Avstånd, vatten och gas: hur livet började på exoplaneter

Förälderstjärna och avstånd till den

Livet på andra planeter kan inte likna något på jorden -

det kan vara ett liv vi inte känner till.Men det är vettigt, åtminstone till en början, att leta efter något mer bekant; det är mycket lättare att hitta. Det är värt att börja med den beboeliga zonen, eller området runt en stjärna där temperaturen på planetens yta kan tillåta vatten att samlas. Det betyder att den ska värma planeten, men inte förbränna allt liv på den.

Den beboeliga zonen, eller den beboeliga zonen, ärett villkorligt område i rymden, bestämt utifrån beräkningen att förhållandena på planets yta i den kommer att vara nära förhållandena på jorden och kommer att säkerställa förekomsten av vatten i vätskefasen.

Jordens stora planeter i breda banorRunt stjärnor som solen är det mycket svårare att upptäcka än gasjättar runt röda dvärgar. Även om det finns en stenig värld nära dem, har sådana stjärnor en vana som är farlig för alla liv, särskilt i ung ålder. Faktum är att kraftfulla blixtar bryter ut på deras yta. De kan helt enkelt sterilisera nära kretsande planeter där liv precis har börjat växa fram. 

Sedan vår sol har gett liv på jorden nästan4 miljarder år gammal föreslår konventionell visdom att sådana stjärnor kommer att vara främsta kandidater för andra potentiellt beboeliga världar. Gula G-stjärnor som vår sol är dock sällsynta i vår galax.

Stjärnor som är något kallare och mindre ljusaän vår sol anses orange dvärgar (eller K-dvärgar) av vissa forskare vara potentiellt bättre för avancerat liv. De kan brinna kontinuerligt i tiotals miljarder år. Detta öppnar upp en stor tidsram för biologisk evolution, vilket möjliggör ett oändligt antal experiment för att producera hållbara livsformer. Och för varje stjärna som vår sol finns det tre gånger så många orangea dvärgar i Vintergatan. 

K-dvärgar är anmärkningsvärda eftersom de harmellanegenskaper hos sällsynta, ljusare men kortlivade stjärnor av soltyp (G-klass) och många röda dvärgar (M-klass). K-stjärnor är de bästa kandidaterna för en värdstjärna för en beboelig planet. 

Men med tanke på att det inte finns så många av dem, forskareplanerar att studera världar kring M-dvärgar. Den första möjligheten att använda observationer för att karakterisera små exoplanetära miljöer och kanske söka efter biosignaturer väntas i och med lanseringen av rymdteleskopet James Webb (JWST). Han kommer bara att observera små planeter som kretsar kring röda dvärgar. De är mindre, kallare, rödare, men fler än stjärnor som vår sol. 

Vatten är livets källa

Vatten spelar en oerhört viktig roll iden globala cirkulationen av materia och energi, uppkomsten och upprätthållandet av liv på jorden, den kemiska strukturen hos levande organismer, bildandet av klimat och väder. Det är det viktigaste ämnet för alla levande varelser på vår planet. Därför är forskare säkra på att om det finns liv någonstans i rymden så kräver det vatten.

Planeten K2-18b kretsar kring sin svagt röda värdstjärna i illustrationen. Denna exoplanet — den första i sitt slag som innehåller vattenånga i sin atmosfär.

Förresten, NASA:s nya Perseverance-uppdrag blir detleta efter tecken på forntida mikrobiellt liv, studera planetens geologi och klimat, samla prover på stenar och sediment. Det är värt att notera att rovern landade i Jezero-kratern.Detta är en nedslagskrater på Mars, väster om Isis Planitia, nära den östra kanten av Syrtis Major, med en diameter på cirka 49 km. Forskare är säkra på att kratern en gång var fylld med vatten; Torra flodkanaler rinner in i den, varav en bildar ett uttalat delta. Dessutom innehåller kratern leravlagringar som bildats under inverkan av vatten.

Jorden med 71% av sin yta täckt av vattenoceaner, är för närvarande den enda kända planeten i solsystemet som innehåller flytande vatten. Det finns vetenskapliga bevis för att på vissa satelliter av jätteplaneterna (Jupiter, Saturnus, Uranus och Neptunus) kan vatten finnas under en tjock isskorpa som täcker himmelskt. kropp. Men det finns för närvarande inga tydliga bevis för närvaron av flytande vatten i solsystemet, förutom på jorden. Hav och vatten kan finnas i andra stjärnsystem och/eller på deras planeter och andra himlakroppar i deras omloppsbana. Till exempel upptäcktes vattenånga 2007 i en protoplanetarisk skiva vid 1 AU. e. från den unga stjärnan MWC 480.

Under 2019 använde astronomer dataHubble Space Telescope tillkännagav upptäckten av vattenånga i atmosfären på en planet lika stor som jorden. Även om denna exoplanet kretsar kring en stjärna som är mindre än vår sol, hamnar den inom stjärnans beboeliga zon.

Upptäckten var resultatet av många års observationbakom exoplaneten K2-18b, en superjord, som ligger cirka 111 ljusår från vårt solsystem. Det upptäcktes 2015 av NASA: s rymdskepp Kepler.

Biosignaturer och bland dem en ny gas

Idag är de allra flestaexoplaneter upptäckta och bekräftade med indirekta metoder. Endast i sällsynta fall har astronomer kunnat få verkliga strålningsspektra som gör det möjligt för dem att exakt bestämma sin kemiska sammansättning. Detta kommer dock att förändras när nästa generations instrument som James Webb Space Telescope (JWST) eller Nancy Grace Observatory (100 gånger kraftfullare än sin föregångare, Hubble) går ut i rymden.

Med enkla ord, dessa unikaEnheterna kommer att kunna observera vårt universum vid längre våglängder, i när- och mellaninfrarött och med betydligt större känslighet än enheter som för närvarande är i drift. Biosignaturer inkluderar kemiska signaturer förknippade med liv och en biologisk process, och indikerar också gynnsamma förhållanden för det. Tidigare ansågs sådana markörer som syre och koldioxid, som produceras av levande organismer på jorden, vatten och metan som frigörs under nedbrytningen av organiska ämnen, samt vissa biprodukter (vätesulfid, svaveldioxid, kolmonoxid, väte gas och så vidare). Men allt detta kan samlas på en livlös planet. Men isopren är en nästan unik, sällsynt förening. Och det produceras av ett stort antal olika livsformer (från bakterier till växter och djur), evolutionärt avlägsna från varandra.

Enligt forskarnas beräkningar, "originaletplanet" (på vilken liv börjar växa fram) måste nödvändigtvis ha en stor mängd isopren i sin atmosfär. Detta var fallet på jorden för mellan fyra och 2,5 miljarder år sedan, när encelliga organismer var den enda formen av liv och fotosyntetiska cyanobakterier långsamt skapade en syreatmosfär runt jorden. Så nu kommer sökningen att fokusera på denna förening, rapporterar Universe Today.

Naturligtvis kommer forskningen att möta en hel mängdkomplexitet. Det är inte ens känt om detta kommer att leda till upptäckten av utomjordiskt liv under 2000-talet. Men en sak är tydlig. Under de kommande åren kommer astronomer att studera i detalj atmosfärerna för tusentals exoplaneter och kommer att ha en uttömmande lista över planeter med de mest exakta biosignaturerna, som de kan använda för att vägleda dem i deras sökande efter specifika spår av liv i hela galaxen.

Läs mer

Den första exakta världskartan skapades. Vad är fel med alla andra?

Forskare kastade sig för första gången till det djupaste sjunkna fartyget

Algoritmen har upptäckt ett nytt mystiskt lager inuti jorden