Vienintelė planeta, kurioje žinome egzistuojant gyvybę, kol kas yra Žemė. Nenuostabu, kad kitų gyvybei tinkamų planetų paieškos pradžioje apsiribojo žvaigždėmis, panašiomis į mūsų Saulę - jos žinomos kaip G spektrinė klasė. Bet vėliau astronomai suprato, kad daug daugiau yra mažesnių, M spektrinės klasės žvaigždžių, taigi ir planetų paieškos persimetė prie jų.
Gyvenamoji zona - tai erdvė apie žvaigždę, kuriose vyrauja sąlygos, tinkamos gyvybei. Panašią sąvoką galima panaudoti ir kalbant apie galaktikas - tik tada jis reikštų tam tikrus regionus, kurie atitiktų planetų susidarymo ir egzistavimo sąlygas. Paukščių Take yra daugybė planetų, bet gyvybei tinka toli gražu ne visos.
Gyvybei tinkama zona pačiu paprasčiausiu atveju yra apibrėžiama šitaip: tai yra žiedas aplink žvaigždę, kuriame esančių planetų paviršiaus temperatūra tinkama skystam vandeniui egzistuoti. Temperatūrą apskaičiuoti kaip ir nesunku, taigi gyvybinės zonos suskaičiavimas, žinant žvaigždės parametrus, yra vienas juokas. Iš esmės dėl šito paprastumo ji ir yra naudojama kaip sijotuvė „įdomioms“ planetoms atskirti nuo „neįdomių“.
Įprastai, kalbant apie tinkamumą gyvybei, išskiriama „gyvybinė zona“ aplink žvaigždę, kurioje esančių planetų paviršiaus temperatūra tinkama skystam vandeniui egzistuoti. Bet toks skirstymas yra labai primityvus, nes neatsižvelgia į daugybę kitų galimai reikšmingų parametrų, tokių kaip žvaigždės aktyvumas, planetos atmosfera ir panašiai. Atstumas nuo žvaigždės nulemia ne tik egzoplanetos paviršiaus temperatūrą, bet ir kosminius orus, kuriuos planetai tenka patirti.
Pastaruoju metu vis daugiau dėmesio skiriama magnetinei egzoplanetų aplinkai ir žvaigždžių aktyvumo poveikiui planetų tinkamumui gyvybei. Santykinai stiprūs žybsniai, talžantys planetas prie raudonųjų nykštukių, dažnai pateikiami kaip argumentas, kodėl tos planetos greičiausiai nėra tinkamos gyvybei išsivystyti.
Žemėje gyvybė egzistuoja todėl, kad čia temperatūra tinkama skystam vandeniui. Taigi, gyvybinė zona pačiu paprasčiausiu atveju yra apibrėžiama šitaip: tai yra žiedas aplink žvaigždę, kuriame esančių planetų paviršiaus temperatūra tinkama skystam vandeniui egzistuoti.
Naujasis tyrimas parodo, kad gyvenamoji zona apie kai kurias žvaigždes gali būti iki 30 % didesnė, nei anksčiau manyta. Tyrimo metu buvo atsižvelgta į santykį tarp raudonųjų nykštukių radiacijos ir ledo sluoksnio, esančio besisukančių apie tą žvaigždę planetų ašigaliuose.
Apskritai, kam ta gyvybinė zona reikalinga? Visų pirma, temperatūros intervalas tik reiškia, kad planetos paviršiuje gali egzistuoti skystas vanduo. Ta prasme, jei ten kas nors vandens išpiltų, tai tas vanduo iškart nesušals į ledą ir neužvirs (nors ir tai - jei atmosferos slėgis labai mažas, gali ir užvirti). Tuo labiau, kad ne tik vanduo reikalingas gyvybei. Bent jau žemiškajai gyvybei atsirasti reikėjo ir atmosferos, ir (greičiausiai) Mėnulio, sukeliančio potvynius, ir tam tikrų cheminių junginių, ir ne per didelio žalingos spinduliuotės (kosminių spindulių, ultravioletinių žvaigždės spindulių, žvaigždės vėjo) kiekio.
Beje, žvaigždžių aktyvumas yra viena iš priežasčių, kodėl įdomiau ieškoti Žemės analogų prie mažesnių už Saulę žvaigždžių, nei prie didesnių: didesnės žvaigždės yra aktyvesnės, todėl prie jų esančios planetos turi daugiau šansų būti „iškeptos“ energinga spinduliuote, net jei jų paviršiaus temperatūra ir patenka į skystam vandeniui reikalingą intervalą.
Egzoplanetų Paieškos ir Nauji Atradimai
NASA planetų paieškos misija TESS rado pirmąją potencialiai gyvybei tinkamą egzoplanetą, kurios dydis yra kaip Žemės ir ji skriejai aplink žvaigždę, esančią maždaug už 100 šviesmečių nuo Žemės. Nors NASA kosminis teleskopas „Kepler“ jau baigė savo misiją, tačiau mokslininkai vis dar turi daugybę jo surinktų duomenų, kurių nespėja peržiūrėti. Na, o tarp šių duomenų pasitaiko ir labai įdomių bei išskirtinių atradimų - pavyzdžiui, naujų planetų.
Astronomai paskelbė apie pirmąsias dvi potencialias planetas, kurias atrado planetų medžiotojai. Jos yra labai ilgaamžės ir stabilios, be to, dėl mažos masės prie jų lengviau atrasti mažesnes planetas. Projektas „Planetų medžiotojai“ startavo praėjusį gruodį, o dabar 40000 internautų visame pasaulyje astronomams padeda analizuoti šviesą, sklindančią iš 150000 žvaigždžių, tikėdamiesi aptikti į Žemę panašias planetas. Vartotojai analizuoja NASA Keplerio misijoje surinktus duomenis. Misijos metu ieškota planetų, esančių už Saulės sistemos ribų.
Praeitą savaitę paskelbta apie naują planetą, aptiktą prie santykinai netolimos M nykštukės GJ 625. Atstumas iki jos yra apie 6,5 parseko - penkis kartus toliau, nei iki Kentauro Proksimos, bet dvigubai arčiau, nei iki garsiosios TRAPPIST-1 sistemos. Atrastoji planeta - GJ 625b - yra superžemė: jos masė yra bent 2,8 karto didesnė, nei Žemės. Planetos metai trunka apie 15 Žemės parų - prie tokios mažos žvaigždės tokiu atstumu esanti planeta patenka į gyvybinę zoną. Tai reiškia, kad šioje planetoje gali būti skystam vandeniui egzistuoti tinkamos sąlygos.
Kuo daugiau randame egzoplanetų, esančių santykinai netoli Žemės, tuo lengviau bus ateityje jas tyrinėti detaliai ir nustatyti, kaip planetos formuojasi ir vėliau evoliucionuoja.
Artimiausia Saulei žvaigždė, Kentauro Alfa, galimai turi superžemės dydžio planetą gyvybinėje zonoje. Tai yra pirmas kartas, kai tiesiogiai užfiksuotas uolinės planetos signalas, tinkamai eliminavus žvaigždės spinduliuotę.
Naujausiame tyrime aprašoma intriguojanti į Žemę panaši egzoplanetos kandidatė, pavadinta HD-137010 b. Ji gali būti šiek tiek didesnė ir maždaug 1,2 karto masyvesnė už Žemę. Remdamiesi šiuo orbitos periodu, mokslininkai skaičiuoja, kad yra apie 51 proc. HD-137010 b skrieja aplink žvaigždę HD-137010 - vadinamąją K tipo nykštukę, kuri yra maždaug 70 proc.
Ši vėsesnė ir blankesnė žvaigždė gyvens kur kas ilgiau nei mūsų G tipo Saulė, nes vandenilį naudoja taupiau. Jos egzistavimas nustatytas pasitelkus dabar jau misiją baigusio NASA kosminio teleskopo „Kepler“ duomenis. Astronomai HD-137010 b tranzitą užfiksavo tik vieną kartą. Galimi būsimi stebėjimai, siekiant užfiksuoti kitus tranzitus ar išsamiau ištirti šią sistemą, greičiausiai bus įmanomi tik su naujos kartos kosminėmis observatorijomis, pavyzdžiui, ESA misija PLATO. Šiuo metu turimi orbitos ir žvaigždės duomenys rodo, kad HD-137010 b gali būti gyvenamojoje zonoje.
Tačiau ilgas HD-137010 b orbitos periodas apsunkina ne tik jos patvirtinimą. Tokiu atveju planeta būtų visiškai padengta ledu ir gerai atspindėtų žvaigždės šviesą, dar labiau vėsindama paviršių. Vis dėlto HD-137010 b nebūtinai yra vieniša. Galimi ir artimesni žvaigždei, ir tolimesni už HD-137010 b pasauliai. Esant tiek daug panašumų su mūsų Saulės sistema, natūraliai kyla klausimas: ar tokia „ledinė Žemė“ galėtų palaikyti gyvybę?
Iš pirmo žvilgsnio užšalęs pasaulis gali atrodyti netinkamas gyvybei, kokią ją pažįstame. Atradimas kelia susižavėjimą ne vien dėl romantinės „naujosios Žemės“ idėjos, bet ir dėl to, kad planeta aptikta aplink į Saulę panašią žvaigždę - o tai astronomijoje yra tarsi aukso standartas ieškant potencialiai gyvenamų pasaulių. Tyrėjų teigimu, HD 137010 b yra vos maždaug 6 procentais didesnė už Žemę. Dar viena įdomi detalė - planeta savo žvaigždę apskrieja per maždaug 355 dienas.
Skaičius beveik kaip Žemės metai. Pietų Kvinslando universiteto dr. Chelsea Huang pabrėžia, kad HD 137010 b išskirtinumą lemia būtent jos atstumas ir žvaigždės tipas. Kitaip tariant, HD 137010 b patenka į „patogiausių būsimų tyrimų kandidatų“ sąrašą. Planetų atradimų istorijoje vien aptikti pasaulį nepakanka - labai svarbu, ar įmanoma jį stebėti detaliai. O kaip dėl sąlygų?
Vis dėlto istorijos romantiką greitai prigesina temperatūros realybė. Žvaigždė, aplink kurią skrieja HD 137010 b, yra vėsesnė ir blankesnė nei Saulė. Tokiu atveju vietoj „antros Žemės“ mes galime turėti milžinišką ledo pasaulį.
Mokslininkai pabrėžia, kad reikės daugiau stebėjimų, kad būtų galima patvirtinti planetos statusą, orbitos parametrus ir realias sąlygas. Net jei HD 137010 b kada nors pasirodytų esanti įspūdinga, mums palanki planeta, lieka dar viena šalta tiesa: 146 šviesmečiai yra milžiniškas atstumas. Todėl šiandien tai yra atradimas, kuris labiau keičia mūsų mokslo suvokimą nei realius žmonijos planus. Bet būtent taip ir gimsta didžiausi klausimai: kuo daugiau randame planetų, panašių į Žemę, tuo aiškiau matome, kad Visata tokių pasaulių tikriausiai turi daug.
Svarstymų apie gyvybę už Žemės ribų būta dar Antikos laikais, bandymų jos ieškoti galime aptikti dar XIX amžiuje. Rimtesnės paieškos prasidėjo su SETI projektu septintajame praeito amžiaus dešimtmetyje ir po truputį tęsiasi iki šių dienų. Pastaraisiais metais paieškos pereina į naują, labiau sistematinį, etapą.
Taigi, išsiaiškinę apie šias prielaidas, galime geriau suprasti, kada gyvybinės zonos skaičiavimas yra prasmingas. Jis iš esmės tinka planetoms, kurių atmosfera arba yra nykstamai reta, arba panaši į žemiškąją, taip pat kurių paviršius visur gana vienodas, orbitos apskritiminės, o amžius - pakankamai didelis, kad pirmykštė šiluma iš branduolio būtų nesvarbi. Kitais atvejais gyvybinės zonos ribos gali smarkiai pakisti ir į vieną, ir į kitą pusę (nors daugiau šansų, kad pasislinks į išorę, o ne priartės prie žvaigždės).
Terminą „gyvybinė zona“ turbūt girdėjo ar skaitė daugelis iš jūsų. Aš pats jį irgi dažnai naudoju, visokie naujienų portalai (nebūtinai lietuviški) - taip pat. Kartais naujai atrastos egzoplanetos, esančios gyvybinėse zonose, iškart įvardijamos kaip „gyvybei tinkamos“ ar bent jau „galimai gyvybei tinkamos“. Bet ar tikrai toks optimizmas pamatuotas?
Kai per daug dėmesio skiri gyvybinėms zonoms, gali praleisti kai ką svarbesnio. Ką visu šituo norėjau pasakyti? Ne tai, kad gyvybinė zona yra visiškai nevertingas apibrėžimas. Ji gali padėti sutelkti dėmesį į tam tikras planetas, atmetant kitas, mažiau įdomias. Kai egzoplanetų atrandama vis daugiau, visoms joms skirti pakankamai dėmesio neįmanoma, tad kažkoks rūšiavimas tampa vis reikalingesnis, o toks, kaip šis, tikrai įmanomas.
Tačiau yra ir kitų būdų planetoms klasifikuoti ir atrinkinėti - dydžiai, masės, tankiai, orbitos elipsiškumas, netrukus bus ir spektrai. Gyvybinė zona (kitaip tariant - atstumas iki žvaigždės) yra tik vienas iš jų.
Žodis „gyvybei tinkama zona“ dažnai skamba kaip pažadas, kad kažkur kosmose slypi antra Žemė. Tačiau naujausias mokslininkų atradimas primena, kad Visata mėgsta paradoksus: tarptautinė tyrėjų komanda nustatė naują, beveik Žemės dydžio planetą HD 137010 b, esančią už 146 šviesmečių nuo mūsų. Ji gali patekti į vadinamąją gyvenamąją zoną - atstumą nuo žvaigždės, kuriame teoriškai gali egzistuoti skystas vanduo.
Gyvybei tinkama zona ir skystas vanduo
Goldiloko zona nurodo regioną, kuriame egzistuoja galimybė aptikti planetą, kurios paviršiuje būtų skysto vandens. Pernelyg artimas atstumas iki artimiausios žvaigždės lemtų vandens išgaravimą, pernelyg tolimas - vandens virtimą ledu. Gyvenamosios zonos apibrėžimą mokslininkai koreguoja remdamiesi naujais vandens ir anglies dioksido absorbavimo duomenimis.
Pavyzdžiui, mūsų Saulės sistemoje iki šiol gyvybei tinkama zona laikytas atstumas nuo žvaigždės tarp 0,95 ir 1,67 astronominio vieneto (AU, jis yra lygus atstumui nuo Žemės iki Saulės arba maždaug 150 mln. km). Remiantis naujuoju apibrėžimu, ši zona pasistūmėjo ir dabar gyvybei tinkama zona yra 0,99-1,7 AU.
Svarbu atminti, kad ieškant gyvybei tinkamų planetų, reikia atsižvelgti į daugybę faktorių, o ne tik į atstumą nuo žvaigždės. Atmosferos sudėtis, žvaigždės aktyvumas ir planetos geologiniai procesai taip pat atlieka svarbų vaidmenį.
Vienas iš pavyzdžių - Saturno palydovas Enceladas. Mažas, dinamiškas palydovas į aplinką spjaudo vandens garus ir ledus. Jame yra paprasčiausių organinių daleliu ir po jo paviršiumi gali slypėti skystas vanduo. Iš palydovo geizerių besiveržiantys ledai storina Saturno E žiedą. Enceladas yra vienintelis palydovas Saulės sistemoje, pastebimai įtakojantis savo planetos cheminę sudėtį.
Kepler-90 sistema palyginus su Saulės sistema (Šaltinis: Vikipedija)
| Planeta | Atstumas nuo žvaigždės (AU) | Masė (Žemės masės) | Metų trukmė (Žemės paros) |
|---|---|---|---|
| GJ 625b | ? | 2.8 | 15 |
| HD 137010 b | ? | 1.2 | 355 |
Šaltinis: sudaryta remiantis straipsnio duomenimis.
Ateityje, tobulėjant technologijoms, galėsime vis detaliau tyrinėti egzoplanetas ir ieškoti gyvybės požymių.