<< HABITABILNOST EKSTRATERESTRIJALNIH PLANETA – 1. DEO: OTKRIVANJE EGZOPLANETA
HABITABILNOST EKSTRATERESTRIJALNIH PLANETA – 3. DEO >>
Habitabilnost ekstrasolarnih planeta - S A D R Ž A J
O HABITABILNOSTI
Pre kratkog vremena, u Beču se održala internacionalna konferencija na temu “Habitabilnost ekstraterestrijalnih planeta”. Internacionalni eksperti su debatovali i referisali najnovije stanje našeg razumevanja o tome, kako u svemiru mogu da nastanu planete na kojima postoji život. Pri tome se polazilo najpre od astrofizičkih uticaja, kao što su zračenje centralne zvezde ili smetnje koje prouzrokuju druga nebeska tela. A zatim od toga koliko je neka planeta nastanjiva.
SLIKA 01
Habitabilnost neke planete se definiše kao mogućnost razvoja života na toj planeti. Time se bavi astrobiologija. Ona proučava poreklo, evoluciju, rasprostranjenost i budućnost života u svemiru. Astrobiologija okuplja naučnike sa polja mikrobiologije, ekologije, astronomije, geologije, paleontologije, hemije i meteorologije. Zato je svako današnje saznanje o životu u svemiru, rezultat interdisciplinarnog naučnog rada.
Za određivanje granica habitabilnosti nam pomažu saznanja mikrobiologa, geologa i paleontologa o životu na Zemlji. Tu se pojavljuju ekstremofili. To su mikroorganizmi koji preživljavaju u uslovima koji su pretopli, prehladni, preslani, prekiseli, presuvi, pod prevelikim pritiskom ili prevelikim zračenjem, za održavanje bilo kakvog oblika života. Međutim, takvi organizmi ipak postoje na Zemlji, pa nije isključeno da su se razvili i u nepogodnim uslovima na nekoj planeti.
Kod istraživanja habitabilnosti često se pojavljuje pojam „habitabilne zone“ ili prostora oko zvezde u kome su uslovi na planetama povoljni za razvoj i održavanje života. Kriterijum određivanja habitabilnih zona oko zvezda je površinska temperatura planete koja treba da je na određenoj udaljenosti od svoje zvezde. Ovaj metod nije sasvim pouzdan u određivanju planetarne habitabilnosti, zbog pojave efekta staklene bašte (što ne zavisi od zvezde) i mogućnosti razvoja života na satelitima masivnih planeta (primer: Jupiterova Evropa).
SLIKA 02
Efekat staklene bašte je pojava akumulacije topline u atmosferama bogatim gasovima (CO2, H2O, CH4, N2O). Molekuli tih gasova apsorbuju infracrveno zračenje i na taj način stvaraju delimičnu prepreku da infracrveno zračenje ne može da prodre kroz atmosferu. Zbog ove pojave dolazi do stalnog zagrevanja planete. U našem Sunčevom sistemu je primer za to planeta Venera, koja iako je dalje od Sunca, zbog efekta staklene bašte, ima višu temperaturu, nego Merkur koji je najbliži Suncu.
Do sada je Zemlja bila jedina poznata planeta na kojoj je nastao život. Hiljade planeta su otkrivene u orbiti drugih zvezda, a samo u našem Mlečnom putu se pretpostavlja da postoje još milijarde planeta. Tu se postavlja pitanje na kojim od ovih planeta postoje osnovni uslovi za nastanak života. Naučnici polaze od toga, da je za održavanje života najpogodnija tečna voda i da je to uslov da bi život uopšte mogao da postoji. Ali, isto tako je važno, koliko dugo će se ta voda zadržati na planeti (gravitacija).
SLIKA 03
Takođe su astrofizički uticaju na atmosfere i površine planeta važni. Jedno od najvažnijih pitanja je zračenje centralne zvezde, kao i njene promene tokom vremena. Uz to i osobine mnogih malih nebeskih tela u planetarnom sistemu imaju veliku ulogu, kao i pitanje da li planetarana magnetosfera može da štiti eventualnu atmosferu ispod nje.
Trenutna istraživanja se baziraju na tome da se pre svega objasne procesi nastajanja planeta i njihovih atmosfera. Samo interdisciplinarni pristup sa naučnicima sa polja astrofizike, fizike atmosfera i geofizike, kao i nebeske mehanike, mogu da pruže odgovore na ova kompleksna pitanja.
Takođe se istražuju i habitabilne okoline zvezda koje nisu slične našem Suncu. Zaključak je da su habitabilne zone mnogo bliže crvenoj zvezdi, nego zvezdi sličnoj Suncu, dok su habitabilne zone oko plavih, zvezda koje su mlade, nestabilne i vrele, mnogo udaljenije od same zvezde.
SLIKA 04
Otkrivene su i planete koje samo delimično prolaze kroz habitabilnu zonu i to se smatra nedovoljnim za nastanak i opstanak života, jer su uslovi na planeti isuviše nestabilni kako po pitanju temperature, tako i po pitanju godišnjih doba, koja bi bila isuviše ekstremna za život.
Jedna oblast se smatra habitabilnom, ako se njene hemijske i fizičke osobine poklapaju sa potrebama jednog živog bića. Pri tome su moguća određena odstupanja koja nemaju uticaj na razvoj organizma. Na primer, prisustvo molekula koji ne mogu da budu metabolizovani i na osnovu njihovih hemijskih i fizičkih osobina ne mogu da naštete mikroorganizmu. Na koje parametre se ovo odnosi, zavisi od organizma.
Jedna oblast se smatra kvazi-habitabilnom, ako se njene hemijske i fizičke osobine poklapaju sa potrebama jednog živog bića. Ovde su moguća odstupanja, ako ona ne utiču negativno na razvoj organizma. Potrebna je sposobnost prilagođavanja ovakvim uslovima.
Jedna oblast se smatra proto-habitabilnom, ako se njene hemijske i fizičke osobine delimično poklapaju sa potrebama jednog živog bića. Odstupanja su tako velika, da ona negativno utiču na razvoj organizma. Potrebna je izuzetno visoka sposobnost prilagođavanja, da bi organizam opstao u ovakvoj sredini.
Jedna oblast se smatra nehabitabilnom, ako njene hemijske i fizičke osobine ne poklapaju ili samo pojedinačno poklapaju sa potrebama jednog živog bića. Odstupanja su tako velika, da deluju smrtonosno na organizme. Nije moguće prilagođavanje organizama na ove uslove.
SLIKA 05 Razne vrste habitata na Zemlji
Međutim, ne postoje samo habitabilne zone oko neke zvezde, nego takve zone postoje i u galaksijama i onda se one zovu – galaktičke habitabilne zone (GHZ). U početku se koncept takve zone odnosio samo na hemijski nivo razvoja galaktičke oblasti, pri čemu je trebalo da bude prisutno dovoljno teških elemenata u nekoj oblasti, da bi mogao da nastane život. Najveći broj elemenata sa višim atomskim brojem od litijuma, nastaju tek tokom godina kroz atomarne procese fuzije koji se odvijaju u unutrašnjosti zvezde i prilikom njene smrti odlaze u interstelarni medijum. U unutrašnjoj oblasti neke galaksije se ova nukleosinteza odvija brže, nego u spoljašnjim oblastima, zbog čega je moguće definisanje maksimalnog prečnika galaktičke habitabilne zone.
SLIKA 06
Kasnije je dodat još jedan kriterijum. Ako se zvezda sa svojom planetom nalazi previše blizu eksplozije supernove, koja se obično događa u oblastima aktivnog rađanja zvezda, tom eksplozijom je atmosfera planete previše oštećena, a planeta je izložena jakom kosmičkom zračenju, tako da tamo nije moguć dugoročni razvoj života. Za spiralne galaksije, kao što je naš Mlečni put, broj supernova se pojačava prema centru galaksije.
To znači, da se galaktičke habitabilna zona spiralne galaksije, kao što je Mlečni put, nalazi u prstenu oko centra galaksije. Unutar tog prstena je gustina zvezda previsoka, a izvan tog prstena, je gustina preniska, da bi postojalo dovoljno teških elemenata. U toku vremena ova oblast se povećava prema napolje. Pa opet, ovi parametri ne isključuju mogućnost života i izvan habitabilne zone.
SLIKA 07
Cilj potrage za ekstra solarnim planetama je da se proširi naše znanje o mogućim vrstama planetarnih sistema. Pored danas poznatih planeta veličine Jupitera, radi se i o tome da se dokaže postojanje planeta tipa Zemlje. Misija CoRoT je bila prva satelitska misija koja je uz pomoć tranzitnog metoda tražila ekstrasolarne planete. Ova misija je otkrila više od 300 novih planeta, dok je Misija Kepler otkrila nekoliko hiljada novih planeta. Buduće satelitske misije sa ciljem otkrivanja novih planeta su PLATO (PLAnetary Transits and Oscillations of stars) i CHEOPS (CHaracterising ExOPlanets Satellite), kao i teleskopi na Zemlji, NGTS u Čileu i ASTEP na Antarktiku.
Naučni projekti se rade uz pomoć različitih metoda, koje sadrže kako merenja i njihovu analizu, tako i teoretske, računske modele. U prvom planu se pri tome nalaze saradnje sa raznim misijama na polju planetarnog istraživanja, kao i pripreme za nove misije i rezultati dobijeni od teleskopa na Zemlji.
SLIKA 08
Sledeći planovi na polju planetarnog istraživanja habitabiliteta su ovi projekti od primarne važnosti:
- Razvijanje fotometrijske tranzitne metode za traženje planeta i osnovno karakterizovanje ekstrasolarnih planeta sa teleskopima na Zemlji, kao i teleskopima na satelitima.
- Razvijanje redukcije podataka i analitičkih algoritama za procenu visoko tačnih fotometrijskih svetlosnih lukova u cilju traženja ekstra solarnih planeta.
- Modeliranje hemijskih i hidrodinamičkih procesa u atmosferama planeta i Meseca u našem Sunčevom sistemu, kao i ekstrasolarnim planetama.
- Spektroskopska i fotometrijska merenja planetarnih atmosfera, i njihovo poređenje sa naučno postavljenim modelima.
- Razvijanje softvera za analizu spektroskopskih i fotometrijskih podataka planetarnih atmosfera.
SLIKA 09
<< HABITABILNOST EKSTRATERESTRIJALNIH PLANETA – 1. DEO: OTKRIVANJE EGZOPLANETA
HABITABILNOST EKSTRATERESTRIJALNIH PLANETA – 3. DEO: ISTRAŽIVANJE ATMOSFERA EGZO PLANETA >>
KOJI TELESKOP DA KUPIM?
