ابرزمین‌ها بزرگ‌تر و قابل سکونت‌تر از زمین هستند و ستاره‌شناسان در حال کشف میلیاردها دلاری هستند که فکر می‌کنند در آنجا وجود دارند.

ستاره شناسان اکنون به طور معمول کشف می کنند سیاراتی که به دور ستاره های خارج از منظومه شمسی می چرخند- به آنها سیارات فراخورشیدی می گویند. اما در تابستان 2022، تیم‌هایی که روی ناسا کار می‌کنند ماهواره بررسی سیاره فراخورشیدی چند سیاره به خصوص جالب را یافتند که در مناطق قابل سکونت ستارگان مادرشان می چرخند.

یک سیاره است 30 درصد بزرگتر از زمین و در کمتر از سه روز به دور ستاره خود می چرخد. دیگری است 70 درصد بزرگتر از زمین و ممکن است میزبان یک اقیانوس عمیق باشد. این دو سیاره فراخورشیدی هستند ابر زمین ها- پرجرم تر از زمین اما کوچکتر از غول های یخی مانند اورانوس و نپتون.

من هستم استاد نجوم که هسته های کهکشانی، کهکشان های دور را مطالعه می کند، اخترشناسیو exoplanets. من از نزدیک جستجو برای سیاراتی که ممکن است میزبان حیات باشند را دنبال می کنم.

زمین هنوز تنها جایی در جهان است که دانشمندان می دانند خانه حیات است. منطقی به نظر می رسد که جستجوی حیات را روی کلون های زمین متمرکز کنیم-سیاراتی با خواص نزدیک به زمین. اما تحقیقات نشان داده است که بهترین شانسی که اخترشناسان برای یافتن حیات در سیاره دیگری دارند، احتمالاً در یک ابرزمین مشابه آنهایی است که اخیراً کشف شده است.

رایج و آسان برای یافتن

بیشتر ابرزمین‌ها به دور ستاره‌های کوتوله سرد می‌چرخند که جرم کمتری دارند و بسیار طولانی‌تر از خورشید عمر می‌کنند. برای هر ستاره ای مانند خورشید صدها ستاره کوتوله خنک وجود دارد و دانشمندان ابرزمین هایی را یافته اند که به دور خود می چرخند. 40 درصد کوتوله های باحال نگاه کرده اند. با استفاده از این عدد، ستاره شناسان تخمین می زنند که وجود دارد ده ها میلیارد ابر زمین ها در مناطق قابل سکونت که آب مایع می تواند به تنهایی در کهکشان راه شیری وجود داشته باشد. از آنجایی که تمام زندگی روی زمین از آب استفاده می کند، تصور می شود که آب برای زیست پذیری حیاتی است.

بر اساس پیش بینی های فعلی، حدود الف سومین سیارات فراخورشیدی ابرزمین‌ها هستند و آنها را به رایج‌ترین نوع سیاره فراخورشیدی در راه شیری تبدیل می‌کند. نزدیکترین فقط است در فاصله شش سال نوری از زمین. حتی ممکن است بگویید منظومه شمسی ما غیرعادی است زیرا سیاره ای با جرم زمین و نپتون ندارد.

یکی دیگر از دلایلی که ابرزمین ها اهداف ایده آلی در جستجوی حیات هستند این است که آنها بسیار آسان تر هستند شناسایی و مطالعه کنید نسبت به سیارات هم اندازه زمین دو روش وجود دارد که ستاره شناسان برای شناسایی سیارات فراخورشیدی استفاده می کنند. یکی به دنبال اثر گرانشی یک سیاره بر روی ستاره مادرش است و دیگری به دنبال کاهش مختصر نور یک ستاره در هنگام عبور سیاره از مقابل آن است. هر دوی این روش‌های تشخیص با سیاره‌ای بزرگ‌تر آسان‌تر هستند.

ابر زمین ها فوق العاده قابل سکونت هستند

بیش از 300 سال پیش، گوتفرید ویلهلم لایب نیتس، فیلسوف آلمانی استدلال کرد که زمین "بهترین از همه دنیاهای ممکن" هدف لایب نیتس این بود که به این سؤال بپردازد که چرا شر وجود دارد، اما اختر زیست شناسان مدرن با طرح این پرسش که چه چیزی یک سیاره را برای زندگی میهمان نواز می کند، سؤال مشابهی را بررسی کرده اند. معلوم می شود که زمین بهترین جهان ممکن نیست.

با توجه به فعالیت های زمین ساختی زمین و تغییرات در روشنایی خورشید، آب و هوا در طول زمان از گرمای اقیانوسی به سردی در انجماد در سطح سیاره تغییر کرده است. زمین در بیشتر تاریخ 4.5 میلیارد ساله خود برای انسان و سایر موجودات بزرگتر غیرقابل سکونت بوده است. شبیه سازی ها بلندمدت را نشان می دهد قابل سکونت زمین اجتناب ناپذیر نبود، اما یک موضوع شانسی بود. انسان ها به معنای واقعی کلمه خوش شانس هستند که زنده هستند.

محققان به یک لیست صفات که یک سیاره را برای زندگی بسیار مساعد می کند. سیارات بزرگتر به احتمال زیاد از نظر زمین شناسی فعال هستند، این ویژگی که دانشمندان فکر می کنند می تواند باشد تکامل بیولوژیکی را ترویج می کند. بنابراین قابل سکونت ترین سیاره تقریباً دو برابر زمین جرم دارد و از نظر حجمی بین 20 تا 30 درصد بزرگتر خواهد بود. همچنین اقیانوس هایی دارد که به اندازه کافی کم عمق هستند که نور بتواند حیات را تا کف دریا تحریک کند و دمای متوسط ​​آن 77 درجه فارنهایت (25 درجه سانتیگراد) است. این اتمسفر ضخیم تر از جو زمین خواهد بود که به عنوان یک پوشش عایق عمل می کند. در نهایت، چنین سیاره‌ای به دور ستاره‌ای قدیمی‌تر از خورشید می‌چرخد تا عمر طولانی‌تری برای رشد داشته باشد، و میدان مغناطیسی قوی‌ای خواهد داشت. در برابر تشعشعات کیهانی محافظت می کند. دانشمندان فکر می کنند که ترکیب این ویژگی ها باعث می شود یک سیاره فوق العاده قابل سکونت باشد.

طبق تعریف، ابر زمین ها بسیاری از ویژگی های یک سیاره فوق العاده قابل سکونت را دارند. تا به امروز، ستاره شناسان کشف کرده اند دوجین سیاره فرازمینی که اگر نگوییم بهترین دنیاهای ممکن، از لحاظ نظری قابل سکونت تر از زمین هستند.

اخیرا، یک افزوده هیجان انگیز به فهرست سیارات قابل سکونت وجود دارد. ستاره شناسان دارند شروع به کشف سیارات فراخورشیدی کرد که بوده اند از منظومه های ستاره ای خود خارج می شوند، و ممکن است وجود داشته باشد میلیاردها نفر از آنها پرسه زدن در کهکشان راه شیری اگر یک ابر زمین از منظومه ستاره‌ای خود به بیرون پرتاب شود و دارای جوی متراکم و سطح آب باشد، می‌تواند زندگی را برای ده ها میلیارد سال حفظ کند، بسیار طولانی تر از آن چیزی است که زندگی روی زمین می تواند قبل از مرگ خورشید ادامه یابد.

تشخیص حیات در ابر زمین ها

برای شناسایی حیات در سیارات فراخورشیدی دوردست، ستاره شناسان به دنبال امضاهای زیستی می گردند، محصولات جانبی زیست شناسی که در جو سیاره قابل تشخیص هستند.

ناسا تلسکوپ فضایی جیمز وب این تلسکوپ قبل از کشف سیارات فراخورشیدی توسط ستاره شناسان طراحی شده است، بنابراین تلسکوپ برای تحقیقات سیارات فراخورشیدی بهینه نشده است. اما قادر به انجام بخشی از این علم است و برنامه ریزی شده است دو ابر زمین بالقوه قابل سکونت را هدف قرار دهید در سال اول فعالیت خود مجموعه دیگری از ابر زمین ها با اقیانوس های عظیم که در چند سال گذشته کشف شده اند و همچنین سیارات کشف شده در تابستان امسال نیز هستند. اهداف قانع کننده برای جیمز وب.

اما بهترین شانس برای یافتن نشانه های زندگی در جو سیارات فراخورشیدی با نسل بعدی تلسکوپ های غول پیکر زمینی عرضه خواهد شد: تلسکوپ 39 متری بسیار بزرگاز تلسکوپ سی متری و تلسکوپ 24.5 متری غول پیکر ماژلان. این تلسکوپ ها همگی در دست ساخت هستند و قرار است تا پایان دهه جمع آوری داده ها را آغاز کنند.

اخترشناسان می دانند که مواد تشکیل دهنده حیات در آنجا وجود دارد، اما قابل سکونت به معنای مسکونی نیست. تا زمانی که محققان شواهدی از حیات در جای دیگر پیدا نکنند، این امکان وجود دارد که حیات روی زمین یک حادثه منحصر به فرد بوده باشد. در حالی که دلایل زیادی وجود دارد که چرا یک جهان قابل سکونت وجود دارد نشانه های زندگی نخواهد داشتاگر در سال‌های آینده، ستاره‌شناسان به این ابرزمین‌های قابل سکونت نگاه کنند و چیزی پیدا نکنند، ممکن است بشریت مجبور شود به این نتیجه برسد که جهان مکانی تنها است.

این مقاله از مجله منتشر شده است گفتگو تحت مجوز Creative Commons دفعات بازدید: مقاله.

تصویر های اعتباری: NASA Ames/JPL-CalTech