<< HABITABILNOST EKSTRATERESTRIJALNIH PLANETA – 2. DEO: O HABITABILNOSTI
Habitabilnost ekstrasolarnih planeta - S A D R Ž A J
ISTRAŽIVANJE ATMOSFERA EGZO PLANETA
Zvezde i planete su konačni produkti dugog niza kompleksnih procesa koji započinju u galaktičkom interstelarnom medijumu. Za vreme kontrakcija i kolapsa molekularnih oblaka, stvaraju se uslovi za kasniju evoluciju zvezde i njenog planetarnog sistema. Tome sledi formiranje akrecione ploče oko zvezde iz koje se obrazuju planete i njihove atmosfere, što vodi do širokog spektra planetarne okoline, kao što se pokazuje u našem Sunčevom sistemu, ali i u mnogim drugim planetarnim sistemima. Habitabilni uslovi bi mogli da postoje na određenim planetama i da pogoduju nastanku života.
Zvezde imaju najvažniju ulogu u tome, jer određuju evoluciju svoje okoline. Posebno kratkotalasno zračenje (UV, EUV, rentgensko zračenje), jonizovani stelarni vetrovi i visokoenergetske čestice, su važni za pretvaranje cirkumstelarnog materijala (na primer, jonizovanjem, zagrevanjem i hemijskim preoblikovanjem protoplanetarne površine ploče). U kasnijim stadijumima, kada su se planete već formirale, iste te čestice i zračenje su odgovorni za hemijske i fizičke procese u planetarnim magnetosferama, jonosferama i gornjim atmosferama, kao i za eroziju.
Još uvek nije sasvim poznato, kako nastaju zone u kojima su prisutne jako varirajući stelarne habitabilne okoline. Osim direktnog svetla zvezde koja omogućava blagu klimu i tečnu vodu na površinama planeta, moraju biti ispunjeni mnogi drugi uslovi i morali bi biti održani u okviru određenih granica u mladim aktivnim stadijumima stelarnih sistema.
Jaka i veoma varijabilna visokoenergetska zračenja pojedinih zvezda, snažni stelarni vetrovi i koronarni izbačaji mase, proizvode okoline koje su kompletno različite od našeg današnjeg Sunčevog sistema.
SLIKA 01
Trenutno vlada mišljenje da je veoma moguće da Zemlja nije jedino nebesko telo u univerzumu na kome se razvio život. Simulacije ranih razvoja zvezda pokazuju da su planetarne strukture uobičajen “otpadni produkt”. Zbog toga, eksperti procenjuju da skoro svaka zvezda u našem Mlečnom putu, poseduje planete, a 20-30% svih zvezda bi mogle čak da imaju planete slične Zemlji. Međutim to još uvek ne znači da su i uslovi za razvoj života na tim planetama slični onima na Zemlji.
Zbog toga, nauka danas pokušava da napravi teoretske modele uslova života. Zona habitabilnosti definiše kao prvo, orbitu planete u zavisnosti od jačine svetlosti, topline i zračenja njene zvezde. Uz to, moraju biti ispunjeni i drugi uslovi, da bi mogao da nastane život. Ovde je veoma važna masa planete koja je odlučujuća za obrazovanje atmosfere. Zbog toga se trenutno potencira traženje vansolarnih planeta koje se nalaze na habitabilnom rastojanju od njihove zvezde i već imaju atmosferu. Upravo ovo će da bude zadatak sonde PLATO koju ESA šalje u svemir. Njen koncept je da osnuje drugu generaciju lovaca na planete i njen start je planiran za 2024. godinu. Međutim, odgovarajući planetarni kandidati, neće biti ispitani na svoju masu i sastav atmosfere, niti na moguće biomarkere, jer ove, vremenski veoma intenzivne spektroskopske analize, moraju da se obave sa teleskopima koji se nalaze na Zemlji, kao što su VLT ili budući E-ELT na Evropskoj Južnoj Opservatoriji (ESO). Pri tome je pre svega, dokaz postojanja vode, ugljendioksida i ozona važan indikator. Osim toga, kiseonik i metan su tipični biomarkeri koje je u atmosferskim signaturama malih egzo planeta teško isfiltrirati.
Među stotinama poznatih planeta izvan našeg Sunčevog sistema se već nalaze nekoliko kandidata za svetove na kojima je moguć život. Kod najvećeg broja se radi o gasovitim džinovima kao što je Jupiter. Na tako velikim planetama je mnogo lakše dokazivanje života, nego na planetama veličine Zemlje. Međutim, uprkos mnogim vestima u štampi, istina je, da se „druga Zemlja“ za sada još ne nalazi među poznatim egzoplanetama.
Principijelno se uslovi habitabilnosti, povoljne temperature i mogućnosti da voda ostane u tečnom stanju, nalaze u orbiti svake zvezde glavnog reda, u koje spada i Sunce. Ove zvezde preživljavaju veoma stabilnu fazu dugu milijarde godina, što je idealno područje za razvoj planeta i možda, života. Daleki svetovi se najčešće otkrivaju indirektno preko njihovog gravitacionog uticaja na centralnu zvezdu, ili ako se prilikom svog orbitiranja nađu ispred zvezde i tako je minimalno zamrače. Sa ovim metodama mogu da se otkriju osobine kao što je orbita, prečnik ili masa, ali to nije dovoljno da bi se procenile mogućnosti života na tim planetama, kao što pokazuje primer Venere i Zemlje, koje su prilično slične po pitanju prečnika i mase. Međutim, obe planete poseduju sasvim različitu atmosferu, jedna je habitabilna, a druga, nije.
SLIKA 02
Zbog toga je važno da se uhvati svetlost potencijalno habitabilnih planeta, da bi bio omogućen pogled na atmosferu, da li sadrži vodonik i kiseonik, kao i da li postoje znakovi života. To je moguće uraditi putem svetlosti sa zvezde koja se sa jedne strane reflektuje sa planete, a sa druge strane, zagreva planetu, koja onda zrači toplotu u svemir. Jedna atmosfera bi u spektru zračenja ostavila karakterističan otisak, jer atomi i molekuli u njoj apsorbuju određene talasne dužine. Svetlost koja isijava sa planete je naravno mnogostruko slabija od one sa zvezde. U vidljivoj spektralnoj oblasti, do nas dolaze milijardu puta više fotona sa zvezde, nego sa planete. Sa velikim teleskopima, ovo zračenje može da se spektralno analizira.
Pošto je signal slab, astronomi moraju da posmatraju neku planetu pedeset do sto sati, da bi analizirali njenu atmosferu. U slučaju tranzitnog metoda, posmatranja mogu da se protegnu i na nekoliko godina, jer planeta svoju zvezdu prilikom svake orbite pokrije samo za nekoliko sati. Ako planete mogu direktno da se posmatraju, onda su potrebne dve do tri nedelje, da bi se prikupilo dovoljno podataka. Do sada je ovo uspelo samo kod gasovitih džinova.
SLIKA 03
Astronomi koriste modele atmosfera, slične onima koji se koriste za prognozu vremena na Zemlji, samo ne tako detaljne. Tako da nije moguće da se kaže kada i gde će da pada kiša na nekoj dalekoj planeti, ali osnovne fizičke osobine, kao što je zagrevanje od zvezde oko koje planeta orbitira, i koliko jako se ova svetlost reflektuje, su sadržane u ovom modelu. Naučnici u prvoj liniji polaze od planeta koje su im poznate, pre svega, od Zemlje. Međutim, ni kreativno razmišljanje nije zapostavljeno. Na primer, planete koje su otkrivene imaju do deset masa Zemlje. Kakve su posledice toga? Gravitacija je jača, atmosfere se manje ili više skupljaju, jer planeta jače vuče atmosferu. Osim toga, bilo bi mnogo teže da se hoda na takvoj planeti.
Modeli pokrivaju široku paletu virtuelnih svetova: od pustinjske planete do okeanske planete, veće ili manje, hladnije ili toplije nego što je Zemlja. Pošto do sada ne postoje podaci o atmosferi super-Zemlje, naučnici moraju da ekstrapoliraju, pa opet im uspeva da donesu veoma obimne pretpostavke. Na primer, na egzoplanetama u blizini Sunca je moguć dokaz veoma snažne vulkanske erupcije, ali ona bi morala da bude jačine kao erupcija 2010. godine na Islandu, da bi bila primećena. Ako se nađe neka planeta koja je mlađa, na osnovu njenog razvoja bi moglo da se vidi kako je Zemlja izgledala u svojim pra-vremenima.
SLIKA 04
Područje krugova je proporcionalno njihovoj habitabilnosti. Donja osa pokazuje udaljenost planeta od njihovih zvezda, reprezentujući udaljenost Zemlje od Sunca (150 miliona km), gornja osa pokazuje zračenje zvezda u vatima koja pada na kvadratni metar. Pritisak na površinu je levo na y-osi.
U slučaju da na nekoj planeti postoji život, to bi uticalo na njen atmosferski spektar. Pri tome se polazi od toga, da su forme života na ekstrasolarnim svetovima slične kao kod nas na Zemlji. Pošto se u svemiru svuda nalazi voda i ugljenik koji i na Zemlji služe kao osnove za život, metabolizam stranih organizama bi morao prema tome, da izbacuju tipične gasove koji se onda dižu u atmosferu.
Naučnici prave uvek dva modela. Jedan sa mogućnošću za život na nekoj planeti i jedan bez te mogućnosti. Za nepoznata živa bića mi ne možemo da znamo ni da li dišu, ni kako dišu i šta udišu, a šta izdišu. Međutim, za život kakav mi poznajemo, ovi modeli mogu da posluže da bi se pretpostavilo kako izgleda planeta, ako na njoj nema života. A ako postoji život, onda bismo videli druge linije u spektralnom otisku, koje bi nam otkrile da tamo postoji život.
<< HABITABILNOST EKSTRATERESTRIJALNIH PLANETA – 2. DEO: O HABITABILNOSTI
HABITABILNOST EKSTRATERESTRIJALNIH PLANETA – 4. DEO: prvi deo o ekstremofilima >>
KOJI TELESKOP DA KUPIM?
