Son yıllarda gökbilimciler tarafından keşfedilen binlerce dış gezegenlere rağmen, bunların yaşanabilir olup olmadığını belirlemek büyük bir sorundur. Bu gezegenleri doğrudan inceleyemeyeceğimiz için, bilim adamları dolaylı endikasyonlar aramaya zorlanıyor. Bunlar, bir gezegenin atmosferinde ortaya çıkan organik yaşamla ilişkilendirdiğimiz kimyasal yan ürünlerden oluşan biyo-imzalar olarak bilinir.
NASA bilim insanlarından oluşan bir ekip tarafından yapılan yeni bir araştırma, Güneş Sistemimizin ötesinde potansiyel yaşam belirtilerini aramak için yeni bir yöntem önermektedir. Tavsiye ettikleri anahtar, serin, genç cüce yıldızlardan sık görülen yıldız fırtınalarından yararlanmaktır. Bu fırtınalar, büyük yıldız malzemeleri ve radyasyon bulutlarını uzaya fırlatarak, dış gezegen atmosferiyle etkileşime giriyor ve tespit edilebilen biyo-imzalar üretiyor.
“G ve K Yıldızlarının Çevresindeki Dış Gezegenlerden Yaşamın Atmosferik İşaretleri” başlıklı çalışma geçtiğimiz günlerde Doğa Bilimsel Raporlar. NASA Goddard Uzay Uçuş Merkezi'ndeki Heliofizik Bilim Bölümü (HSD) kıdemli astrofizikçisi Vladimir S.Airapetian tarafından yönetilen ekip, NASA'nın Langley Araştırma Merkezi, Bilim Sistemleri ve Uygulamaları Dahil Edildi (SSAI) ve Amerikan Üniversitesi üyelerini içeriyordu. .
Geleneksel olarak, araştırmacılar dış gezegen atmosferinde oksijen ve metan bulgularını araştırdılar, çünkü bunlar organik işlemlerin iyi bilinen yan ürünleridir. Zamanla bu gazlar birikerek spektroskopi kullanılarak tespit edilebilen miktarlara ulaşır. Bununla birlikte, bu yaklaşım zaman alıcıdır ve gökbilimcilerin uzak bir gezegenden spektrumları gözlemlemeye çalışırken günler geçirmelerini gerektirir.
Ancak Airapetian ve meslektaşlarına göre, potansiyel olarak yaşanabilir dünyalarda daha sert imzalar aramak mümkündür. Bu yaklaşım mevcut teknoloji ve kaynaklara dayanacak ve çok daha az zaman alacaktır. Airapetian'ın bir NASA basın bülteninde açıkladığı gibi:
“Temel önkoşullardan hayata, özellikle de atmosferimizin yüzde 78'i olan moleküler azottan oluşan molekülleri arıyoruz. Bunlar biyolojik olarak dost ve güçlü kızılötesi yayma gücüne sahip olan ve onları algılama şansımızı artıran temel moleküllerdir. ”
Dünyadaki yaşamı bir şablon olarak kullanan Airapetian ve ekibi, dış gezegen atmosferindeki su buharı, azot ve oksijen gazı yan ürünlerinin görünümlerine veya işaretlerine bakmak için yeni bir yöntem tasarladı. Ancak asıl püf noktası, aktif cüce yıldızlarda meydana gelen aşırı uzay hava olaylarından faydalanmaktır. Gezegensel atmosferleri radyasyon patlamasına maruz bırakan bu olaylar, astronomların seçebileceği kimyasal reaksiyonlara neden olur.
Güneşimiz gibi yıldızlara gelince, G tipi sarı bir cüce, bu tür hava olayları hala gençken yaygındır. Bununla birlikte, diğer sarı ve turuncu yıldızların milyarlarca yıl boyunca aktif kaldığı ve enerjik, yüklü parçacıklar fırtınası ürettiği bilinmektedir. Ve Evrendeki en yaygın tür olan M tipi (kırmızı cüce) yıldızlar, uzun ömürleri boyunca aktif kalır ve gezegenlerini periyodik olarak mini işaretlere maruz bırakır.
Bunlar bir dış gezegene ulaştığında, atmosferle reaksiyona girerler ve nitrojen (N²) ve oksijen (O²) gazının tek atomlara, su buharının hidrojen ve oksijene ayrılmasına neden olurlar. Bozulmuş azot ve oksijen atomları daha sonra hidroksil (OH), daha moleküler oksijen (O) ve nitrik oksit (NO) üreten bir dizi kimyasal reaksiyona neden olur - bilim adamlarının “atmosferik işaretler” olarak adlandırdığı şey.
Yıldız ışığı bir gezegenin atmosferine çarptığında, bu işaret molekülleri enerjiyi emer ve kızılötesi radyasyon yayar. Bu radyasyonun belirli dalga boylarını inceleyerek, bilim adamları hangi kimyasal elementlerin mevcut olduğunu belirleyebilirler. Bu elemanların sinyal gücü aynı zamanda atmosfer basıncının bir göstergesidir. Birlikte ele alındığında, bu okumalar bilim insanlarının bir atmosferin yoğunluğunu ve kompozisyonunu belirlemesine izin verir.
Gökbilimciler on yıllardır Dünya atmosferinde ozonun (O³) güneş radyasyonuna maruz kalan oksijenden nasıl oluştuğunu hesaplamak için bir model kullandılar. Aynı modeli kullanarak - ve serin, aktif yıldızlardan beklenen uzay hava olaylarıyla eşleştiren - Airapetian ve meslektaşları, Dünya benzeri bir atmosferde ne kadar nitrik oksit ve hidroksilin oluşacağını ve ne kadar ozonun yok edileceğini hesaplamaya çalıştılar. .
Bunu başarmak için, NASA’nın yıllardır Dünya atmosferinde fenerlerin oluşumunu inceleyen Thermosphere İyonosfer Mezosfer Enerjik Dinamikleri (TIMED) misyonundan gelen verilere danıştılar. Spesifik olarak, Geniş Bant Emisyon Radyometrisi (SABER) aleti kullanarak Atmosfer Sondajı verileri kullanarak, bu işaretlerin kızılötesi gözlemlerinin dış gezegen atmosferinde nasıl görünebileceğini simüle etmelerini sağladılar.
SABER'in NASA’daki Langley Araştırma Merkezi’nde baş araştırmacı ve makalenin ortak yazarı Martin Mlynczak’ın belirttiği gibi:
“Dünya atmosferi tarafından yayılan kızılötesi radyasyon hakkında bildiklerimizi göz önünde bulundurarak fikir, dış gezegenlere bakmak ve ne tür sinyalleri tespit edebileceğimizi görmek. Dünya dışı gezegenlerle neredeyse aynı oranda gezegenler bulursak, gezegenin yaşama ev sahipliği yapmak için iyi bir aday olduğunu söyleyebiliriz. ”
Buldukları şey, yoğun yıldız fırtınalarının sıklığının, atmosferik işaretlerden gelen ısı sinyallerinin gücü ile doğrudan ilişkili olduğuydu. Daha fazla fırtına meydana gelirse, uzay teleskopu ile Dünya'dan gözlemlenecek kadar güçlü bir sinyal üreten ve sadece iki saatlik gözlem süresine dayanan daha fazla işaret molekülü oluşturulur.
Ayrıca bu tür bir yöntemin, Güneş'ten yüklü parçacıklar ile doğal olarak etkileşime giren Dünya benzeri bir manyetik alana sahip olmayan dış gezegenleri ayıklayabildiğini keşfettiler. Böyle bir alanın varlığı, bir gezegenin atmosferinin soyulmamasını sağlayan şeydir ve bu nedenle yaşanabilirlik için gereklidir. Airapetian'ın açıkladığı gibi:
“Bir gezegenin atmosferi koruyan ve gezegeni yıldız fırtınalarından ve radyasyondan koruyan manyetik bir alana ihtiyacı vardır. Eğer yıldız rüzgarları bir dış gezegenin manyetik alanını yüzeyine yakın sıkıştıracak kadar aşırı değilse, manyetik alan atmosferik kaçışı önler, bu nedenle atmosferde daha fazla parçacık ve daha güçlü bir kızılötesi sinyal olur. ”
Bu yeni model çeşitli nedenlerle önemlidir. Bir yandan, Dünya atmosferinin ayrıntılı çalışmalarını sağlayan araştırmanın ve uzay havasıyla nasıl etkileşime girdiğini şimdi dış gezegenlerin araştırılmasına doğru yapıldığını gösteriyor. Aynı zamanda heyecan vericidir, çünkü birçok sarı ve turuncu yıldız türünden havalı, kırmızı cüce yıldızlara kadar, belirli yıldız sınıfları etrafında dış gezegenlerin yaşanabilirliğinin yeni çalışmalarına izin verebilir.
Kırmızı cüceler, sarmal gökadalardaki yıldızların% 70'ini ve eliptik gökadalardaki% 90'ını oluşturan Evrendeki en yaygın yıldız türüdür. Dahası, son keşiflere dayanarak, gökbilimciler kırmızı cüce yıldızların kayalık gezegen sistemlerine sahip olduklarını tahmin ediyorlar. Araştırma ekibi ayrıca James Webb Uzay Teleskobu gibi yeni nesil uzay enstrümanlarının bu modeli kullanarak yaşanabilir gezegen bulma olasılığını artıracağını öngörüyor.
Goddard kıdemli astrofizikçi ve çalışma yazarı William Danchi'nin dediği gibi:
“Dış gezegenlerde yaşam potansiyeli hakkındaki yeni görüşler, eleştirel olarak NASA Goddard’ın dört bilim bölümünden veri, model ve tekniklerin kullanıldığı disiplinlerarası araştırmalara dayanıyor: heliofizik, astrofizik, gezegen ve yer bilimleri. Bu karışım, dış gezegen araştırmaları için benzersiz ve güçlü yeni yollar üretiyor. ”
Dış gezegenleri doğrudan inceleyebildiğimiz zamana kadar, biyo-imzaları daha fark edilir ve tespit edilmesini kolaylaştıran herhangi bir gelişme inanılmaz derecede değerli. Önümüzdeki yıllarda, Project Blue ve Breakthrough Starshot, Alpha Centauri sisteminin ilk doğrudan çalışmalarını yapmayı umuyor. Ancak bu arada, potansiyel olarak yaşanabilir dış gezegenler için sayısız diğer yıldızı incelememize izin veren gelişmiş modeller altındır!
Sadece bu tür gezegenlerin ne kadar yaygın olduğu konusundaki anlayışımızı büyük ölçüde iyileştirmekle kalmayacak, aynı zamanda bizi bir veya daha fazla Dünya 2.0'a doğru yönlendirebilirler!
