İlkel bir hidrojen ve helyum atmosferine sahip düşük kütleli gezegenler, suyun sıvı fazda olmasına izin veren sıcaklıklara ve basınçlara sahip olabilir. Sıvı suyun varlığı yaşam için elverişlidir, bu nedenle bu gezegenler potansiyel olarak milyarlarca yıl boyunca egzotik yaşam alanlarını barındırır. Kredi: © (CC BY-NC-SA 4.0) – Thibaut Roger – Universität Bern – Universität Zürich.
Dünya’da yaşam okyanuslarda başladı. Diğer gezegenlerde yaşam arayışında, sıvı su potansiyeli bu nedenle önemli bir bileşendir. Onu bulmak için bilim adamları geleneksel olarak bizimkine benzer gezegenler aradılar. Yine de, uzun vadeli sıvı su, Dünya’dakine benzer koşullar altında olmak zorunda değildir. Ulusal Araştırmada Yeterlilik Merkezi (NCCR) PlanetS üyesi olan Bern Üniversitesi ve Zürih Üniversitesi araştırmacıları, dergide yayınlanan bir çalışmada rapor veriyor. Doğa AstronomiBu elverişli koşullar, ana gezegenimize neredeyse hiç benzemeyen gezegenlerde milyarlarca yıl boyunca bile meydana gelebilir.
İlkel seralar
Zürih Üniversitesi’nde Teorik Astrofizik Profesörü ve NCCR PlanetS’in bir üyesi olan ortak yazar Ravit Helled, “Suyun Dünya’da sıvı olabilmesinin nedenlerinden biri atmosferidir” diye açıklıyor. Araştırmacı, “Doğal sera etkisi ile okyanuslar, nehirler ve yağmur için doğru koşulları yaratmak için doğru miktarda ısıyı yakalar” diyor.
Bununla birlikte, Dünya’nın atmosferi eski tarihinde çok farklıydı. Helled, “Gezegen ilk kez kozmik gaz ve tozdan oluştuğunda, çoğunlukla Hidrojen ve Helyumdan oluşan bir atmosfer topladı – sözde ilkel atmosfer”. Bununla birlikte, gelişimi sırasında Dünya bu ilkel atmosferi kaybetti.
Çok çeşitli yarı ana eksenlerde (1 au ila 100 au) ve zarf kütlelerinde (10 au) gezegenler için sıvı su koşullarının süresi-1.8 10’a kadar-6 M⊕). Gezegenler, Güneş benzeri bir yıldızın parlaklık evrimine dayalı olarak güneşlenme alırlar. a–cÇekirdek kütleleri 1.5 (a), 3 (b) ve 8 M⊕ (c). Toplam evrimin süresi 8 Gyr’dir. Bir ızgara noktasının rengi, sıvı suya izin veren sürekli yüzey basınçlarının ve sıcaklıklarının ne kadar süreyle olduğunu gösterir. τlqw. Bunlar 10 Myr (mor) ile 5 Gyr (sarı) arasında değişir. Gri haçlar, 10 Myr’den daha uzun süren sıvı su koşullarının olmadığı durumlara karşılık gelir. Bu simülasyonlarda atmosferik kayıp dikkate alınmaz. dÇekirdek kütlesi 3 olan gezegenler için sonuçlar M⊕ancak yüzey sıcaklığının 270 ile 400 K arasında kalması gerektiği kısıtlaması dahil. Her panel, mesafenin 10’a ayarlandığı bir ‘bağsız’ durum içerir.6au ve güneş güneşlenme ihmal edilebilir hale geldi. Kredi: Doğa Astronomi (2022). DOI: 10.1038/s41550-022-01699-8
Diğer, daha büyük gezegenler, bazı durumlarda süresiz olarak tutabilecekleri çok daha büyük ilkel atmosferler toplayabilir. Helled, “Bu tür devasa ilkel atmosferler aynı zamanda bir sera etkisine neden olabilir – bugün Dünya’nın atmosferine çok benzer. Bu nedenle, bu atmosferlerin sıvı su için gerekli koşulları yaratmaya yardımcı olup olmayacağını öğrenmek istedik” diyor Helled.
Milyarlarca yıldır sıvı su
Bunu yapmak için ekip, sayısız gezegeni kapsamlı bir şekilde modelledi ve milyarlarca yıl boyunca gelişimlerini simüle etti. Sadece gezegenlerin atmosferlerinin özelliklerini değil, aynı zamanda ilgili yıldızların radyasyonunun yoğunluğunu ve ayrıca gezegenlerin dışa doğru yayılan iç ısısını da hesaba kattılar. Yeryüzünde bu jeotermal ısı, yüzeydeki koşullar için yalnızca küçük bir rol oynarken, büyük ilkel atmosferlere sahip gezegenlerde daha önemli bir katkıda bulunabilir.
“Bulduğumuz şey, birçok durumda, özellikle yıldızlarına yakın gezegenlerde, yıldızlardan gelen yoğun radyasyon nedeniyle ilkel atmosferlerin kaybolduğudur. Ancak atmosferlerin kaldığı durumlarda, sıvı su için doğru koşullar oluşabilir.” raporlar Marit Mol Lous, Ph.D. öğrenci ve çalışmanın baş yazarı. Bern Üniversitesi ve Zürih Üniversitesi’ndeki araştırmacıya göre, “yeterli jeotermal ısının yüzeye ulaştığı durumlarda, güneş gibi bir yıldızdan radyasyon gerekli bile değildir, böylece yüzeyde sıvının varlığına izin veren koşullar hakim olur. su.”
NCCR PlanetS’in bir üyesi olan araştırmacı, “Belki de en önemlisi, sonuçlarımız bu koşulların çok uzun süreler boyunca – on milyarlarca yıla kadar – devam edebileceğini gösteriyor.
İlkel bir hidrojen-helyum atmosferine sahip gezegenler, sıvı su sağlayan çok çeşitli koşullar sergiler. Kredi: © (CC BY-NC-SA 4.0) – Thibaut Roger – Universität Bern – Universität Zürich.
Dünya dışı yaşam arayışının ufkunu genişletmek
“Birçoğu için bu bir sürpriz olabilir. Gökbilimciler tipik olarak, yıldızların çevresinde tam olarak doğru miktarda radyasyon alan bölgelerde sıvı suyun oluşmasını beklerler: çok fazla değil, böylece su buharlaşmaz ve çok az değil. Her şey donmuyor,” diye açıklıyor Bern Üniversitesi’nde Teorik Astrofizik Profesörü ve NCCR PlanetS üyesi olan ortak yazar Christoph Mordasini.
“Sıvı suyun mevcudiyeti yaşam için muhtemel bir ön koşul olduğundan ve yaşamın Dünya’da ortaya çıkması muhtemelen milyonlarca yıl sürdüğünden, bu, uzaylı yaşam formları arayışının ufkunu büyük ölçüde genişletebilir. Sonuçlarımıza dayanarak, hatta ortaya çıkabilir. Mordasini, “bir yıldızın etrafında dönmeyen sözde serbest yüzen gezegenler” diyor.
Bağlı olmayan gezegenlerde sıvı su koşullarının süresi. Gezegenler, farklı çekirdek kütleleri ve zarf kütleleri ile simüle edilir. Izgara noktası renkleri, sürekli yüzey basınçlarının ve sıvı suya izin veren sıcaklıkların ne kadar süreyle olduğunu gösterir, τlqw. Simüle edilen en uzun süre 10 yıl için 84 milyar yıldı. M⊕ çekirdek ve 0.01M⊕ mektup. İlkel bir atmosfere sahip gezegenler sıvı su barındırabiliyorsa, iç ısı kaynağı ev sahibi yıldızdan daha yavaş evrimleşebileceğinden, bağlı olmayan gezegenlerde süre çok daha uzun olabilir. Kontur çizgileri, gezegenler için sıvı su koşullarının başlangıcını gösterir.τlqw> 100 Milyon Dolar Kredi:Doğa Astronomi (2022). DOI: 10.1038/s41550-022-01699-8
Ancak araştırmacı temkinli olmaya devam ediyor: “Sonuçlarımız heyecan verici olsa da, bir tuz tanesi ile değerlendirilmelidir. Bu tür gezegenlerin uzun süre sıvı suya sahip olmaları için doğru miktarda atmosfere sahip olmaları gerekir. Nasıl olduğunu bilmiyoruz. ortak yani.”
“Ve doğru koşullar altında bile, böyle egzotik bir potansiyel habitatta yaşamın ortaya çıkma olasılığının ne kadar olduğu belirsiz. Bu, astrobiyologlar için bir soru. Yine de, çalışmalarımızla, Dünya merkezli bir yaşam fikrimizin- dost gezegen çok dar olabilir,” diye bitiriyor Mordasini.
Dış gezegenlerin yaşanabilirliği kayalarından nasıl etkilenir?
Marit Mol Lous, İlkel H-He atmosferlerine sahip gezegenlerde potansiyel uzun vadeli yaşanabilir koşullar,Doğa Astronomi (2022). DOI: 10.1038/s41550-022-01699-8. www.nature.com/articles/s41550-022-01699-8
Alıntı: Dünya benzeri olmayan gezegenlerde de uzun süreli sıvı su mu? (2022, 27 Haziran) https://phys.org/news/2022-06-long-term-liquid-non-earth-like-planets.html adresinden 27 Haziran 2022 alındı
Bu belge telif haklarına tabidir. Özel çalışma veya araştırma amaçlı herhangi bir adil işlem dışında, yazılı izin alınmadan hiçbir bölüm çoğaltılamaz. İçerik yalnızca bilgi amaçlı sağlanmıştır.