پل ام. ساتر یک اخترفیزیکدان در رویاها Stony Brook and the Flatiron Institute، میزبان برنامه "از فضانورد بپرس" و "رادیو فضایی، "و نویسنده"چگونه در فضا بمیریم" ساتر در این مقاله مشارکت داشت آرای کارشناسان از Space.com: Op-Ed & Insights.
Hot، آن دنیای پوشیده از یخ امپراتوری را به خاطر می آورید؟ اگرچه برخی از موجودات روی سطح سیاره وجود داشتند، اما مکان نسبتاً بدی برای زندگی بود - و به طور کلی غیرقابل سکونت در نظر گرفته می شد، زیرا تمام محتوای آب این جهان یخ زده بود. همانطور که ما همچنان به کشف هزاران سیاره که به دور ستاره های دیگر می چرخند، و به ویژه زمانی که جستجوی خود را محدود می کنیم، ادامه می دهیم سیارات شبیه زمین، ممکن است بخواهیم این سوال را بپرسیم: این سیارات چند بار پوشیده از یخ هستند و آیا می توانند زندگی را در خود جای دهند؟
طبق معمول، پاسخ این است که بستگی دارد. بر اساس شبیه‌سازی‌های جدید که توسط همکاری بین‌المللی اخترفیزیکدانان انجام شده است، میزان آب روی این سیاره تأثیر زیادی بر آسانی تبدیل آن به یک توپ یخی دارد. برای سیاره ای مثل زمینتنها ۸ درصد کاهش نور خورشید برای یخ زدن کافی است. اما سیاره‌های خشک‌تر سالم‌تر هستند، محدودیت‌های سکونت‌پذیری را فراتر از محدودیت‌های کنونی ما فراتر می‌برند، و امکانات را افزایش می‌دهند. یافتن زندگی در دنیایی دیگر.
متصل: نحوه عملکرد مناطق قابل سکونت برای سیارات و ستارگان بیگانه
ما نمی دانیم که سیارات مشابه زمین چقدر رایج هستند، به خصوص سیاراتی که تقریباً درصد آب آنها یکسان است. آیا 70 درصد زمینی کم و بیش رایج است؟ سیاره ما چقدر خاص است؟ ما باید چند دهه صبر کنیم و کارهای بیشتری انجام دهیم سیاره فراخورشیدی نظرسنجی برای دریافت پاسخ قطعی به این نوع سوالات. در این بین، می‌توانیم از شبیه‌سازی‌های رایانه‌ای برای مطالعه نحوه رفتار و تکامل انواع سیارات در سیستم‌های خانگی خود استفاده کنیم.
اما سیارات پیچیده هستند و دمای این سیارات به عوامل زیادی بستگی دارد. بدیهی است که میزان نور خورشیدی که دریافت می کنند بسیار مهم است. اما این بازتاب سیاره نیز هست، زیرا تشعشعی که به سادگی از سطح می پرد و به فضا می گریزد، به گرم شدن کمک نمی کند. و همچنین میزان رطوبت موجود در اتمسفر که اجازه می دهد الف اثر گلخانه ای که می تواند سیاره را به میزان قابل توجهی گرم کند (همانطور که در حال حاضر بر روی زمین به دلیل فعالیت های انسانی تجربه می کنیم).
به عنوان مثال، سیارات زمینی را در نظر بگیرید که سطح آنها فقط مقادیر کمی آب مایع دارد. اگر یک سیاره زمین را به اندازه زمین بگیرید و در مدار زمین قرار دهید خورشید، سردتر از سیاره ما خواهد بود زیرا بخار آب بسیار کمتری در جو وجود دارد و بنابراین ظرفیت گلخانه ای آن کاهش می یابد.
با این حال، با کاهش سطح نور خورشید، سیاره زمین در واقع گرمتر خواهد شد زیرا ابرهای کمتر و برف کمتری روی سطح وجود خواهد داشت. این باعث می شود سیاره کمتر بازتابی داشته باشد و بتواند این نور آبدار خورشید را برای گرم نگه داشتن جذب کند.
از زمین تا داغ
گروهی بین‌المللی از ستاره‌شناسان، با رساندن این فرآیند فکری به افراط، در حال مطالعه تکامل سیارات زمین با تغییر میزان نور خورشید هستند که این سیارات دریافت می‌کنند. جای تعجب نیست که آنها دریافتند وقتی سیاره ای را بیش از حد سرد کنید، یخ می زند. دانشمندان در سندی که در پایگاه داده پیش از چاپ منتشر شد، گفتند، اما آنها همچنین دریافتند که سیارات زمینی می توانند بیشتر از پسرعموهای آبی مانند زمین خود زندگی کنند. arXiv در ماه نوامبر.
مشکل در آب است: وقتی سیاره کمی خنک می شود، مقداری از آب مایع آن به یخ تبدیل می شود. از آنجایی که یخ بسیار براق‌تر از آب است، این یخ اضافی کمی بیشتر نور خورشید را منعکس می‌کند و از ادامه گرم شدن سیاره توسط نور خورشید جلوگیری می‌کند. بنابراین، سیاره کمی بیشتر سرد می شود، کمی یخ بیشتر تشکیل می شود و بازتابش کمی افزایش می یابد. این روند را تکرار کنید و در نهایت اثر گلخانه ای مخالف را دریافت خواهید کرد، به نام یخچال فراری - اساساً سیاره تبدیل می شود. گلوله برفی غول پیکر، دانشمندان توضیح دادند.
کار قبلی قبلاً نشان داده است که در مورد زمین، اگر نور خورشیدی که دریافت می کنیم تنها 8 درصد کاهش یابد و سطح فعلی دی اکسید کربن را در جو حفظ کنیم، برای ایجاد این چرخه فاجعه بار کافی است. در واقع این "زمین گلوله برفی«این پدیده ممکن است یک یا دو بار در تاریخ زمین شناسی سیاره ما اتفاق افتاده باشد.
اما سیارات زمینی می توانند بیش از سیارات آبی از این سناریو اجتناب کنند، زیرا سیارات زمینی فاقد آب کافی برای پوشش بخش های بزرگی از سطوح خود هستند. محققان در شبیه سازی خود دریافتند سیارات زمین با همان مقدار دی اکسید کربن می توانند ستاره ای با تنها 77 درصد درخشندگی خورشید را بدون یخ زدن کامل تحمل کنند.
متصل: 10 سیاره فراخورشیدی که می توانند به حیات فرازمینی پناه دهند
انتهای قابلیت سکونت
این منطق در جهت مخالف عمل می کند. بخار آب یک گاز گلخانه ای کلیدی است، بنابراین اگر گرمای خورشید را افزایش دهید، سیاره ای مانند زمین تبدیل به چیزی شبیه به سیاره زهره: با آزاد کردن آب بیشتر گرم می شود جو، که گرمای بیشتری را جذب می کند و به نوبه خود آب بیشتری آزاد می کند - و به همین ترتیب تا زمانی که اثر گلخانه ای رخ دهد. در واقع، سیاره ما در نهایت محکوم به فنا است: در چند صد میلیون سال، خورشید به اندازه کافی درخشان و داغ خواهد بود که این سناریو را آغاز کند.
از آنجایی که سیارات زمینی فاقد مقادیر قابل توجهی رطوبت هستند، همیشه بخار آب کمتری در جو خود خواهند داشت. حرارت را زیاد کنید و ... اتفاق خاصی نمی افتد. شبیه‌سازی‌های جدید نشان داده‌اند که در واقع، می‌توانید یک سیاره زمین را در اطراف ستاره‌ای قرار دهید که ۸۰ درصد گرمای بیشتری را از خورشید پمپاژ می‌کند و به خوبی انجام می‌شود.
این نتیجه به طور قابل توجهی فرضیات ما را در مورد آنچه که سیاره را قابل سکونت می کند تغییر می دهد. منطقه قابل سکونت در اطراف یک ستاره منطقه تقریبی است که ممکن است آب مایع روی سطح آن وجود داشته باشد، به این معنی که نه آنقدر سرد است که یخ بزند و نه خیلی داغ برای تبخیر. اما برآوردهای قبلی از منطقه قابل سکونت نشان می دهد که ترکیبات زمین مانند با همان مقدار آب در سطح آنها به اندازه زمین است.
با این حال، سیارات زمینی بسیار انعطاف پذیرتر از زمین هستند. آنها آب مایع را هم نزدیک‌تر و هم دورتر از ستاره‌شان نسبت به تخمین‌های سکونت‌پذیری معمولی نگه می‌دارند. این بدان معناست که اگر سیاره ای به اندازه زمین پیدا کنیم که خارج از منطقه قابل سکونت سنتی است، باز هم مجبور نیستیم آن را بنویسیم.
ما را دنبال کنید در توییتر @Spacedotcom و غیره فیس بوک.