Czy między wiecznym dniem a nocą istnieje życie na obcych planetach?

Patrząc na Księżyc nocą, być może zauważyłeś, że ta sama strona jest zawsze zwrócona w stronę Ziemi. Kiedy spojrzysz na księżyc, zobaczysz te same cechy, te same rowki i kratery, bez względu na fazę księżyca. Druga strona jest ukryta przed naszym wzrokiem. zawsze jest odwrócona.

Dzieje się tak, ponieważ księżyc Stopniowo mocowany do podłoża. W rodzaju niebiańskiej synchronizacji, obrót Księżyca wokół własnej osi zajmuje tyle samo czasu, ile zajmuje pełne okrążenie naszej planety. Istnieją inne przykłady tego zjawiska w naszym Układzie Słonecznym. Io jest zsynchronizowany fazowo z Jowiszem, a Enceladus jest zsynchronizowany z Saturnem.

Teraz wyobraź sobie, że zamiast księżyca związanego ze swoją planetą, planeta jest stopniowo związana ze swoją gwiazdą. Oznacza to, że jedna strona będzie zawsze zwrócona w stronę gwiazdy – będzie skąpana w świetle dziennym. Druga strona pociemnieje w wiecznej nocy. Temperatury po obu stronach planety mogą być ekstremalne. Aby dać ci wyobrażenie o efekcie, możemy rzucić okiem na Merkurego. Ta planeta nie leży równoleżnikowo ze Słońcem, ale obraca się bardzo wolno – trzy jej dni to dwa lata. dzień Merkury jest bardzo gorącyprzy 430°C, natomiast w nocy – -180°C.

Wydawałoby się, że taka planeta nie byłaby zbyt przydatna do życia. Jednak niewielu pisarzy science fiction marzyło o tym, jak wyglądałoby życie na tych światach. (Isaac Asimov nazwał takie planety światy taśm.) Planeta taka jak ta mogłaby teoretycznie nadawać się do zamieszkania na wąskim pasie między dniem a nocą — w regionie zmierzchu, gdzie temperatury są w sam raz. Niedawno zespół kierowany przez Annę Lobo, badaczkę z University of California, Irvine, Podobne do zamkniętych planet pływowych Aby znaleźć scenariusze, które mogą pomóc życiu.

Rozebrać planety świata w naszej galaktyce

Nasza galaktyka może faktycznie być pełna planet połączonych pływami. Mogą być szczególnie powszechne w pobliżu gwiazd typu M, które czasami są synonimem czerwonych karłów. Najpopularniejszy typ gwiazd w Drodze Mlecznej, typy M stanowią około 70% gwiazd w naszym kosmicznym sąsiedztwie. Aby na takiej planecie mogła istnieć woda w stanie ciekłym, musiałaby ona znajdować się blisko swojej gwiazdy macierzystej. A im bliżej planety jest gwiazda, tym bardziej prawdopodobne jest jej stopniowe zamknięcie.

Odkryliśmy całkiem sporo planet, które są potencjalnie zamknięte w naszym galaktycznym sąsiedztwie. Na przykład, TRAPPIST-1 Jest to czerwony karzeł, wokół którego krąży co najmniej siedem planet, których lata wahają się od 1,5 do 19 dni ziemskich. Z tak bliskiej odległości planety te prawdopodobnie będą zsynchronizowane pływowo ze swoją gwiazdą. Proxima centauri b, najbliższa nam egzoplaneta, jest planetą typu super-Ziemia, co oznacza, że ​​ma większą masę niż nasza planeta, ale znacznie mniejszą niż planeta taka jak Neptun. Jego rok trwa tylko 11 dni i prawdopodobnie jest ściśle związany ze swoją gwiazdą.

Takie planety mają tę zaletę, że są łatwiejsze do wykrycia. Gdy się obraca, jej grawitacja powoduje niewielkie, ale wykrywalne drgania w ruchu gwiazdy. Biorąc pod uwagę fakt, że planety te krążą bardzo blisko swoich gwiazd, a ich gwiazdy są małe, oscylacja ta jest bardziej wyraźna niż w przypadku masywniejszej gwiazdy i odległych planet.

Dzień i noc na planetach zewnętrznych

Aby dowiedzieć się, jakie warunki mogą panować na stopniowo zamykającej się planecie, takiej jak ta, Lobo i jej współpracownicy użyli oprogramowania, które modeluje warunki klimatyczne na Ziemi. Spowalniając obrót planety w ramach programu, byli w stanie modelować, jak wygląda klimat po dziennej i nocnej stronie tych planet. Co być może najważniejsze, byli w stanie wymodelować tak zwaną strefę oddzielającą – pas zmierzchu między dniem a nocą.

Warunki na tych planetach zależą od poziomu i rodzaju obecnej wody, a jest to złożona zależność. Woda wpływa na planetę albedo – Natura światła gwiazd, które planeta odbija z powrotem w kosmos. Jaśniejsze planety mają wyższe albedo i odbijają więcej promieniowania z powrotem w kosmos, co prowadzi do ochłodzenia, podczas gdy planety o ciemniejszym kolorze pochłaniają więcej promieniowania, mają niższe albedo i są ciepłe. (To ta sama dynamika, która sprawia, że ​​czujesz ciepło, gdy masz na sobie ciemny T-shirt w upalny dzień.) Lód, na przykład w postaci lodowców, odbija więcej promieniowania z powrotem w kosmos. Podobnie chmury. ale to nie wszystko. Ilość wody wpływa również na to, ile wody jest związane w lodowcu po nocnej stronie lub ile wody jest przekształcane w parę wodną po stronie dziennej. Ta złożona równowaga pomoże określić, czy planety nadają się do zamieszkania.

Lobo odkrył, że jeśli planeta jest pokryta oceanem, duża ilość wody może wyparować po dziennej stronie. Ta para wodna może uwięzić coraz więcej promieniowania gwiazdowego, ogrzewając planetę. Takie planety prawdopodobnie będą miały niekontrolowany efekt cieplarniany, podnosząc temperaturę na ich powierzchni. Naukowcy odkryli, że takie planety nie byłyby w stanie utrzymać strefy umiarkowanej, którą życie tak bardzo kocha, nawet po nocnej stronie.

Sprawa wyglądałaby jednak inaczej, gdyby było tylko trochę wody zmieszanej z suchą ziemią. W takiej sytuacji pary wodnej byłoby mniej, co prowadziłoby do większego kontrastu temperatur między dzienną i nocną stroną tych planet. Strefa końcowa może obejmować większą część powierzchni, gdzie temperatury są odpowiednie dla wody w stanie ciekłym, prawdopodobnie dla życia, jakie znamy. Na tych planetach jest również bardziej prawdopodobne, że będą miały stabilny klimat przez długi czas i nie będą stale tracić wody w wyniku parowania po stronie dziennej lub lodowców po stronie nocnej.

Życie na takiej planecie z pewnością byłoby wyjątkowym przeżyciem. Skąpany w wiecznym zmierzchu nie pozna najgłębszej nocy ani najjaśniejszego dnia. Prawdopodobnie nigdy nie zobaczysz gwiazd, zamkniętych jakby w wąskim pasie ich planety. Ale może istnieć. Badania te pomagają nam zidentyfikować typy planet, na których może istnieć życie, jakie znamy, wspierając nasze poszukiwania życia na innej planecie.