаторыя нядаўна выяўленыя Тыгардэн б у яго самы высокі ESI з усіх пацверджаных экзапланет - 0,95.

Калі мы гаворым пра землепадобныя і заселеныя экзапланеты, мы не павінны забываць пра магчымасць існавання заселеных экзапланет або экзапланет-спадарожнікаў.

Існаванне якіх-небудзь натуральных пазасонечных спадарожнікаў яшчэ не пацверджана, але ў кастрычніку 2018 года праф. Дэвід Кіпінг абвясцілі аб выяўленні патэнцыйнай экзалун на арбіце аб'екта Кеплер-1625p.

Вялікія планеты Сонечнай сістэмы, такія як Юпітэр і Сатурн, маюць вялікія спадарожнікі, якія ў некаторых адносінах жыццяздольныя. Такім чынам, некаторыя навукоўцы выказалі здагадку, што ў вялікіх пазасонечных планет (і падвойных планет) могуць быць такія ж вялікія патэнцыйна заселеныя спадарожнікі. Месяц дастатковай масы здольны падтрымліваць атмасферу, падобную да Тытана, а таксама вадкую ваду на паверхні.

Асаблівую цікавасць у гэтых адносінах уяўляюць масіўныя пазасонечныя планеты, якія, як вядома, знаходзяцца ў жылой зоне (такія як Глізе 876 b, 55 Рака f, Іпсілан Андрамеды d, 47 Вялікай Мядзведзіцы b, HD 28185 b і HD 37124 c), паколькі яны патэнцыйна могуць маюць натуральныя спадарожнікі з вадкай вадой на паверхні.

Жыццё вакол чырвонай ці белай зоркі?

Астраномы, узброеныя амаль двума дзесяцігоддзямі адкрыццяў у свеце экзапланет, ужо пачалі фармаваць карціну таго, як магла б выглядаць прыдатная для жыцця планета, хоць большасць з іх засяродзіліся на тым, што мы ўжо ведаем: планета, падобная Зямлі, круціцца вакол жоўтага карліка, падобнага нашаму. Сонца, якое класіфікуецца як зорка G-тыпу, з галоўнай паслядоўнасцю. А як наконт меншых чырвоных М-зорак, якіх у нашай Галактыцы нашмат больш?

Якой мог бы быць наш дом, калі б ён знаходзіўся на арбіце чырвонага карліка? Адказ крыху падобны на Зямлю і ў значнай ступені не падобны на Зямлю.

З паверхні такой уяўнай планеты мы перш за ўсё ўбачылі б вельмі вялікае сонца. Здавалася б, у паўтара-тры разы больш, чым тое, што мы маем зараз перад вачыма, улічваючы блізкасць арбіты. Як можна здагадацца з назвы, сонца будзе свяціцца чырвоным з-за яго ніжэйшай тэмпературы.

Чырвоныя карлікі ў два разы цяплейшыя за нашае Сонца. Спачатку такая планета можа здацца крыху чужой Зямлі, але не шакавальнай. Рэальныя адрозненні становяцца відавочнымі толькі тады, калі мы разумеем, што большасць гэтых аб'ектаў круцяцца сінхронна з зоркай, таму адзін бок заўсёды звернуты да сваёй зоркі, як наш Месяц да Зямлі.

Гэта азначае, што іншы бок застаецца сапраўды цёмным, бо не мае доступу да крыніцы святла - у адрозненне ад Месяца, які злёгку асвятляецца Сонцам з іншага боку. У рэчаіснасці, па агульным меркаванні, частка планеты, якая засталася ў вечным дзённым святле, выгарэла б, а тая, што пагрузілася ў вечную ноч, змерзла б. Аднак… так не павінна быць.

На працягу шматлікіх гадоў астраномы выключалі вобласць чырвоных карлікаў як зямныя паляўнічыя ўгоддзі, мяркуючы, што падзел планеты на дзве зусім розныя часткі не зробіць ні адну з іх непрыдатнай для жыцця. Аднак некаторыя адзначаюць, што атмасферныя светы будуць мець спецыфічную цыркуляцыю, якая прымусіць густыя аблокі назапашвацца з сонечнага боку, каб прадухіліць апёк паверхні інтэнсіўным выпраменьваннем. Цыркуляцыйныя плыні таксама размяркоўвалі б цяпло па ўсёй планеце.

Акрамя таго, гэтае ўшчыльненне атмасферы магло б забяспечыць важную дзённую абарону ад іншых радыяцыйных небяспек. Маладыя чырвоныя карлікі ў першыя некалькі мільярдаў гадоў сваёй дзейнасці вельмі актыўныя, выпускаюць выбліскі і ўльтрафіялетавае выпраменьванне.

Густыя аблокі, верагодна, абароняць патэнцыйнае жыццё, хоць гіпатэтычныя арганізмы з большай верагоднасцю будуць хавацца глыбока ў планетарных водах. Насамрэч навукоўцы сёння лічаць, што выпраменьванне, напрыклад, ва ўльтрафіялетавым дыяпазоне, не перашкаджае развіццю арганізмаў. Бо ранняе жыццё на Зямлі, ад якой адбыліся ўсе вядомыя нам арганізмы, у тым ліку і homo sapiens, развівалася ва ўмовах моцнага ЎХ-выпраменьвання.

Гэта адпавядае ўмовам, прынятым на найбліжэйшай з вядомых нам землепадобных экзапланет. Астраномы з Карнэльскага ўніверсітэта кажуць, што жыццё на Зямлі перажыла мацнейшае выпраменьванне, чым вядомае з Праксіма-б.

Проксіма-b, размешчаная ўсяго ў 4,24 светлавых гады ад Сонечнай сістэмы і найблізкая вядомая нам каменная планета, падобная на Зямлю (хоць мы амаль нічога пра яе не ведаем), атрымлівае ў 250 разоў больш рэнтгенаўскіх прамянёў, чым Зямля. Ён таксама можа адчуваць смяротныя ўзроўні ўльтрафіялетавага выпраменьвання на сваёй паверхні.

Мяркуецца, што ўмовы, падобныя Праксіме-b, існуюць у TRAPPIST-1, Ross-128b (амаль адзінаццаць светлавых гадоў ад Зямлі ў сузор'і Дзевы) і LHS-1140 b (сорак светлавых гадоў ад Зямлі ў сузор'і Кіта). сістэмы.

Іншыя здагадкі тычацца з'яўленне патэнцыйных арганізмаў. Паколькі цёмна-чырвоны карлік выпраменьваў бы значна менш святла, мяркуецца, што калі б планета, якая верціцца вакол яго, утрымоўвала б арганізмы, якія нагадваюць нашы расліны, ім прыйшлося б паглынаць святло ў значна шырэйшым дыяпазоне даўжынь хваль для фотасінтэзу, а гэта азначала б, што “экзапланеты” маглі б быць амаль на наш погляд чорнымі(глядзіце таксама: ). Аднак тут варта ўсвядоміць, што на Зямлі таксама вядомыя расліны з іншым колерам, акрамя зялёнага, крыху інакш паглынальныя святло.

У апошні час даследнікаў зацікавіла яшчэ адна катэгорыя аб'ектаў - белыя карлікі, падобныя па памеры на Зямлю, якія строга не з'яўляюцца зоркамі, але ствараюць вакол сябе адносна стабільнае асяроддзе, выпраменьваючы энергію на працягу мільярдаў гадоў, што робіць іх інтрыгуючымі мішэнямі для экзапланетных даследаванняў. .

Іх невялікі памер і, як следства, вялікі транзітны сігнал магчымай экзапланеты даюць магчымасць назіраць патэнцыйныя камяністыя планетарныя атмасферы, калі такія маюцца, з дапамогай тэлескопаў новага пакалення. Астраномы хочуць выкарыстоўваць усе пабудаваныя і плануемыя абсерваторыі, уключаючы тэлескоп Джэймса Уэба, зямныя. Надзвычай вялікі тэлескоптак і будучыя паходжання, HabEx i ЛУВУАРкалі яны ўзнікнуць.

У гэтай вобласці даследаванняў, даследаванняў і даследаванняў экзапланет, якая цудоўна пашыраецца, ёсць адна праблема, нязначная на дадзены момант, але тая, якая з часам можа апынуцца надзённай. Ну, а калі дзякуючы ўсё больш дасканалым прыборам нам, нарэшце, атрымаецца адкрыць экзапланету - блізнюка Зямлі, якая адказвае ўсім складаным патрабаванням, напоўненую вадой, паветрам і тэмпературай у самы раз, ды яшчэ гэтая планета будзе выглядаць "свабодна", то без тэхнікі, якая дазваляе ляцець туды ў нейкі разумны час, усведамляць гэта можа быць пакутай.

Але, на шчасце, у нас пакуль што няма такой праблемы.