Об экзопланетах и обитаемой зоне
Nov. 23rd, 2017 12:17 pm![[personal profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/user.png){kind=small}
atandakil_gunzeОткрытие в течение последнего времени нескольких тысяч экзопланет, обращающихся вокруг других звезд (а некоторые экзопланеты ухитряются найти даже в других галактиках) вызвало активный (и подчас непонятно, чем мотивированный) поиск среди них планет, потенциально пригодных для жизни, то есть, обращающихся вокруг своей звезды в зоне, в которой теоретически возможно возникновение и развитие жизни.
Считается, что для этого планета должна обладать следующими условиями: иметь воду в жидком виде, условия, способствующие синтезу сложных органических веществ, а также источник энергии для поддержания метаболизма.
В сущности, основной вопрос - может ли на поверхности планеты существовать жидкая вода. Возможность неуглеродных форм жизни, как и углеродных, но не основанных на воде, не рассматривается ввиду чрезвычайно сомнительного характера.
Указанная зона для данной звезды именуется ее обитаемой зоной (или зоной обитаемости, по английски - habitable zone, HZ).
Замечу: иногда в англоязычной литературе обитаемая зона именуется просто удивительно: Goldilocks zone, зона Златовласки. Почему? Потому что в "Goldilocks and the Three Bears" ("Златовласка и три медведя") девочка (которая у англоязычных народов Златовласка, а в русском переводе - просто Маша) приходит к медведям и пытается посидеть на стуле, попить из чашки и поспать на кровати.
Но стул, кровать и чашка первого комплекта для нее велики, второго - малы, а третьего - в самый раз. Астрономы тоже были детьми, и когда речь зашла о параметрах, которые в одном случае велики, в другом малы, а в третьем, в зоне обитаемости - в самый раз, вспомнили эту сказку.
При этом сам по себе термин "обитаемая зона" звучит несколько двусмысленно - его употребление создает впечатление, что пребывание планеты в этой зоне просто-таки гарантирует наличие на ней землеподобных (или шире, пригодных для жизни) условий.
Вовсе нет. Следует иметь в виду то, что обычно подразумевается, но не уточняется: "зона обитаемости", в которой находится планета, определяется из одного условия - это зона, которой на планете может существовать вода в жидком виде при самых благоприятных условиях, то есть, при подходящей отражательной способности (альбедо) и при наличии и подходящем составе атмосферы.
Если альбедо планеты слишком низко (цвет планеты близок к черному), ее поверхность будет нагреваться звездой до слишком высоких температур. Если планета имеет слишком высокое альбедо (она слишком светлая), то на ней будут низкие температуры, и жидкой воды на ней не будет. А альбедо планеты определяется рядом факторов - и составом атмосферы, и составом поверхности, и прочими - и определить его наблюдениями как правило, невозможно или почти невозможно.
Ну, а что до состава атмосферы - тут все понятно. Если ее, этой атмосферы, нет, например, у планеты нет магнитного поля и атмосферу "сдуло" за миллионы лет излучением звезды - какие уж тут вода и жизнь... А если атмосфера неподходящего состава, то ни жизни вообще, ни воды в частности на ней не будет.
Опять же, если орбита планеты достаточно эксцентрична - то в среднем подходящие условия на ней будут достигаться примерно так же, как и точные показания стоящих часов - два раза за один оборот (только вокруг звезды). А остальное время там может быть все, что угодно.
И существует еще множество разнообразных факторов, которые эффективно исключают возникновение и длительное существование на планете любой мыслимой жизни, как бы ни привлекательно выглядело ее положение у звезды.
Поэтому открытие планеты, находящейся в зоне обитаемости само по себе вообще ни о чем не говорит.
Ну, а для того, чтобы пояснить свою мысль, приведу пример.
Некоторое время назад была обнаружена землеподобная планета, которая по информации о звезде, вокруг которой она вращается, собственной орбите и размере является подходящей для возникновения и поддержания жизни в большей степени, чем планеты, перечисленные мной ранее. Данные наблюдений и расчетов показывают, что ее масса составляет 0,885 земных, ускорение свободного падения на поверхности - 0,9 земного, период обращения - 0,6 года, расстояние от звезды - 0,72 а.е. Расчетная температура поверхности в предположении, что альбедо планеты равно земному - 50-80 градусов Цельсия. При этом вследствие благоприятных условий наблюдения удалось доказать, что на планете есть атмосфера.
Почти идеальный мир... Он лучше других соответствует всем перечисленным критериям.
Если Вы не узнали, о чем идет речь, я расскажу. Это - Венера. :)
Да, из тысяч известных планет наилучшим образом соответствует всем критериям соответствия условиям существования жизни именно Венера...
А всякие мелочи, такие как температура на ее поверхности, равная 475 градусов, нам известны только потому, что она существует у нас под боком, а не у другой звезды. Если бы Венера нашлась около какого-нибудь двойника Солнца типа Беты Гончих Псов, среди кандидатов в обитаемые планеты она заняла бы первое место.
А вот Земля, например, по многим критериям обитаемости занимает далеко не первое место.
А вообще, по поводу определения зоны обитаемости звезды есть один весьма характерный пример.
Не так давно четыре самых распространенных критерия определения обитаемой зоны были проверены на примере Солнечной системы. Результаты получились весьма пикантными.
Согласно одному из критериев Венера входит в зону обитаемости Солнца. Согласно другому - в эту зону не входит Земля. Согласно третьему - Земля находится почти у самой внутренней границы зоны.
При этом в одном отношении радует стабильность критериев - по всем четырем критериям в обитаемой зоне находится Марс.
Разумеется, наши планеты-гиганты в зону обитаемости не входят (то-то так активно планируют искать жизнь на Европе, Энцеладе и Титане!).
Это я к чему.... Это я к тому, что, наткнувшись на радостное сообщение: "Ученые обнаружили планету, на которой может существовать жизнь!", в любом случае, не спешите радоваться - помните, что определение возможности существования жизни на планете (даже безотносительно особенностей ее родительской звезды) проводится по одному из указанных критериев...
Считается, что для этого планета должна обладать следующими условиями: иметь воду в жидком виде, условия, способствующие синтезу сложных органических веществ, а также источник энергии для поддержания метаболизма.
В сущности, основной вопрос - может ли на поверхности планеты существовать жидкая вода. Возможность неуглеродных форм жизни, как и углеродных, но не основанных на воде, не рассматривается ввиду чрезвычайно сомнительного характера.
Указанная зона для данной звезды именуется ее обитаемой зоной (или зоной обитаемости, по английски - habitable zone, HZ).
Замечу: иногда в англоязычной литературе обитаемая зона именуется просто удивительно: Goldilocks zone, зона Златовласки. Почему? Потому что в "Goldilocks and the Three Bears" ("Златовласка и три медведя") девочка (которая у англоязычных народов Златовласка, а в русском переводе - просто Маша) приходит к медведям и пытается посидеть на стуле, попить из чашки и поспать на кровати.
Но стул, кровать и чашка первого комплекта для нее велики, второго - малы, а третьего - в самый раз. Астрономы тоже были детьми, и когда речь зашла о параметрах, которые в одном случае велики, в другом малы, а в третьем, в зоне обитаемости - в самый раз, вспомнили эту сказку.
При этом сам по себе термин "обитаемая зона" звучит несколько двусмысленно - его употребление создает впечатление, что пребывание планеты в этой зоне просто-таки гарантирует наличие на ней землеподобных (или шире, пригодных для жизни) условий.
Вовсе нет. Следует иметь в виду то, что обычно подразумевается, но не уточняется: "зона обитаемости", в которой находится планета, определяется из одного условия - это зона, которой на планете может существовать вода в жидком виде при самых благоприятных условиях, то есть, при подходящей отражательной способности (альбедо) и при наличии и подходящем составе атмосферы.
Если альбедо планеты слишком низко (цвет планеты близок к черному), ее поверхность будет нагреваться звездой до слишком высоких температур. Если планета имеет слишком высокое альбедо (она слишком светлая), то на ней будут низкие температуры, и жидкой воды на ней не будет. А альбедо планеты определяется рядом факторов - и составом атмосферы, и составом поверхности, и прочими - и определить его наблюдениями как правило, невозможно или почти невозможно.
Ну, а что до состава атмосферы - тут все понятно. Если ее, этой атмосферы, нет, например, у планеты нет магнитного поля и атмосферу "сдуло" за миллионы лет излучением звезды - какие уж тут вода и жизнь... А если атмосфера неподходящего состава, то ни жизни вообще, ни воды в частности на ней не будет.
Опять же, если орбита планеты достаточно эксцентрична - то в среднем подходящие условия на ней будут достигаться примерно так же, как и точные показания стоящих часов - два раза за один оборот (только вокруг звезды). А остальное время там может быть все, что угодно.
И существует еще множество разнообразных факторов, которые эффективно исключают возникновение и длительное существование на планете любой мыслимой жизни, как бы ни привлекательно выглядело ее положение у звезды.
Поэтому открытие планеты, находящейся в зоне обитаемости само по себе вообще ни о чем не говорит.
Ну, а для того, чтобы пояснить свою мысль, приведу пример.
Некоторое время назад была обнаружена землеподобная планета, которая по информации о звезде, вокруг которой она вращается, собственной орбите и размере является подходящей для возникновения и поддержания жизни в большей степени, чем планеты, перечисленные мной ранее. Данные наблюдений и расчетов показывают, что ее масса составляет 0,885 земных, ускорение свободного падения на поверхности - 0,9 земного, период обращения - 0,6 года, расстояние от звезды - 0,72 а.е. Расчетная температура поверхности в предположении, что альбедо планеты равно земному - 50-80 градусов Цельсия. При этом вследствие благоприятных условий наблюдения удалось доказать, что на планете есть атмосфера.
Почти идеальный мир... Он лучше других соответствует всем перечисленным критериям.
Если Вы не узнали, о чем идет речь, я расскажу. Это - Венера. :)
Да, из тысяч известных планет наилучшим образом соответствует всем критериям соответствия условиям существования жизни именно Венера...
А всякие мелочи, такие как температура на ее поверхности, равная 475 градусов, нам известны только потому, что она существует у нас под боком, а не у другой звезды. Если бы Венера нашлась около какого-нибудь двойника Солнца типа Беты Гончих Псов, среди кандидатов в обитаемые планеты она заняла бы первое место.
А вот Земля, например, по многим критериям обитаемости занимает далеко не первое место.
Впрочем, если уж на то пошло - так при обсуждении критериев пригодности для жизни и обитаемости хочется задать один вопрос:
Как Вы думаете, может ли сформироваться жизнь на планете, например, с температурой поверхности около 120 градусов, атмосферой с атмосферным давлением порядка 10 - 50 атмосфер, состоящей из углекислого газа (более 90%) с примесью азота, метана, сероводорода и аммиака, и небольшим количеством воды, нагретой до 70-90 градусов, выраженно кислой и содержащей в изрядном количестве соли железа и марганца, угольную и серную кислоты?А вообще, по поводу определения зоны обитаемости звезды есть один весьма характерный пример.
Не так давно четыре самых распространенных критерия определения обитаемой зоны были проверены на примере Солнечной системы. Результаты получились весьма пикантными.
Согласно одному из критериев Венера входит в зону обитаемости Солнца. Согласно другому - в эту зону не входит Земля. Согласно третьему - Земля находится почти у самой внутренней границы зоны.
При этом в одном отношении радует стабильность критериев - по всем четырем критериям в обитаемой зоне находится Марс.
Разумеется, наши планеты-гиганты в зону обитаемости не входят (то-то так активно планируют искать жизнь на Европе, Энцеладе и Титане!).
Это я к чему.... Это я к тому, что, наткнувшись на радостное сообщение: "Ученые обнаружили планету, на которой может существовать жизнь!", в любом случае, не спешите радоваться - помните, что определение возможности существования жизни на планете (даже безотносительно особенностей ее родительской звезды) проводится по одному из указанных критериев...
