Νέα τρισδιάστατα μοντέλα εξωπλανητών μας φέρνουν πιο κοντά στην απάντηση...
Εικόνα: NASA/Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics/D. Aguilar
"Για το μεγαλύτερο μέρος της ανθρώπινης ιστορίας, το ερώτημα αν υπάρχει ή όχι ζωή σε άλλους κόσμους πέρα από τη Γη, ανήκε μόνο μέσα στο φιλοσοφικό πεδίο. Μόνο τα τελευταία χρόνια είχαμε στη διάθεσή μας εργαλεία μοντελοποίησης, καθώς και την κατάλληλη τεχνολογία παρατήρησης για να αντιμετωπίσουμε το ερώτημα αυτό", δήλωσε ο Howard Chen της του Πανεπιστημίου Northwestern, μελλοντικός ερευνητής της NASA στον τομέα Γη, Επιστήμη του Διαστήματος, και Τεχνολογία (NASA's Earth & Space Science & Technology) και πρώτος συγγραφέας της ερευνητικής ομάδας η οποία είναι η πρώτη η οποία συνδυάζει τρισδιάστατα κλιματικά μοντέλα με την ατμοσφαιρική χημεία για να διερευνήσει την κατοικισιμότητα των πλανητών γύρω από αστέρια νάνους φασματικού τύπου M, τα οποία αποτελούν περίπου το 70% του συνολικού γαλαξιακού πληθυσμού.
Η νέα αυτή μελέτη από το Πανεπιστήμιο Northwestern είναι η πρώτη που περιλαμβάνει τη λεγόμενη τρισδιάστατη χημεία για να κατανοηθεί πώς η ακτινοβολία ενός αστεριού θερμαίνει ή ψύχει την ατμόσφαιρα ενός χερσαίου (ή βραχώδους) πλανήτη. Για να αναζητήσουν ζωή στο διάστημα, οι αστρονόμοι πρέπει πρώτα να ξέρουν πού να κοιτάξουν. Η νέα μελέτη του Πανεπιστημίου Northwestern θα βοηθήσει τους αστρονόμους να περιορίσουν την αναζήτηση.
Χρησιμοποιώντας το εργαλείο αυτό, οι ερευνητές έχουν επαναπροσδιορίσει τις συνθήκες που καθιστούν έναν πλανήτη κατοικήσιμο μετρώντας την ακτινοβολία του αστεριού, καθώς και τον ρυθμό περιστροφής του πλανήτη.
Μεταξύ των ευρημάτων της, η ομάδα του Πανεπιστημίου Northwestern, σε συνεργασία με ερευνητές του Πανεπιστημίου του Colorado στο Boulder των ΗΠΑ, το Εργαστήριο Εικονικού Πλανήτη της NASA (Virtual Planet Laboratory), και το Τεχνολογικό Ινστιτούτο της Μασαχουσέτης ανακάλυψε ότι μόνο οι πλανήτες που περιστρέφονται γύρω από ενεργά αστέρια - εκείνα που εκπέμπουν πολύ υπεριώδη ακτινοβολία (UV) - χάνοντας σημαντικές ποσότητες νερού λόγω της εξάτμισης. Οι πλανήτες γύρω από τα ανενεργά ή "ήσυχα" αστέρια είναι πιο πιθανό να διατηρήσουν νερό το οποίο είναι απαραίτητο για την δημιουργία και υποστήριξη της ζωής όπως την ξέρουμε.
Οι ερευνητές διαπίστωσαν επίσης ότι οι πλανήτες με λεπτές στιβάδες όζοντος, οι οποίοι κατά τα άλλα έχουν κατοικήσιμες επιφανειακές θερμοκρασίες, λαμβάνουν επικίνδυνα επίπεδα υπεριώδους ακτινοβολίας, καθιστώντας τους επικίνδυνους για σύνθετες μορφές ζωής οι οποίες ενδεχομένως θα αναπτυχθούν στις επιφάνειες των πλανητών αυτών.
"Ωστόσο, υπάρχουν πολλά αστέρια και πλανήτες εκεί έξω, πράγμα που σημαίνει ότι υπάρχουν πολλοί στόχοι", πρόσθεσε ο Daniel Horton, συγγραφέας της μελέτης. "Η μελέτη μας μπορεί να βοηθήσει στον περιορισμό του αριθμού των θέσεων στις οποίες θα πρέπει να στρέψουμε τα τηλεσκόπια μας".
Η Περιαστρική Κατοικήσιμη Ζώνη
Εικόνα 2. Η κατοικήσιμη ζώνη.
Για να διατηρήσουν την ύπαρξη σε πολύπλοκες μορφές ζωής, οι πλανήτες πρέπει να είναι σε θέση να διατηρούν υγρό νερό. Εάν ένας πλανήτης είναι πολύ κοντά στο μητρικό του αστέρι, τότε το νερό θα εξατμιστεί εντελώς. Εάν ένας πλανήτης είναι πολύ μακριά από το αστέρι του, τότε το νερό θα παγώσει και το φαινόμενο του θερμοκηπίου δεν θα είναι σε θέση να κρατήσει την επιφάνεια αρκετά ζεστή ώστε να υποστηρίξει ζωή. Αυτή η περιοχή η οποία χαρακτηριστικά λέγεται και ζώνη της Χρυσομαλλούσας (Goldilocks zone or area) ονομάζεται "Περιαστρική Κατοικήσιμη Ζώνη στα Αγγλικά Circumstellar Habitable Zone", όρος ο οποίος επινοήθηκε από τον καθηγητή James Kasting του Πολιτειακού Πανεπιστημίου Penn στην Πενσυλβάνια των ΗΠΑ.
Οι ερευνητές εργάζονται ώστε να κατανοήσουν πόσο κοντά είναι το πολύ κοντά - και πόσο μακριά είναι το πάρα πολύ μακριά - για έναν πλανήτη για να συντηρεί υγρό νερό. Με άλλα λόγια, αναζητούν την "εσωτερική άκρη" της κατοικήσιμης ζώνης.
"Η εσωτερική άκρη του Ηλιακού μας συστήματος είναι μεταξύ των πλανητών Αφροδίτης και Γης", εξήγησε ο Chen. "Η Αφροδίτη δεν είναι κατοικήσιμη ενώ η Γη είναι. "
Ο Horton και ο Chen παρατηρούν πέρα από το Ηλιακό μας σύστημα για να εντοπίσουν τις κατοικήσιμες αυτές ζώνες μέσα στα αστρικά συστήματα νάνων αστέρων φασματικού τύπου Μ. Επειδή είναι πολυάριθμοι και ευκολότεροι να εντοπιστούν και να ερευνηθούν, οι Μ νάνοι πλανήτες οι οποίοι έχουν εξελιχθεί ως φαβορί στην αναζήτηση κατοικήσιμων πλανητών. Παίρνουν το όνομά τους από τα μικρά, ψυχρά, και σκοτεινά αστέρια γύρω από τα οποία περιστρέφονται, τα οποία ονομάζονται Μ νάνοι ή "ερυθροί νάνοι" αστέρες.
Κρίσιμη χημεία
Άλλοι ερευνητές έχουν χαρακτηρίσει τις ατμόσφαιρες των Μ νάνων πλανητών χρησιμοποιώντας τόσο μονοδιάστατα καθολικά κλιματικά μοντέλα (1D) όσο και τρισδιάστατα (3D). Τα μοντέλα αυτά χρησιμοποιούνται επίσης και στη Γη για να γίνει καλύτερα κατανοητό το κλίμα και η αλλαγή του κλίματος. Προηγούμενες τρισδιάστατες μελέτες σε βραχώδεις εξωπλανήτες, ωστόσο, έχουν παραλείψει κάτι σημαντικό: τη Χημεία.
Συνδέοντας την τρισδιάστατη μοντελοποίηση του κλίματος με τη φωτοχημεία (photochemistry) και την ατμοσφαιρική χημεία (atmospheric chemistry), οι Horton και Chen δημιούργησαν μια πιο ολοκληρωμένη εικόνα του πώς η υπεριώδης ακτινοβολία ενός αστεριού αλληλεπιδρά με αέρια, συμπεριλαμβανομένων των υδρατμών και του όζοντος, στην ατμόσφαιρα ενός πλανήτη.
Στις προσομοιώσεις τους, οι Horton και Chen διαπίστωσαν ότι η ακτινοβολία ενός αστεριού παίζει αποφασιστικό παράγοντα για το κατά πόσον ένας πλανήτης είναι κατοικήσιμος ή όχι. Συγκεκριμένα, ανακάλυψαν ότι οι πλανήτες που βρίσκονται σε τροχιά γύρω από ενεργά αστέρια είναι ευάλωτοι στην απώλεια σημαντικών ποσοτήτων νερού λόγω εξάτμισης. Αυτό βρίσκεται σε πλήρη αντίθεση με μια προηγούμενη έρευνα η οποία χρησιμοποιεί κλιματικά μοντέλα χωρίς ενεργή φωτοχημεία.
Η ομάδα διαπίστωσε επίσης ότι πολλοί πλανήτες στην περιαστρική κατοικήσιμη ζώνη δεν μπορούσαν να διατηρήσουν ζωή λόγω των λεπτών στρωμάτων όζοντος στις ατμόσφαιρες τους. Παρά το γεγονός ότι έχουν διαφορετικά κατοικήσιμες θερμοκρασίες επιφάνειας, τα στρώματα όζοντος αυτών των πλανητών επιτρέπουν την υπερβολική υπεριώδη ακτινοβολία να διέρχεται και να διεισδύει στο έδαφος. Το επίπεδο ακτινοβολίας σε αυτή τη περίπτωση θα ήταν επικίνδυνο για την ζωή πάνω στη επιφάνεια.
"Η τρισδιάστατη φωτοχημεία παίζει τεράστιο ρόλο επειδή παρέχει θέρμανση ή ψύξη, κάτι που μπορεί να επηρεάσει τη θερμοδυναμική και ίσως την ατμοσφαιρική σύνθεση ενός πλανητικού συστήματος", δήλωσε ο Chen. "Στη πραγματικότητα αυτά τα είδη των μοντέλων δεν έχουν χρησιμοποιηθεί καθόλου στην εξωπλανητική βιβλιογραφία η οποία μελετά τους βραχώδεις πλανήτες επειδή είναι πάρα πολύ δαπανηρά. Άλλα φωτοχημικά μοντέλα τα οποία μελετούν πολύ μεγαλύτερους πλανήτες, όπως αέριους γίγαντες και καυτούς Δίες, δείχνουν ήδη ότι δεν μπορεί κανείς να παραμελήσει τη χημεία όταν ερευνά το κλίμα".
"Επίσης, ήταν δύσκολο να προσαρμοστούν τα μοντέλα αυτά επειδή σχεδιάστηκαν αρχικά για γήινες συνθήκες", δήλωσε ο Horton. "Το να τροποποιήσουμε τις οριακές συνθήκες και να εξακολουθούν τα μοντέλα μας να λειτουργούν με επιτυχία ήταν μία πρόκληση."
Είμαστε μόνοι;
Οι Horton και Chen πιστεύουν ότι οι πληροφορίες αυτές θα βοηθήσουν τους παρατηρησιακούς αστρονόμους στην αναζήτηση ζωής και σε άλλα μέρη του Σύμπαντος. Όργανα, όπως το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble και το (μελλοντικό) διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb, έχουν τη δυνατότητα ανίχνευσης υδρατμών και όζοντος σε εξωπλανήτες. Απλώς πρέπει να ξέρουν πού να κοιτάξουν.
"Είμαστε μόνοι μας ;" είναι μια από τις μεγαλύτερες αναπάντητες ερωτήσεις ", δήλωσε ο Chen. "Εάν μπορούμε να προβλέψουμε ποιοι πλανήτες είναι πιο πιθανό να φιλοξενήσουν ζωή, τότε θα μπορούσαμε να είμαστε πολύ πιο κοντά στην απάντηση σε αυτό το ερώτημα στο κοντινό μας μέλλον."
Η έρευνα δημοσιεύθηκε στις 14 Νοεμβρίου στο περιοδικό Astrophysical Journal.
……………….*………………..
Ενημερωθείτε για θέματα Αστρονομίας και Επιστήμης στις ομάδες μας στο
Facebook:
Και στο blog: Αστρονομία και Επιστήμη
Πηγές υπάρχουν επίσης και στις παραπομπές του κειμένου (οι λέξεις με τα
μπλε ή κόκκινα γράμματα)
Απόδοση στα Ελληνικά κείμενο και εικόνα 2: Δημήτρης Γκίκας.
Για διορθώσεις
μετάφρασης ως προς το πρότυπο κείμενο, απορίες, ή συμπληρώματα, γράψτε
μας: gikasd63@hotmail.com η αφήστε μήνυμα inbox στη
Σελίδα:
Επίσης εάν θέλετε να δημοσιευτεί στο μπλόγκ μας κάποια δική σας εργασία,
άρθρο, ή paper σχετικά με την επιστήμη, αποστείλατε τα άρθρα αυτά συνοδευόμενα
απαραίτητα από τη σχετική βιβλιογραφία, και την σχετική έντυπη
άδεια σας για δημοσίευση στο μπλόγκ μας, στη
διεύθυνση: gikasd63@hotmail.com . Η δημοσίευση είναι εντελώς
δωρεάν.
Εάν, κατά την άποψή σας, υπάρχουν επιστημονικά λάθη στο πρότυπο κείμενο η
ομάδα μας δεν μπορεί να παρέμβει και να το αλλάξει χωρίς την συναίνεση του
αρθρογράφου. Για οποιαδήποτε τέτοια αλλαγή επικοινωνήστε με την πηγή του
άρθρου.
Το κείμενο υπόκειται σε επικαιροποίηση αν υπάρξουν έγκυρες διορθώσεις
ή νέα στοιχεία που αφορούν το θέμα του άρθρου.
