Obyvatelná zóna

Obyvatelná zóna , obyvatelná zóna , životní zóna [1] ( angl.  obyvatelná zóna, HZ ) v astronomii  - podmíněná oblast ve vesmíru , určená na základě toho, že podmínky na povrchu planet v ní se nacházejících se budou blížit podmínkám na Zemi a zajistí existenci vody v kapalné fázi . V souladu s tím budou takové planety (nebo jejich satelity ) příznivé pro vznik života , podobně jako Země. Pravděpodobnost výskytu života je největší v obyvatelné zóně v blízkosti hvězdy ( cirkumstelární obyvatelná zóna, CHZ ), zatímco je v obyvatelné zóně galaxie ( galaktická obyvatelná zóna, GHZ ), i když výzkum druhé jmenované je stále v jeho dětství.

Přítomnost planety v obyvatelné zóně a její příznivé podmínky pro život nemusí nutně souviset: první charakteristika popisuje podmínky v planetárním systému jako celku a druhá - přímo na povrchu nebeského tělesa.

... posadila se do křesla velkého, statného medvěda, ale zdálo se jí to příliš tvrdé. Přesunula se do křesla prostředního medvěda, ale zdálo se jí příliš měkké. Nakonec si lehla do křesla malého, maličkého medvíděte a nezdálo se jí to tvrdé, ani měkké, ale tak akorát.

Anglická lidová pohádka "Tři medvědi" přeložila M. Klyagina-Kondratieva

V anglické literatuře se obyvatelná zóna nazývá také Goldilocks Zone .  Název je odkazem na anglickou pohádku Zlatovláska a tři medvědi , v ruštině známou jako „ Tři medvědi “. Zlatovláska se v pohádce snaží použít několik sad tří homogenních předmětů, z nichž každý se ukáže být v nějakém parametru nadměrný (velký, tvrdý, horký atd.), druhý je nedostatečný (malý, měkký, studený ...) a třetí, mezi nimi, předmět padá „tak akorát“. Podobně, aby byla planeta v obyvatelné zóně, nesmí být ani příliš daleko od hvězdy, ani příliš blízko ní, ale ve „správné“ vzdálenosti.

Obyvatelná zóna hvězdy

Hranice obyvatelné zóny jsou stanoveny na základě požadavku, aby planety v ní měly vodu v kapalném stavu, protože je nezbytným rozpouštědlem v mnoha biochemických reakcích.

Za vnějším okrajem obyvatelné zóny planeta nedostává dostatek záření z centrálního svítidla, které by kompenzovalo ztráty záření, a její teplota klesne pod bod mrazu vody. Planeta blíže Slunci, než je vnitřní okraj obyvatelné zóny, by se jeho zářením přehřívala, což by způsobilo odpařování vody.

Vzdálenost od hvězdy, kde je tento jev možný, se vypočítá z velikosti a svítivosti hvězdy. Střed obyvatelné zóny pro konkrétní hvězdu popisuje rovnice:

, kde:  je průměrný poloměr obyvatelné zóny v astronomických jednotkách ,  je bolometrický index ( svítivost ) hvězdy,  je bolometrický index (svítivost) Slunce .

Obyvatelná zóna ve sluneční soustavě

Existují různé odhady toho, kde se obyvatelná zóna ve Sluneční soustavě rozkládá :

Vnitřní hranice, např . Vnější hranice, a.u. Zdroj Poznámky
0,725 1.24 Dole 1964 [2] Odhaduje se za předpokladu opticky průhledné atmosféry a pevného albeda .
0,95 1.01 Hart a kol. 1978, 1979 [3] Hvězdy K0 a dále nemohou mít obyvatelnou zónu
0,95 3.0 Fogg 1992 [4] Oceňování pomocí uhlíkových cyklů
0,95 1,37 Casting a kol. 1993 [5]
— 1-2% dále... Budyko 1969 [6] , Sellers 1969 [7] , Sever 1975 [8] … vede ke globálnímu zalednění.
4-7% blíž... — Rasool & DeBurgh 1970 [9] …a oceány nebudou kondenzovat.
— — Schneider a Thompson 1980 [10] Hartova kritika.
— — Casting 1991 [11]
— — Casting 1988 [12] Vodní mraky mohou zúžit obyvatelnou zónu, protože zvyšují albedo , a tím působit proti skleníkovému efektu .
— — Ramanathan a Collins 1991 [13] Skleníkový efekt pro infračervené záření má silnější účinek než zvýšené albedo kvůli oblačnosti a Venuše měla být suchá.
— — Lovelock 1991 [14]
— — Whitemire a kol. 1991 [15]

Galaktická obyvatelná zóna

Úvahy o tom, že umístění planetárního systému , který se nachází v rámci galaxie , by mělo mít vliv na možnost rozvoje života, vedly ke koncepci tzv. "galactic habitable zone" ( angl.  GHZ , galactic habitable zone ). Tento koncept byl dále vyvinut v roce 1995 Guillermem Gonzálezem [16] , přestože byl napadán [17] .

Galaktická obyvatelná zóna je podle v současnosti dostupných představ prstencovitá oblast nacházející se v rovině galaktického disku . Odhaduje se, že v Mléčné dráze se obyvatelná zóna nachází v oblasti 7 až 9 kpc od středu galaxie , expanduje s časem a obsahuje hvězdy staré 4 až 8 miliard let. Z těchto hvězd je 75 % starších než Slunce [18] .

V roce 2008 skupina vědců zveřejnila rozsáhlé počítačové simulace [19] , že přinejmenším v galaxiích jako je Mléčná dráha mohou hvězdy jako Slunce migrovat na velké vzdálenosti. To je v rozporu s představou, že některé zóny galaxie jsou pro vznik života vhodnější než jiné [20] [21] .

Hledání planet v obyvatelné zóně

Planety v obyvatelných zónách jsou předmětem velkého zájmu vědců, kteří hledají jak mimozemský život, tak budoucí domovy pro lidstvo [22] .

Drakeova rovnice , která se pokouší určit pravděpodobnost mimozemského inteligentního života, zahrnuje proměnnou ( ne ) jako počet obyvatelných planet ve hvězdných soustavách s planetami. Hledání exoplanet Zlatovláska pomáhá upřesnit hodnoty této proměnné. Extrémně nízké hodnoty mohou podporovat unikátní hypotézu Země , která tvrdí, že řada extrémně nepravděpodobných událostí a událostí vedla ke vzniku života na Zemi. Vysoké hodnoty mohou posílit Koperníkovu zásadu průměrnosti v pozici: velký počet planet Zlatovlásky znamená, že Země není jedinečná.

Hledání planet velikosti Země v obyvatelných zónách hvězd je klíčovou součástí mise Kepler , která využívá vesmírný dalekohled (spuštěn 7. března 2009, UTC) k průzkumu a charakterizaci planet v obyvatelných zónách [23] . K dubnu 2011 bylo objeveno 1235 možných planet, z nichž 54 se nachází v obyvatelných zónách [24] .

První potvrzená exoplaneta v obyvatelné zóně, Kepler-22 b  , byla objevena v roce 2011 [25] . K 3. únoru 2012 je známo, že čtyři spolehlivě potvrzené planety jsou v obyvatelných zónách svých hvězd [26] .

23. července 2015 byla objevena exoplaneta Kepler-452 b v souhvězdí Labutě . Jeho průměr je pouze o 60 % větší než průměr Země, díky čemuž je naší planetě podobnější, než bylo dříve objeveno. Doba rotace planety kolem hvězdy je 385 dní, což je také extrémně blízko periodě rotace Země kolem Slunce [27] .

22. února 2017 NASA oznámila, že u ultrachladné trpasličí hvězdy TRAPPIST-1 objevila sedm exoplanet najednou , z nichž tři mají rozměry srovnatelné se Zemí a nacházejí se v „obyvatelné zóně“ s možností kapalné vody [ 28] .

Poté, co vesmírný dalekohled Gaia zpřesnil údaje o vzdálenosti až 130 milionů hvězd a jejich svítivosti, ze 30 exoplanet podobných Zemi a potenciálně obyvatelných exoplanet nalezených teleskopem Kepler , si 12 planet zachovalo status světů podobných Zemi v obyvatelných oblastech. zóna v roce 2018 (podle optimistických odhadů) nebo 2 planety (podle nejpesimističtějších odhadů) [29] [30] .

TOI-700 d je první objevená pozemská exoplaneta nacházející se v obyvatelné zóně své hvězdy. Objeveno tranzitní metodou dalekohledem TESS [31] .

Kritika

Koncept obyvatelné zóny kritizují Ian Stewart a Jack Cohen v Evolving the Alien . Dvě hlavní námitky spočívají v tom, že na jedné straně se předpokládá, že mimozemský život má stejné požadavky na podmínky prostředí jako ten pozemský (tzv. " uhlíkový šovinismus "), a na druhé straně je přehlížena okolnost že blízkost slunce není jediným možným způsobem, jak vytvořit dostatečnou teplotu na planetě [32] . Předpokládá se, že zejména Jupiterův měsíc Europa má silný vodnatý spíše vyhřívaný podzemní oceán, jehož hloubky velmi připomínají hlubiny pozemských oceánů. Existence extrémofilů na Zemi , jako jsou tardigrady , umožňuje existenci života na Europě , a to navzdory skutečnosti, že Europa je mimo vypočítanou obyvatelnou zónu. Na Saturnově měsíci Titanu nemusí být život založen na kyslíku a vodíku (vodě), ale spíše na metanu. Podle astronoma Carla Sagana je nevodní život možný také na plynných obrech, jako je Jupiter.

Různá množství vulkanické aktivity, slapové efekty, planetární hmota a dokonce i radioaktivní rozpad mohou ovlivnit úroveň tepla a radiace na planetě a snížit předpoklady pro život na planetách v obyvatelné zóně. Ačkoli je tedy pravděpodobné, že by se pozemský život mohl přizpůsobit prostředí odpovídajícímu prostředí Europy, vznik života na Europě je mnohem méně pravděpodobný kvůli silné radiaci, které je Europa vystavena z Jupiterova silného magnetického pole. A je možné, že na planetě, která se nakonec dostala za obyvatelnou zónu (například na stejných plynných obrech a Titanu nebo jiném satelitu Saturnu Enceladus ), je život pravděpodobnější než na planetě, která podle obecných výpočtů zahrnuje v něm.

Poznámky

  1. ↑ Vladimír Surdin . Životní zóna // Varianta Trinity. - 2014. - č. 2 (146).
  2. ↑ Planety pro člověka, Dole & Asimov 1964 . Datum přístupu: 30. ledna 2011. Archivováno z originálu 12. srpna 2012.
  3. ↑ Hart a kol. 1978, 1979 Icarus sv. 37, 351-35
  4. ↑ Fogg 1992
  5. ↑ Kasting et al 1993, Icarus 101, 108-128
  6. ↑ Budyko 1969
  7. ↑ Prodejci 1969
  8. ↑ Sever 1975
  9. ↑ Rasool & DeBurgh 1970
  10. ↑ Schneider a Thompson 1980
  11. ↑ Kasting 1991
  12. ↑ Kasting 1988
  13. ↑ Ramanathan a Collins 1991
  14. ↑ Lovelock 1991
  15. ↑ Whitemire et al 1991
  16. ↑ Guillermo Gonzalez , Donald Brownlee, Peter Ward. Galaktická obyvatelná zóna: Galaktická chemická evoluce  : [ eng. ] // Icarus  : rec. vědecký časopis . - 2001. - T. 152, č. 1. - S. 185-200. — ISSN 0019-1035 . - arXiv : astro-ph/0103165 . - . - doi : 10.1006/icar.2001.6617 . — PMID 14704421 .
  17. ↑ Nikos Prantzos. O „Galactic Habitable Zone“  : [ eng. ] // Space Science Reviews  : op. vědecký časopis . - 2008. - T. 135, č. 1-4. - S. 313-332. — ISSN 1572-9672 . — arXiv : astro-ph/0612316 . - doi : 10.1007/s11214-007-9236-9 . .
  18. ↑ Charles H. Lineweaver, Yeshe Fenner, Brad K. Gibson. Galaktická obyvatelná zóna a věková distribuce komplexního života v Mléčné dráze  : [ eng. ] // Věda  : rec. vědecký časopis . - 2004. - T. 303, č. 5654. - S. 59-62. — ISSN 0036-8075 . — arXiv : astro-ph/0401024 . - doi : 10.1126/science.1092322 .
  19. ↑ Rok Roškar, Victor P. Debattista, Thomas R. Quinn, Gregory S. Stinson a James Wadsley. Jízda na spirálních vlnách: Důsledky migrace hvězd pro vlastnosti galaktických disků  : [ eng. ] // The Astrophysical Journal  : op. vědecký časopis . - 2008. - T. 684, č. 2. - S. L79-L82. — ISSN 0004-637X . - arXiv : 0808.0206 . - doi : 10.1086/527546 . .
  20. ↑ Slunce přistěhovalců: Naše hvězda může být daleko od místa, kde v Mléčné dráze začala  . Newswise.com (15. září 2008). Datum přístupu: 24. ledna 2013. Archivováno z originálu 2. února 2013.
  21. ↑ Stephen Battersby. Divoká jízda Země: Naše plavba po Mléčné dráze  (anglicky) . New Scientist (5. prosince 2011). Datum přístupu: 24. ledna 2013. Archivováno z originálu 2. února 2013.
  22. ↑ Joe Palca. Teplota planety „Goldilocks“ správná pro život . Získáno 5. dubna 2011. Archivováno z originálu 27. února 2012.
  23. ↑ David Koch; Alan Gould. Přehled mise Kepler  (anglicky)  (odkaz není k dispozici) . NASA (březen 2009). Získáno 2. dubna 2009. Archivováno z originálu 11. října 2007.
  24. ↑ Mike Wall. Obrázek ukazuje 1 235 potenciálních mimozemských  domovů . FOX News (duben 2011). Získáno 3. dubna 2011. Archivováno z originálu 27. února 2012.
  25. ↑ Ivan Terekhov. Kepler- 22b je vůbec první potvrzená exoplaneta v obyvatelné zóně . 3dnews.ru (12. července 2011). Staženo: 5. ledna 2012. 
  26. ↑ Údaje o potenciálních obyvatelných exoplanetách a exoměsících  . Laboratoř planetární obyvatelnosti (2. února 2012). Získáno 3. února 2012. Archivováno z originálu dne 5. června 2012.
  27. ↑ Daria Zhelnina. Novaya Zemlya: První objevená exoplaneta podobná té naší . National Geographic (23. července 2015). Získáno 4. března 2016. Archivováno z originálu 10. března 2016.
  28. ↑ Ashley Strickland CNN. Astronomové objevili 7 planet velikosti Země obíhajících kolem blízké hvězdy . CNN. Získáno 22. února 2017. Archivováno z originálu 22. února 2017.
  29. ↑ Rocky? Obyvatelný? Sizing up a Galaxy of Planets Archived 31. října 2018 na Wayback Machine , říjen. 25, 2018
  30. ↑ Většina „planet podobných Zemi a potenciálně obyvatelných planet“ byla zbavena tohoto statusu Archivováno 10. listopadu 2018 na Wayback Machine , 31. října 2018
  31. ↑ Teleskop TESS našel první planetu velikosti Země v obyvatelné zóně . Staženo 11. ledna 2020. Archivováno z originálu 8. ledna 2020.
  32. ↑ Jack Cohen, Ian Stewart. Evolving the Alien: The Science of Extraterrestrial Life. — 1. vydání. — Ebury & Vermilion. — 388 s. — ISBN 978-0091879273 .

Odkazy

  Přejděte na položku Wikidata  Slovníky a encyklopedie