Niekas nesutinka, ką reiškia, kad planeta yra tinkama gyventi

Menininko Keplerio koncepcija 22b NASA

Šiek tiek mažiau nei prieš mėnesį mokslininkai paskelbė, kad vandens garai buvo pastebėti K2-18b, egzoplanetos, esančios už 110 šviesmečių, atmosferoje. Svarbiausia, kad planeta buvo savo žvaigždės gyvenamojoje zonoje (sritis aplink žvaigždę, kuri yra pakankamai vidutinio klimato skystam paviršiniam vandeniui, kartais vadinama Auksaplaukės zona). Tačiau šios frazės vartojimas yra gana prieštaringas. Nors žmonės tikrai negalėtų gyventi su K2-18b, yra lova ekspertų susitarimas apie tai, ar ten galima rasti kokią nors ekstremalios mikrobų gyvybės formą. Jis galėjo būti gyvenamojoje zonoje, bet niekas negalėjo susitarti, ar K2-18b tikrai buvo tinkamas gyventi ar ne t .

Šis nesutarimas iš dalies kilo dėl to, kad neturėjome bendro sutarimo, kokia yra planeta K2-18b, bet taip pat dėl ​​to, kad yra daug skirtingų būdų, kaip apibrėžti tinkamumą gyventi. Kai kurie mokslininkai mano, kad akmenuotas paviršius yra būtinas. Kiti manė, kad mikrobų gyvybė gali rasti būdą, kaip egzistuoti ore, kaip bakterijos, kurios vėjyje skraido dulkėmis. Kai kurie norėjo storo, šilto paviršiaus įrodymo, o kiti nebuvo įsitikinę, kad tai būtina.

Niekas iš to nenustebino. Gyvenamumas yra neaiškus, žargoniškas terminas. Jei paprašysite šimto mokslininkų apibrėžti, kas daro planetą tinkama gyventi, gausite šimtą skirtingų atsakymų.

Daug diskusijų paskatino tai, kas yra žinoma ir kokia technologija iš tikrųjų modeliuotume planetas, sako Rory Barnes, Vašingtono universiteto Virtualios planetos laboratorijos astronomas ir astrobiologas.

Dar palyginti neseniai mes net nežinojome, ar už Saulės sistemos ribų esančios planetos yra dažnos. Astronomai padarė keletą atradimų šen bei ten, bet viskas nepasisuko, kol NASA Keplerio kosminis teleskopas nebuvo įjungtas 2009 m., siūlantis ryškesnį metodą, leidžiantį identifikuoti planetas, sklindančias priešais žvaigždes šeimininkes.

Šių stebėjimų duomenys buvo labai riboti. Pavyzdžiui, 2007 m. mokslininkai atrado Gliese 581c – pirmąją egzoplanetą, kuri buvo uolėta ir rasta gyvenamojoje zonoje. Tuo metu tai buvo du reikalavimai, kuriuos žmonėms reikėjo išlipti iš lovos ryte ir manyti, kad yra kažkas, į ką verta atkreipti dėmesį, sako Barnesas.

Vanduo yra būtinas mūsų žinomai gyvybei, todėl, viena vertus, tai buvo tikrai naudingas pirmasis žingsnis siekiant susiaurinti, kurie nauji pasauliai turėtų atkreipti mūsų dėmesį. Kita vertus, jis nepaisė kitų gyvybės reikalavimų, tokių kaip anglies šaltinis, energijos šaltinis ir esminės maistinės medžiagos, sako Stephanie Olson, Čikagos universiteto planetų tyrinėtoja.

Planeta, kurioje trūksta šių kitų dalykų, yra beveik tokia pat negyvenama kaip Plutonas. Be to, planeta nebūtinai turi būti gyvenamojoje zonoje, kad būtų tinkama gyventi. Jupiterio palydovas Europa ir Saturno palydovai Titanas ir Enceladas yra tik keli galimų vandenynų pasaulių pavyzdžiai, kurie kelia astrobiologų susidomėjimą, nepaisant to, kad jie yra gerokai už Saulės gyvenamosios zonos ribų.

Dalis problemos yra ta, kad mes netinkamai izoliavome šiuos tyrimus nuo kitų mokslų. Aš visada sakau astronomams: jei norite sužinoti, kas yra tinkamas gyventi, tiesiog eikite į biologiją, sako Abelis Méndezas, planetų astrobiologas ir Puerto Riko universiteto Arecibo planetų apgyvendinimo laboratorijos direktorius. Daugelis nerimauja, kad astronomai netinkamai pritaiko biologijos ir klimato mokslo pamokas nežemiškiems pasauliams ir kad būtent dėl ​​to atsiranda tiek daug tokių spragų.

Atvirkščiai, kyla pavojus būti pernelyg orientuotai į Žemę, sako Barnesas. Mes suprantame, kaip Žemė veikia tikrai gerai, ir galime apgauti save, manydami, kad tam tikri parašai automatiškai yra gyvybės ženklas arba paneigia gyvybės galimybę. Gyvybė gali egzistuoti Titane ar Europoje, o gal net Veneroje, tam tikra forma, kurios mes nesame pasirengę rasti.

Mūsų požiūrio tobulinimas reiškia, kad turime geriau keistis švietimu ir duomenimis tarp skirtingų mokslo sričių. Tai atveda mus prie Virtualios planetos laboratorijos, įkurtos 2001 m., kad suprastume, kaip formuojasi ir vystosi tinkama gyventi planeta ir kaip iš tikrųjų galėtume stebėti šį procesą tikroje egzoplanetoje. Laboratorijos fakultetas, kurį sudaro klimato mokslininkai, atmosferos tyrinėtojai, kompiuterių mokslininkai, biologai, geofizikai ir astronomai, atspindi daugiadisciplininį požiūrį, kurio turėtų laikytis planetų mokslas.

Neseniai pristatyta laboratorija VPLanet , atvira programinė įranga, imituojanti planetos evoliuciją per milijardus metų, visų pirma (nors ir ne tik), kad būtų galima įvertinti, ar ta planeta yra tinkama gyventi, ar kažkada buvo tinkama gyventi ir ar jos paviršiuje gali būti skysto vandens.

VPLanet modeliuose atsižvelgiama į daugybę skirtingų dinamikų, įskaitant vidinius ir geologinius procesus, magnetinio lauko evoliuciją, klimatą, atmosferos pabėgimą, sukimosi efektus, potvynio jėgas, orbitas, žvaigždžių formavimąsi ir evoliuciją, neįprastas sąlygas, pvz., dvinarės žvaigždžių sistemas, ir gravitacinius perturbacijas. pravažiuojantys kūnai. Kiti tyrėjai gali parašyti naujus modulius, kurie apytiksliai atitinka kitus fizinius procesus, ir prijungti juos prie programinės įrangos.

Įrankis, pvz., VPLanet, skirtas padėti susiaurinti, kurias gyvenamosios zonos planetas (ir kitas geras kandidates) verta nuodugniai išstudijuoti naudojant esamus ir naujus instrumentus, kurie bus prieinami internete. Tačiau jos bandymai apibūdinti planetos istoriją taip pat gali paskatinti mus pažvelgti į kai kurias egzoplanetas, kurias paprastai galime nurašyti. Mes linkę galvoti apie Žemės istoriją kaip apie laukinį evoliucinį žygį, tačiau Barnesas mano, kad tai iš tikrųjų gali būti gana švelni, palyginti su daugelio kitų dabar identifikuojamų egzoplanetų patirtimi.

Planetos, skriejančios aplink mažos masės žvaigždes, pavyzdžiui, Proxima b, tikriausiai patyrė didelę evoliuciją, sako Barnesas. Žvaigždžių šeimininkų šviesumas sumažėjo daug greičiau, jos skleidžia daugiau aukščiausios klasės spinduliuotės, kuri kenkia atmosferai, ir sukelia didesnį potvynių ir potvynių poveikį aplink skriejančioms planetoms – tai tik keli dalykai, galintys smarkiai pakeisti skaičiavimą, ar planeta gali palaikyti gyvybę. .

Kiti modeliai gali padėti mums atpažinti kitokią dinamiką, kuri gali skatinti arba trukdyti gyvenimui. Kai kurie turi peržiūrėjo gyvenamąją zoną ribas, remiantis ryškesniu klimato mokslu. Olsonas neseniai parašė a popierius nagrinėjo, kokia vandenyno dinamika gali būti labai svarbi skatinant gyvybei palankų maistinių medžiagų ciklą. Ji teigia, kad vien vandenyno buvimas nenustato, ar naujas pasaulis yra tinkamas gyventi, ar ne. Be, tarkime, pakankamai sukimosi jėgos ar storos atmosferos vandenynas nebus prasmingas didinant tinkamumo gyventi perspektyvas.

Mums galiausiai reikia pagerinti biologijos vaizdavimą šių tipų modeliuose, sako Olsonas. Biologai turi savo modelius, klimato mokslininkai turi savo žaislus, o tada yra astronomai. Turime rasti būdų, kaip susieti duomenis.

Tačiau modeliai yra tik viena lygties dalis. Taip pat turime geriau stebėti šiuos pasaulius. Norime sužinoti, ar planetoje yra stora atmosfera, sudaryta iš gyvybei svarbių elementų. Norime ieškoti biologinių ženklų, tokių kaip metanas, kuriuos gamina biologiniai procesai. Tokie instrumentai kaip NASA Hablo ir Keplerio kosminiai teleskopai turėjo didžiulį poveikį, tačiau jų galimybės jau ištiestos iki ribų (Kepleris buvo išėjęs į pensiją praėjusiais metais, o Hablas atsidūrė paskutinėse kojose).

Hablo įpėdinis, James Webb kosminis teleskopas, yra pasirengęs pakelti mūsų supratimą apie šias egzoplanetas į naujas aukštumas. Jo neprilygstama optika ir gebėjimas atlikti neprilygstamus infraraudonųjų spindulių stebėjimus reiškia, kad jis turėtų be vargo apibūdinti tolimų egzoplanetų atmosferas. ESA kosminis teleskopas ARIEL, kuris bus paleistas 2029 m., yra specialiai sukurtas stebėti egzoplanetų atmosferų chemines ir šilumines struktūras.

Méndezas taip pat mano, kad protinga būti atviram aptikti technosignatures kai galvojame apie tinkamumą gyventi, galbūt radijo spindulių, šviesos ar pramoninės gamybos cheminių medžiagų pavidalu. Yra ir kitų būdų pažvelgti į sistemą ir pamatyti kai kuriuos gyvenimo požymius, sako jis.

Tačiau faktas yra tas, kad vienintelis tikras būdas sužinoti, ar vieta tinkama gyventi, yra ne matuoti šiuos skirtingus kintamuosius – tai surasti gyvybę, sako Méndez. Biologijoje tai yra galutinis atsakymas. Nėra kito būdo tai padaryti. Nedrąsu, kad viskas yra tik apytikslis įvertinimas potencialus tinkamumas gyventi. Taigi kol kas ginčai tęsis.

paslėpti