Beboelig zone

Beboelig zone , beboelig zone , livszone [1] ( eng.  beboelig zone, HZ ) i astronomi  - et betinget område i rummet , bestemt ud fra, at forholdene på overfladen af ​​de planeter , der befinder sig i det , vil være tæt på forholdene på Jorden og vil sikre eksistensen af ​​vand i væskefasen . Derfor vil sådanne planeter (eller deres satellitter ) være gunstige for fremkomsten af ​​liv , svarende til jorden. Sandsynligheden for livsforekomst er størst i den beboelige zone i nærheden af ​​stjernen ( circumstellar habitable zone, CHZ ), mens den er i den beboelige zone af galaksen ( galaktisk beboelig zone, GHZ ), selv om forskning i sidstnævnte stadig er i dens barndom.

Tilstedeværelsen af ​​en planet i den beboelige zone og dens gunstige for liv er ikke nødvendigvis relateret: den første karakteristik beskriver forholdene i planetsystemet som helhed, og den anden - direkte på overfladen af ​​et himmellegeme.

... satte sig i stolen til en stor, heftig bjørn, men det syntes hende for hårdt. Hun bevægede sig ind i stolen til den midterste bjørn, men den syntes hende for blød. Til sidst faldt hun ned i lænestolen til en lille bitte bjørneunge, og den forekom hende ikke hård, ikke blød, men helt rigtig.

Engelsk folkeeventyr "Three Bears" oversat af M. Klyagina-Kondratieva

I engelsk litteratur kaldes den beboelige zone også for Goldilocks Zone .  Navnet er en reference til det engelske eventyr Guldlok og de tre bjørne , kendt på russisk som "De tre bjørne ". I eventyret forsøger Goldilocks at bruge flere sæt af tre homogene objekter, i hver af hvilke en af ​​genstandene viser sig at være overdreven i en eller anden parameter (stor, hård, varm osv.), den anden er utilstrækkelig (lille, blød, kold ...) , og den tredje, mellemliggende mellem dem, falder emnet "lige rigtigt." Tilsvarende skal planeten for at være i den beboelige zone hverken være for langt fra stjernen eller for tæt på den, men i den "rigtige" afstand.

Beboelig zone af en stjerne

Grænserne for den beboelige zone er fastsat ud fra kravet om, at planeterne i den har vand i flydende tilstand, da det er et nødvendigt opløsningsmiddel i mange biokemiske reaktioner.

Ud over den ydre kant af den beboelige zone modtager planeten ikke nok stråling fra den centrale armatur til at kompensere for strålingstab, og dens temperatur vil falde under vands frysepunkt. En planet tættere på solen end den inderste kant af den beboelige zone ville blive overophedet af sin stråling, hvilket får vandet til at fordampe.

Afstanden fra stjernen, hvor dette fænomen er muligt, beregnes ud fra stjernens størrelse og lysstyrke. Centrum af den beboelige zone for en bestemt stjerne er beskrevet ved ligningen:

, hvor:  er den gennemsnitlige radius af den beboelige zone i astronomiske enheder ,  er det bolometriske indeks ( lysstyrke ) for stjernen, er Solens  bolometriske indeks (lysstyrke) .

Beboelig zone i solsystemet

Der er forskellige skøn over, hvor den beboelige zone strækker sig i solsystemet :

Indre grænse, a.e. Ydre grænse, a.u. Kilde Noter
0,725 1,24 Dole 1964 [2] Estimeret under forudsætning af en optisk gennemsigtig atmosfære og en fast albedo .
0,95 1.01 Hart et al. 1978, 1979 [3] K0 stjerner og videre kan ikke have en beboelig zone
0,95 3.0 Fogg 1992 [4] Værdiansættelse ved hjælp af kulstofkredsløb
0,95 1,37 Casting et al. 1993 [5]
— 1-2% yderligere... Budyko 1969 [6] , Sellers 1969 [7] , North 1975 [8] … fører til global istid.
4-7 % tættere på... — Rasool & DeBurgh 1970 [9] …og havene vil ikke kondensere.
— — Schneider og Thompson 1980 [10] Kritik af Hart.
— — Casting 1991 [11]
— — Casting 1988 [12] Vandskyer kan indsnævre den beboelige zone, da de øger albedoen , og derved modvirke drivhuseffekten .
— — Ramanathan og Collins 1991 [13] Drivhuseffekten for infrarød stråling har en stærkere effekt end den øgede albedo på grund af skyer, og Venus skulle have været tør.
— — Lovelock 1991 [14]
— — Whitemire et al. 1991 [15]

Galaktisk beboelig zone

Overvejelser om, at placeringen af ​​planetsystemet , der er placeret inden for galaksen , skulle have indflydelse på muligheden for udvikling af liv, førte til konceptet om den såkaldte. "galaktisk beboelig zone" ( eng.  GHZ , galaktisk beboelig zone ). Konceptet blev videreudviklet i 1995 af Guillermo González [16] på trods af at det blev udfordret [17] .

Den galaktiske beboelige zone er ifølge aktuelt tilgængelige ideer et ringformet område placeret i planet for den galaktiske skive . I Mælkevejen anslås den beboelige zone at være placeret i et område 7 til 9 kpc fra centrum af galaksen , udvidende med tiden og indeholde stjerner på 4 til 8 milliarder år gamle. Af disse stjerner er 75 % ældre end Solen [18] .

I 2008 offentliggjorde en gruppe videnskabsmænd omfattende computersimuleringer [19] , der i det mindste i galakser som Mælkevejen, kan stjerner som Solen migrere over lange afstande. Dette modsiger ideen om, at nogle zoner i galaksen er mere egnede til dannelse af liv end andre [20] [21] .

Søg efter planeter i den beboelige zone

Planeter i beboelige zoner er af stor interesse for videnskabsmænd, der leder efter både udenjordisk liv og fremtidige hjem for menneskeheden [22] .

Drake-ligningen , som forsøger at bestemme sandsynligheden for udenjordisk intelligent liv, inkluderer en variabel ( ne ) som antallet af beboelige planeter i stjernesystemer med planeter. At finde Goldilocks exoplaneter hjælper med at forfine værdierne for denne variabel. Ekstremt lave værdier kan understøtte den unikke Jordhypotese , som siger, at en række ekstremt usandsynlige hændelser og begivenheder førte til livets oprindelse på Jorden. Høje værdier kan forstærke Copernicans middelmådighedsprincip i position: et stort antal Goldilocks-planeter betyder, at Jorden ikke er unik.

At søge efter planeter på størrelse med jorden i stjerners beboelige zoner er en nøgledel af Kepler-missionen , som bruger Rumteleskopet (lanceret 7. marts 2009, UTC) til at undersøge og karakterisere planeter i beboelige zoner [23] . Fra april 2011 er 1235 mulige planeter blevet opdaget, hvoraf 54 er placeret i beboelige zoner [24] .

Den første bekræftede exoplanet i den beboelige zone, Kepler-22 b  , blev opdaget i 2011 [25] . Fra den 3. februar 2012 er fire pålideligt bekræftede planeter kendt for at være i deres stjerners beboelige zoner [26] .

Den 23. juli 2015 blev exoplaneten Kepler-452 b opdaget i stjernebilledet Cygnus . Dens diameter er kun 60 % større end Jordens diameter, hvilket gør den mere lig vores planet end tidligere opdaget. Omdrejningsperioden for planeten omkring stjernen er 385 dage, hvilket også er ekstremt tæt på Jordens omdrejningsperiode omkring Solen [27] .

Den 22. februar 2017 annoncerede NASA , at de havde opdaget syv exoplaneter på én gang nær den ultrakolde dværgstjerne TRAPPIST-1 , hvoraf tre har dimensioner, der kan sammenlignes med Jorden og er placeret i den "beboelige zone" med mulighed for flydende vand [ 28] .

Efter at Gaia -rumteleskopet forfinede dataene om afstanden på op til 130 millioner stjerner og deres lysstyrke, ud af 30 jordlignende og potentielt beboelige exoplaneter fundet af Kepler -teleskopet , beholdt 12 planeter status som jordlignende verdener i den beboelige zone i 2018 (ifølge optimistiske skøn) eller 2 planeter (ifølge de mest pessimistiske skøn) [29] [30] .

TOI-700 d er den første opdagede terrestriske exoplanet placeret i dens beboelige zone af sin stjerne. Opdaget ved transitmetoden med TESS- teleskopet [31] .

Kritik

Beboelig zone-konceptet bliver kritiseret af Ian Stewart og Jack Cohen i Evolving the Alien . De to hovedindvendinger er, at det på den ene side antages, at udenjordisk liv har samme krav til miljøforhold som det terrestriske (den såkaldte " kulstofchauvinisme "), og på den anden side overses omstændighederne. at nærhed til solen ikke er den eneste mulige måde at skabe tilstrækkelig temperatur på planeten [32] . Især Jupiters måne Europa menes at have et kraftigt vandigt ret opvarmet underjordisk hav, hvis dybder minder meget om dybderne i jordens oceaner. Eksistensen af ​​ekstremofiler på Jorden , såsom tardigrader , gør eksistensen af ​​liv på Europa meget muligt, på trods af at Europa er uden for den beregnede beboelige zone. På Saturns måne Titan er livet måske ikke oxygen-brint (vand), men derimod metanbaseret. Ifølge astronomen Carl Sagan er ikke-vandlevende liv også muligt på gasgiganter som Jupiter.

Varierende mængder af vulkansk aktivitet, tidevandseffekter, planetmasse og endda radioaktivt henfald kan påvirke varme- og strålingsniveauer på en planet og reducere forudsætningerne for liv på planeter i beboelig zone. Selvom det er sandsynligt, at jordlevende liv kan tilpasse sig et miljø, der svarer til Europas, er livets oprindelse på sidstnævnte meget mindre sandsynlig på grund af den alvorlige stråling, som Europa udsættes for fra Jupiters kraftige magnetfelt. Og det er muligt, at på en planet, der til sidst gik ud over den beboelige zone (for eksempel på de samme gasgiganter og Titan eller en anden satellit af Saturn Enceladus ), er liv mere sandsynligt end på en, der ifølge generelle beregninger er inkluderet i det.

Noter

  1. ↑ Vladimir Surdin . Livszone // Trinity variant. - 2014. - Nr. 2 (146).
  2. ↑ Planets for Man, Dole & Asimov 1964 . Dato for adgang: 30. januar 2011. Arkiveret fra originalen 12. august 2012.
  3. ↑ Hart et al 1978, 1979 Icarus bind 37, 351-35
  4. ↑ Fogg 1992
  5. ↑ Kasting et al 1993, Icarus 101, 108-128
  6. ↑ Budyko 1969
  7. ↑ Sælgere 1969
  8. ↑ Nord 1975
  9. ↑ Rasool & DeBurgh 1970
  10. ↑ Schneider og Thompson 1980
  11. ↑ Kasting 1991
  12. ↑ Kasting 1988
  13. ↑ Ramanathan og Collins 1991
  14. ↑ Lovelock 1991
  15. ↑ Whitemire et al 1991
  16. ↑ Guillermo Gonzalez , Donald Brownlee, Peter Ward. The Galactic Habitable Zone: Galactic Chemical Evolution  : [ eng. ] // Ikaros  : rec. videnskabelig magasin . - 2001. - T. 152, nr. 1. - S. 185-200. — ISSN 0019-1035 . - arXiv : astro-ph/0103165 . - . - doi : 10.1006/icar.2001.6617 . — PMID 14704421 .
  17. ↑ Nikos Prantzos. Om den "galaktiske beboelige zone"  : [ eng. ] // Space Science Anmeldelser  : op. videnskabelig magasin . - 2008. - T. 135, nr. 1-4. - S. 313-332. — ISSN 1572-9672 . — arXiv : astro-ph/0612316 . - doi : 10.1007/s11214-007-9236-9 . .
  18. ↑ Charles H. Lineweaver, Yeshe Fenner, Brad K. Gibson. Den galaktiske beboelige zone og aldersfordelingen af ​​komplekst liv i Mælkevejen  : [ eng. ] // Videnskab  : rec. videnskabelig magasin . - 2004. - T. 303, nr. 5654. - S. 59-62. — ISSN 0036-8075 . — arXiv : astro-ph/0401024 . - doi : 10.1126/science.1092322 .
  19. ↑ Rok Roškar, Victor P. Debattista, Thomas R. Quinn, Gregory S. Stinson og James Wadsley. Riding the Spiral Waves: Impplications of Stellar Migration for Properties of Galactic Disks  : [ eng. ] // The Astrophysical Journal  : op. videnskabelig magasin . - 2008. - T. 684, nr. 2. - S. L79-L82. — ISSN 0004-637X . - arXiv : 0808.0206 . - doi : 10.1086/527546 . .
  20. ↑ Immigrant Sun: Our Star Could be Far from Where It Started in Milky Way  . Newswise.com (15. september 2008). Dato for adgang: 24. januar 2013. Arkiveret fra originalen 2. februar 2013.
  21. ↑ Stephen Battersby. Jordens vilde tur: Vores rejse gennem Mælkevejen  (engelsk) . New Scientist (5. december 2011). Dato for adgang: 24. januar 2013. Arkiveret fra originalen 2. februar 2013.
  22. ↑ Joe Palca. 'Goldilocks' Planets temperatur lige til livet . Hentet 5. april 2011. Arkiveret fra originalen 27. februar 2012.
  23. ↑ David Koch; Alan Gould. Oversigt over Kepler-missionen  (engelsk)  (link utilgængeligt) . NASA (marts 2009). Hentet 2. april 2009. Arkiveret fra originalen 11. oktober 2007.
  24. ↑ Mike Wall. Billedet viser 1.235 potentielle fremmede  hjemmeverdener . FOX News (april 2011). Hentet 3. april 2011. Arkiveret fra originalen 27. februar 2012.
  25. ↑ Ivan Terekhov. Kepler- 22b er den første nogensinde bekræftede exoplanet i den beboelige zone . 3dnews.ru (12. juli 2011). Hentet: 5. januar 2012. 
  26. ↑ Data om potentielle beboelige exoplaneter og eksomooner  . Planetary Habitability Laboratory (2. februar 2012). Hentet 3. februar 2012. Arkiveret fra originalen 5. juni 2012.
  27. ↑ Daria Zhelnina. Novaya Zemlya: Første exoplanet, der ligner vores opdaget . National Geographic (23. juli 2015). Hentet 4. marts 2016. Arkiveret fra originalen 10. marts 2016.
  28. ↑ Ashley Strickland CNN. Astronomer opdager 7 planeter på størrelse med Jorden, der kredser om nærliggende stjerne . CNN. Hentet 22. februar 2017. Arkiveret fra originalen 22. februar 2017.
  29. ↑ Rocky? Beboelig? Sizing up a Galaxy of Planets Arkiveret 31. oktober 2018 på Wayback Machine , okt. 25, 2018
  30. ↑ De fleste "jordlignende og potentielt beboelige planeter" er blevet frataget denne status Arkiveret 10. november 2018 på Wayback Machine 31. oktober 2018
  31. ↑ TESS-teleskopet finder den første planet på størrelse med Jorden i beboelig zone . Hentet 11. januar 2020. Arkiveret fra originalen 8. januar 2020.
  32. ↑ Jack Cohen, Ian Stewart. Evolving the Alien: Videnskaben om udenjordisk liv. — 1. udgave. — Ebury & Vermilion. — 388 s. — ISBN 978-0091879273 .

Links

  Gå til Wikidata-elementet  Ordbøger og encyklopædier