Astronomija

Ar Jovianas ar Saturno mėnulis galėtų išlaikyti savo atmosferą, jei sistema būtų gyvenamojoje zonoje?

Ar Jovianas ar Saturno mėnulis galėtų išlaikyti savo atmosferą, jei sistema būtų gyvenamojoje zonoje?

Šiuo metu Titano atmosfera yra 1,5 karto storesnė nei Žemės atmosfera, tačiau ji yra ir daug šaltesnė. Buvo sakoma, kad astronominis kūnas gali išlaikyti savo atmosferą, jei pabėgimo greitis yra daugiau nei šešis kartus didesnis už vidutinį molekulių greitį.

Ar tai reiškia, kad toks mėnulis kaip „Titan“ būtų perkeltas į gyvenamą zoną ir įšilęs iki tinkamos gyventi temperatūros, tada jo atmosfera pabėgtų?

Koks yra mažiausias gravitacijos laipsnis, reikalingas mėnuliui įsikibti į žemę įkvepiančią atmosferą gyvenamojoje zonoje?


Į pirmąjį jūsų klausimą ... iš šio straipsnio galime pamatyti, kad yra 3 atmosferos pabėgimo tipai:

  • Džinsai pabėgti: Temperatūros ir evakuacijos greičio faktoriai nustato dujas ir prarastą kiekį. Naudodami komentaruose pateiktą diagramą ir judėdami „Titan“ išilgai „ašies“ maždaug žemiau Žemės padėties, matome, kad „Titan“ praras daugumą dujų, išskyrus „Xenon“.

  • Mokesčių mainai: Saulės spinduliuotė sukuria elektronus ir teigiamai įkrautus jonus viršutinėse atmosferose, atplėšdama elektronus nuo atomų ar molekulių. Titaną ~ 95% laiko apsaugo Saturno magnetinis laukas, o likusius 5% laiko Titano atmosfera įmagnetina, trumpam sukuriant dirbtinai sukeltą magnetinį lauką. Tai apsaugo nuo didelių atmosferos nuostolių. Taigi, jei „Titan“ bus pastatytas į orbitą, panašią į Žemės „Titan“, dėl saulės vėjo neteks daug atmosferos.

  • Vertikali atmosferos pabėgimo / smūgio erozija: Energetiniai objektai, smogiantys planetai, ardo jos atmosferą, sukurdami kaitinamų dujų gniužulą. Jei „Titanas“ bus užkluptas, „If“ praras nemažą dalį savo atmosferos. Tačiau tai mažai susiję su jūsų scenarijumi, todėl nesvarstykime to.

Taigi galime pamatyti, jei „Titan“ bus perkeltas į „Habitable“ zoną, jis praras nemažą dalį arba galbūt beveik visą savo atmosferą.


Kalbant apie jūsų antrąjį klausimą, pagrindinis scenarijaus atmosferos praradimo veiksnys yra mažas (santykinai kalbant) dangaus kūnas Saulės gyvenamojoje zonoje yra Saulės vėjas. Pažvelgus į vidines planetas, galime pastebėti, kad jos visos turi tam tikros formos magnetinį lauką. Merkurijus turi gana stiprų; Venera turi silpną, sukeltą; Žemė turi stiprų magnetinį lauką; Marsas turi jo išsklaidyto likučių. Magnetinis laukas apsaugo planetos atmosferą.

Titanas neturi magnetinio lauko. Dangaus kūnas, atsidūręs gyvenamojoje Saulės zonoje, sunkiai atitiktų jūsų kriterijus. Taigi, tarkime, kad mėnulis, kurį įdėjome į Saulės gyvenamąją zoną, turi magnetinį lauką, panašų į Žemės.

Gyvenamoje zonoje galime sakyti, kad vidutinė kūno temperatūra būtų maždaug 300 K, panaši į Žemės. Tada apibrėžkime, kad į Žemę panašią atmosferą sudarytų bent jau azotas, deguonis, H2O garai ir CO2. Naudodamiesi ta pačia diagrama, mes galime pradėti perkelti „Titan“ žemiau Žemės ir tada perkelti jį ten, kur galima sulaikyti H2O garus. Mes pastebime, kad dangaus kūnas su į Žemę panašiu magnetiniu lauku gali išlaikyti į Žemę panašią atmosferą, jei jo pabėgimo greitis yra maždaug 6 ~ 8 km / s.


Ne, tai nereiškia, kad jo atmosfera išbėgs, nors kai kurie iš jų dėl mažesnio Titano sunkumo. Vargu ar Titanas persikels į gyvenamą zoną, tačiau jei taip nutiktų, didžiąją dalį savo atmosferos išlaikytų milijardus metų. Žemė didžiąją dalį azoto išlaikė milijardus metų, ir nors Titano pabėgimo greitis yra mažesnis, ji galėtų išlaikyti azotą labai ilgai. H2 ir He4 pėdsakai jo atmosferoje neilgai truks.

Gyvenama zona nėra tik Žemės orbita. Marsas kadaise buvo gyvenamas be deguonies trūkumo, taip pat ir Venera, tikėtina, išskyrus jos pusiaujo zoną, kuri būtų buvusi per karšta. Abi planetos laikėsi CO2, ir Titanas. Kurį laiką būtų keletas modifikacijų, jei „Titan“ persikeltų į Marso orbitą. Netrukus sumažės metanas, ištirps dabar po žeme esantis ledo vandenynas, išgaruos požeminės užšalusio CO2 nuosėdos ir dėl to atsirandantis šiltnamio efektas padarys Titaną šilčiau nei Marsas, kaip ir senovės Marsas buvo šiltesnis už šių dienų Marsą. Vandens garai taptų svarbia atmosferos sudedamąja dalimi ir padidintų šiltnamio efektą.

Panašios aplinkybės taikomos ir Ganimedei bei Calisto, išskyrus tai, kad joms labai trūktų azoto. Kuo naudos visos šios spekuliacijos, nesu tikras, matydamas, kad to niekada nebus.


1-asis Q: Buvo sakoma, kad astronominis kūnas gali išlaikyti savo atmosferą, jei pabėgimo greitis yra daugiau nei šešis kartus didesnis už vidutinį molekulių greitį.

Gravitacija nėra vienintelis veiksnys, leidžiantis objektui išlaikyti atmosferą. Mėnulis turi gravitaciją, tačiau praktiškai yra vakuumas, Marso paviršiaus slėgis yra mažesnis nei 1% Žemės ir toliau praranda likusį atmosferą.

Titanas apsaugo Saturno magnetinį lauką, ir nieko savo. Jei Titanas būtų perkeltas arčiau Saulės, saulės vėjas greitai pašalintų jo atmosferą.

Vikipedija: Mėnulis

  • Paviršiaus sunkis 1,62 m / s2 (0,1654 g)
  • Pabėgimo greitis 2,38 km / s
  • Paviršiaus slėgis 10−7 Pa (1 pikobaras) (dieną), 10−10 Pa (1 femtobaras) (naktį)
  • Temperatūra - žemiausia: Mėnulio žvalgybos orbitoje matuota žemiausia vasaros temperatūra krateriuose pietiniame ašigalyje, esant 35 K (-238 ° C; 397 ° F) ir vos 26 K (-2247 ° C; 413 ° F) arti žiemos saulėgrįža šiauriniame poliariniame Hermito krateryje. Tai yra šalčiausia Saulės sistemos temperatūra, kada nors matuota erdvėlaiviu, šaltesnė net už Plutono paviršių.
  • Magnetinis laukas - Mėnulio išorinis magnetinis laukas yra apie 1–100 nanoteslų, mažiau nei šimtoji Žemės.

Vikipedija: Mėnulio atmosfera

"Mėnulio atmosfera yra labai nedaug dujų, supančių Mėnulį. Daugeliu praktinių tikslų laikoma, kad Mėnulis yra apsuptas vakuumo. Padidėjęs atominių ir molekulinių dalelių buvimas šalia jo, palyginti su tarpplanetine terpe, kaip „mėnulio atmosfera“ mokslo tikslams, yra nereikšminga, palyginti su dujiniais gaubtais, supančiais Žemę ir daugumą Saulės sistemos planetų. Šios mažos masės slėgis yra maždaug 3 × 10–15 atm (0,3 nPa), kintantis visą dieną. , o bendra masė yra mažesnė nei 10 metrinių tonų. 2 Priešingu atveju laikoma, kad Mėnulis neturi atmosferos, nes jis negali sugerti išmatuojamų radiacijos kiekių, neatrodo sluoksniuotas ar savaime cirkuliuojantis ir dėl didelio greičio reikalauja nuolatinio papildymo. kurioje jos dujos pasiklysta erdvėje ".

Vikipedija „Marsas“

  • Paviršiaus sunkis 3,72076 m / s210 (12,2072 pėdos / s2; 0,3794 g)
  • Pabėgimo greitis 5,027 km / s (18100 km / h; 11250 mph)
  • Paviršiaus slėgis 0,636 (0,4-0,87) kPa 0,00628 atm

  • $ begin {array} {lc} text {Paviršiaus temp.} & text {min} & text {mean} & text {max} text {Kelvin} & 130 text {K} & 210 text {K} & 308 text {K} text {Celsijaus} & −143 text {° C} & −63 text {° C} & 35 text {° C} text { Fahrenheit} & −226 text {° F} & −82 text {° F} & 95 text {° F} end {array} $

  • Magnetinis laukas - neišsamus. Marsas neturi visuotinio magnetinio lauko, kuris nukreiptų į atmosferą patenkančias įelektrintas daleles.

Vikipedija: Marso atmosfera

"Marso atmosfera yra Marsą supantis dujų sluoksnis. Jį pirmiausia sudaro anglies dioksidas (94,9%), molekulinis azotas (2,6%) ir argonas (1,9%). Jame taip pat yra pėdsakų vandens garų, deguonies, anglies monoksidas, vandenilis ir kitos tauriosios dujos. Marso atmosfera yra daug plonesnė nei Žemės. Paviršiaus slėgis yra tik apie 610 Paskalio (0,088 psi; 6,1 mbar), o tai yra mažiau nei 1% Žemės vertės. Šiuo metu plona Marso atmosfera draudžia skysto vandens buvimą Marso paviršiuje, tačiau daugelis tyrimų rodo, kad Marso atmosfera praeityje buvo daug tirštesnė. Marso atmosfera per visą istoriją prarado masę į kosmosą ir dujų nutekėjimas tebevyksta ir šiandien.".

Vikipedija: Titanas

  • Paviršiaus sunkis 1,352 m / s2 (0,138 g) (0,835 mėnuliai)
  • Pabėgimo greitis 2.639 km / s (0.236 Žemės) (1.11 Moons)
  • Paviršiaus slėgis 146,7 kPa (1,45 atm)
  • Temperatūra 93,7 K (–179,5 ° C)
  • Magnetinis laukas - laikinas Saturno sutikimas.

Atmosfera: "Saturno mėnulis Titanas ir Jupiterio mėnulis Io turi atmosferą ir yra veikiami atmosferos praradimo procesų. Jie neturi savo magnetinių laukų, bet skrieja planetomis su galingais magnetiniais laukais, kurie apsaugo šiuos mėnulius nuo saulės vėjo, kai jo orbita yra smūgis iš lanko. Tačiau maždaug pusę savo tranzito laiko „Titan“ praleidžia už lanko šoko ribų, veikiant netrukdomiems saulės vėjams. Kinetinė energija, kurią gauna surenkant ir purškiant saulės vėjams, padidina šiluminį išsiskyrimą per visą Titano tranzitą, dėl kurio išbėga neutralus vandenilis.15 Išbėgęs vandenilis palaiko orbitą sekdamas Titanu, sukurdamas neutralų vandenilio torą aplink Saturną. "

2-asis Q: Ar tai reiškia, kad jei toks mėnulis kaip „Titan“ būtų perkeltas į gyvenamą zoną ir būtų įkaitęs iki tinkamos gyventi temperatūros, tada jo atmosfera pabėgtų?

Taip.

2007 m. Birželio 13 d. (Ir kitomis datomis) „Titanas“ leidosi už Saturno magnetinio lauko apsaugos ribų, jis liko laikinai įmagnetintas 3 valandos. Atsitiko taip, kad Cassini turėjo gerą padėtį gauti kelias nuotraukas (slinkite į apačią).

Žemės magnetinis laukas apsaugo jį nuo saulės vėjo ir išsaugo mūsų atmosferą.

Keletas įdomių (bet mažiau su klausimu susijusių) „Titan“ atmosferos vaizdo įrašų:

„Titan“ paviršiaus vaizdo įrašą galite rasti NASA: „Pasaulis pristatytas: Cassini Titane“ (2017 m. Rugpjūčio 11 d.). Vaizdo įraše: „Titan Touchdown“ rodomas nusileidimas ant paviršiaus (2017 m. Sausio 11 d.). Duomenys iš „Cassini“ radaro, paversto spalvotu filmu, rodomi vaizdo įraše: „Skrydis virš nežemiškos ežerų žemės“ (2013 m. Gruodžio 12 d.). Taip pat yra pasakojamas nusileidimo vaizdo įrašas: „Titano vaizdas iš Huygenso“.


Svetimi mėnuliai galėtų organizuoti gyvenimą už „gyvenamojo krašto“ ribų

Astronomai sukirto pirštais, kad NASA „Kepler“ misijos surinktų duomenų, kurie jau aptiko beveik 3000 galimų egzoplanetų, metu, slepiasi pačių pirmųjų egzomūnų parašai.

Svetimų mėnulių atradimas atvers naują įdomią sieną tęsiantis gyvenamųjų pasaulių, esančių už Saulės sistemos ribų, medžioklėje. Patvirtinę, kad tikriausiai šalia kampo esantys egzomonai, mokslininkai pradėjo spręsti unikalius ir nežemiškus veiksnius, kurie gali turėti įtakos jų gyvenamumui.

Kadangi egzomunai skrieja aplink didesnį planetos kūną, jie turi papildomų apribojimų savo galimam gyvenimui nei patys egzoplanetai. Tai gali būti jų priimančiosios planetos užtemimai, taip pat atspindėta saulės šviesa ir šilumos emisija. Visų pirma, gravitacijos sukeltas potvynio potvynio kaitinimas, kurį vykdo priimančioji planeta, gali dramatiškai paveikti mėnulio klimatą ir geologiją.

Iš esmės, palyginti su planetomis, egzomūnai turi papildomų energijos šaltinių, kurie gali pakeisti jų „energijos biudžetus“, kurie, jei bus per dideli, vidutinį ir potencialų rojų gali paversti išdegusia dykuma. [9 egzoplanetos, kurios galėtų priimti svetimą gyvenimą]

„Palydovo tinkamumą ir planetos tinkamumą apskritai išskiria tai, kad jis skirtingai įneša savo energijos biudžetą“, - sakė Leibnizo astrofizikos instituto Potsdame (Vokietija) mokslų daktarė Ren & eacute Heller.

„Gyvenamas kraštas“

Neseniai paskelbtuose straipsniuose Helleris ir jo kolega Rory Barnesas iš Vašingtono universiteto ir NASA Astrobiologijos instituto sprendė kai kurias didžiojo gyvenimo problemų problemas, kurias sukelia santykiai tarp egzomūnų ir jų priimančiųjų planetų.

Helleris ir Barnesas pasiūlė cirkumplanetinį „gyvenamąjį kraštą“, panašų į nusistovėjusią aplinkinę „gyvenamąją zoną“. Ši zona yra temperatūros juosta aplink žvaigždę, kurioje vanduo nei užverda, nei užšąla planetos paviršiuje, o ne per karšta, ne per šalta, todėl jis gauna slapyvardį "Goldilocks zona".

Gyvenamasis kraštas yra gana skirtingas. Tai apibrėžiama kaip vidinė apybraižinė orbita, kurioje egzomoonas nepatirs vadinamojo pabėgusio šiltnamio efekto. "Kad mėnuliai galėtų gyventi, jie turi skrieti aplink savo planetas už gyvenamojo krašto ribų", - sakė Helleris.

Pabėgęs šiltnamio efektas atsiranda, kai planetos ar mėnulio klimatas nenumaldomai sušyla dėl teigiamų atsiliepimų kilpų. Manoma, kad šis reiškinys įvyko vadinamojoje Žemės „seserų planetoje“ Veneroje.

Veneroje jaunos, skaisčios saulės šiluma galėjo vis labiau išgaruoti pirmykštį vandenyną. Šis garavimo procesas atmosferoje sukėlė vis daugiau šilumos sulaikančių vandens garų, dėl ko daugiau išgaravo ir t. T., Galiausiai išdžiovindami planetą, kai saulės ultravioletinė spinduliuotė skaldė vandenilį ir deguonį. Atmosferos vandenilis Veneroje išbėgo į kosmosą, o be vandenilio daugiau vanduo negalėjo susidaryti. [Pabėgusio šiltnamio efektas Venerai (vaizdo įrašas)]

Mėnuliai, išsidėstę gana tolimose jų planetų orbitose, turėtų būti saugiai už gyvenamojo krašto, kuriame vyksta šis išsausėjimas.

„Paprastai, ypač Saulės sistemoje, žvaigždžių apšvietimas yra neabejotinai didžiausias energijos šaltinis mėnulyje“, - sakė Helleris. "Plačiose planetų orbitose mėnulius beveik visiškai maitins žvaigždžių įnešimas. Tačiau jei palydovas aplink savo šeimininkę skrieja labai arti, tada planetos žvaigždžių atspindys, jo paties šiluminė emisija, užtemimai ir potvynio kaitinimas mėnulyje gali tapti reikšmingi."

Kaupiamasis potvynių ir potvynių kaitos poveikis yra nedidelis, tačiau tai gali būti skirtumas tarp egzomūno būsto ar už jo ribų.

Troškintis švytėjime

Čia, Žemėje, mes gauname šiek tiek papildomos energijos iš mėnulio mėnulio šviesos pavidalu, kuri atspindi saulės šviesą.

Vis dėlto mėnulius gauna daug daugiau saulės spindulių nuo savo planetos kaimynų. Mėnulio danguje Žemė šviečia beveik 50 kartų ryškiau nei mėnulis mūsų naktiniame danguje. Be atspindimos saulės spindulių, planetos taip pat skleidžia absorbuotą saulės šviesą kaip šiluminę spinduliuotę į savo egzomonus.

Šis „planetos blizgesys“ gali pridėti nemenką energijos kiekį prie bendro exomoon mėnesio suvartojimo. Įsivaizduokite, kad dujų milžinė planeta skrieja aplink saulę panašią žvaigždę maždaug tuo pačiu atstumu, kiek Žemė skrieja aplink mūsų saulę. Mėnuliui, kurio orbita aplink šią planetą yra gana arti, kaip ir Io aplink Jupiterį, Helleris apskaičiavo, kad mėnulis galėtų sugerti dar maždaug septynis vatus kvadratiniam metrui galios. (Žemė absorbuoja apie 240 vatų kvadratiniam metrui nuo saulės).

Periodiškai pasineria į tamsą

Užtemimai gali kompensuoti dalį papildomos energijos iš planetos spindesio. Užtemimams Helleris apskaičiavo, kad prarastas žvaigždžių apšvietimas egzomonei artimoje orbitoje (panašus į artimiausią mūsų Saulės sistemoje) yra iki 6,4 proc.

Įdomu tai, kad dauguma mėnulių (taip pat ir mūsų) yra užblokuoti savo planetoje & mdash, tai yra, viena mėnulio pusė nuolat susiduria su planetos & mdash užtemimais, taip pat su planetos spindesiu, tik tamsins ir apšvies vieną pusrutulį. Šis reiškinys gali modifikuoti klimatą, taip pat gyvybės formų elgesį taip, kaip nematyti Žemėje.

„Asimetriškas Mėnulio apšvietimas gali sukelti vėjo ir temperatūros pokyčius tiek geografijos, tiek laiko atžvilgiu, kurie nežinomi iš planetos klimato“, - pažymėjo Helleris. "Gyvenimas mėnulyje su reguliariais, dažnai užtemimais, be abejo, turės pritaikyti ir miego, budėjimo ir medžioklės slėpimo ritmus, bet tik tas būtybes planetos pusrutulyje." [5 drąsūs svetimo gyvenimo reikalavimai]

Nors su užtemimu susijęs kelių procentinių taškų apšvietimo praradimas nėra didelis energijos praradimas, norint kompensuoti šį deficitą mėnulio ir planetos duetui gali tekti būti arčiau savo žvaigždės, jei mėnulis vis tiek būtų laikomas tinkamu gyventi zonos perspektyva.

Tačiau ši situacija kelia dar vieną kliūtį gyvenamumui: kuo arčiau planeta yra savo žvaigždės, tuo stipresnė žvaigždės traukos jėga yra planetos mėnuliuose. Šis papildomas traukimas gali nukreipti mėnulius į apskritus ar ekscentriškus apskritimus apie jų planetas. Ekscentriškos orbitos savo ruožtu sukelia skirtingą gravitacinio streso kiekį Mėnuliui skriejant.

Šios & ldquotidal jėgos ir, kaip jie vadinami, sukelia trintį. Vandenyno potvyniai, kuriuos patiriame Žemėje, iš dalies atsiranda dėl to, kad mėnulio gravitacija labiau traukia vandenį ir žemę, esančią arčiausiai jo, o tai iškreipia Žemės formą. Poveikis, žinoma, eina abiem būdais, tačiau nevienodai, nes planetos sukelia žymiai didesnį potvynių kaitinimą savo žymiai mažesniuose mėnuliuose.

Jei egzomono orbita priartins jį per arti savo planetos, potvynio kaitos metu energijos biudžetas gali būti per didelis ir baigsis išbėgusiu šiltnamio efektu. Esant kraštutinumams, potvynių atoslūgis gali išlaisvinti didžiulį vulkaninį aktyvumą, palikti palydovą padengtą magma ir aiškiai nesvetingą, pavyzdžiui, „picos mėnulį“ Io.

Kita vertus, reikėtų pažymėti, kad potvynių ir atoslūgių šildymas gali būti gelbėtojas visam gyvenimui. Potvynių atoslūgis gali padėti išlaikyti požeminį vandenyną, panašų į tą, kuris, kaip įtariama, egzistuoja Jupiterio mėnulyje Europa, taip pat padaręs kitaip nemalonų egzomoną už tradicinės gyvenamosios zonos ribų potencialiai tinkamas gyventi. [Nuotraukos: Europa, paslaptingas ledinis Jupiterio mėnulis]

Mažos žvaigždės, negyvi mėnuliai

Kitas faktorius yra svarbus, nes užtemimai atima šiek tiek energijos iš egzomono ir reikalauja, kad mėnulio ir planetos pora būtų arčiau savo žvaigždės. Kad mėnulis liktų gravitaciškai susietas su planeta ir jo nenutrauktų žvaigždės gravitacija, mėnulis turi patekti į vadinamąjį & ldquoHill spindulį & rdquo & mdash planetos gravitacinio dominavimo sferą. Šis spindulys mažėja labiau artėjant prie priimančiosios žvaigždės. Kuo arčiau jų žvaigždės yra planeta ir mėnulis, tuo mažiau vietos yra už gyvenamojo krašto ribų.

Planetoms ir palydoviniams mėnuliams aplink blankias, vėsias, mažos masės žvaigždes, vadinamus raudonaisiais nykštukais, ši dinamika tampa svarbi. Gyvenamoji zona aplink raudonas nykštukines žvaigždes yra labai griežta žvaigždei, turinčiai ketvirtadalį saulės masės, pavyzdžiui, manoma, kad Goldilockso zona yra apie 13 procentų atstumo nuo saulės ir Žemės atstumo, kitaip tariant, trečdalis Merkurijaus orbitos atstumas nuo saulės.

Raudonojoje nykštukinėje Saulės sistemoje mėnulis turi būti ne tik arčiau savo gyvenamos zonos planetos, bet ir atsižvelgiant į būtiną planetos artumą prie savo žvaigždės, mėnulio orbita bus ekscentriška.Šios savybės padidina tikimybę, kad mėnulis pateks į gyvenamą kraštą.

Heleris apskaičiavo, kad daugeliui raudonųjų nykštukų žvaigždžių tikimybė, kad jie priims gyvenamus mėnulius, yra atitinkamai nedideli.

„Yra kritinė žvaigždžių masės riba, žemiau kurios negali būti gyvenamo mėnulio“, - sakė Helleris. "Aplink mažos masės žvaigždes, kurių masė siekia apie 20 procentų saulės masės, mėnulis turi būti taip arti savo gyvenamos zonos planetos, kad liktų gravitaciškai surištas, kad jis yra intensyviai potvynių kaitra ir jokiomis aplinkybėmis negali būti tinkamas gyventi."

Šiek tiek čia, šiek tiek ten

Be abejo, daugelis veiksnių, neapsiribojant gyvenamuoju kraštu, lemia exomoon gyvenimo būdą.

Tam, kad būtybės, išskyrus, tarkime, požemines bakterijas, būtų laikomos plačiai gyvenamomis vietomis, egzomūnas turi atitikti tuos pačius pagrindinius kriterijus, kaip ir gyvenama, į Žemę panaši egzoplaneta: jis turi turėti skystą paviršinį vandenį, ilgaamžę didelę atmosferą ir magnetinį lauką, kad apsaugotų jį nuo saulės spindulių (ir, jei eksomonai yra aplink dujų milžines, tokias kaip Jupiteris, nuo įkrautų dalelių, sukurtų milžiniškos egzoplanetos magnetosferoje).

Norint turėti šias savybes, kurios, pasak mokslininkų, didėja, didėjant masei, gyvenamasis egzomunas greičiausiai bus gana didelis, palyginti su saulės sistemos elementais, ir labiau pagal pačios Žemės dydį. Didžiausias mūsų Saulės sistemos mėnulis, Jupiterio Ganimedas, sudaro tik 2,5 procento Žemės masės. Tačiau ankstesni tyrimai parodė, kad siaubingi mėnuliai pagal Saulės sistemos standartus yra tikrai įmanomi.

Tikimasi, kad NASA „Kepler“ misija sugebės aptikti egzomonus iki maždaug 20 procentų Žemės masės. Duomenys, kuriuos sudaro labai mažų žvaigždės šviesos kritimų matavimas, kai jų planetos (arba mėnuliai) blokuoja ją mūsų požiūriu, turėtų atskleisti ir mėnulio masę bei orbitos parametrus.

Ginkluoti šia informacija ir mdash, dabar atsižvelgdami į gyvenamąsias aplinkybes, ir astronomai gali tikėtis, kad padarys keletą kamuolių aikštelės spekuliacijų apie netrukus atrandamą egzomūno polinkį remti gyvas būtybes.

Helleris tikisi, kad bus sąrašas egzotinių kandidatų, paruoštų stebėti naujos kartos prietaisais, tokiais kaip NASA Jameso Webbo kosminis teleskopas ir įvairūs 30 metrų klasės antžeminiai teleskopai. Šios observatorijos, prisijungusios prie interneto per ateinantį dešimtmetį, galėtų apibūdinti exomoon atmosferą ir pasiūlyti gąsdinančių gyvenimo įrodymų.

„Pirmieji mūsų rasti egzomunai bus dideli, galbūt Marso ar net Žemės dydžio, todėl iš esmės labiau tikėtina, kad bus tinkami gyventi nei maži mėnuliai“, - sakė Helleris. „Kai Kepler žvaigždžių gyvenamosiose zonose randa daug daugiau milžiniškų planetų nei sausumos planetų, labai svarbu pabandyti išsiaiškinti, kokios gali būti šių milžinų mėnulių sąlygos, kad įvertintume, ar jos gali priimti nežemišką gyvybę.

Šią istoriją pateikė internetinis leidinys „Astrobiology Magazine“, remiamas NASA astrobiologijos programos.


Laikykite sieros kiekį atmosferoje ir turėtumėte išgauti baltą / mėlyną išvaizdą. Jupiteris ir Saturnas yra rudi dėl visų sieros junginių, kurie susidaro dėl vidinės šilumos. Urano ir Neptūno sudėtis yra panaši į Jupiterio, tačiau sieros junginiams trūksta vidinės šilumos. Tai buvo tikrai naudinga nuoroda į milžinišką dujų atmosferą.

Kalbant apie atmosferos pašalinimą, nebūtų sunku duoti planetai geležies šerdį, kad būtų sukurta pakankamai didelė magnetosfera.

Čia yra du klausimai.

Visų pirma, mažai tikėtina, kad dujų ir ledo milžinai susidarys gyvenamuose Saulės sistemos regionuose, nes aukštesnės temperatūros (mes esame „sniego linijoje“) ir didesnės žvaigždės spinduliuotės derinys linkęs užpūsti didelę šviesos dalį. elementai į išorę, pro „sniego liniją“, kur ji lengviau susikondensuotų arba gravitaciškai pritrauktų formuojančią planetą. Kai susidaro dujų ar ledo milžinas, jis gali migruoti per Saulės sistemą sąveikaudamas su kitais sistemos kūnais. Jei eidamas jis į kūnus prideda energijos, jie judės į išorę, o dujų milžinas - į vidų (taip pat yra ir priešingai). Galų gale planeta pasieks kažkokią pusiausvyrą (paprastai po to, kai bus išvalyta didžioji dalis sąveikaujančių kūnų), o kraštutiniais atvejais ji gali atsidurti „Skrudintuvu“, skriejančiu aplink žvaigždę daug arčiau nei Merkurijus mūsų pačių Saulės sistemoje.

Panašu, kad šiose planetose esantis didžiulis sunkumas ir galingi magnetiniai laukai leidžia išlaikyti jų dydį ir sudėtį net ir Merkurijaus atstumu, bent jau tiek, kiek atrodo dabartiniai stebėjimai, todėl milžinas, kuris migravo link 1AU linijos, turėtų likti milžinas eonams.

Antrasis klausimas - pasaulio kompozicija. Dujų milžinai daugiausia yra vandenilis ir helis, supantys didelę metalinę arba silikatinę šerdį. mėlynai planetai norite daug vandens, todėl turėtumėte laikyti ne Jovijos dydžio pasaulį, o planeta labiau panaši į Neptūną, migruojančią į vidų. Kaip ledo milžino planeta, jo sudėtyje yra daug daugiau vandens (techniškai vandens ir amoniako vandenynas, kuriame maudytis nėra labai malonu). Nesu visiškai tikras, ar papildoma saulės energija pakeis planetos sudėtį ir pritaikymą, tačiau įtariu, kad daugumai tikslų ji bus pakankamai „mėlyna“.

Baltų debesų problema gali būti problema. Baltieji debesys yra kondensuoti vandens garai, tačiau milžiniška planeta turi vidinį šilumos šaltinį, todėl nors atmosferoje gali būti daug vandens garų, jis gali nesikondensuoti taip, kaip tai daroma Žemėje. Labai dideli cirrus debesys Gegužė egzistuoja nakties pusėje, tačiau dienos atmosfera greičiausiai bus labai karštas, tankus ir drėgnas dujų ir vandens garų mišinys.


Enceladas

2008 m. Spalio 9 d. NASA & # 39; Cassini, užfiksavęs 25 km (15,6 mylių) atstumu nuo Encelado paviršiaus, užfiksavo šią nuostabią mozaiką, kai erdvėlaivis nutolo nuo šio geologiškai aktyvaus Saturno mėnulio. Vaizdo kreditas: NASA / JPL / Kosmoso mokslo institutas

Apžvalga

Keletas mūsų Saulės sistemos pasaulių yra tokie patrauklūs, kaip Saturno ir rsquoso ledinis vandenyno mėnulis Enceladus. Manoma, kad saujoje pasaulių po užšalusiu apvalkalu yra skysto vandens vandenynai, tačiau Enceladas išpurškia savo vandenyną į kosmosą, kur erdvėlaivis gali jį paimti. Remdamiesi šiais mėginiais, mokslininkai nustatė, kad „Enceladus“ turi daugumą gyvybei reikalingų cheminių medžiagų, ir greičiausiai hidroterminės angos į vandenyną išleidžia karštą mineralų turtingą vandenį.

Maždaug tiek platus kaip Arizona, Enceladus taip pat turi baltiausią, labiausiai atspindintį Saulės sistemos paviršių. Mėnulis sukuria savo žiedą, kai skrieja aplink Saturną, o apledėjusių dalelių purškalas išsiskleidžia aplink orbitą esančią erdvę ir apeina planetą, kad susidarytų Saturno ir rsquos E žiedas.

Graikų mitologijoje Enceladas pavadintas milžino vardu.

Aštuntojo dešimtmečio erdvėlaivio „Voyager“ nuotraukos parodė, kad nors šis mėnulis yra mažas ir maždaug 310 mylių (500 kilometrų) skersmens, ledinis jo paviršius kai kuriose vietose yra nepaprastai lygus, o visame - ryškiai baltas. Tiesą sakant, Enceladas yra labiausiai atspindintis kūnas Saulės sistemoje. Dešimtmečius mokslininkai nežinojo, kodėl.

Kadangi Enceladas atspindi tiek daug saulės šviesos, paviršiaus temperatūra yra ypač šalta, apie minus 330 laipsnių pagal Celsijų (minus 201 laipsniai Celsijaus). Bet tai nėra tokia šalta ir neaktyvi vieta, kaip atrodo.

Maždaug tiek pat, kiek Arizonoje, Enceladas aplink Saturną skrieja 148 000 mylių (238 000 kilometrų) atstumu tarp dviejų kitų mėnulių - Mimo ir Tethyso - orbitų. Enceladas yra užblokuotas Saturno, išlaikydamas tą patį veidą planetos link. Kas 32,9 valandos jis užbaigia vieną orbitą tankiausioje Saturno ir # 39s E žiedo vietoje. Be to, kaip ir kai kurie kiti milžiniškų planetų sistemų mėnuliai, Enceladas yra įstrigęs vadinamajame orbitiniame rezonanse, kai du ar daugiau mėnulių reguliariais intervalais išsirikiuoja į savo motiną planetą ir gravitaciškai sąveikauja. Enceladas aplink Saturną skrieja du kartus kiekvieną kartą, kai Dione, didesnis mėnulis, skrieja vieną kartą. „Dione & rsquos“ gravitacija ištempia „Enceladus & rsquo“ orbitą elipsės formos pavidalu, todėl Enceladas kartais būna arčiau, o kartais - toliau nuo Saturno, todėl mėnulio bangos kaitina.

Dalyje „Enceladus“ kraterių yra iki 35 mylių skersmens, tuo tarpu kituose regionuose kraterių yra nedaug, o tai rodo pagrindinius geologiškai netolimos praeities įvykius. Visų pirma Encelado pietiniame poliariniame regione beveik nėra smūginių kraterių. Teritorija taip pat nusėta namo dydžio ledo rieduliais ir regionais, išraižytais tektoninių raštų, būdingų tik šiam mėnulio regionui.

2005 m. NASA ir „Rsquos Cassini“ erdvėlaivis atrado, kad ledo vandens dalelės ir dujos iš Mėnulio ir rsquos paviršiaus sklinda maždaug 800 mylių per valandą greičiu (400 metrų per sekundę). Atrodo, kad išsiveržimai yra tęstiniai, todėl aplink Enceladą susidaro milžiniška ledo dulkių aureolė, kuri tiekia medžiagą Saturno e-žiedui. Tik nedidelė medžiagos dalis patenka į žiedą, tačiau didžioji jos dalis kaip sniegas krenta atgal į mėnulio ir rsquos paviršių, o tai padeda išlaikyti ryškiai baltą Enceladus.

Vandens srovės atsiranda dėl gana šiltų plutos lūžių, kuriuos mokslininkai neoficialiai vadina & ldquotiger juostelėmis. & Rdquo Dujinį gaubtą sudaro kelios dujos, įskaitant vandens garus, anglies dioksidą, metaną, galbūt šiek tiek amoniako ir anglies monoksido arba azoto dujas. plunksna kartu su druskomis ir silicio dioksidu. Organinių medžiagų tankis slyvoje buvo maždaug 20 kartų tankesnis, nei tikėjosi mokslininkai.

Remdamiesi sunkio matavimais, pagrįstais Doplerio efektu ir labai silpnais mėnulio & rququos dydžiais, kai jis skrieja aplink Saturną, mokslininkai nustatė, kad sroves tiekia mėnulio viduje esantis pasaulinis vandenynas. Mokslininkai mano, kad mėnulio ir rsquos ledo lukštas pietų ašigalyje gali būti plonas nuo pusės mylios iki 3 mylių (nuo 1 iki 5 kilometrų). Manoma, kad vidutinis ledo storis yra apie 12–16 mylių (20–25 kilometrai).

Kadangi vandenynas Enceladuse tiekia sroves, o reaktyviniai lėktuvai gamina Saturno & rsquos E žiedą, studijuoti medžiagą E žiede reikia ištirti Encelado ir rsquo vandenyną. E žiedas dažniausiai yra pagamintas iš ledo lašelių, tačiau tarp jų yra savitų silicio dioksido nanogranelių, kurios gali susidaryti tik tada, kai skystas vanduo ir uola sąveikauja aukštesnėje nei maždaug 200 laipsnių pagal Celsijų (90 laipsnių Celsijaus) temperatūroje. Tai, be kitų įrodymų, rodo hidrotermines angas giliai po Encelado ir rsquo lediniu apvalkalu, skirtingai nei hidroterminės angos, taškančios Žemės ir rsquos vandenyno dugną.

Savo pasauliniu vandenynu, unikalia chemija ir vidine šiluma „Enceladus“ tapo perspektyviu vadovu ieškant pasaulių, kuriuose gyvybė galėtų egzistuoti.

Atradimas

Britų astronomas Williamas Herschelis 1789 m. Rugpjūčio 28 d. Pastebėjo aplink Saturną skriejantį Enceladą.

Kaip Enceladas gavo savo vardą

Enceladas pavadintas milžiniško graikų mitologijos Encelado vardu. Viljamas Herschelis ir jo 39-ųjų sūnus Johnas Herschelis pasiūlė šį vardą savo 1847 m. Leidinyje „Astronomijos stebėjimo rezultatai“, pateiktame Gerosios Vilties kyšulyje, kuriame jis pasiūlė pirmųjų septynių atrastų Saturno mėnulių pavadinimus. Šiuos vardus jis pasirinko ypač todėl, kad Saturnas, graikų mitologijoje žinomas kaip Kronas, buvo „Titanų“ lyderis. Papildomi resursai

Papildomi resursai


Astro- 11 skyrius

-kintantys įkrautų dalelių regionai Jupiterio magnetiniame lauke.

-kintančios kylančio ir krentančio oro juostos skirtingose ​​platumose.

-cikloninės ir anticikloninės audros.

- atitinkamai termosfera ir stratosfera.

- uolienų, metalų ir vandenilio junginių storis metalinio vandenilio sluoksnio skysto vandenilio sluoksnio dujinio vandenilio debesies sluoksnio

-skystas vandenilio junginių branduolys skystas vandenilio sluoksnis metalinis vandenilio sluoksnis dujinis vandenilio sluoksnio debesų sluoksnis

- kieto metalinio vandenilio gryno skysto vandenilio debesų sluoksnio kietasis uolienos šerdies sluoksnis

-vidinė trintis dėl didelio sukimosi greičio

- susitraukdamas, gravitacijos potencialo energiją pakeisdamas šilumine energija

-branduolinė sintezė šerdyje

- lyjant tankiems helio lašeliams iš aukštesnio į žemesnį aukštį, panašų į diferenciacijos procesą

-branduolinė sintezė šerdyje

-Jie yra daug greitesni nei uraganiniai vėjai Žemėje.

-Jų vėjas Žemėje yra šiek tiek lėtesnis nei vidutiniškai.

-Jie yra maždaug tokie patys kaip vidutiniai vėjai Žemėje.

-Saturno žiedai daro planetą didesnę.

-Didesnė Jupiterio masė ją labiau suspaudžia, taip padidindama jo tankį.

-Saturnas turi didesnę vandenilio ir helio dalį nei Jupiteris, todėl yra mažiau tankus.

-Stiprus Jupiterio magnetinis laukas riboja jo dydį.

-Jis stabilizavo Žemės ašies pasvirimą ir taip užtikrino stabilų klimatą.

-Jupiterio meteorituose gali būti bakterijų, kurios pradėjo gyvybę Žemėje.

-Jis sutrukdė Žemei migruoti į išorę ir taip užtikrino stabilų klimatą.

-Jis sutrukdė Žemei migruoti į vidų ir taip užtikrino stabilų klimatą.

-Jis turi didesnę helio ir vandenilio dalį, palyginti su Saturnu.
Jo šerdis yra daug didesnė nei Saturno.

-Jis pagamintas iš kitos sudėties nei Saturnas, įskaitant didesnę vandenilio junginių ir uolienų dalį.

-Papildoma Jupiterio masė labiau užspaudžia jo vidų nei Saturno.

-Gana lėtas Urano ir Neptūno sukimasis leidžia metanui migruoti į aukštesnį atmosferos lygį ir kondensuotis į debesis.

-Metanas nesikondensuoja į ledą šiltesnėje Jupiterio ir Saturno atmosferos temperatūroje.

-Didesnė Jupiterio ir Saturno traukos jėga neleidžia metanui pakilti į viršutinius atmosferos kraštus.

-Metanas reaguoja su gausiais amoniako debesimis Jupiteryje ir Saturne.

-Jupiteris turi dujinį apvalkalą išorėje, kur yra žemas slėgis. Keliaujant žemyn į Jupiterį, slėgis didėja, o vandenilio sluoksniai išsiskirsto, tampa skysti ir elgiasi kaip metalas.

-Jupiteris turi dujinį apvalkalą išorėje, kur yra didelis slėgis. Keliaujant žemyn į Jupiterį, slėgis mažėja, o vandenilio sluoksniai prispaudžiami arčiau vienas kito, tampa skysčiu ir elgiasi kaip metalas.

-Jupiteris turi dujinį apvalkalą išorėje, kur yra žemas slėgis. Keliaujant žemyn į Jupiterį, slėgis didėja, o vandenilio sluoksniai glaudžiasi tarpusavyje, tampa skysti ir elgiasi kaip metalas.

-Visos keturios planetos turi iš esmės tą pačią sudėtį.

-Jupiteris gaminamas daugiausia iš vandenilio, Saturnas - daugiausia iš helio, Uranas - iš vandenilio junginių, o Neptūnas - iš uolienos.

-Jupiteris gaminamas daugiausia iš vandenilio ir helio, o kitos trys jovijos planetos - iš vandenilio junginių.

-Juose yra didesnė vandenilio junginių ir uolienų dalis.

-Jie yra didesniu atstumu nuo Saulės.

- Jie turi stipresnius magnetinius laukus.

-Jupiteris yra arčiau Saulės nei Saturnas.

-Jupiteris turi didesnę vandenilio junginių ir uolienų dalį nei Saturnas.

-Jupiteris masyvesnis už Saturną.

-Jupiteris ir Saturnas susiformavo arčiau Saulės, kur buvo daugiau vandenilio ir helio dujų bei mažiau vandenilio junginių ir uolienų.

-Žemutinės Urano ir Neptūno masės leido daugiau jų vandenilio ir helio dujų ištrūkti į kosmosą.

-Žemesnė temperatūra Urano ir Neptūno vietose leido daugiau medžiagos kondensuotis į kietą formą.

- Jo sudėtis skiriasi nuo Saturno, įskaitant didesnę vandenilio junginių ir uolienų dalį.

-Jis nėra tankesnis už Saturną.

-Jo vandenilis yra molekulinis, o Saturno - atominis.

-Papildoma Neptūno masė labiau užspaudžia jo vidų nei Saturnas.

-išsamūs planetų formų stebėjimai

-laboratorijos studijos ir teoriniai modeliai

-Žemės pagrindu atlikti planetų masės ir dydžio stebėjimai

- debesų sluoksnių spektroskopija

- Skirtingi sluoksniai reiškia debesis iš dujų, kurie kondensuojasi esant skirtingai temperatūrai.

- Skirtingi sluoksniai rodo įvairius regionus, kur temperatūra yra pakankamai vėsi, kad skystas vanduo galėtų kondensuotis.

-Vėjai apsaugo nuo debesų susidarymo tam tikrame aukštyje, todėl debesis matome tik kituose aukščiuose.

-Jupiterio atmosferoje skirtingais aukščiais yra skirtingų dujų.


ŽMOGAUDA PAGALIAJAI MATO PLUTO UŽDARYTĄ IR ASMENINĮ IR PASITINKAMA ŠIRDIS

4 vaizdai iš Plutono, padaryti ir sujungti naudojant LORRI instrumentą
Autorius: NASA / „New Horizons“

Iki 2015 m. Mes neturėjome puikių nuotraukų, kaip iš tikrųjų atrodė Plutonas. Turime nuostabių Jupiterio nuotraukų. Nepaprastos Saturno nuotraukos, padarytos kosminio erdvėlaivio „Cassini“, ir net gražūs „Messenger“ padaryti Merkurijaus vaizdai. Hablo teleskopas galėjo gauti neryškių Plutono nuotraukų, bet nieko tokio, ko iš tikrųjų negalėtų palyginti su kitų planetų skiriamąja geba.

Įeikite į „New Horizons“ misiją. Ši misija užtruks 9 metų kelionę, sprogdintą į kosmosą, kad ji vyktų kuo greičiau žmoniškai. Tikslas, kuris yra 40 kartų toliau nuo Saulės nei Žemė. Tiesą sakant, misija buvo sukurta kaip skraidymas, o tai reiškia, kad Plutonas užtrauksime ir padarysime daugybę nuotraukų ir matavimų. O berniuk, ar mes gavome tiek daug nuostabių žinių!

  • Niekada nebuvo tikimasi, kad jo spalva atrodys tokia egzotiška ir sudėtinga. # 8211 tiesiog palyginkite, kaip žmonės manė, kad Plutonas atrodė iki 2015 m., Palyginti su tuo, ką mes žinome, ir jūs matysite # 8217
  • 1000 km pločio ir # 8220širdis ir # 8221 Plutone, kuris yra azoto ledynas, sumušė rekordą ir yra didžiausias ledynas Saulės sistemoje
  • Plutone yra 5 palydovai ir # 8220 mėn. Ir # 8221, kurie svyruoja nuo keistų formų, tokių kaip platūs ir trumpi blynai
  • Plutono ir # 8217s atmosferą sudaro azotas, kuris kosminėje erdvėje tęsiasi 1600 km, palyginti su žeme, ir # 8217s 480 km.
  • Metai Plutone yra dar keistesni, nes Plutonas yra horizontaliai pakreiptas, todėl sezonai trunka dešimtmečius
Padaryta patobulinta spalvota Plutono nuotrauka, siekiant parodyti įvairias spalvas ir geologines ypatybes.
Autorius: NASA / „New Horizons“

Aukščiau pateiktas vaizdas yra gražus ir tiesą sakant jūs turite pamatyti tai išsamiai čia. Galite pradėti vertinti, koks spalvingas yra Plutonas.

„New Horizons“ vis dar teikia mums nuostabių duomenų ne tik apie Plutoną, bet ir apie Kuiperio diržo objektus, tokius kaip MU69 ar „Arrokoth“. Mokslininkai ir net visuomenė iš naujo įvertins Plutoną, taip pat suteiks mums daug gilesnį supratimą apie šias ledines nykštukines planetas, kurios karaliauja Kuiperio diržo objektuose.


3 atsakymai 3

Atsakymas yra taip: bet kurie du objektai gali skrieti vienas kitu, įskaitant Žemę ir Jupiterį.

Jums reikia susirūpinti „Roche Limit“, kuris nurodo, kaip toli vienas nuo kito turi būti, kad tai padarytumėte.

Turėkite omenyje, kad gravitacija veikia abiem būdais, net ir mažesniems objektams: Žemė sukasi mūsų Mėnuliui lygiai taip pat, kaip ir Mėnulį - Žemės sukama: tai ne tik Mėnulio judamos potvyniai, bet ir Mėnulis. bet Žemės centras dėl mėnulio juda mažais ratais.

Taigi vienodos masės planetos suktųsi viena su kita. Bet Jupiteris yra 318 x Žemės masė, o masiškiausia žinoma Visatos planeta yra apie 30 x Jupiterio masė. (FWIW mūsų Žemė yra 81 x mūsų Mėnulis).

Ieškokite „Roche Limit“, kuris taip pat turėtų pasakyti, kokia turėtų būti jūsų minimali orbita aplink jūsų didžiąją planetą (tačiau tikroji orbita gali būti tūkstančius kartų didesnė).

„Roche Limit“ teigia, kad Žemė negali būti arčiau nei apie 67 000 mylių iki Jupiterio, nesuskilusi. Tačiau jūsų planeta gali būti šiek tiek tolimesnė, mūsų Mėnulis yra maždaug 40 kartų didesnis nei standus jo kūno „Roche Limit“ atstumas nuo Žemės. Tačiau tai reiškia, kad jūs galite tai pasakyti ten, kur jums patinka, nebūtinai turi būti labai toli nuo dujų milžino. Jei norite, kad jūsų planetos potvynis (ir daugybė žemės drebėjimų) būtų pašildytas, padėkite jį arti, jei jūsų planeta būtų pašildyta kitaip, o jūs norite, kad ji būtų ramesnė, aš ją laikyčiau bent dvidešimt „Roche“ vienetų, tarkime, 1,4 milijono mylių nuo Jupiterio.

Jums geriau gyventi mėnulis nei užfiksuota terra. Vienas scenarijus būtų masyvus mėnulis, kuris migravo į savo planetą, o planeta - į savo saulę. Migracija paaiškinama visuotiniu „susitraukimu“, todėl ji yra nuosekli ir nėra būtinos neįtikėtinos gaudytojo pirštinės ar biliardo fizikos.

Problema ta, kad jūsų dujų milžinė ir teritorinė planeta nebuvo suformuota toje pačioje Saulės sistemos dalyje. Šiuo metu galvojama, kad ten yra apibrėžta šalčio linija, sukurta, kai Saulės ūkas tampa planetomis. Šalčio linijoje gausite uolėtas žemės planetas, už jos - dujų ir ledo milžinai.

Migruojanti teritorijos planeta yra įmanoma - iš savo orbitos bakstelėta teptuku su kita planeta, bet vėliau, kai dujų milžinas švelniai nuskins į stabilią orbitą, neįtikėtina - pavyzdžiui, numušti beisbolą 10 000 mylių, kad švelniai nusileistumėte gaudytojo pirštinei. Jūs tikriausiai nenorite, kad jūsų planeta būtų išorinėje Saulės sistemoje, net jei ji galėtų išlaikyti savo atmosferą kosminio biliardo metu.

Migruojanti dujų milžinė yra tikėtina, nes ji gali lengvai migruoti link saulės, bet kas tada privertė ją nustoti migruoti - darant prielaidą, kad jūsų teritorijos planeta nėra tempiama į mirties spiralę? Atsakymas būtų kitas dar didesnis dujų milžinas rezonanso orbitoje, tačiau vėlgi šis aplinkybių rinkinys atrodo kaip neįtikėtinai kosminis biliardas, kuriame dabar dalyvauja trys planetos.

Rezonansinės orbitos yra nestabilios, jos „neįstato“ objekto į stabilų griovelį tiek, kiek išmeta kitus kūnus. Planetos apibrėžimai yra tai, kaip jie išvalo savo orbitą nuo visų kitų objektų (1: 1 rezonanso santykis), o Jupiteris yra teorija, kad tai buvo didelis kūdikis, išmetęs visus žaislus iš vežimėlio. Kai jūsų dujų milžinas artėja prie vidinės sistemos, jūsų žemės planeta iš Saulės sistemos išskris dar ilgai, kol ji bus pakankamai arti, kad būtų užfiksuota.

Taip pat atrodo neįmanoma užgauti nesąžiningos planetos, nesąžiningas išsprogtų per Saulės sistemą bėgimo greičiu. Tai taip pat nesumažins planetos.

Gyvenamas mėnulis yra vienintelis protingas būdas, kaip galėtumėte pasiekti kažką stabilaus.

Mano tyrimai man sako, kad mėnulis aplink dujų milžinę greičiausiai nebus didesnis nei 1: 10 000-osios jo tėvų masės.

Teorinė masės riba tarp planetos ir rudojo nykštuko yra maždaug 13 Jupiterio masių, arba maždaug 4131,4 karto didesnė už Žemės masę. Taigi, jei mėnulis gali būti ne daugiau kaip 0,0001 karto masyvesnis nei dujų milžinas, jis gali būti ne daugiau kaip 0,41314 karto didesnis už Žemės masę.

Jupiterio masė yra 317,8 Žemės. Jo masyviausias mėnulis Ganimedas turi 0,025 Žemės masę. Taigi Jupiterio masė yra 12 712 kartų didesnė už masyviausio mėnulio masę.

Saturno masė yra 95,159 Žemės. Jos masyviausias mėnulis Titanas turi 0,0225 Žemės. Taigi Saturno masė yra 4229,28 karto didesnė už masyviausio mėnulio masę.

Urano masė yra 14,536 Žemės. Masyviausias jos mėnulis - Titanija - turi 0,0005908 Žemės masę. Taigi Urano masė yra 44 603,926 karto didesnė už masyviausio mėnulio masę.

Neptūno masė yra 17,147 Žemės. Masyviausias jos mėnulis Tritonas turi 0,00359 Žemės masę. Taigi Neptūno masė yra 4776,3231 karto didesnė už masiškiausio mėnulio masę.

Taigi pagal mūsų Saulės sistemos dujų milžinių planetų pavyzdžius mėnulis su Žemės mase galėtų skrieti aplink dujų milžinės planetą, kurios masė būtų 4 229,28 arba 4776,3231 karto didesnė už Žemės masę, kuri būtų 13,307992 arba 15,029336 kartus didesnė už Žemės masę. masė Jupiterio. Tai šiek tiek viršytų teorinę apatinę rudojo nykštuko masės ribą.

Didžiausio ir masiškiausio Saulės sistemos mėnulio, Ganimedo, spindulys yra tik 0,4R⊕ (R Earth yra Žemės spindulys), o masė yra 0,025M⊕. Klausimas, ar aplink ekstrasolines planetas galėjo susidaryti kur kas masyvesni mėnuliai, yra aktyvi tyrimų sritis. Canupas ir Wardas (2006) parodė, kad milžiniškų planetų aplinkplanetiniame diske susiformavusių mėnulių masė yra ~ 10–4 kartus didesnė nei planetos.

„Canup R.M.“ Wardas W. R. Bendras dujinių planetų palydovinių sistemų masinis mastelis. Gamta. 2006441: 834–839. [„PubMed“]

Masės suvaržytas susidarymas in situ tampa labai svarbus egzomonams aplink mažos masės žvaigždžių IHZ planetose, nes trūksta tokių milžiniškų planetų. Puikų Jupiterio ir Saturno palydovų sistemų susidarymo tyrimą pateikė Sasaki ir kt. (2010), kuris parodė, kad aplink daugumą dujų gigantų turėtų kauptis panašaus dydžio mėnuliai kaip Io, Europa, Ganymede, Callisto ir Titan. Be to, pagal jų 5 pav. Ir privatų bendravimą su Takanori Sasaki, aplink milžiniškas planetas galima formuoti Marso ar net Žemės masės mėnulius. Priklausomai nuo to, ar planeta sukaupia pakankamai masės, kad atsirastų protostelarinio disko spraga, šios palydovų sistemos greičiausiai bus kelios ir rezonuojančios (kaip Jupiterio atveju), ar jose bus tik vienas pagrindinis mėnulis (žr. Saturną). Ogihara ir Ida (2012) pratęsė šiuos tyrimus, kad paaiškintų jovijos palydovų kompozicinį gradientą. Jų rezultatai paaiškina, kodėl vandens turtingi mėnuliai yra toliau nuo savo milžiniškos priimančiosios planetos, ir reiškia, kad orbitos rezonansai 2: 1 turėtų būti įprasti. Nepakankamos palydovų masės aklavietės apėjimo būdai yra masyvių mėnulių gravitacinis gaudymas (Debes and Sigurdsson, 2007 Porter ir Grundy, 2011 Quarles et al., 2012), kuris, atrodo, pasiteisino „Triton“ aplink Neptūną (Goldreich ir kt., 1989 m. Agnoras ir Hamiltonas, 2006 m.) Trojos arklys (Eberle et al., 2011) dujų traukos užfiksavimas pirmykščiuose apybraižų apvalkaluose (Pollack ir kt., 1979). Heppenheimeris ir Porco, 1977 m. Jewittas ir Haghighipouras, 2007) mėnulių sujungimas (Mosqueira ir Estrada, 2003) ir poveikis sausumos planetoms (Canup, 2004 Withers and Barnes, 2010 Elser et al., 2011). Tokie mėnuliai atitiktų netaisyklingus Saulės sistemos palydovus, priešingai nei įprasti palydovai, kurie susidaro vietoje. Netaisyklingi palydovai dažnai seka tolimas, pasvirusias ir dažnai ekscentriškas ar net retrogradines orbitas apie savo planetą (Carruba ir kt., 2002). Kol kas darome prielaidą, kad egzistuoja Žemės masės ekstrasoliniai mėnuliai - ar jie būtų reguliarūs, ar netaisyklingi.

Sasaki T. Stewart G.R. Ida S. Skirtingų jovijos saturno palydovų sistemų architektūros kilmė. Astrophys J. 2010714: 1052–1064.

Ogihara M. Ida S. Palydovų susidarymo aplink milžiniškas planetas N kūno modeliavimas: Galilėjos palydovų orbitos konfigūracijos kilmė. Astrophys J. 2012753 doi: 10.1088 / 0004-637X / 753/1/60.

„Triton“ masė yra 2,0936 karto didesnė, nei turėtų būti mėnulis, suformuotas Neptūno cirkuliaciniame plane, pasak Canupo ir Wardo. Manoma, kad Tritoną užfiksavo Neptūnas.

Titano masė yra 2,3644 karto didesnė, nei turėtų būti mėnulis, suformuotas Saturno cirkuliaciniame diske, pasak Canupo ir Wardo. Taigi Titanas turėjo gauti savo masę vienu ar keliais procesais, siūlomais, kad mėnuliai galėtų viršyti masės ribą, kurią paskelbė Canupas ir Wardas.

Bet kodėl dujų milžinai ir jų mėnuliai yra vieninteliai palydovų dujų milžinių modeliai?

Žemė yra 81,300813 karto didesnė už Mėnulio masę. Naudojant Žemės ir Mėnulio sistemą kaip modelį, mėnulis su Žemės mase galėtų skrieti aplink dujų milžinės planetą, kurios masė būtų 81,300813 karto didesnė už Žemės masę, ne tokia masyvi, kaip Saturnas.

Nykštukinės Plutono planetos masė yra 8,1967 kartus didesnė už didžiausią mėnulį Charoną. Naudojant „Pluto-Charon“ sistemą kaip modelį, mėnulis su Žemės mase galėtų skrieti aplink dujų milžinės planetą, kurios masė būtų 8,1967 karto didesnė už Žemės masę, ne tokia masyvi, kaip Uranas.


Kas nutiktų, jei Marsas ir Venera pakeistų vietas?

Kas nutiktų, jei pakeistumėte Marso ir Veneros orbitas? Ar mūsų Saulės sistema turėtų daugiau gyvenamųjų pasaulių?

Tai buvo klausimas, iškeltas rugpjūčio pabaigoje Hiustone vykusiame susitikime „Sausumos planetų lyginamoji klimatologija III“. Jis subūrė mokslininkus iš disciplinų, tarp kurių buvo astronomai, klimato mokslas, geofizika ir biologija, kad susidarytų vaizdą apie tai, kas veikia aplinką uolinguose mūsų Saulės sistemos ir toli už jos ribų.

Klausimas dėl Veneros ir Marso buvo pasiūlytas kaip gedankeneksperimentas arba „minties eksperimentas“, mėgstamas Alberto Einšteino, kad konceptualiai suprastų temą. Tokią problemą metant tarpdisciplininei grupei Hiustone buvo mėsa prieš liūtus: šio klausimo elementai buvo ketinami išardyti.

Žemės orbita yra tarp Veneros ir Marso, o Venera skrieja arčiau saulės, o Marsas - toliau. Nors abu mūsų kaimynai yra uolūs pasauliai, nė vienas iš populiariausių atostogų vietų nėra.

Marso masė yra vos dešimtoji Žemės masės, plona atmosfera, kurią saulės vėjas pašalina iš saulės tekančios aukštos energijos dalelių srautu. Neturint reikšmingos dujų dangos šilumai sulaikyti, Marso paviršiaus temperatūra yra vidutiniškai -80 ° F (-60 ° C). Pažymėtina, kad Marsas skrieja klasikinės gyvenamosios zonos (kur į Žemę panaši planeta galėtų palaikyti paviršinį vandenį) ribose, tačiau mažytė planeta nesugeba taip gerai reguliuoti temperatūros, kaip Žemė gali toje pačioje vietoje.

Skirtingai nuo Marso, Veneros masė yra beveik tokia pati kaip Žemės. Tačiau planetą dusina tiršta atmosfera, kurią sudaro daugiausia anglies dioksidas. Šių dujų šilumos sulaikymo galimybės paviršiaus temperatūra pakyla iki aukštesnės nei švino lydymosi temperatūros - 860 ° F (460 ° C).

Bet ką daryti, jei mes galėtume pakeisti šių planetų orbitas, kad Marsas būtų šiltesnis, o Venera - vėsesnis? Ar pastebėtume, kad nebesame vienintelis Saulės sistemos tinkamas gyventi pasaulis?

"Šiuolaikinis Marsas Veneros orbitoje pagal Žemės standartus būtų gana skrudinamas", - siūlo klimato mokslininkas Chrisas Colose'as, įsikūręs NASA Goddardo kosminių tyrimų institute ir pasiūlęs temą diskusijoms.

Nuvilkus dabartinį Marsą į Veneros orbitą, padidėtų saulės spindulių, patenkančių į raudoną planetą, kiekis. Kadangi plona atmosfera mažai veikia paviršiaus temperatūrą, vidutinės sąlygos turėtų pakilti iki maždaug 90 ° F (32 ° C), panašiai kaip Žemės tropikuose. Tačiau plona Marso atmosfera ir toliau kelia problemą.

Colose'as pažymėjo, kad be storesnės atmosferos ar vandenyno šiluma nebus efektyviai perduodama aplink Marsą. Tai lemtų ekstremalius sezonus ir temperatūros pokyčius tarp dienos ir nakties. Dėl plonos Marso atmosferos paviršiaus slėgis siekia vos 6 milibarus, palyginti su 1 baru Žemėje. Esant tokiam žemam slėgiui, vandens virimo temperatūra krinta, kad visas grynas paviršinis vanduo būtų užšaldytas arba garuotas.

Marsas tikrai turi ledo dangtelius, susidedančius iš užšalusio anglies dioksido, o daugiau šiltnamio efektą sukeliančių dujų įleidžiama į dirvožemį. Diskusijoje kilo trumpas vilties žvilgsnis į mažą pasaulį su pasiūlymu, kad jie bus išlaisvinti esant aukštesnei Veneros orbitos temperatūrai, užtikrinant Marso tankesnę atmosferą.

Tačiau naujausi tyrimai rodo, kad nėra pakankamai sulaikyto anglies dioksido, kad Marse būtų užtikrinta didelė atmosfera. „Nature Astronomy“ paskelbtame straipsnyje Bruce'as Jakosky iš Kolorado universiteto ir Christopheris Edwardsas iš Šiaurės Arizonos universiteto apskaičiavo, kad ištirpdžius ledo dangalus būtų galima sukurti ne daugiau kaip 15 milibarų atmosferą.

Marso uolienose įstrigusiam anglies dioksidui išsiskirti reikėtų aukštesnei nei 300 ° C temperatūrai, tai Marso vertė per didelė net Veneros orbitoje. 15 milibarų padvigubina dabartinės atmosferos slėgį Marse ir viršija vadinamąjį „trigubą vandens“ tašką, kuris turėtų leisti skystam vandeniui egzistuoti. Tačiau Jakosky ir Edwardsas pažymi, kad sausame Marso ore garavimas būtų greitas. Tada susidūrėme su kita problema: Marsas nesugeba laikytis atmosferos.

Orbita aplink Marsą yra NASA Marso atmosferos ir lakiosios evoliucijos misija (MAVEN). MAVEN duomenys atskleidė, kad Marso atmosferą nubraukė saulės vėjas. Tai problema, kuri būtų sustiprinta Veneros orbitoje.

"Atmosferos nuostoliai būtų didesni dabartinėje Veneros padėtyje, nes padidėtų saulės vėjo dinaminis slėgis", - sakė Chuanfei Dongas iš Prinstono universiteto, modeliavęs atmosferos nuostolius Marse ir ne Saulės planetose.

Šis „dinaminis slėgis“ yra saulės vėjo dalelių tankio ir jų greičio derinys. Greitis labai nesikeičia tarp Marso ir Veneros - paaiškino Dongas, tačiau arčiau esančios Veneros arti saulės tankis padidėja beveik 4,5 karto. Tai reikštų, kad Marso atmosfera bus prarasta dar greičiau nei dabartinėje padėtyje.

"Aš įtariu, kad tai būtų tik šiltesnė uola", - padarė išvadą Colose.

Nors atrodo, kad Marsui sekasi ne geriau Veneros vietoje, o kas būtų, jei Venera būtų tempiama į išorę iki dabartinės Marso orbitos? Ar ši Žemės dydžio planeta, gyvenamoje zonoje, atsigaivins ir taps antruoju gyvenamuoju pasauliu?

Keista, kad Venerą atvėsinti gali būti ne taip paprasta, kaip sumažinti saulės šviesą. Venera turi labai aukštą albedą, o tai reiškia, kad planeta atspindi maždaug 75% gaunamos spinduliuotės. Slopinančią temperatūrą planetos paviršiuje lemia ne aukštas saulės spindulių lygis, o atmosferos storis. Todėl sąlygos planetoje gali būti nedelsiant paveiktos, jei Venera skrieja vėsesnėje Marso vietoje.

"Veneros atmosfera yra pusiausvyroje", - nurodė Kevinas McGouldrickas iš Kolorado universiteto ir mokslininkas, dalyvaujantis Japonijos misijoje "Akatsuki" tyrinėti Veneros atmosferą. „Tai reiškia, kad dabartinė jo struktūra priklauso nuo saulės spinduliuotės. Jei pakeisite tą radiaciją, atmosfera ilgainiui sureguliuos, bet greičiausiai tai nebus greita “.

Kas tiksliai nutiktų su 90 barų Veneros atmosfera ilgainiui, nėra akivaizdu. Gali būti, kad planeta pamažu atvės iki vidutinio klimato sąlygų. Arba, blizgantis planetos albedas gali sumažėti, atvėsus viršutinei atmosferos daliai. Tai leistų Venerai sugerti didesnę dalį radiacijos, kuri pasiekė naują orbitą, ir padėtų palaikyti slopinančias paviršiaus sąlygas. Norint tikrai atvėsinti planetą, Venerą gali tekti ištempti už gyvenamosios zonos ribų.

„Praėjus maždaug 1,3 au, anglies dioksidas pradės kondensuotis į debesis, o taip pat ir į paviršių kaip ledas“, - sakė Ramsesas Ramirezas iš Tokijo Žemės ir gyvybės mokslų instituto (ELSI), kuris specializuojasi gyvenamosios zonos kraštų modeliavime. („Au“ yra astronominis vienetas, kuris yra atstumas nuo mūsų saulės iki Žemės.)

Kondensuodamasis anglies dioksidas nebegali veikti kaip šiltnamio efektą sukeliančios dujos ir sulaikyti šilumą. Vietoj to, ledas ir debesys paprastai atspindi šilumą nuo paviršiaus. Tai apibrėžia išorinį klasikinės gyvenamosios zonos kraštą, kai anglies dioksidas turėtų būti daugiausia kondensuojamas iš atmosferos maždaug 1,7 au. Rezultatas turėtų būti greitas Veneros atvėsimas. Tačiau ši gyvenamosios zonos išorinė riba buvo apskaičiuota į Žemę panašiai atmosferai.

"Veneros atmosferoje, palyginti su Žeme, vyksta kiti dalykai, pavyzdžiui, sieros rūgšties debesys", - pažymėjo Ramirezas. „Ir jis yra daug sausesnis, todėl šis taškas (kur kondensuojasi anglies dioksidas) Venerai gali skirtis“.

Jei Venera būtų nuolat traukiama į išorę, net ir didelis planetos šilumos tiekimas būtų išnaudotas.

"Jei jūs išmestumėte Venerą iš Saulės sistemos kaip nesąžiningą planetą, ji galų gale atvėstų!" atkreipė dėmesį NASA Goddardo tyrimų asistentas Maxas Parksas.

Panašu, kad paprasčiausiai pakeitus dabartinės Veneros ir Marso orbitas, antrasis gyvenamas pasaulis nesukurtų. Bet kas, jei dvi planetos susiformuotų priešingose ​​vietose? Vargu ar Marsui sekėsi geriau, bet ar Venera būtų išvengusi formuoti švino tirpsmo atmosferą ir tapusi antra Žemė?

Iš pirmo žvilgsnio tai atrodo labai tikėtina. Jei Žemė būtų nustumta į vidų iki Veneros orbitos, tada vanduo pradėtų greitai garuoti. Kaip ir anglies dioksidas, vandens garai yra šiltnamio efektą sukeliančios dujos ir padeda sulaikyti šilumą. Todėl planetos temperatūra bėgimo ciklo metu nuolat didės, kol visas vanduo išgaruos. Šis „išbėgęs šiltnamio efektas“ yra galima Veneros istorija, paaiškinanti jos siaubingas paviršiaus sąlygas. Jei planeta būtų susiformavusi gyvenamojoje zonoje, reikėtų vengti šio bėgimo proceso, kaip tai buvo daroma Žemei.

„Kai pasiūliau šią temą, man kilo klausimas, ar egzistuotų dvi apgyvendintos planetos (Žemė ir Venera), jei Marsas ir Venera susiformuotų priešingose ​​vietose“, - sakė Colose. "Būnant Marso orbitoje būtų išvengta pabėgusio šiltnamio, o Veneros dydžio planetos atmosfera nebūtų nuimta taip lengvai, kaip Marsas".

Tačiau diskusijos grupėje atskleidė, kad labai sunku pateikti kokių nors garantijų, kad planeta taps gyvenama. Vienas iš rezultatyvaus ruletės žaidimo pavyzdžių yra planetos pluta. Veneros pluta yra ištisinis dangtis, o ne suskaidytų plokščių serija kaip Žemėje. Mūsų plokštės leidžia procesą, vadinamą plokščių tektonika, kai maistinės medžiagos yra sukamos per Žemės paviršių ir mantiją, kad būtų palaikoma gyvybė. Vis dėlto neaišku, kodėl Žemė susiformavo taip, bet Venera - ne.

Viena teorija yra ta, kad užgijusi šiltesnė Veneros pluta greitai lūžta, neleidžiant susidaryti atskiroms plokštėms. Tačiau Teksaso universiteto Matto Wellerio atlikti tyrimai rodo, kad plokščių tektonika gali susidaryti daugiausia dėl sėkmės. Maži, atsitiktiniai svyravimai gali siųsti dvi kitaip identiškas planetas skirtingais evoliucijos keliais, kurių viena vystosi plokščių tektoniką, o kita - nejudantį dangtį.Jei tai tiesa, net suformavus Žemę lygiai toje pačioje padėtyje, planeta gali būti mažiau tektoninė.

Šiltesnė Veneros orbita galėjo sutrumpinti laikotarpį, per kurį galėjo išsivystyti plokščių tektonika, tačiau planetos perkėlimas į Marso orbitą nesuteikia jokių maistingąsias medžiagas judančios plutos garantijų.

Vis dėlto, ar plokštelinė tektonika tikrai reikalinga norint gyventi, taip pat nėra žinoma. Diskusijos metu buvo pabrėžta, kad tiek Marsas, tiek Venera rodo praeities vulkaninės veiklos požymius, o tai gali būti pakankamas veiksmas, kad tinkamomis sąlygomis susidarytų gyvenamasis paviršius.

Žinoma, planetos orbitos judinimas viršija mūsų technologinius sugebėjimus. Yra ir kitų būdų, kuriuos būtų galima išbandyti, pavyzdžiui, NASA vyriausiojo mokslininko Jimo Greeno ir Dongo idėja, kurioje dirbtinai apsaugota Marso atmosfera nuo saulės vėjo.

"Mes padarėme priešingą išvadą nei Bruce'o dokumentas", - linksmai pažymėjo Dongas. „Tai gali būti įmanoma naudoti technologijas, kad Marso atmosfera būtų geresnė. Tačiau smagu girdėti skirtingus balsus, todėl mokslas yra toks įdomus! “

Prisiregistruokite ir gaukite naujausias naujienas, renginius ir galimybes iš NASA Astrobiologijos programos.


Gyvenama metano zona

Mūsų planeta yra tik tinkamu atstumu nuo Saulės, kad jos paviršiuje galėtų egzistuoti skystas vanduo ir vaidinti savo vaidmenį gyvenime. Vaizdas: NASA

Ieškodami gyvenimo kitur, daugelyje tyrimų daugiausia dėmesio skiriama skysto vandens paieškai. Bet kas būtų, jei gyvenimas galėtų egzistuoti su kitu tirpikliu? Saturno ir # 146s smogęs mėnulis „Titanas“ priverčia mokslininkus suabejoti metano pagrindu galaktikos galimybėmis.

Gyvenimo paieškos daugiausia apsiriboja vandens paieška ir # 150 mes ieškome egzoplanetų tinkamu atstumu nuo jų žvaigždžių, kad skystas vanduo galėtų laisvai purslėti ir tekėti jų paviršiuose, mes sekame vandenį ir # 146 raudonojoje planetoje. Marsas ir SETI tiria radijo dažnius & # 145 vandens skylėje & # 146 tarp neutralaus vandenilio 1 420 MHz ir 1 666 MHz hidroksilo linijos.

Yra dvi labai geros priežastys, kodėl mūsų dėmesys taip stipriai sutelktas į vandenį. Pirma, tai yra veiksmingas biologinės chemijos tirpiklis, leidžiantis molekulėms judėti ląstelėse ir pasižymintis draugiškomis gyvybei savybėmis ir # 150 - dideliu šilumos pajėgumu, gebėjimu išlikti skystu plačiu temperatūros diapazonu ir molekulinis tankis, verčiantis molekules organizuotis pačioms, o ne vanduo, organizuojamas aplink molekules. Antra, vandens pagrindu pagamintos chemijos biosignatūras mums daug lengviau nustatyti nuotoliniu būdu.

Be to, svarbiausias faktas apie vandens santykį su gyvybe yra tai, kad jis yra čia, Žemėje. Kai kurie teigia, kad tai yra vienintelis svarbus dalykas vandenyje, & # 148 sako Chrisas McKay iš NASA ir # 146s Ameso tyrimų centro. McKay yra astrobiologas ir planetų mokslininkas, kuris specializuojasi svetimų aplinkų medžioklėje ir tada klausia: „Ar čia kažkas gali gyventi?“ & # 146, o ne iš anksto nuspręsti, kas yra ir nėra gyvenama.

Mes gyvename planetoje, kurioje vanduo yra skystis, ir mes prisitaikėme ir tobulėjome dirbti su tuo skysčiu, sako jis. & # 147Life labai sumaniai panaudojo vandens savybes tam, kad atliktų darbus ne tik tirpalo prasme, bet ir naudodamas stiprų šio tirpalo poliškumą savo pranašumui hidrofobinių ir hidrofilinių ryšių atžvilgiu ir naudodamas pačią vandens struktūrą sulygiuokite molekules. & # 148

Tarkime, nors gyvybė neturi būti ribojama vandens chemija, ar mes sugebėtume atpažinti tokio gyvenimo parašus ir buveines, kuriose jis gyvena? Žvelgiant iš vienos pusės, vanduo atrodo toks tinkamas visam gyvenimui, nes tai gali būti vienintelis atitikmuo ir # 150 jokie kiti skysčiai neturi vandens savybių ar gausos. Kita vertus, yra dar vienas požiūris, sakantis, kad pasakojime yra daugiau ir kad gyvenimas tiesiog veikia su bet kokiomis medžiagomis, kurias turi po ranka. Žemėje ta medžiaga yra vanduo, tačiau kitose planetose tai gali būti kažkas kita. Jau atradome kitą pasaulį savo Saulės sistemoje, kur upės ir ežerai gaminami su visai kitokiu skysčiu.

Titanas ir skystis visam gyvenimui?

Vienas taškas, esantis keturių milijardų kilometrų atstumu nuo Saulės, skrieja aplink Saturną, didingą žieduotą planetą. Saturnas yra dujinis pasaulis, kuriame yra vandenilio ir helio atmosfera, o apačioje nėra pastebimo uolingo paviršiaus. Tačiau tarp ledinių mėnulių sekos yra Titanas, didesnis už Merkurijaus planetą ir suplėštas tankiu angliavandenilių smogo apsiaustu, pakibusiu jo turtingoje azoto atmosferoje. Tai vienintelis Saulės sistemos mėnulis, turintis atmosferą, ir astronomus jis suintrigavo nuo tada, kai Gerardas Kuiperis 1944 m. Aptiko metaną.

Šiame „Cassini“ erdvėlaivio darytame penkių mikronų infraraudonųjų spindulių vaizde saulės šviesa nušviečia metano ežerą netoli Titano šiaurės ašigalio. Paveikslėlis: NASA / JPL / Arizonos universitetas / DLR

Kai 2004 m. Bendra NASA & # 150ESA Cassini & # 150Huygens misija atvyko į Saturno sistemą, buvo atskleista tiesa apie Titaną. „Cassini“ infraraudonųjų spindulių kameros ir radarai rodė juodų, riebių upių ir ežerų persmelktą pasaulį, o „Huygens“ zondas pasklido per neskaidrią atmosferą ir leidosi ant šlapios potvynio, bet ne vienos drėgnos vandens. Titane, kur temperatūra yra tik 94 laipsniai aukščiau absoliutaus nulio (& # 150179 laipsnių Celsijaus), vanduo yra toks pat kietas, kaip uolose ir skystame metane teka upės slėniai ir į didelės platumos polinius ežerus. Vietoj vandens ciklo Titane yra metano ciklas ir kompleksinė molekulinė sriuba, susidariusi iš viršutinėje atmosferos dalyje esančių reakcijų tarp ultravioletinių saulės spindulių ir metano.

Tarkime, kad tokioje aplinkoje gyvybė gali egzistuoti, tai būtų visiškai nauja kategorija gyvenamųjų planetų, kur skystas metanas pakeis skystą vandenį, todėl atsiras visiškai kitokia gyvenama zona, kuri yra toliau nuo žvaigždės nei skysto vandens zona .

McKay jau lenkia žaidimą. Kartu su Ashley Gilliam iš NASA Ames ir Kalifornijos universitete Santa Cruz jis balandį paskelbė žurnale „Planetary and Space Science“, kuriame aprašoma, kur aplink raudoną nykštukinę žvaigždę galima rasti pasaulį, kurio temperatūra skystam metanui yra tinkama.

Raudonieji nykštukai ir # 150 taip pat vadinami M-nykštukais, nes jie yra klasifikuojami pagal Hertzsprung & # 150Russell diagramą & # 150 - tai žvaigždės, kurios yra mažesnės ir vėsesnės nei mūsų Saulė, todėl jas supančios planetinės sistemos yra atitinkamai sumažintos. McKay ir Gilliam apskaičiavo, kad planetos paviršiaus temperatūra būtų & # 150179 laipsniai Celsijaus zonoje tarp 0,63 ir 1,66 astronominių vienetų (99 milijonai ir 248 milijonai kilometrų aplink žvaigždę Gliese 581, M3 tipo raudoną nykštuką, esantį 20,5 šviesmečio. Jau buvo patvirtintos keturios planetos, skriejančios aplink Gliese 581, bet nė viena iš & # 145skystojo metano gyvenamojoje zonoje & # 146. Tvirtinama, kad sistemoje yra dar dvi planetos, ir viena iš jų patektų į zoną, esant 0,76 astronominei vienetų, tačiau šio pasaulio egzistavimo įrodymai pasirodė labai prieštaringi. Arba skysto metano gyvenamoji zona aplink vėsesnį M4 tipo raudonąjį nykštuką būtų dar arčiau, tarp 0,084 astronominių vienetų ir 0,23 astronominių vienetų (12,6 mln. kilometrų iki 34,4 mln.) kilometrų.

Šaltos, metano dominuojamos pasaulės gali lengvai egzistuoti aplink Saulę primenančias žvaigždes, ir „Titanas“ yra to įrodymas. Tačiau yra privalumų radus šiuos pasaulius aplink raudonuosius nykštukus. Pirma, dėl mažų orbitos spindulių juos lengviau aptikti tranzitu ar radialinio greičio doplerio poslinkiais. Antra, „Titan & # 146s“ atmosfera yra nepermatoma mėlynai ir ultravioletiniams spinduliams, tačiau permatoma raudonai ir infraraudonajai šviesai, o raudonieji nykštukai pastarųjų gamina daugiau nei pirmieji. Jei „Titanas“ suktųsi aplink raudoną nykštuką, į jo paviršių prasiskverbtų daugiau raudonos šviesos, kuri sušildytų planetą ir išplėstų skysto metano tinkamos gyventi zonos diapazoną. (Įdomu tai, kad raudonas milžinas, kuris yra arti Saulės panašios žvaigždės gyvavimo ciklo pabaigos taško, gamina panašaus raudono bangos ilgio šviesą. Kai mūsų Saulė per maždaug penkis milijardus metų išsiplečia į išpūstą raudoną milžiną, apėmusi visas planetas. iki Žemės ir galbūt Marso, Titanas gali trumpam pasinaudoti & # 150, bent jau prieš tai, kai raudonasis milžinas papūs ir paliks baltą nykštukinę žvaigždę.)

Gyvenamosios zonos Saulės sistemoje ir gyvenamosios zonos aplink Gliese 581 palyginimas. Kadangi „Gliese 581“ yra vėsesnis raudonasis nykštukas, jo skysto vandens tinkama gyventi zona yra arčiau, o skysto metano gyvenama zona būtų tarp 0,63 ir 1,66 astronominių vienetų. Vaizdas: ESO

Raudonieji nykštukai taip pat dažnai būna labai magnetiškai aktyvūs ir patiria didelius žvaigždžių pliūpsnius, skleidžiančius galingus ultravioletinių spindulių pliūpsnius. Nors šie žybsniai neturėtų negrįžtamai pakenkti eksoplanetų atmosferai, remiantis Antigonos Seguros (Universidad Nacional Autonoma de Mexico) vadovaujamais tyrimais, jie gali turėti kitokį poveikį Titano atmosferai, atskirdami molekules, kad susidarytų tokia migla, kokią matome apgaubiantį Saturną. 146s didžiausias mėnulis. Kuo raudonoji nykštukė aktyvesnė, tuo miglotesnė tampa į Titaną panašios planetos atmosfera, o kuo tirštesnė migla, tuo šaltesnis paviršius ir arčiau žvaigždės turi būti gyvenama skysto metano zona.

Didesnė ar mažesnė migla taip pat pakeistų tokio pasaulio išvaizdą, ir jei mes vieną dieną norime ieškoti medžiojamų planetų skysto metano gyvenamojoje zonoje, turime žinoti, kaip jos atrodys, taip pat kokios biosignatūros ieškoti. Būtent čia slypi pagrindinis suklupimo akmuo.

& # 147 Mes tiesiog nežinome, kokie būtų gyvenimo įspėjamieji ženklai tokioje atmosferoje, nes jie labai skiriasi nuo mūsų, & # 148 sako Lisa Kaltenegger, atliekanti gyvenamųjų egzoplanetų tyrimus Maxo Plancko institute Vokietijoje ir Harvardo & # 150Smithsonian astrofizikos centre. & # 147Tai sakant, tai greitai pasikeis, jei Chrisas [McKay] ras gyvenimą Titane ir galės mums pasakyti, ką jis gamina ir ko galėtume ieškoti nuotoliniu būdu naudodamiesi teleskopu. & # 148

Tačiau McKay jau turi keletą pasiūlymų ir, gundančiai, netgi gali būti patvirtinančių „Titan“ įrodymų. 2005 m. Jis, remdamasis Steveno Bennerio iš Floridos universiteto darbu, išleido straipsnį su Heather Smith iš Tarptautinio kosmoso universiteto Strasbūre ir aprašė, kaip Titane (& # 145methanogens & # 146) esančios metano formos gali vartoti vandenilį, acetileną. ir etaną, o iškvėpkite metaną, o ne anglies dioksidą. Jei tokia gyvybės forma egzistuotų, ji galėtų atsiskleisti vandenyje, acetilene ir etane išeikvojus paviršių.

Nuostabu, kad tai iš tikrųjų parodė šio mėnulio tyrimai, tačiau pats McKay abejoja, ar šie matavimai būtinai reiškia, kad Titane yra gyvybė. Atvirkščiai, jis atkreipia dėmesį į kitus, labiau tikėtinus paaiškinimus, įskaitant klaidas modeliuojant „Titan & # 146s“ atmosferą, kuriai iš dalies gauti šie matavimai, į nežinomus fizinius Titane vykstančius procesus, kurie nėra susiję su gyvenimu. Kalbant apie šios formulės naudojimą ieškant gyvybės kitur, vandenilio, acetileno ir etano sumažėjimas miglotos planetos paviršiuje nėra palankus nuotoliniam spektroskopiniam vaizdavimui iš daugelio šviesmečių.

& # 147Neaišku, ar pavyks pamatyti vandenilio išeikvojimą tarpžvaigždiniais atstumais, & # 148 sako McKay. & # 147Žemėje, žinoma, didelis tarpžvaigždiniais atstumais matomas biosignatūra yra deguonies kaupimasis, tačiau net ir tai nėra vienareikšmis gyvenimo rodiklis, nes didžiąją Žemės & # 146s istorijos dalį gyvybė buvo, bet ne deguonies kaupimasis. & # 148

Nepaisant to, Jonathanas Lunine'as iš Arizonos universiteto spėjo, kad ten yra daug daugiau egzotitanų nei egzotinių Žemių. Jei Chrisas McKay yra teisus dėl metano turinčio gyvenimo, tokios buveinės gali gerokai pralenkti planetų, kuriose gyvena vanduo, gyvybę. Bėda ta, kad esant skystam metanui, esant šaltai temperatūrai, gyvybės formos susidarytų labai lėtai. Gyvenimas būtų vangus. Ar galima kaip nors sušilti?

& # 147. Norint išlaikyti metano skystį šiltesnėje temperatūroje, turėtumėte sukelti didelį spaudimą, & # 148 sako Kalteneggeris. & # 147 Ir jei pagalvoji, vandens ir anglies yra labai daug. Taigi, jei planetą padarysite šiltesnę, bus daug didesnė tikimybė gauti anglies dvideginį nei metaną, o metanas išeis iš skysčio fazės, todėl neturėtumėte trigubo taško [kur esant tam tikrai temperatūrai ir slėgiui gali egzistuoti medžiaga kaip skystas, kietas ar dujinis] kaip trigubas vandens taškas Žemėje. & # 148

Jei apie šiltą skystą metaną negalima kalbėti, kokie dar yra galimi vandens pakaitalai? Vandenilio fluoridas priartėja prie skysto vandens savybių, tačiau fluoras Visatoje yra gana retas, todėl vargu ar jis turės pagrindinį gyvenimo veiksnį. Dažniau yra druska: jei temperatūra yra pakankamai karšta, druskos taps skystos.

& # 147Galiu įsivaizduoti pasaulį, kuriame yra skysčio, kuriame yra natrio chlorido, o druska kažkaip yra gyvenimo pagrindas, & # 148 sako McKay, tačiau jis pripažįsta, kad tai yra spekuliacinis. Užuot praleidęs per daug laiko svetimoms idėjoms, jis mano, kad geriau pirmiausia ieškoti aplinkos ir paklausti, ar kas nors gali ten gyventi?

Lisa Kaltenegger laikosi tos pačios filosofijos. Pirmiausia, naudodamiesi modeliais, turime išsiaiškinti, ko reikia, kad planeta būtų tinkama gyventi, o tada mes apžvelgiame duomenis apie tokius pasaulius ir matome, kaip toli galime išplėsti gyvenamojo apibrėžimą. & # 148

Vis dėlto iš beveik 700 patvirtintų egzoplanetų (neskaitant visų NASA & # 146s Keplerio misijos aptiktų nepatvirtintų pasaulių kandidatų) tik du yra tinkami skystam vandeniui, ir tai tik su sąlyga, kad aplinkybės pačiose planetose yra tobulos . Kalbant apie skystą metaną, neturint rimtų duomenų apie metano turinčių gyvybių savybes, astronomai suklys atsargiai. Net McKay vis dar palankiai vertina vandens ir gyvenamųjų vietų paiešką.

& # 147 Mes žinome, kad vanduo veikia, tai yra kažkas, ką mes suprantame, & # 148 jis sako. Nors aš tvirtinu, kad turėtume apsvarstyti skystą metaną, nežinome, kad jis veikia. Ta prasme mes vis dar spėjame. & # 148

Galime spėlioti iki kitos misijos į Titaną, kuri gali įvykti tik 2030-aisiais. Kaip Žemė yra vandens buveinių šablonas, Titanas yra metano buveinių šablonas. Tačiau, jei nebus įrodyta, kad ten egzistuoja gyvybė, skysto metano gyvenamosios zonos visada bus perduodamos vandeningų zonų naudai. Deja, mums gali trūkti didžiulio gyvenimo.


Tinkamos zonos paieškos

Nuo 2012 m. Buvo sukurta keletas mokslinių straipsnių, kuriuose išsamiai nagrinėjama „Kepler-22b“.

  • 2015 m. Europos planetų mokslo kongreso santraukoje buvo nagrinėjama Kepler-22b priimančiosios žvaigždės gaminamos energijos kintamumas, kuris turėtų įtakos jos tinkamumui.
  • 2016 m. Amerikos astronomijos draugijos susirinkimo santrauka parodė egzomoonų modeliavimo sistemoje rezultatus, kad sužinotų, kokie jie gali būti gyvenami. (Autoriai padarė išvadą, kad „palydovų sistemos taip pat turi gyvybės palaikymo potencialą“, teigiama abstrakčiai.)
  • Beje, ieškant egzomoono aplink Kepler-22b (paskelbtas Astrophysical Journal 2013 m.) Nerasta jokių šios sistemos mėnulių.

Tačiau Kepler-22b tinkamumas gyventi nebūtinai yra tikras dalykas. Jis įtrauktas tik į potencialiai gyvenamų planetų „optimalų pavyzdį“ „The Habitable Exoplanets Catalogue“ (Arecibo Puerto Riko universiteto Planetos tinkamumo laboratorijai projektas). Sąraše yra planetų, kurios gali būti ne uolingos, jose negali būti skysto vandens arba kurios gali skrieti gyvenamosios zonos krašte.


Pasaka apie tris mėnulius: ar išorinėje Saulės sistemoje yra gyvybės?

Dar gana neseniai gyvybės paieškos kitur Saulės sistemoje pirmiausia buvo sutelktos į Marsą, nes jis yra panašiausias į Žemę iš visų kitų Saulės sistemos planetų. Galimybė rasti bet kokį gyvenimą tolimesnėje išorinėje Saulės sistemoje geriausiu atveju buvo laikoma mažai tikėtina, kad per šalta, per mažai saulės spindulių, nėra jokių kietų dujų milžinų paviršių ir jokios atmosferos, apie kurią būtų galima kalbėti nei viename iš kitų mėnulių, išskyrus Titaną.

Tačiau dabar pasirodė, kad kai kurios iš vietų, kurios anksčiau buvo laikomos mažiausiai tikėtinomis gyvybei, yra kai kurios iš šių vietų dauguma tikėtina, kad užtikrins gyvenamąją aplinką. Manoma, kad mėnuliai, kurie, kaip manoma, buvo šalti ir užšalę eonams, stebina, kad yra geologiškai aktyvūs. Viena iš jų yra labiausiai vulkaniškai aktyvi vieta, žinoma Saulės sistemoje. Mažiausiai dviejų kitų paviršiuose po vandeniu yra skysto vandens vandenynai. Tai teisinga, vandenynai. Ir geizeriai. Paviršiuje jie yra ledo pasauliai, bet žemiau - vandens pasauliai. Tada yra lietus, upės, ežerai ir jūros, bet pagamintas iš skysto metano, o ne vandens. Milijardai kilometrų yra toliau nuo Saulės nei Žemė. Kas galėjo pagalvoti? Pažvelkime į tuos paskutinius tris šiek tiek išsamiau & # 8230

Nuo pat filmo 2001 m .: Kosminė odisėja pirmą kartą išėjus, Europa buvo susižavėjusi. Mažas, apledėjęs mėnulis, skriejantis aplink Jupiterį, jo vaizdavimas tame filme, kaip apgyvendintas pasaulis po ledo pluta, buvo tarsi savotiškas iš anksto numatytas vaizdas, kol erdvėlaivis „Voyager“ ir „Galileo“ mums padovanojo pirmuosius tikrus iš arti šios intriguojančios vietos vaizdus. Jo paviršinis ledo apvalkalas yra padengtas ilgais įtrūkimais ir įtrūkimais, todėl jis atrodo panašus į ledo plūdes Žemės ašigaliuose. Vis dėlto labiau nustebino atradimas, kad, kaip ir Žemėje, ši ledo danga greičiausiai plaukioja ant gilaus skysto vandens sluoksnio, esančio žemiau. Tačiau Europa & # 8217s atveju vandens sluoksnis padengia visą mėnulį - pasaulinį požeminį vandenyną. Kaip tai įmanoma? Jei yra skysto vandens, turi būti šiluma (arba didelė druskų ar amoniako koncentracija), o jei turite vandens ir šilumos, ar tuose vandenyse gali būti kažkas? Atrodo, kad gravitacinis Jupiterio traukimas suteikia pakankamai šilumos, kad vanduo būtų užšalęs, o ne užšalęs. Manoma, kad aplinka dabar panaši į vandenyno dugnus Žemėje. Saulės nėra, tačiau jei yra vulkaninių angų, generuojančių šilumą ir mineralus, kaip ir Žemėje, tokia vieta galėtų būti ideali bent jau paprastoms gyvenimo formoms. Žemėje, tokiose vietose, kaip giliai vandenynuose, gausu organizmų, kuriems išgyventi nereikia saulės šviesos.

Encelado vandens garų geizeriai. Kreditas: NASA / JPL

Tada yra „Enceladus“. Kitas labai mažas ledinis mėnulis, skriejantis aplink Saturną. Geologinė veikla buvo laikoma labai mažai tikėtina tokiame mažyčiame pasaulyje, kurio skersmuo buvo vos keli šimtai kilometrų. Bet tada Cassini pamatė geizeriai, medžiagos pluoštai, išsiveržiantys iš pietų poliarinio regiono per didelius, šiltesnius įtrūkimus, pavadintus & # 8220tigro juostelėmis. & # 8221 „Cassini“ dabar praskriejo tiesiai per geizerius, analizuodama jų sudėtį, kuri dažniausiai yra vandens garai, ledo dalelės, druskos ir organinės medžiagos. Naujausia „Cassini“ duomenimis pagrįsta analizė rodo, kad jie beveik neabejotinai kilę iš po žeme esančio skysto vandens jūros arba vandenyno. Ar šiltas, sūrus vanduo, prikrautas organinių medžiagų, ar Enceladas galėtų būti dar viena įmanoma nežemiškos gyvybės niša? Kaip ir „Europa“, į šiuos klausimus galės atsakyti tik tolesnės misijos, tačiau galimybės yra įdomios.

Radaro vaizdas iš vieno iš daugelio Titano metano ežerų. Kreditas: NASA / JPL

Titanas kai kuriais atžvilgiais dar labiau žavi, didžiausias Saturno mėnulis. Jį amžinai gaubia tiršta smogta azoto ir metano atmosfera, todėl paviršius niekada nebuvo matomas iki šiol, kai „Cassini“ ir jo mažasis landerio zondas „Huygens“ pirmą kartą pažvelgė žemiau smogo ir debesų. Titanas yra tarsi klaikiai svetima Žemės versija su lietumi, upėmis, ežerais ir jūromis, tačiau skystam vandeniui (čia nėra daug šilumos) būdamas per šaltas, jo & # 8220 vandens ciklą & # 8221 sudaro skystas metanas / etanas. Išvaizda paviršius ir geologija atrodo nuostabiai panašūs į Žemę, tačiau sąlygos yra unikalios „Titan“. Dėl šios priežasties jau seniai manoma, kad bet kokio gyvenimo galimybės čia yra geriausios. Tačiau per pastaruosius kelerius metus kai kurie mokslininkai net tokiomis šaltomis aplinkybėmis pradeda svarstyti galimybę susiformuoti gyvybei būtent tokioje aplinkoje, naudojant skysčius, išskyrus vandenį. Ar gali gyvybė atsirasti skystame metano ežere ar jūroje? Kuo jis skirtųsi nuo gyvenimo vandens pagrindu? Pernai buvo atliktas atradimas, kuris gali būti aiškinamas kaip metano gyvybės Titane įrodymas ir, atrodo, vandenilio išnykimas iš atmosferos netoli paviršiaus ir acetileno trūkumas paviršiuje. Ankstesni teoriniai tyrimai leido manyti, kad šie du dalykai, jei kada nors bus rasti, gali būti įrodymai, kad gyvybinės formos, kurių pagrindinės sudedamosios dalys yra metanas, vartojančios vandenilį ir acetileną. Visa tai vis dar yra labai spekuliuojanti, ir nors dalyvaujančių mokslininkų teigimu, cheminis paaiškinimas greičiausiai yra labiau tikėtinas, biologinio dar negalima atmesti. Būsimos siūlomos „Titan“ misijos apima plūduriuojantį zondą nusileisti viename iš ežerų ir balioną pakilti virš kraštovaizdžio, siekiant tokių paslapčių kaip niekada anksčiau. Argi tai ne šaunu?

O ir mėnulis, kuris yra labiausiai vulkaniškai aktyviausia vieta Saulės sistemoje? O, nors tame sieros šiltnamyje yra vienintelės žinomos skysčio formos, yra labai karštų lavų, manoma, kad gyvenimo galimybės vis tiek yra neįtikėtinai mažos. Bet tai gerai, kai pradedi sužinoti, kad pasauliai su vandenynais, ežerais ir kt. Gali būti daug dažnesni, nei manyta anksčiau # 8230


Žiūrėti video įrašą: Apie Jupiterį - fizikos pamokai (Sausis 2022).