Beboelig zon

Habitable zone , habitable zone , life zone [1] ( eng.  habitable zone , HZ ) inom astronomi  - ett villkorat område i rymden , bestämt utifrån att förhållandena på ytan av planeterna som ligger i den kommer att ligga nära förhållandena på jorden och kommer att säkerställa förekomsten av vatten i vätskefasen . Följaktligen kommer sådana planeter (eller deras satelliter ) att vara gynnsamma för uppkomsten av liv , liknande jorden. Sannolikheten för att liv inträffar är störst i den beboeliga zonen i närheten av stjärnan ( circumstellar habitable zone, CHZ ), medan den befinner sig i den beboeliga zonen av galaxen ( galactic habitable zone, GHZ ), även om forskning om den senare fortfarande pågår dess linda.

Närvaron av en planet i den beboeliga zonen och dess gynnsamma för livet är inte nödvändigtvis relaterade: den första egenskapen beskriver förhållandena i planetsystemet som helhet, och den andra - direkt på ytan av en himlakropp.

... satte sig i stolen på en stor, rejäl björn, men det tycktes henne vara för hårt. Hon flyttade in i stolen på den mellersta björnen, men den tycktes henne vara för mjuk. Till slut föll hon ner i fåtöljen till en liten, liten björnunge, och den tycktes henne inte vara hård, inte mjuk, utan precis lagom.

Engelsk folksaga "Three Bears" översatt av M. Klyagina-Kondratieva

I engelsk litteratur kallas den beboeliga zonen även för Goldilocks Zone .  Namnet är en hänvisning till den engelska sagan Guldlocken och de tre björnarna , känd på ryska som "De tre björnarna ". I sagan försöker Goldilocks använda flera uppsättningar av tre homogena föremål, i var och en av vilka ett av föremålen visar sig vara överdrivet i någon parameter (stor, hård, varm, etc.), den andra är otillräcklig (liten, mjuk, kall ...) , och den tredje, mellanliggande mellan dem, faller ämnet "lagom". På samma sätt, för att vara i den beboeliga zonen, måste planeten varken vara för långt från stjärnan eller för nära den, utan på "rätt" avstånd.

Beboelig zon för en stjärna

Gränserna för den beboeliga zonen fastställs utifrån kravet att planeterna i den har vatten i flytande tillstånd, eftersom det är ett nödvändigt lösningsmedel i många biokemiska reaktioner.

Bortom ytterkanten av den beboeliga zonen får planeten inte tillräckligt med strålning från den centrala armaturen för att kompensera för strålningsförluster, och dess temperatur kommer att sjunka under vattnets fryspunkt. En planet närmare solen än den inre kanten av den beboeliga zonen skulle överhettas av sin strålning, vilket får vattnet att avdunsta.

Avståndet från stjärnan där detta fenomen är möjligt beräknas utifrån stjärnans storlek och ljusstyrka. Mitten av den beboeliga zonen för en viss stjärna beskrivs av ekvationen:

, var:  är medelradien för den beboeliga zonen i astronomiska enheter ,  är stjärnans bolometriska index ( ljusstyrka )  är det bolometriska indexet (luminositet) för solen.

Beboelig zon i solsystemet

Det finns olika uppskattningar av var den beboeliga zonen sträcker sig i solsystemet :

Inre gräns, a.e. Yttre gräns, a.u. Källa Anteckningar
0,725 1.24 Dole 1964 [2] Beräknad med antagande av en optiskt transparent atmosfär och en fast albedo .
0,95 1.01 Hart et al. 1978, 1979 [3] K0 stjärnor och längre bort kan inte ha en beboelig zon
0,95 3.0 Fogg 1992 [4] Värdering med hjälp av kolkretslopp
0,95 1,37 Casting et al. 1993 [5]
— 1-2% ytterligare... Budyko 1969 [6] , Sellers 1969 [7] , North 1975 [8] … leder till global glaciation.
4-7% närmare... — Rasool & DeBurgh 1970 [9] ...och haven kommer inte att kondensera.
— — Schneider och Thompson 1980 [10] Kritik mot Hart.
— — Casting 1991 [11]
— — Casting 1988 [12] Vattenmoln kan minska den beboeliga zonen då de ökar albedon och därigenom motverka växthuseffekten .
— — Ramanathan och Collins 1991 [13] Växthuseffekten för infraröd strålning har en starkare effekt än den ökade albedon på grund av moln, och Venus borde ha varit torr.
— — Lovelock 1991 [14]
— — Whitemire et al. 1991 [15]

Galaktisk beboelig zon

Överväganden om att platsen för planetsystemet , beläget inom galaxen , bör ha en inverkan på möjligheten till utveckling av liv, ledde till konceptet med den så kallade. "galaktisk beboelig zon" ( eng.  GHZ , galaktisk beboelig zon ). Konceptet utvecklades vidare 1995 av Guillermo González [16] trots att de utmanades [17] .

Den galaktiska beboeliga zonen är, enligt för närvarande tillgängliga idéer, en ringformad region belägen i planet för den galaktiska skivan . I Vintergatan beräknas den beboeliga zonen vara belägen i en region 7 till 9 kpc från mitten av galaxen , expanderar med tiden och innehåller stjärnor som är 4 till 8 miljarder år gamla. Av dessa stjärnor är 75 % äldre än solen [18] .

2008 publicerade en grupp forskare omfattande datorsimuleringar [19] som, åtminstone i galaxer som Vintergatan, kan stjärnor som solen migrera över långa avstånd. Detta motsäger idén att vissa zoner i galaxen är mer lämpade för bildandet av liv än andra [20] [21] .

Sök efter planeter i den beboeliga zonen

Planeter i beboeliga zoner är av stort intresse för forskare som letar efter både utomjordiskt liv och framtida hem för mänskligheten [22] .

Drake-ekvationen , som försöker fastställa sannolikheten för utomjordiskt intelligent liv, inkluderar en variabel ( ne ) som antalet beboeliga planeter i stjärnsystem med planeter. Att hitta Goldilocks exoplaneter hjälper till att förfina värdena för denna variabel. Extremt låga värden kan stödja den unika jordhypotesen , som säger att en serie extremt osannolika händelser och händelser ledde till uppkomsten av liv på jorden. Höga värden kan förstärka Copernicans princip om medelmåttighet i position: ett stort antal Goldilocks-planeter betyder att jorden inte är unik.

Att leta efter planeter i jordstorlek i stjärnors beboeliga zoner är en viktig del av Kepler-uppdraget , som använder rymdteleskopet (lanserat 7 mars 2009, UTC) för att kartlägga och karakterisera planeter i beboeliga zoner [23] . I april 2011 har 1235 möjliga planeter upptäckts, varav 54 är belägna i beboeliga zoner [24] .

Den första bekräftade exoplaneten i den beboeliga zonen, Kepler-22 b  , upptäcktes 2011 [25] . Från och med den 3 februari 2012 är fyra tillförlitligt bekräftade planeter kända för att vara i sina stjärnors beboeliga zoner [26] .

Den 23 juli 2015 upptäcktes exoplaneten Kepler-452 b i stjärnbilden Cygnus . Dess diameter är bara 60 % större än jordens diameter, vilket gör den mer lik vår planet än vad man tidigare upptäckt. Rotationsperioden för planeten runt stjärnan är 385 dagar, vilket också är extremt nära jordens rotationsperiod runt solen [27] .

Den 22 februari 2017 meddelade NASA att de hade upptäckt sju exoplaneter på en gång nära den ultrakalla dvärgstjärnan TRAPPIST-1 , varav tre har dimensioner som är jämförbara med jorden och är belägna i den "boeliga zonen" med möjlighet till flytande vatten [ 28] .

Efter att Gaia -rymdteleskopet förfinade data om avståndet för upp till 130 miljoner stjärnor och deras ljusstyrka, av 30 jordliknande och potentiellt beboeliga exoplaneter som hittats av Kepler -teleskopet , behöll 12 planeter statusen för jordliknande världar i den beboeliga zon 2018 (enligt optimistiska uppskattningar) eller 2 planeter (enligt de mest pessimistiska uppskattningarna) [29] [30] .

TOI-700 d är den första upptäckta terrestra exoplaneten som ligger i den beboeliga zonen av sin stjärna. Upptäckt genom transitmetoden med TESS- teleskopet [31] .

Kritik

Begreppet habitable zone kritiseras av Ian Stewart och Jack Cohen i Evolving the Alien . De två huvudsakliga invändningarna är att det å ena sidan antas att utomjordiskt liv har samma krav på miljöförhållanden som det terrestra (den så kallade " kolchauvinismen "), och å andra sidan förbises omständigheten att närhet till solen inte är det enda möjliga sättet att skapa tillräcklig temperatur på planeten [32] . Särskilt Jupiters måne Europa tros ha ett kraftfullt vattnigt ganska uppvärmt underjordiskt hav, vars djup påminner mycket om djupet i jordens hav. Förekomsten av extremofiler på jorden , såsom tardigrader , gör att det finns liv på Europa fullt möjligt, trots att Europa ligger utanför den beräknade beboeliga zonen. På Saturnus måne Titan är livet kanske inte syre-väte (vatten), utan snarare metanbaserat. Enligt astronomen Carl Sagan är icke-vattenlevande liv också möjligt på gasjättar som Jupiter.

Varierande mängd vulkanisk aktivitet, tidvatteneffekter, planetarisk massa och till och med radioaktivt sönderfall kan påverka värme- och strålningsnivåerna på en planet och minska förutsättningarna för liv på planeter i beboelig zon. Således, även om det är troligt att jordiskt liv skulle kunna anpassa sig till en miljö som motsvarar Europas, är uppkomsten av liv på den senare mycket mindre sannolikt på grund av den svåra strålning som Europa utsätts för från Jupiters kraftfulla magnetfält. Och det är möjligt att på en planet som så småningom gick bortom den beboeliga zonen (till exempel på samma gasjättar och Titan eller en annan satellit av Saturnus Enceladus ), är liv mer sannolikt än på en som, enligt allmänna beräkningar, ingår i det.

Anteckningar

  1. ↑ Vladimir Surdin . Livszon // Trinity variant. - 2014. - Nr 2 (146).
  2. ↑ Planets for Man, Dole & Asimov 1964 . Datum för åtkomst: 30 januari 2011. Arkiverad från originalet den 12 augusti 2012.
  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. ↑ Säljare 1969
  8. ↑ Norra 1975
  9. ↑ Rasool & DeBurgh 1970
  10. ↑ Schneider och Thompson 1980
  11. ↑ Kasting 1991
  12. ↑ Kasting 1988
  13. ↑ Ramanathan och 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  : rek. vetenskaplig tidning . - 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 "Galaktiska Habitable Zone"  : [ eng. ] // Rymdvetenskapsrecensioner  : op. vetenskaplig tidning . - 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 galaktiska beboeliga zonen och åldersfördelningen av komplext liv i Vintergatan  : [ eng. ] // Vetenskap  : rek. vetenskaplig tidning . - 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 och James Wadsley. Riding the Spiral Waves: Implications of Stellar Migration for Properties of Galactic Disks  : [ eng. ] // The Astrophysical Journal  : op. vetenskaplig tidning . - 2008. - T. 684, nr 2. - S. L79-L82. — ISSN 0004-637X . - arXiv : 0808.0206 . - doi : 10.1086/527546 . .
  20. ↑ Invandrarsol: Vår stjärna kan vara långt ifrån där den började i Vintergatan  . Newswise.com (15 september 2008). Datum för åtkomst: 24 januari 2013. Arkiverad från originalet den 2 februari 2013.
  21. ↑ Stephen Battersby. Jordens vilda åktur: Vår resa genom Vintergatan  (engelska) . New Scientist (5 december 2011). Datum för åtkomst: 24 januari 2013. Arkiverad från originalet den 2 februari 2013.
  22. ↑ Joe Palca. "Goldilocks" planetens temperatur helt rätt för livet . Hämtad 5 april 2011. Arkiverad från originalet 27 februari 2012.
  23. ↑ David Koch; Alan Gould. Översikt över Kepler-uppdraget  (engelska)  (länk ej tillgänglig) . NASA (mars 2009). Hämtad 2 april 2009. Arkiverad från originalet 11 oktober 2007.
  24. ↑ Mike Wall. Bilden visar 1 235 potentiella främmande  hemvärldar . FOX News (april 2011). Hämtad 3 april 2011. Arkiverad från originalet 27 februari 2012.
  25. ↑ Ivan Terekhov. Kepler- 22b är den första någonsin bekräftade exoplaneten i den beboeliga zonen . 3dnews.ru (12 juli 2011). Hämtad: 5 januari 2012. 
  26. ↑ Data om potentiella beboeliga exoplaneter och exomuner  . Planetary Habitability Laboratory (2 februari 2012). Hämtad 3 februari 2012. Arkiverad från originalet 5 juni 2012.
  27. ↑ Daria Zhelnina. Novaya Zemlya: Första exoplanet som liknar vår upptäcktes . National Geographic (23 juli 2015). Hämtad 4 mars 2016. Arkiverad från originalet 10 mars 2016.
  28. ↑ Ashley Strickland CNN. Astronomer upptäcker 7 planeter i jordstorlek som kretsar kring närliggande stjärna . CNN. Hämtad 22 februari 2017. Arkiverad från originalet 22 februari 2017.
  29. ↑ Stenigt? Beboelig? Sizing up a Galaxy of Planets Arkiverad 31 oktober 2018 på Wayback Machine , okt. 25, 2018
  30. ↑ De flesta "jordliknande och potentiellt beboeliga planeter" har fråntagits denna status Arkiverad 10 november 2018 på Wayback Machine 31 oktober 2018
  31. ↑ TESS-teleskopet hittar den första planeten i jordstorlek i beboelig zon . Hämtad 11 januari 2020. Arkiverad från originalet 8 januari 2020.
  32. ↑ Jack Cohen, Ian Stewart. Evolving the Alien: The Science of Extraterrestrial Life. — 1:a upplagan. — Ebury & Vermilion. — 388 sid. — ISBN 978-0091879273 .

Länkar

  Gå till Wikidata-objektet  Ordböcker och uppslagsverk