Lakható zóna

Lakható zóna , lakható zóna , életzóna [1] ( eng.  habitable zone, HZ ) a csillagászatban  - feltételes terület az űrben , amelyet azon az alapon határoznak meg, hogy a benne elhelyezkedő bolygók felszínén a feltételek közel lesznek a feltételekhez a Földön , és biztosítja a víz folyékony fázisban való létezését . Ennek megfelelően az ilyen bolygók (vagy műholdaik ) a Földhöz hasonlóan kedveznek az élet kialakulásának . Az élet előfordulásának valószínűsége a csillag közelében lévő lakható zónában a legnagyobb (circumsstellar habitable zone, CHZ ), amely a galaxis lakható zónájában ( galactic habitable zone, GHZ ) található, bár ez utóbbi kutatása még gyerekcipőben jár.

Egy bolygó jelenléte a lakható zónában és az életre való kedvező hatása nem feltétlenül kapcsolódik egymáshoz: az első jellemző a bolygórendszer egészének feltételeit írja le, a második pedig közvetlenül az égitest felszínén.

... leült egy nagy, izmos medve székébe, de túl keménynek tűnt. Beült a középső medve székébe, de túl puhának tűnt neki. Végül lehuppant egy apró, pici medvebocs foteljába, és úgy tűnt neki, hogy nem kemény, nem puha, de pont megfelelő.

Angol népmese "Három medve" M. Klyagina-Kondratieva fordításában

Az angol irodalomban a lakható zónát Goldilocks Zone - nak is nevezik .  A név utal az Aranyhaj és a három medve című angol mesére , amelyet oroszul "The Three Bears " néven ismernek. A tündérmesében Aranyfürt három homogén tárgyból álló több halmazt próbál használni, amelyek mindegyikében az egyik objektum valamilyen paraméterben túlzónak bizonyul (nagy, kemény, forró stb.), a másik pedig elégtelen (kicsi, puha, hideg...) , és a harmadik, a köztük lévő köztes tárgy "pontosan" esik. Hasonlóképpen, ahhoz, hogy a lakható zónába kerüljön, a bolygónak sem túl távol kell lennie a csillagtól, sem túl közel nem kell lennie hozzá, hanem a „megfelelő” távolságban.

Egy csillag lakható övezete

A lakható zóna határait az a követelmény határozza meg, hogy a benne lévő bolygók víz folyékony halmazállapotú legyen, mivel számos biokémiai reakcióban szükséges oldószer .

A lakható zóna külső szélén túl a bolygó nem kap elegendő sugárzást a központi lámpatesttől ahhoz, hogy kompenzálja a sugárzási veszteségeket, és hőmérséklete a víz fagyáspontja alá süllyed. A lakható zóna belső szélénél a Naphoz közelebb eső bolygót a sugárzása túlmelegítené, ami a víz elpárolgását okozná.

A csillagtól mért távolságot, ahol ez a jelenség lehetséges, a csillag méretéből és fényességéből számítják ki. Egy adott csillag lakható zónájának középpontját a következő egyenlet írja le:

, ahol:  a lakható zóna átlagos sugara csillagászati ​​egységekben ,  a csillag bolometrikus indexe ( fényessége ), a Nap  bolometrikus indexe (fényessége) .

Lakható zóna a Naprendszerben

Különféle becslések vannak arról, hogy a lakható zóna hol terjed a Naprendszerben :

Belső határ, a.e. Külső határ, a.u. Forrás Megjegyzések
0,725 1.24 Dole 1964 [2] Optikailag átlátszó atmoszférát és rögzített albedót feltételezve .
0,95 1.01 Hart és mtsai. 1978, 1979 [3] A K0 csillagoknak és azon túl nem lehet lakható zóna
0,95 3.0 Fogg 1992 [4] Értékelés szénciklusokkal
0,95 1.37 Casting et al. 1993 [5]
— 1-2% tovább... Budyko 1969 [6] , Eladók 1969 [7] , Észak 1975 [8] … globális eljegesedéshez vezet.
4-7%-kal közelebb... — Rasool & DeBurgh 1970 [9] …és az óceánok nem fognak lecsapódni.
— — Schneider és Thompson 1980 [10] Hart kritikája.
— — Casting 1991 [11]
— — Casting 1988 [12] A vízfelhők szűkíthetik a lakható zónát, mivel növelik az albedót , és ezáltal ellensúlyozzák az üvegházhatást .
— — Ramanathan és Collins 1991 [13] Az infravörös sugárzás üvegházhatása erősebb, mint a felhők miatt megnövekedett albedó, és a Vénusznak száraznak kellett volna lennie.
— — Lovelock 1991 [14]
— — Whitemire et al. 1991 [15]

Galaktikus lakható zóna

Azok a megfontolások, hogy a galaxison belül elhelyezkedő bolygórendszer elhelyezkedése hatással kell, hogy legyen az élet kialakulásának lehetőségére, vezettek az ún. "galaktikus lakható zóna" ( angol. GHZ , galaktikus lakható zóna ). A koncepciót 1995-ben Guillermo González [16] fejlesztette tovább, annak ellenére, hogy megtámadták [17] .  

A galaktikus lakható zóna a jelenleg rendelkezésre álló elképzelések szerint egy gyűrű alakú régió, amely a galaktikus korong síkjában helyezkedik el . A Tejútrendszerben a lakható zóna a becslések szerint a galaxis középpontjától 7-9 kpc -re lévő régióban található , idővel tágul, és 4-8 milliárd éves csillagokat tartalmaz. E csillagok 75%-a idősebb a Napnál [18] .

2008- ban tudósok egy csoportja kiterjedt számítógépes szimulációkat [19] publikált , amelyek szerint legalábbis az olyan galaxisokban , mint a Tejútrendszer, a Naphoz hasonló csillagok nagy távolságokra vándorolhatnak. Ez ellentmond annak az elképzelésnek, hogy a galaxis egyes zónái alkalmasabbak az élet kialakulására, mint mások [20] [21] .

Bolygók keresése a lakható zónában

A lakható övezetekben lévő bolygók nagy érdeklődésre tartanak számot a tudósok számára, akik földönkívüli életet és az emberiség jövőbeli otthonait egyaránt keresik [22] .

A Drake-egyenlet , amely megpróbálja meghatározni a földönkívüli intelligens élet valószínűségét, egy változót ( ne ) tartalmaz a bolygókkal rendelkező csillagrendszerekben a lakható bolygók számaként . A Goldilocks exobolygók keresése segít finomítani ennek a változónak az értékeit. A rendkívül alacsony értékek alátámaszthatják az egyedülálló földi hipotézist , amely szerint rendkívül valószínűtlen események és események sorozata vezetett az élet létrejöttéhez a Földön. A magas értékek megerősíthetik a Kopernikusz középszerű helyzetének elvét : a nagyszámú Aranyhajú bolygó azt jelenti, hogy a Föld nem egyedülálló.

A Föld méretű bolygók keresése a csillagok lakható zónáiban kulcsfontosságú része a Kepler-missziónak , amely az Űrteleszkópot (2009. március 7-én indították, UTC) használja a lakható zónák bolygóinak felmérésére és jellemzésére [23] . 2011 áprilisáig 1235 lehetséges bolygót fedeztek fel, amelyek közül 54 lakható zónában található [24] .

A lakható zónában az első megerősített exobolygót, a Kepler-22 b  -t 2011-ben fedezték fel [25] . 2012. február 3-án négy megbízhatóan megerősített bolygóról ismert, hogy csillagaik lakható zónájában találhatók [26] .

2015. július 23-án fedezték fel a Kepler-452 b exobolygót a Cygnus csillagképben . Átmérője mindössze 60%-kal nagyobb, mint a Föld átmérője, ami miatt a korábban felfedezettnél jobban hasonlít bolygónkra. A bolygó csillag körüli keringési periódusa 385 nap, ami szintén rendkívül közel áll a Föld Nap körüli keringésének periódusához [27] .

2017. február 22-én a NASA bejelentette, hogy a TRAPPIST-1 ultrahideg törpecsillag közelében egyszerre hét exobolygót fedezett fel , amelyek közül három méretei a Földéhez hasonlóak, és a „lakható zónában” találhatók, ahol folyékony víz lehet . 28] .

Miután a Gaia űrteleszkóp pontosította az akár 130 millió csillag távolságára és fényességére vonatkozó adatokat, a Kepler -teleszkóp által talált 30 Földszerű és potenciálisan lakható exobolygó közül 12 bolygó őrizte meg a Földhöz hasonló világok státuszát a lakható világban. zóna 2018-ban (optimista becslések szerint) vagy 2 bolygó (a legpesszimistább becslések szerint) [29] [30] .

A TOI-700 d az első felfedezett földi exobolygó , amely csillagának lakható zónájában található. Tranzit módszerrel fedezték fel a TESS teleszkóppal [31] .

Kritika

A lakható zóna koncepcióját Ian Stewart és Jack Cohen bírálja az Evolving the Alien -ben . A két fő kifogás az, hogy egyrészt feltételezik, hogy a földönkívüli élet ugyanazokkal a környezeti követelményekkel rendelkezik, mint a földi élet (ún. „ karbonsovinizmus ”), másrészt figyelmen kívül hagyják ezt a körülményt. hogy a Nap közelsége nem az egyetlen lehetséges módja a megfelelő hőmérséklet megteremtésének a bolygón [32] . A Jupiter Európa -holdjáról úgy gondolják, hogy erős, vizes, meglehetősen felmelegedett földalatti óceánja van, amelynek mélysége nagyon emlékeztet a földi óceánok mélyére. Az extremofilek , például a tardigrádok Földön való létezése nagyon is lehetővé teszi az élet létezését az Európán , annak ellenére, hogy Európa kívül esik a számított lakható zónán. A Szaturnusz Titán holdján az élet nem oxigén-hidrogén (víz), hanem inkább metán alapú. Carl Sagan csillagász szerint nem vízi élet is lehetséges olyan gázóriásokon, mint a Jupiter.

A változó mértékű vulkáni aktivitás, az árapályhatások, a bolygótömeg, sőt a radioaktív bomlás is befolyásolhatja a bolygó hő- és sugárzási szintjét, és csökkentheti az élet előfeltételeit a lakható zónás bolygókon. Így, bár valószínű, hogy a földi élet alkalmazkodni tudna egy olyan környezethez, amely megfelel az Európáénak, az élet keletkezése az utóbbin sokkal kevésbé valószínű a Jupiter erős mágneses mezeje által Európát érő erős sugárzás miatt. És lehetséges, hogy egy olyan bolygón, amely végül túllépett a lakható zónán (például ugyanazon a gázóriásokon és a Titánon vagy a Szaturnusz Enceladus egy másik műholdján ), valószínűbb az élet, mint egy olyan bolygón, amely az általános számítások szerint beletartozik. benne.

Jegyzetek

  1. ↑ Vlagyimir Surdin . Életzóna // Trinity variáns. - 2014. - 2. szám (146).
  2. ↑ Planets for Man, Dole & Asimov 1964 . Hozzáférés dátuma: 2011. január 30. Az eredetiből archiválva : 2012. augusztus 12.
  3. ↑ Hart et al 1978, 1979 Icarus vol. 37, 351-35
  4. ↑ Fogg 1992
  5. ↑ Kasting et al 1993, Icarus 101, 108-128
  6. ↑ Budyko 1969
  7. ↑ Eladók 1969
  8. ↑ Észak 1975
  9. ↑ Rasool & DeBurgh 1970
  10. ↑ Schneider és Thompson 1980
  11. ↑ Kasting 1991
  12. ↑ Kasting 1988
  13. ↑ Ramanathan és 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. ] // Icarus  : rec. tudományos magazin . - 2001. - T. 152., 1. sz. - S. 185-200. — ISSN 0019-1035 . - arXiv : astro-ph/0103165 . - . - doi : 10.1006/icar.2001.6617 . — PMID 14704421 .
  17. ↑ Nikos Prantzos. A „Galaktikus lakható zónáról”  : [ eng. ] // Space Science Reviews  : op. tudományos magazin . - 2008. - T. 135, 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. A galaktikus lakható zóna és a komplex élet kor szerinti megoszlása ​​a Tejútrendszerben  : [ eng. ] // Tudomány  : rec. tudományos magazin . - 2004. - T. 303, No. 5654. - S. 59-62. — ISSN 0036-8075 . — arXiv : astro-ph/0401024 . - doi : 10.1126/tudomány.1092322 .
  19. ↑ Rok Roškar, Victor P. Debattista, Thomas R. Quinn, Gregory S. Stinson és James Wadsley. A spirálhullámok meglovagolása: A csillagok migrációjának hatásai a galaktikus korongok tulajdonságaira  : [ eng. ] // The Astrophysical Journal  : op. tudományos magazin . - 2008. - T. 684, 2. sz. - S. L79-L82. — ISSN 0004-637X . - arXiv : 0808.0206 . - doi : 10.1086/527546 . .
  20. ↑ Bevándorló Nap: Csillagunk messze lehet attól, ahol a Tejútban kezdődött  . Newswise.com (2008. szeptember 15.). Hozzáférés dátuma: 2013. január 24. Az eredetiből archiválva : 2013. február 2..
  21. ↑ Stephen Battersby. A Föld vad utazása: Utazásunk a Tejúton keresztül  (angolul) . New Scientist (2011. december 5.). Hozzáférés dátuma: 2013. január 24. Az eredetiből archiválva : 2013. február 2..
  22. ↑ Joe Palca. A „Goldilocks” bolygó hőmérséklete az élethez megfelelő . Letöltve: 2011. április 5. Az eredetiből archiválva : 2012. február 27..
  23. ↑ David Koch; Alan Gould. A Kepler-misszió áttekintése  (angolul)  (hivatkozás nem érhető el) . NASA (2009. március). Letöltve: 2009. április 2. Az eredetiből archiválva : 2007. október 11..
  24. ↑ Mike Wall. A képen 1235 potenciális idegen  otthon látható . FOX News (2011. április). Letöltve: 2011. április 3. Az eredetiből archiválva : 2012. február 27..
  25. ↑ Iván Terekhov. A Kepler- 22b az első megerősített exobolygó a lakható zónában . 3dnews.ru (2011. július 12.). Letöltve: 2012. január 5. 
  26. ↑ Potenciális lakható exobolygók és exoholdak  adatai . Planetary Habitability Laboratory (2012. február 2.). Letöltve: 2012. február 3. Az eredetiből archiválva : 2012. június 5.
  27. ↑ Daria Zselnina. Novaja Zemlja: Az első, a miénkhez hasonló exobolygót fedeztek fel . National Geographic (2015. július 23.). Letöltve: 2016. március 4. Az eredetiből archiválva : 2016. március 10.
  28. ↑ Ashley Strickland CNN. A csillagászok 7 Föld méretű bolygót fedeznek fel, amelyek a közeli csillag körül keringenek . CNN. Letöltve: 2017. február 22. Az eredetiből archiválva : 2017. február 22..
  29. ↑ Rocky? Lakható? Bolygók galaxisának méretezése Archiválva : 2018. október 31., a Wayback Machine , okt. 2018. 25
  30. ↑ A legtöbb „földszerű és potenciálisan lakható bolygót” megfosztották ettől az állapottól. Archiválva : 2018. november 10. a Wayback Machine -nél , 2018. október 31.
  31. ↑ A TESS teleszkóp megtalálta az első Föld méretű bolygót a lakható zónában . Letöltve: 2020. január 11. Az eredetiből archiválva : 2020. január 8..
  32. ↑ Jack Cohen, Ian Stewart. Az idegen fejlődése: A földönkívüli élet tudománya. — 1. kiadás. - Ebury és Vermilion. — 388 p. — ISBN 978-0091879273 .

Linkek

  Ugrás a Wikidata elemre  Szótárak és enciklopédiák