Yaşanabilir kabul edilebilmesi için bir gezegenin sıvı suya ihtiyacı vardır. Yaşamın en küçük birimi olan hücreler, işlevlerini yerine getirmek için suya ihtiyaç duyarlar. Sıvı suyun olması için gezegenin sıcaklığının doğru olması gerekir. Peki gezegenin büyüklüğü ne olacak?
Yeterli kütle olmadan bir gezegenin suyunu tutacak kadar yerçekimi olmaz. Yeni bir çalışma, büyüklüğün bir gezegenin suyunu tutma yeteneğini ve bunun sonucu olarak yaşanabilirliğini nasıl etkilediğini anlamaya çalışıyor.
Bir gezegeni yaşanabilir kılan şey, devam eden bir tartışmadır. Sadece dış gezegenler için değil, kendi Güneş Sistemimizin geleceğindeki bazı aylar için. Bilim adamları, bir gezegenin sıvı suyu korumak için yıldızından ne kadar enerji alması gerektiği konusunda oldukça iyi bir fikre sahipler. Bu, popüler bir "Goldilocks Bölgesi" kavramına ya da çevreleyen yaşanabilir bölgeye yol açıyor; bu, sıvı suyun bir gezegende kalması için bir yıldıza ne çok yakın ne de çok uzak bir yakınlık yelpazesi.
Yaşanabilir bölgelerde dış gezegenlerin araştırılmasıyla birlikte, dış gezegenleri daha ayrıntılı incelemek için daha iyi teleskoplar ve teknikler elde ettikçe, bilim adamları hangi gezegenlerin kaynakları gözlemlemek için harcayacakları konusunda daha fazla kısıtlamaya ihtiyaç duyuyorlar. Bu makalede gösterildiği gibi, bir gezegenin kütlesi yararlı bir filtre olabilir.
Yeni makale “Düşük Yerçekimi Su Dünyalarında Atmosferik Evrim” başlıklı. Astrofizik Dergisi'nde yayınlandı. Başyazar MIT'de Grad Öğrencisi Constantin W. Arnscheidt.
Yüzeyindeki sıvı suyu ve bir atmosferi korumak için, bir dış gezegen ya da bir egomon yeterli kütleye sahip olmalıdır, aksi takdirde su ve atmosfer sadece uzaya sürüklenir. Ve yaşamın ortaya çıkması için yeterince uzun süre suyun üzerinde tutması gerekir. Gökbilimciler bunun gerçekleşmesi için milyar yıllık bir basketbol sahası kullanırlar.
Gazetenin ilk yazarı Constantin Arnscheidt, “İnsanlar yaşanabilir bölgenin iç ve dış kenarlarını düşündüklerinde, bunu uzaysal olarak düşünmeye eğilimlidirler, yani gezegenin yıldıza ne kadar yakın olduğu anlamına gelir. “Ama aslında, kitle de dahil olmak üzere habitat için birçok değişken var. Gezegen büyüklüğü açısından yaşanabilirlik için daha düşük bir sınır belirlemek, yaşanabilir dış gezegenler ve ekzomonlar için devam eden avımızda bize önemli bir kısıtlama getiriyor. ”
Yaşanabilir bölgenin büyüklüğü ve aralığı yıldıza bağlıdır. Kırmızı bir cüce gibi daha küçük, daha az enerjik bir yıldız, Güneşimiz gibi daha büyük bir yıldızdan daha yakın, yaşanabilir bir bölge yaratır. Bu iyi anlaşılmıştır. Bir gezegen yıldızdan çok uzaksa, su donar. Çok yakın ve kaçak sera etkisi olur ve su buhara dönüşür ve uzaya kaynar.
Ancak küçük, daha düşük kütleli gezegenler için daha fazlası var. Kaçak sera etkisine karşı koyabilirler.
Daha düşük kütleli bir gezegen ısındıkça atmosfer genişler. Etrafındaki gezegenin büyüklüğüne göre büyür. Bunun iki etkisi vardır: artan yüzey boyutu atmosferin eskisinden daha fazla enerji emebileceği ve eskisinden daha fazla enerji yayabileceği anlamına gelir.
Araştırmacılara göre bunun genel sonucu, genişletilmiş atmosferin kaçak sera etkisini durdurması ve yüzey sıvı sularını koruyabilmeleridir. Bu, sularını kaybetmeden yıldızlarına daha yakın olabilecekleri, böylece Goldilocks bölgesini daha küçük dış gezegenler için genişletebilecekleri anlamına gelir.
Elbette bir sınır var. Düşük kütleli bir gezegen çok küçükse, yeterli yer çekimine sahip olmaz ve atmosfer çıkarılır ve su ya onunla soyulur veya yüzeyde donar. Bu, yaşam beklentilerinin azaldığı anlamına gelir. Araştırmacılar, bir gezegenin yaşanabilir olması için kritik bir alt sınır olduğunu söylüyorlar. Bu, sadece bir gezegenin yaşanabilirliğini belirleyen yıldıza bir yakınlık grubu değil, aynı zamanda bir boyut sınırı olduğu anlamına gelir.
Basitçe söylemek gerekirse, bir gezegen Goldilocks bölgesinde olsa bile yaşanabilir olmayacak kadar küçük olabilir.
Arnscheidt ve araştırmanın diğer yazarlarına göre bu kritik boyut, Dünya kütlesinin yüzde 2,7'sidir. Bundan daha küçük olanların ve gezegenin atmosferine ve suyuna hayatın görünmesi için yeterince uzun süre dayanamayacağını söylüyorlar. Bağlam için, Ay Dünya'nın kütlesinin yüzde 1,2'sidir ve Merkür yüzde 5,53'tür.
Araştırmacılar örnek olarak kuyruklu yıldız benzeri gezegenleri kullanıyorlar. Kuyrukluyıldızlar Güneş'e yaklaştıklarında yüceltilmiş çok miktarda suya sahiptir. Ancak bu buharı tutmak için gerekli kütleye sahip değildirler ve asla bir atmosfer oluşturamazlar. Su uzaya kaybolur. Yani çok küçük bir gezegen, çok fazla suyu olsa bile, ona asla tutunmazdı.
Araştırmacılar, iki farklı yıldız türü etrafında düşük kütleli gezegenin yaşanabilir bölgesini tahmin etmek için modeller kullandılar: M tipi veya kırmızı cüce yıldız ve Güneşimiz gibi G tipi bir yıldız.
Ayrıca kendi Güneş Sistemimizde uzun süredir var olan başka bir yaşanabilirlik sorununu çözmüş olabilirler. Jüpiter'in uyduları Ganymede, Callisto ve Europa, buz tabakaları altında kalan bol miktarda sıvı suya sahiptir. Gökbilimciler, Güneş yıldız geleceğinin bir noktasında daha fazla enerji yayarken yaşanabilir olup olmayacaklarını merak ettiler. Ancak yazarların çalışmalarına göre, yeterince ıslansalar bile, bu suyu tutacak kütleye sahip değiller. Ganymede% 2.5 Dünya kütlesiyle yaklaşıyor, ama “kuyruklu yıldız benzeri” olacak ve suyunu uzayacak kadar küçük.
“Düşük kütleli su dünyaları yaşam arayışında büyüleyici bir olasılıktır ve bu makale davranışlarının Dünya benzeri gezegenlerinkinden ne kadar farklı olma olasılığının olduğunu göstermektedir,” diyor Çevre Bilim ve Mühendislik Doçenti Robin Wordsworth SEAS ve araştırmanın kıdemli yazarı. “Bu nesne sınıfı için gözlemler mümkün olduğunda, bu tahminleri doğrudan test etmeye çalışmak heyecan verici olacaktır.”
Araştırmacılar çalışmalarında bazı gerekli varsayımlar yaptılar. Düşük kütleli dünyalarının atmosferinin saf su buharı olduğunu varsaydılar. Ayrıca suyun gezegenin kütlesinin% 40'ına sabitlendiğini varsaydılar. Ayrıca CO2 çevrimi, bulut örtüsü ve okyanus kimyası gibi diğer bazı faktörleri de göz ardı ettiler. Çalışmalarının bu aşamasında modellenecek çok fazla değişken var.
Yazarlar aynı zamanda dış gezegenlerden ziyade yaşanabilir ekzomonlar fikrine de değiniyorlar. Diğer güneş sistemlerinde, uyduların gezegenlerden daha yaşanabilir olma olasılığı daha yüksektir. Bu durumda, gelgit kuvvetleri gibi diğer faktörler devreye girer. Bu özellikle M tipi yıldızlar veya kırmızı cüceler için geçerli olabilir. Bunun nedeni, bu düşük enerjili yıldızların etrafındaki çevreleyen yaşanabilir bölgenin yıldıza zaten Güneşimiz gibi G tipi bir yıldızın etrafından çok daha yakın olmasıdır. Egomoon, gezegeni ve yıldızın birleşik yerçekimi kuvvetleri, yaşanabilirliği tamamen ortadan kaldırabilir.
Ayrıca, yaşanabilirliği etkileyen çok çeşitli diğer faktörlerin de farkındalar. Örneğin, Ganymede gibi aylar modellerinde yaşanabilir olmayacak kadar küçük olsalar da, suyun kalın bir buz tabakası tarafından kaçmasının önlendiği yeraltı okyanuslarında yaşam olabilirler.
Yaşanabilirliğin belirlenmesi konusunda daha yapılacak çok iş var. Yazarların makalelerinde söylediği gibi, “Daha fazla çalışma daha karmaşık hidrodinamik kaçış modellerini düşünebilir.” Dış gezegenlerde şu anda bildiğimizden daha fazla çeşitlilik ve karmaşıklık var, ancak bu çalışma bazılarını ele almaya başlıyor.
Daha:
- Basın Bülteni: Gezegen Büyüklüğü için Goldilocks Bölgesi
- Araştırma Raporu: Düşük Yerçekimi Su Dünyalarında Atmosferik Evrim
- Space Magazine: Yaşam İçin Aramak İçin En Uygun Bölgeler hangileridir?
