אדמה ספוגה

בינואר 2020, נאס"א דיווחה שחללית TESS גילתה את כוכב הלכת האקזו-כוכבי הראשון שלה בפוטנציה שניתן למגורים בגודל כדור הארץ המקיף כוכב במרחק של כ-100 שנות אור.

הפלנטה היא חלק מערכת TOI 700 (TOI מייצג TESS חפצי עניין) הוא כוכב קטן וקר יחסית, כלומר, גמד ממעמד ספקטרלי M, בקבוצת הכוכבים דג זהב, בעל רק כ-40% מהמסה והגודל של השמש שלנו וחצי מהטמפרטורה של פני השטח שלו.

חפץ בשם TOI 700 d והוא אחד משלושת כוכבי לכת המסתובבים סביב מרכזו, הרחוקים ממנו, העוברים נתיב סביב כוכב כל 37 ימים. הוא ממוקם במרחק כזה מ-TOI 700 עד כדי יכולת תיאורטית לשמור על מים נוזליים, הממוקמים באזור המגורים. הוא מקבל כ-86% מהאנרגיה שהשמש שלנו נותנת לכדור הארץ.

עם זאת, סימולציות סביבתיות שנוצרו על ידי החוקרים באמצעות נתונים מ-Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) הראו ש-TOI 700 d יכול להתנהג בצורה שונה מאוד מכדור הארץ. מכיוון שהוא מסתובב בסנכרון עם הכוכב שלו (כלומר, צד אחד של כוכב הלכת תמיד באור יום והשני בחושך), האופן שבו נוצרים עננים והרוח נושבת יכול להיות קצת אקזוטי עבורנו.

1. השוואה בין כדור הארץ לבין TOI 700 d, עם הדמיה של מערכת היבשות של כדור הארץ על כוכב הלכת החיצוני

אסטרונומים אישרו את הגילוי שלהם בעזרת נאס"א. טלסקופ החלל שפיצרשזה עתה סיים את פעילותו. בתחילה, Toi 700 סווג בצורה שגויה כחם הרבה יותר, מה שגרם לאסטרונומים להאמין שכל שלושת כוכבי הלכת היו קרובים מדי זה לזה ולכן חמים מכדי לתמוך בחיים.

אמילי גילברט, חברה בצוות אוניברסיטת שיקגו, אמרה במהלך הצגת התגלית. -

החוקרים מקווים שבעתיד, כלים כגון טלסקופ החלל ג'יימס וובשנאס"א מתכננת להציב בחלל ב-2021, הם יוכלו לקבוע אם לכוכבי הלכת יש אטמוספרה ויוכלו לחקור את הרכבה.

החוקרים השתמשו בתוכנת מחשב כדי מודל אקלים היפותטי כוכב הלכת TOI 700 d. מכיוון שעדיין לא ידוע אילו גזים עשויים להיות באטמוספירה שלו, נבדקו אפשרויות ותרחישים שונים, כולל אפשרויות המניחות את האטמוספירה של כדור הארץ המודרני (77% חנקן, 21% חמצן, מתאן ופחמן דו חמצני), ההרכב הסביר של האטמוספרה של כדור הארץ לפני 2,7 מיליארד שנים (בעיקר מתאן ופחמן דו חמצני) ואפילו האטמוספירה של מאדים (הרבה פחמן דו חמצני), שהתקיימה שם כנראה לפני 3,5 מיליארד שנים.

ממודלים אלה, נמצא שאם האטמוספירה של TOI 700 d מכילה שילוב של מתאן, פחמן דו חמצני או אדי מים, כוכב הלכת יכול להיות ראוי למגורים. כעת הצוות צריך לאשר את ההשערות הללו באמצעות טלסקופ Webb הנ"ל.

במקביל, הדמיות אקלים שערכה נאס"א מראות שגם האטמוספירה של כדור הארץ וגם לחץ הגז אינם מספיקים כדי להחזיק מים נוזליים על פניו. אם נשים את אותה כמות של גזי חממה על TOI 700 d כמו על כדור הארץ, טמפרטורת פני השטח עדיין תהיה מתחת לאפס.

סימולציות של כל הצוותים המשתתפים מראים כי האקלים של כוכבי לכת סביב כוכבים קטנים וחשוכים כמו TOI 700, לעומת זאת, שונה מאוד ממה שאנו חווים על כדור הארץ שלנו.

חדשות מעניינות

רוב מה שאנחנו יודעים על כוכבי לכת חיצוניים, או כוכבי לכת המקיפים את מערכת השמש, מגיע מהחלל. הוא סרק את השמים מ-2009 עד 2018 ומצא למעלה מ-2600 כוכבי לכת מחוץ למערכת השמש שלנו.

לאחר מכן, נאס"א העבירה את שרביט הגילוי לגשושית TESS(2), ששוגרה לחלל באפריל 2018 בשנת פעילותה הראשונה, וכן תשע מאות עצמים לא מאומתים מסוג זה. בחיפוש אחר כוכבי לכת שאינם ידועים לאסטרונומים, המצפה יסרוק את כל השמים, לאחר שראה מספיק מ-200 XNUMX. הכוכבים הבהירים ביותר.

2. לוויין מעבר לחקר כוכבי לכת

TESS משתמשת בסדרה של מערכות מצלמות בזווית רחבה. הוא מסוגל לחקור את המסה, הגודל, הצפיפות והמסלול של קבוצה גדולה של כוכבי לכת קטנים. הלוויין עובד לפי השיטה חיפוש מרחוק אחר ירידות בהירות מצביע פוטנציאלי על מעברים פלנטריים - מעבר עצמים במסלול מול פניהם של כוכבי האם שלהם.

החודשים האחרונים היו סדרה של תגליות מעניינות ביותר, חלקית הודות למצפה החלל החדש יחסית, חלקית בעזרת מכשירים אחרים, כולל קרקעיים. בשבועות שקדמו לפגישתנו עם תאום כדור הארץ, יצאה השמועה על גילוי כוכב לכת המקיף שתי שמשות, בדיוק כמו טאטויין ממלחמת הכוכבים!

TOI כוכב הלכת 1338 ב נמצא במרחק של XNUMX שנות אור, בקבוצת הכוכבים של האמן. גודלו הוא בין הגדלים של נפטון ושבתאי. העצם חווה ליקויים הדדיים קבועים של כוכביו. הם מסתובבים זה סביב זה במחזור של חמישה עשר יום, אחד קצת יותר גדול מהשמש שלנו והשני קטן בהרבה.

ביוני 2019, הופיע מידע ששני כוכבי לכת מסוג ארצי התגלו ממש בחצר האחורית שלנו בחלל. כך דווח במאמר שפורסם בכתב העת Astronomy and Astrophysics. שני האתרים ממוקמים באזור אידיאלי שבו יכולים להיווצר מים. סביר להניח שיש להם משטח סלעי והם מקיפים את השמש, המכונה כוכב טיגרדן (3), ממוקם רק 12,5 שנות אור מכדור הארץ.

- אמר המחבר הראשי של התגלית, מתיאס זכרמייסטר, עמית מחקר, המכון לאסטרופיזיקה, אוניברסיטת גטינגן, גרמניה. -

3. מערכת כוכבים Teegarden, הדמיה

בתורו, סובבים סביבם העולמות הלא ידועים המסקרנים שגילתה TESS ביולי האחרון UCAC stars4 191-004642, שבעים ושלוש שנות אור מכדור הארץ.

מערכת פלנטרית עם כוכב מארח, כעת שכותרתו TOI 270, מכיל לפחות שלושה כוכבי לכת. אחד מהם, TOI 270 p, קצת יותר גדול מכדור הארץ, השניים האחרים הם מיני נפטון, השייכים למעמד של כוכבי לכת שאינם קיימים במערכת השמש שלנו. הכוכב קר ולא בהיר במיוחד, קטן ופחות מסיבי בכ-40% מהשמש. טמפרטורת פני השטח שלו חמה בכשני שלישים מזו של בן לוויה הכוכבים שלנו.

מערכת השמש TOI 270 ממוקמת בקבוצת הכוכבים של האמן. כוכבי הלכת המרכיבים אותו מסתובבים כל כך קרוב לכוכב שמסלוליהם יכולים להשתלב במערכת הלוויינים הנלווים של צדק (4).

4. השוואה בין מערכת TOI 270 למערכת צדק

חקירה נוספת של מערכת זו עשויה לחשוף כוכבי לכת נוספים. אלה שמסתובבים רחוק יותר מהשמש מ-TOI 270 d יכולים להיות קרים מספיק כדי להחזיק מים נוזליים ובסופו של דבר להוליד חיים.

TESS שווה מבט מקרוב

למרות המספר הגדול יחסית של תגליות של כוכבי לכת קטנים, רוב כוכבי האם שלהם נמצאים במרחק של בין 600 ל-3 מטרים. שנות אור מכדור הארץ, רחוק מדי וחשוך מדי לתצפיות מפורטות.

בניגוד לקפלר, ההתמקדות העיקרית של TESS היא למצוא כוכבי לכת מסביב לשכנותיה הקרובות ביותר של השמש בהירים מספיק כדי שניתן יהיה לצפות בהם כעת ומאוחר יותר עם מכשירים אחרים. מאפריל 2018 ועד היום, TESS כבר גילתה מעל 1500 כוכבי לכת מועמדים. רובם בגודל פי שניים מכדור הארץ ולוקח פחות מעשרה ימים להקיף אותם. כתוצאה מכך, הם מקבלים הרבה יותר חום מכוכב הלכת שלנו, והם חמים מדי מכדי שקיימים מים נוזליים על פני השטח שלהם.

יש צורך במים נוזליים כדי שהכוכב החיצוני יהפוך למגורים. הוא משמש ככר גידול לכימיקלים שיכולים לקיים אינטראקציה זה עם זה.

תיאורטית, מאמינים שצורות חיים אקזוטיות יכולות להתקיים בתנאים של לחץ גבוה או טמפרטורות גבוהות מאוד - כפי שקורה עם אקסטרמופילים שנמצאו ליד פתחי אוורור הידרותרמיים, או עם חיידקים החבויים כמעט קילומטר מתחת למעטה הקרח של מערב אנטארקטיקה.

עם זאת, הגילוי של אורגניזמים כאלה התאפשר הודות לעובדה שאנשים היו מסוגלים לחקור ישירות את התנאים הקיצוניים שבהם הם חיים. למרבה הצער, לא ניתן היה לזהות אותם בחלל העמוק, במיוחד ממרחק של שנות אור רבות.

החיפוש אחר חיים ואפילו מגורים מחוץ למערכת השמש שלנו עדיין תלוי לחלוטין בתצפית מרחוק. משטחי מים נוזליים גלויים שיוצרים תנאים נוחים פוטנציאליים לחיים יכולים לקיים אינטראקציה עם האטמוספירה שמעל, וליצור ביולוגיות הניתנות לזיהוי מרחוק הנראות עם טלסקופים מבוססי קרקע. אלו יכולים להיות הרכבי גזים המוכרים מכדור הארץ (חמצן, אוזון, מתאן, פחמן דו חמצני ואדי מים) או רכיבים של האטמוספירה של כדור הארץ הקדום, למשל, לפני 2,7 מיליארד שנים (בעיקר מתאן ופחמן דו חמצני, אך לא חמצן). ).

בחיפוש אחר מקום "בדיוק" והכוכב שחי שם

מאז גילויו של 51 פגסי b ב-1995, זוהו למעלה מ-XNUMX כוכבי לכת חיצוניים. היום אנחנו יודעים בוודאות שרוב הכוכבים בגלקסיה שלנו וביקום מוקפים במערכות פלנטריות. אבל רק כמה עשרות כוכבי לכת חיצוניים שנמצאו הם עולמות שעלולים למגורים.

מה הופך כוכב לכת אקסופלנט ראוי למגורים?

התנאי העיקרי הוא המים הנוזלים שהוזכרו כבר על פני השטח. כדי שזה יתאפשר, אנחנו צריכים קודם כל את המשטח המוצק הזה, כלומר. אדמה סלעיתאבל גם האווירה, וצפוף מספיק כדי ליצור לחץ ולהשפיע על טמפרטורת המים.

אתה גם צריך כוכב נכוןמה שלא משחרר יותר מדי קרינה על הפלנטה, שמעיפה את האטמוספירה ומשמידה אורגניזמים חיים. כל כוכב, כולל השמש שלנו, פולט ללא הרף מינונים עצומים של קרינה, כך שללא ספק יועיל לקיומם של חיים להגן על עצמם מפניה. שדה מגנטיכפי שמיוצר על ידי ליבת המתכת הנוזלית של כדור הארץ.

עם זאת, מכיוון שעשויים להיות מנגנונים נוספים להגנה על החיים מפני קרינה, זהו רק מרכיב רצוי, לא תנאי הכרחי.

באופן מסורתי, אסטרונומים מתעניינים אזורי חיים (אקוספירות) במערכות כוכבים. אלו אזורים סביב הכוכבים שבהם הטמפרטורה השוררת מונעת מהמים לרתוח או לקפוא ללא הרף. לא פעם מדברים על התחום הזה. "אזור זלאטובלאסקי"כי "בדיוק מתאים לחיים", המתייחס למוטיבים של אגדת ילדים פופולרית (5).

5. אזור החיים סביב הכוכב

ומה אנחנו יודעים עד כה על כוכבי לכת?

התגליות שהתגלו עד היום מראות שמגוון המערכות הפלנטריות הוא מאוד מאוד גדול. כוכבי הלכת היחידים שידענו עליהם משהו לפני כשלושה עשורים היו במערכת השמש, אז חשבנו שעצמים קטנים ומוצקים מסתובבים סביב כוכבים, ורק רחוק מהם יש מקום השמור לכוכבי לכת גזים גדולים.

אולם התברר שאין "חוקים" לגבי מיקומם של כוכבי הלכת כלל. אנו נתקלים בענקי גז שכמעט מתחככים בכוכבים שלהם (מה שנקרא צדק חם), כמו גם מערכות קומפקטיות של כוכבי לכת קטנים יחסית כמו TRAPPIST-1 (6). לפעמים כוכבי לכת נעים במסלולים אקסצנטריים מאוד סביב כוכבים בינארים, ויש גם כוכבי לכת "נודדים", ככל הנראה שנפלטו ממערכות צעירות, צפים בחופשיות בחלל הבין-כוכבי.

6. הדמיה של כוכבי הלכת של מערכת TRAPPIST-1

כך, במקום דמיון קרוב, אנו רואים גיוון רב. אם זה קורה ברמת המערכת, אז למה תנאי כוכב הלכת האקסו-כוכבים צריכים להיות דומים לכל מה שאנחנו מכירים מהסביבה הקרובה?

ואם נרד עוד יותר, מדוע צריכות צורות החיים ההיפותטיות להיות דומות לאלו המוכרות לנו?

קטגוריית סופר

בהתבסס על הנתונים שנאספו על ידי קפלר, בשנת 2015 חישב מדען של נאס"א שלגלקסיה שלנו עצמה יש מיליארד כוכבי לכת דמויי כדור הארץא. אסטרופיזיקאים רבים הדגישו כי מדובר בהערכה שמרנית. ואכן, מחקר נוסף הראה ששביל החלב יכול להיות ביתם 10 מיליארד כוכבי הלכת כדור הארץ.

מדענים לא רצו להסתמך רק על כוכבי הלכת שמצא קפלר. שיטת המעבר המשמשת בטלסקופ זה מתאימה יותר לגילוי כוכבי לכת גדולים (כגון צדק) מאשר כוכבי לכת בגודל כדור הארץ. זה אומר שהנתונים של קפלר כנראה מזייפים קצת את מספר כוכבי הלכת כמו שלנו.

הטלסקופ המפורסם ראה ירידות זעירות בבהירות של כוכב שנגרמו מכוכב לכת שחלף מולו. אובייקטים גדולים יותר חוסמים יותר אור מהכוכבים שלהם, מה שמקל על הזיהוי שלהם. השיטה של ​​קפלר התמקדה בכוכבים קטנים, לא הבהירים ביותר, שמסתם הייתה כשליש ממסת השמש שלנו.

טלסקופ קפלר, למרות שלא היה טוב במיוחד במציאת כוכבי לכת קטנים, מצא מספר גדול למדי של מה שנקרא סופר-כדור הארץ. זהו שמם של כוכבי לכת חיצוניים בעלי מסה גדולה מכדור הארץ, אך הרבה פחות מאוראנוס ונפטון, שכבדים פי 14,5 ו-17 מכוכב הלכת שלנו, בהתאמה.

לפיכך, המונח "על-כדור הארץ" מתייחס רק למסה של כוכב הלכת, כלומר אינו מתייחס לתנאי פני השטח או למגורים. יש גם מונח חלופי "גמדים גז". לטענת חלקם, זה עשוי להיות מדויק יותר עבור עצמים בחלק העליון של סולם המסה, אם כי מונח אחר נפוץ יותר - ה"מיני-נפטון" שהוזכר כבר.

התגלו כדורי-העל הראשונים אלכסנדר וולשצ'ן i דיליה פראילה מסביב פולסאר PSR B1257+12 בשנת 1992. שני כוכבי הלכת החיצוניים של המערכת הם פולטרגייםti fobetor - יש להם מסה של בערך פי ארבעה מהמסה של כדור הארץ, שהוא קטן מכדי להיות ענקי גזים.

כדור-העל הראשון סביב כוכב רצף ראשי זוהה על ידי צוות בראשות נהר יוגניוy בשנת 2005. זה מסתובב סביב גליזה 876 וקיבל את הייעוד גלייז 876 ד (קודם לכן התגלו במערכת זו שני ענקי גז בגודל צדק). המסה המוערכת שלו היא פי 7,5 מהמסה של כדור הארץ, ותקופת המהפכה סביבו קצרה מאוד, כיומיים.

ישנם חפצים חמים אפילו יותר במחלקת העל-אדמה. לדוגמה, התגלה בשנת 2004 55 קנקרי הוא, הממוקם במרחק של ארבעים שנות אור, סובב סביב הכוכב שלו במחזור הקצר ביותר מכל כוכב לכת אקסו-פלנטה ידוע - רק 17 שעות ו-40 דקות. במילים אחרות, שנה ב-55 Cancri e לוקחת פחות מ-18 שעות. כוכב הלכת החיצוני מקיף בערך פי 26 קרוב יותר לכוכב שלו מאשר מרקורי.

הקרבה לכוכב פירושה שפני השטח של 55 Cancri e הם כמו החלק הפנימי של תנור פיצוץ עם טמפרטורה של לפחות 1760 מעלות צלזיוס! תצפיות חדשות מטלסקופ שפיצר מראות של-55 Cancri e יש מסה גדולה פי 7,8 ורדיוס מעט יותר מכפול מזה של כדור הארץ. תוצאות שפיצר מצביעות על כך שכחמישית ממסת כוכב הלכת צריכה להיות מורכבת מיסודות ותרכובות קלות, כולל מים. בטמפרטורה זו, המשמעות היא שהחומרים הללו יהיו במצב "על קריטי" בין נוזל לגז ויכולים לעזוב את פני כדור הארץ.

אבל כדור הארץ לא תמיד כל כך פראי ביולי האחרון, צוות בינלאומי של אסטרונומים המשתמשים ב-TESS גילה כוכב לכת חדש מסוגו בקבוצת הכוכבים הידרה, כשלושים ואחת שנות אור מכדור הארץ. פריט מסומן כ ג"י 357 ד (7) פי שניים מקוטר ופי שש ממסת כדור הארץ. הוא ממוקם בקצה החיצוני של אזור המגורים של הכוכב. מדענים מאמינים שייתכן שיש מים על פני השטח של כדור-העל הזה.

היא אמרה דיאנה קוסאקובסקועמית מחקר במכון מקס פלנק לאסטרונומיה בהיידלברג, גרמניה.

7. Planet GJ 357 d - הדמיה

מערכת במסלול סביב כוכב ננסי, כשליש מהגודל והמסה של השמש שלנו וקרה יותר ב-40%, מתווספת על ידי כוכבי לכת יבשתיים. ג"י 357 ב ועוד סופר אדמה GJ 357 s. המחקר על המערכת פורסם ב-31 ביולי 2019 בכתב העת Astronomy and Astrophysics.

בספטמבר האחרון דיווחו חוקרים כי כדור-על שהתגלה לאחרונה, במרחק של 111 שנות אור משם, הוא "המועמד הטוב ביותר לבית הגידול שידע עד כה". התגלה בשנת 2015 על ידי טלסקופ קפלר. K2-18b (8) שונה מאוד מכוכב הבית שלנו. יש לו יותר משמונה המסה שלו, כלומר הוא ענק קרח כמו נפטון או עולם סלעי עם אטמוספירה צפופה ועשירה במימן.

מסלולו של K2-18b קרוב פי שבעה לכוכב שלו ממרחק כדור הארץ מהשמש. עם זאת, מכיוון שהעצם מקיף ננס M אדום כהה, מסלול זה נמצא באזור שעשוי להיות נוח לחיים. מודלים ראשוניים צופים שהטמפרטורות ב-K2-18b נעות בין -73 ל-46 מעלות צלזיוס, ואם לעצם יש רפלקטיביות בערך כמו כדור הארץ, הטמפרטורה הממוצעת שלו צריכה להיות דומה לזו שלנו.

- אמר אסטרונום מאוניברסיטת קולג' בלונדון במהלך מסיבת עיתונאים, אנג'לוס סיאראס.

קשה להיות כמו כדור הארץ

אנלוגי כדור הארץ (נקרא גם תאום כדור הארץ או כוכב לכת דמוי כדור הארץ) הוא כוכב לכת או ירח עם תנאי סביבה דומים לאלה המצויים על פני כדור הארץ.

אלפי מערכות הכוכבים האקסו-פלנטריים שהתגלו עד כה שונות ממערכת השמש שלנו, ומאשרות את מה שנקרא השערת אדמה נדירהא. עם זאת, פילוסופים מציינים שהיקום כל כך עצום עד שבאיזשהו מקום חייב להיות כוכב לכת כמעט זהה לשלנו. ייתכן שבעתיד הרחוק ניתן יהיה להשתמש בטכנולוגיה כדי להשיג באופן מלאכותי אנלוגים של כדור הארץ על ידי מה שנקרא. . אופנתי עכשיו תיאוריית רב-תאוריה הם גם מציעים כי מקביל ארצי יכול להתקיים ביקום אחר, או אפילו להיות גרסה אחרת של כדור הארץ עצמו ביקום מקביל.

בנובמבר 2013 דיווחו אסטרונומים כי בהתבסס על נתונים מטלסקופ קפלר ומשימות אחרות, יכולים להיות עד 40 מיליארד כוכבי לכת בגודל כדור הארץ באזור המגורים של כוכבים דמויי שמש וגמדים אדומים בגלקסיית שביל החלב.

ההתפלגות הסטטיסטית הראתה שאפשר להסיר מאיתנו את הקרובים שבהם לא יותר מ-1,5 שנות אור. באותה שנה, אושרו כמה מועמדים שהתגלו על ידי קפלר בקטרים ​​של פחות מפי 2015 מרדיוס כדור הארץ שהם מקיפים כוכבים באזור המגורים. עם זאת, רק בשנת XNUMX הוכרז המועמד הראשון הקרוב לכדור הארץ - egzoplanetę Kepler-452b.

ההסתברות למצוא אנלוגי כדור הארץ תלויה בעיקר בתכונות שאליהן אתה רוצה להיות דומה. תנאים סטנדרטיים אך לא מוחלטים: גודל כוכב הלכת, כוח המשיכה של פני השטח, גודל וסוג כוכב האב (כלומר אנלוגי שמש), מרחק ויציבות מסלול, הטיה צירית וסיבוב, גיאוגרפיה דומה, נוכחות של אוקיינוסים, אטמוספירה ואקלים, מגנטוספירה חזקה. .

אם חיים מורכבים היו קיימים שם, יערות יכולים לכסות את רוב פני השטח של כדור הארץ. אם היו חיים תבוניים, חלק מהאזורים יכולים להיות אורבניים. עם זאת, החיפוש אחר אנלוגיות מדויקות לכדור הארץ עלול להטעות עקב נסיבות מאוד ספציפיות על כדור הארץ ובסביבתו, למשל, קיומו של הירח משפיע על תופעות רבות על הפלנטה שלנו.

מעבדת הגידול הפלנטרית באוניברסיטת פורטו ריקו בארסיבו ערכה לאחרונה רשימה של מועמדים לאנלוגים לכדור הארץ (9). לרוב, סוג זה של סיווג מתחיל בגודל ובמסה, אך זהו קריטריון אשלייתי, בהינתן, למשל, נוגה, הקרובה אלינו, שגודלה כמעט זהה לכדור הארץ, ומה התנאים השוררים בה. , זה ידוע.

9. כוכבי לכת מבטיחים - אנלוגים פוטנציאליים של כדור הארץ, על פי מעבדת ההלינה הפלנטרית

קריטריון נוסף שצוטט לעתים קרובות הוא שלאנלוג כדור הארץ חייב להיות גיאולוגיה דומה של פני השטח. הדוגמאות הקרובות ביותר הידועות הן מאדים וטיטאן, ובעוד שיש קווי דמיון מבחינת הטופוגרפיה וההרכב של שכבות פני השטח, ישנם גם הבדלים משמעותיים, כמו טמפרטורה.

אחרי הכל, חומרי שטח וצורות קרקע רבים נוצרים רק כתוצאה מאינטראקציה עם מים (למשל, חרסית וסלעי משקע) או כתוצר לוואי של חיים (למשל, אבן גיר או פחם), אינטראקציה עם האטמוספירה, פעילות וולקנית. , או התערבות אנושית.

לפיכך, יש ליצור אנלוגי אמיתי של כדור הארץ באמצעות תהליכים דומים, בעל אטמוספירה, הרי געש המקיימים אינטראקציה עם פני השטח, מים נוזליים וצורת חיים כלשהי.

במקרה של האטמוספרה, מניחים גם את אפקט החממה. לבסוף, נעשה שימוש בטמפרטורת פני השטח. הוא מושפע מהאקלים, שמושפע בתורו מהמסלול והסיבוב של כוכב הלכת, שכל אחד מהם מציג משתנים חדשים.

קריטריון נוסף לאנלוג אידיאלי של כדור הארץ שנותן חיים הוא שהוא חייב מסלול סביב אנלוגי השמש. עם זאת, אלמנט זה אינו יכול להיות מוצדק במלואו, שכן סביבה נוחה מסוגלת לספק את המראה המקומי של סוגים רבים ושונים של כוכבים.

לדוגמה, בשביל החלב, רוב הכוכבים קטנים וכהים יותר מהשמש. אחד מהם הוזכר קודם לכן TRAPPIST-1, ממוקם במרחק של 10 שנות אור בקבוצת הכוכבים של מזל דלי והוא קטן בערך פי 2 והוא בהיר פי 1 פחות מהשמש שלנו, אבל יש לפחות שישה כוכבי לכת יבשתיים באזור המגורים שלה. תנאים אלה עשויים להיראות לא נוחים לחיים כפי שאנו מכירים אותם, אבל ל-TRAPPIST-XNUMX יש כנראה חיים ארוכים יותר לפנינו מהכוכב שלנו, כך שלחיים יש עוד הרבה זמן להתפתח שם.

המים מכסים 70% משטח כדור הארץ ונחשבים לאחד מתנאי הברזל לקיומן של צורות חיים המוכרות לנו. סביר להניח שעולם המים הוא כוכב לכת קפלר-22b, הממוקם באזור המגורים של כוכב דמוי שמש אך גדול בהרבה מכדור הארץ, ההרכב הכימי האמיתי שלו נותר לא ידוע.

בוצע בשנת 2008 על ידי אסטרונום מיכאלה מאיירומאוניברסיטת אריזונה, מחקרים של אבק קוסמי בקרבת כוכבים חדשים כמו השמש מראים שבין 20 ל-60% מהאנלוגים של השמש יש לנו עדויות להיווצרות כוכבי לכת סלעיים בתהליכים דומים לאלה שהובילו ל- היווצרות כדור הארץ.

ב2009 העיר אלן בוס ממכון קרנגי למדע הציע שרק בגלקסיה שלנו שביל החלב יכול להתקיים 100 מיליארד כוכבי לכת דמויי כדור הארץh.

בשנת 2011, מעבדת הנעת סילון של נאס"א (JPL), המבוססת אף היא על תצפיות ממשימת קפלר, הגיעה למסקנה שכ-1,4 עד 2,7% מכל הכוכבים דמויי השמש צריכים להקיף כוכבי לכת בגודל כדור הארץ באזורים ראויים למגורים. המשמעות היא שיכולות להיות 2 מיליארד גלקסיות בגלקסיית שביל החלב לבדה, ובהנחה שההערכה הזו נכונה לכל הגלקסיות, יכולות להיות אפילו 50 מיליארד גלקסיות ביקום הנצפה. 100 קווינטיליון.

בשנת 2013, המרכז הרווארד-סמית'סוניאן לאסטרופיזיקה, באמצעות ניתוח סטטיסטי של נתוני קפלר נוספים, הציע שיש לפחות 17 מיליארד כוכבי לכת בגודל כדור הארץ - מבלי לקחת בחשבון את מיקומם באזורי מגורים. מחקר משנת 2019 מצא שכוכבי לכת בגודל כדור הארץ יכולים להקיף אחד משישה כוכבים דמויי שמש.

דפוס על דמיון

מדד דמיון כדור הארץ (ESI) הוא מדד מוצע לדמיון של עצם פלנטרי או לוויין טבעי לכדור הארץ. הוא תוכנן בקנה מידה מאפס לאחד, כאשר לכדור הארץ הוקצה ערך של אחד. הפרמטר נועד להקל על השוואת כוכבי לכת במאגרי מידע גדולים.

ESI, שהוצע ב-2011 בכתב העת Astrobiology, משלב מידע על רדיוס, צפיפות, מהירות וטמפרטורת פני השטח של כוכב לכת.

אתר אינטרנט מתוחזק על ידי אחד ממחברי המאמר משנת 2011, אבלה מנדס מאוניברסיטת פורטו ריקו, נותן את חישובי האינדקס שלו עבור מערכות אקסופלנטריות שונות. ESI Mendesa מחושב באמצעות הנוסחה המוצגת ב איור 10איפה x_i ו- x_i0 הן התכונות של הגוף החוץ-ארצי ביחס לכדור הארץ, v_i המעריך המשוקלל של כל מאפיין ומספר המאפיינים הכולל. הוא נבנה על הבסיס מדד הדמיון בריי-קרטיס.

המשקל המוקצה לכל נכס, w_i, היא כל אפשרות שניתן לבחור כדי להדגיש תכונות מסוימות על פני אחרות, או כדי להשיג אינדקס או ספי דירוג רצויים. האתר גם מסווג את מה שהוא מתאר כאפשרות לחיות על כוכבי לכת ואקסו-ירחים על פי שלושה קריטריונים: מיקום, ESI והצעה לאפשרות לשמור אורגניזמים בשרשרת המזון.

כתוצאה מכך, הוכח, למשל, שה-ESI השני בגודלו במערכת השמש שייך למאדים והוא 0,70. חלק מהכוכבים החיצוניים המפורטים במאמר זה עולים על נתון זה, וחלקם התגלו לאחרונה טיגרדן ב יש לו את ה-ESI הגבוה ביותר מכל כוכב הלכת המאושר, ב-0,95.

כשאנחנו מדברים על כוכבי לכת אקסו-כוכבים דמויי כדור הארץ וניתנים למגורים, אסור לנו לשכוח את האפשרות של כוכבי לכת אקסופלנטים ניתנים למגורים או כוכבי לכת לווייניים.

קיומם של לוויינים חוץ-שמשיים טבעיים טרם אושר, אך באוקטובר 2018 פרופ. דיוויד קיפינג הכריז על גילוי של אקסומון פוטנציאלי המקיף את העצם קפלר-1625b.

לכוכבי לכת גדולים במערכת השמש, כמו צדק ושבתאי, יש ירחים גדולים שהם ברי קיימא מבחינות מסוימות. כתוצאה מכך, כמה מדענים הציעו שלכוכבי לכת חוץ-שמשיים גדולים (ולכוכבי לכת בינארים) עשויים להיות לוויינים גדולים בפוטנציה למגורים. ירח בעל מסה מספקת מסוגל לתמוך באטמוספירה דמוית טיטאן וכן מים נוזליים על פני השטח.

מעניינים במיוחד בהקשר זה הם כוכבי לכת חוץ-שמשיים מסיביים הידועים ככאלה שנמצאים באזור המגורים (כגון Gliese 876 b, 55 Cancer f, Upsilon Andromedae d, 47 Ursa Major b, HD 28185 b, ו-HD 37124 c) מכיוון שיש להם פוטנציאל לוויינים טבעיים עם מים נוזליים על פני השטח.

החיים סביב כוכב אדום או לבן?

חמושים בכמעט שני עשורים של תגליות בעולם של כוכבי לכת, האסטרונומים כבר החלו ליצור תמונה של איך עשוי להיראות כוכב לכת ראוי למגורים, למרות שרובם התמקדו במה שאנחנו כבר יודעים: כוכב לכת דמוי כדור הארץ המקיף ננס צהוב כמו. שֶׁלָנוּ. השמש, מסווגת ככוכב ברצף ראשי מסוג G. מה לגבי כוכבי M אדומים קטנים יותר, שיש עוד רבים מהם בגלקסיה שלנו?

איך היה נראה הבית שלנו אם הוא היה מקיף גמד אדום? התשובה היא קצת כמו כדור הארץ, ובמידה רבה לא כמו כדור הארץ.

מפני השטח של כוכב לכת דמיוני כזה, היינו רואים קודם כל שמש גדולה מאוד. נראה כי פי אחד וחצי עד שלוש ממה שיש לנו לנגד עינינו, בהתחשב בסמיכות המסלול. כפי שהשם מרמז, השמש תזהר באדום בגלל הטמפרטורה הקרירה שלה.

הגמדים האדומים חמים פי שניים מהשמש שלנו. בהתחלה, כוכב לכת כזה אולי נראה קצת זר לכדור הארץ, אבל לא מזעזע. ההבדלים האמיתיים מתגלים רק כאשר אנו מבינים שרוב העצמים הללו מסתובבים בסנכרון עם הכוכב, כך שצד אחד תמיד פונה לכוכב שלו, כמו שהירח שלנו עושה לכדור הארץ.

המשמעות היא שהצד השני נשאר ממש חשוך, שכן אין לו גישה למקור אור - בניגוד לירח, שמואר מעט על ידי השמש מהצד השני. למעשה, ההנחה הכללית היא שהחלק של הפלנטה שנשאר באור יום נצחי יישרף, וזה שצלל ללילה נצחי יקפא. עם זאת... זה לא צריך להיות ככה.

במשך שנים, אסטרונומים שללו את אזור הגמד האדום כשטח ציד של כדור הארץ, מתוך אמונה שחלוקת כוכב הלכת לשני חלקים שונים לחלוטין לא תהפוך אף אחד מהם לבלתי ראוי למגורים. עם זאת, יש המציינים שלעולמות האטמוספירה תהיה מחזוריות ספציפית שתגרום לעננים עבים להצטבר בצד שטוף השמש כדי למנוע מקרינה עזה לשרוף את פני השטח. זרמים במחזור יחלקו גם חום ברחבי כדור הארץ.

בנוסף, התעבות זו של האטמוספירה יכולה לספק הגנה חשובה בשעות היום מפני מפגעי קרינה אחרים. ננסים אדומים צעירים פעילים מאוד במיליארדי השנים הראשונות לפעילותם, פולטים התלקחויות וקרינה אולטרה סגולה.

עננים עבים עשויים להגן על חיים פוטנציאליים, אם כי סביר יותר שאורגניזמים היפותטיים יתחבאו עמוק במים פלנטריים. למעשה, מדענים מאמינים היום שקרינה, למשל, בטווח האולטרה סגול, אינה מפריעה להתפתחות של אורגניזמים. אחרי הכל, חיים מוקדמים על פני כדור הארץ, מהם מקורם של כל האורגניזמים המוכרים לנו, כולל הומו סאפיינס, התפתחו בתנאים של קרינת UV חזקה.

זה מתאים לתנאים המקובלים על כוכב הלכת האקזו-כוכב הקרוב ביותר המוכר לנו. אסטרונומים מאוניברסיטת קורנל אומרים שהחיים על פני כדור הארץ חוו קרינה חזקה יותר מהידוע פרוקסימה-ב.

פרוקסימה-ב, הממוקמת רק 4,24 שנות אור ממערכת השמש ומכוכב הלכת הסלעי דמוי כדור הארץ הקרוב ביותר שאנו מכירים (למרות שאיננו יודעים עליו כמעט דבר), מקבל פי 250 יותר קרני רנטגן מכדור הארץ. הוא יכול גם לחוות רמות קטלניות של קרינה אולטרה סגולה על פני השטח שלו.

סבורים שתנאים דמויי פרוקסימה-b קיימים עבור TRAPPIST-1, Ross-128b (כמעט אחת עשרה שנות אור מכדור הארץ בקבוצת הכוכבים בתולה) ו-LHS-1140 b (ארבעים שנות אור מכדור הארץ בקבוצת הכוכבים Cetus). מערכות.

הנחות אחרות נוגעות הופעת אורגניזמים פוטנציאליים. מכיוון שגמד אדום כהה היה פולט הרבה פחות אור, ההשערה היא שאם כוכב הלכת המקיף אותו יכיל אורגניזמים הדומים לצמחים שלנו, הם יצטרכו לספוג אור בטווח רחב הרבה יותר של אורכי גל לצורך פוטוסינתזה, מה שאומר ש"אקסו-כוכבים" יכולים להיות כמעט שחור לדעתנו (ראה גם: ). עם זאת, כדאי להבין כאן שצמחים בעלי צבע אחר מאשר ירוק מוכרים גם בכדור הארץ, הבולעים אור בצורה מעט שונה.

לאחרונה התעניינו החוקרים בקטגוריה נוספת של עצמים - ננסים לבנים, בגודל דומה לכדור הארץ, שאינם אך ורק כוכבים, אלא יוצרים סביבם סביבה יציבה יחסית, המקרינה אנרגיה במשך מיליארדי שנים, מה שהופך אותם למטרות מסקרנות עבור מחקר אקסופלנטרי. .

גודלם הקטן וכתוצאה מכך אות המעבר הגדול של כוכב לכת אפשרי מאפשרים לצפות באטמוספרות פלנטריות סלעיות פוטנציאליות, אם בכלל, באמצעות טלסקופים מהדור החדש. אסטרונומים רוצים להשתמש בכל מצפה הכוכבים הבנויים והמתוכננים, כולל טלסקופ ג'יימס ווב, יבשתי טלסקופ גדול במיוחדכמו גם עתיד מָקוֹר, HabEx i LUVUARאם הם עולים.

יש בעיה אחת בתחום המתרחב להפליא של מחקר, מחקר וחקירה של כוכבי לכת אקסופלנטים, חסרת משמעות כרגע, אבל כזו שעלולה להפוך לדוחקת עם הזמן. ובכן, אם, הודות למכשירים מתקדמים יותר ויותר, סוף סוף נצליח לגלות כוכב לכת - תאום כדור הארץ העונה על כל הדרישות המורכבות, מלא במים, אוויר וטמפרטורה בדיוק, והכוכב הזה ייראה "חופשי" , אז בלי טכנולוגיה שמאפשרת לטוס לשם בזמן סביר, להבין שזה יכול להיות ייסורים.

אבל, למרבה המזל, עדיין אין לנו בעיה כזו.