Der Begriff Lebensraum bedeutet, dass fast alle Lebensbedingungen erfüllt sind, wir sehen es nur nicht.

Die Bewohnbarkeit wird durch folgende Faktoren bestimmt: Vorhandensein von Wasser in flüssiger Form, ausreichend dichte Atmosphäre, chemische Diversität (einfache und komplexe Moleküle auf Basis von H, C, N, O, S und P) und das Vorhandensein eines Sterns, der die erforderliche Energiemenge bringt.

Studiengeschichte: terrestrische Planeten

Aus Sicht der Astrophysik gab es mehrere Anreize für die Entstehung des Konzepts einer bewohnbaren Zone.

Betrachten Sie unser Sonnensystem und vier terrestrische Planeten: Merkur, Venus, Erde und Mars.

Merkur hat keine Atmosphäre und ist zu nah an der Sonne, um für uns von großem Interesse zu sein. Dies ist ein Planet mit einem traurigen Schicksal, denn selbst wenn er eine Atmosphäre hätte, würde er vom Sonnenwind weggetragen werden, dh einem Plasmastrom, der ständig aus der Korona eines Sterns fließt.

Betrachten Sie die verbleibenden terrestrischen Planeten im Sonnensystem - dies sind Venus, Erde und Mars. Sie sind fast am gleichen Ort und unter den gleichen Bedingungen entstanden ~ 4,5 vor Milliarden Jahren.

Und deshalb sollte ihre Entwicklung aus Sicht der Astrophysik ziemlich ähnlich sein. Jetzt, zu Beginn des Weltraumzeitalters, als wir in der Erforschung dieser Planeten mit Hilfe von Raumfahrzeugen Fortschritte gemacht haben, haben die erhaltenen Ergebnisse extrem unterschiedliche Bedingungen auf diesen Planeten gezeigt.

Wir wissen jetzt, dass die Venus einen sehr hohen Druck hat und an der Oberfläche sehr heiß ist. 460 –480 ° C sind die Temperaturen, bei denen viele Stoffe sogar schmelzen. Und auf den ersten Panoramabildern der Oberfläche haben wir gesehen, dass sie völlig unbelebt und praktisch nicht an das Leben angepasst ist.

Die gesamte Oberfläche ist ein Kontinent.

Bild: Erdplaneten - Merkur, Venus, Erde, Mars.

Auf der anderen Seite Mars Es ist eine kalte Welt. Der Mars hat seine Atmosphäre verloren.

Dies ist wieder eine Wüstenoberfläche, obwohl es Berge und Vulkane gibt. Die Kohlendioxidatmosphäre ist sehr verdünnt; Wenn dort Wasser war, war alles gefroren.

Der Mars hat eine Polkappe, und die neuesten Ergebnisse einer Mission zum Mars legen nahe, dass sich unter der Sanddecke Eis befindet - Regolith. Und Erde. Sehr günstige Temperatur, das Wasser gefriert nicht (zumindest nicht überall). Und auf der Erde entstand das Leben – sowohl primitives als auch vielzelliges, intelligentes Leben.

Es scheint, dass wir einen kleinen Teil des Sonnensystems sehen, in dem sich drei Planeten gebildet haben, die als terrestrische Planeten bezeichnet werden, aber ihre Entwicklung ist völlig anders. Und aus diesen ersten Ideen über die möglichen Entwicklungspfade der Planeten selbst entstand die Idee der bewohnbaren Zone.

Grenzen der bewohnbaren Zone

Astrophysiker beobachten und erforschen die Welt um uns herum, den uns umgebenden Weltraum, also unser Sonnensystem und Planetensysteme um andere Sterne.

Und um irgendwie zu systematisieren, wo man suchen muss, an welchen Objekten man interessiert ist, muss man verstehen, wie man die bewohnbare Zone bestimmt.

Wir sind immer davon ausgegangen, dass andere Sterne Planeten haben müssen, aber die instrumentellen Fähigkeiten erlaubten uns, die ersten Exoplaneten – Planeten außerhalb des Sonnensystems – nur zu entdecken 20 Jahre zuvor. Wie werden die inneren und äußeren Grenzen der bewohnbaren Zone bestimmt?

In unserem Sonnensystem wird angenommen, dass die bewohnbare Zone in einiger Entfernung von liegt 0,95 Vor 1,37 Astronomische Einheiten von der Sonne. Wir wissen, dass die Erde ist 1 Astronomische Einheit (AE) von Sonne, Venus - 0,7 a. B. Mars 1,5 a. e. Wenn wir die Leuchtkraft eines Sterns kennen, ist es sehr einfach, das Zentrum der bewohnbaren Zone zu berechnen - Sie müssen nur die Quadratwurzel aus dem Verhältnis der Leuchtkraft dieses Sterns ziehen und es mit der Leuchtkraft des Sterns in Beziehung setzen Sonne, das heißt:

R ae \u003d (L Stern / L Sonne) 1/2.

Hier ist Rae der durchschnittliche Radius der bewohnbaren Zone in astronomischen Einheiten und L Stern und L Sonne - bolometrische Indikatoren für die Leuchtkraft des gewünschten Sterns bzw. der Sonne.

Die Grenzen der bewohnbaren Zone werden basierend auf der Anforderung festgelegt, dass die darin befindlichen Planeten Wasser in flüssigem Zustand haben, da es bei vielen biomechanischen Reaktionen ein notwendiges Lösungsmittel ist.

Über den äußeren Rand der bewohnbaren Zone hinaus erhält der Planet nicht genug Sonnenstrahlung, um Strahlungsverluste auszugleichen, und seine Temperatur wird unter den Gefrierpunkt von Wasser fallen. Ein Planet, der näher an der Sonne liegt als der innere Rand der bewohnbaren Zone, würde durch seine Strahlung überhitzt, wodurch das Wasser verdunsten würde.

Genauer gesagt wird die innere Grenze sowohl durch die Entfernung des Planeten vom Stern als auch durch die Zusammensetzung seiner Atmosphäre und insbesondere durch das Vorhandensein sogenannter Treibhausgase bestimmt: Wasserdampf, Kohlendioxid, Methan, Ammoniak, und andere. Treibhausgase führen bekanntermaßen zu einer Erwärmung der Atmosphäre, was im Falle eines katastrophal wachsenden Treibhauseffekts (z. B. frühe Venus) zur Verdunstung von Wasser von der Erdoberfläche und Verlust aus der Atmosphäre führt.

Die äußere Grenze ist eine andere Seite des Problems.

Sobald die Energiemenge nicht mehr ausreicht, kondensieren Treibhausgase (Wasserdampf, Methan usw.) aus der Atmosphäre, fallen als Regen oder Schnee aus usw. Und tatsächlich haben sich Treibhausgase unter der Polkappe auf dem Mars angesammelt.

Es ist sehr wichtig, ein Wort über die bewohnbare Zone für Sterne außerhalb unseres Sonnensystems zu sagen: Potenzial - die Zone der potenziellen Bewohnbarkeit, dh die Bedingungen, die für die Entstehung von Leben notwendig, aber nicht ausreichend sind, sind darin erfüllt. Hier müssen wir über die Lebensfähigkeit des Planeten sprechen, wenn eine Reihe geophysikalischer und biochemischer Phänomene und Prozesse ins Spiel kommen, wie z. B. das Vorhandensein eines Magnetfelds auf dem Planeten, Plattentektonik, die Dauer des Planetentages und so weiter .

Diese Phänomene und Prozesse werden jetzt aktiv in einer neuen Richtung der astronomischen Forschung untersucht - der Astrobiologie.

Suche nach Planeten in der bewohnbaren Zone

Astrophysiker suchen einfach nach Planeten und stellen dann fest, ob sie sich in der bewohnbaren Zone befinden.

Aus astronomischen Beobachtungen können Sie sehen, wo sich dieser Planet befindet, wo sich seine Umlaufbahn befindet.

Wenn Sie sich in der bewohnbaren Zone befinden, steigt sofort das Interesse an diesem Planeten. Als nächstes müssen Sie diesen Planeten unter anderen Aspekten untersuchen: der Atmosphäre, der chemischen Vielfalt, dem Vorhandensein von Wasser und der Wärmequelle.

Das bringt uns schon etwas aus der Klammer des Konzepts "Potenzial". Aber das Hauptproblem ist, dass all diese Sterne sehr weit weg sind.

Es ist eine Sache, einen Planeten um einen Stern wie die Sonne zu sehen. Es gibt eine Reihe von Exoplaneten, die unserer Erde ähnlich sind – die sogenannten Sub- und Supererden, also Planeten mit Radien, die dem Radius der Erde nahe oder etwas größer sind.

Astrophysiker untersuchen sie, indem sie die Atmosphäre untersuchen, wir sehen die Oberfläche nicht – nur in Einzelfällen, der sogenannten direkten Abbildung, wenn wir nur einen sehr weit entfernten Punkt sehen. Daher müssen wir untersuchen, ob dieser Planet eine Atmosphäre hat, und wenn ja, wie ist ihre Zusammensetzung, welche Gase gibt es und so weiter.

Bild: Exoplanet (roter Punkt links) und Brauner Zwerg 2 M1207 b (Mitte). Das erste mit Direct-Imaging-Technologie aufgenommene Bild in 2004 Jahr. (ESO/ vL T)

Die Suche nach Leben außerhalb des Sonnensystems, aber auch im Sonnensystem, ist im weitesten Sinne die Suche nach sogenannten Biomarkern.

Es wird angenommen, dass Biomarker chemische Verbindungen biologischen Ursprungs sind.

Wir wissen, dass der wichtigste Biomarker auf der Erde beispielsweise das Vorhandensein von Sauerstoff in der Atmosphäre ist. Wir wissen, dass es auf der frühen Erde sehr wenig Sauerstoff gab.

Das einfachste, primitive Leben entstand früh, vielzelliges Leben entstand ziemlich spät, ganz zu schweigen von intelligent. Aber dann begann sich durch die Photosynthese Sauerstoff zu bilden, die Atmosphäre veränderte sich.

Und das ist einer der möglichen Biomarker. Nun wissen wir aus anderen Theorien, dass es eine Reihe von Planeten mit Sauerstoffatmosphären gibt, aber die Bildung von molekularem Sauerstoff wird dort nicht durch biologische, sondern durch gewöhnliche physikalische Prozesse verursacht, beispielsweise durch die Zersetzung von Wasserdampf unter dem Einfluss von Sternen UV-Strahlung.

Daher ist all die Begeisterung, dass, sobald wir molekularen Sauerstoff sehen, er bereits ein Biomarker sein wird, nicht ganz gerechtfertigt.

Mission "Kepler"

Weltraumteleskop (CT) "Kepler"- eine der erfolgreichsten astronomischen Missionen (natürlich nach dem Hubble-Weltraumteleskop).

Es zielt darauf ab, Planeten zu finden.

Danke an CT "Kepler" Wir haben einen qualitativen Sprung in der Erforschung von Exoplaneten gemacht. CT "Kepler" konzentrierte sich auf eine Entdeckungsmethode - die sogenannten Transite, bei denen das Photometer - das einzige Instrument an Bord des Satelliten - die Änderung der Helligkeit des Sterns zu dem Zeitpunkt verfolgte, zu dem der Planet zwischen ihm und dem Teleskop vorbeizog.

Diese lieferten Informationen über die Umlaufbahn des Planeten, seine Masse und Temperaturverhältnisse. Und dies ermöglichte es, auf dem ersten Teil dieser Mission die Reihenfolge festzulegen 4500 potenzielle planetare Kandidaten.

Bild: Weltraumteleskop Kepler (NASA)

In der Astrophysik, Astronomie und wahrscheinlich in allen Naturwissenschaften ist es üblich, Entdeckungen zu bestätigen.

Das Photometer erkennt, dass sich die Helligkeit des Sterns ändert, aber was kann das bedeuten?

Vielleicht führen einige interne Prozesse im Stern zu Veränderungen; Planeten passieren - es verdunkelt sich. Daher ist es notwendig, die Häufigkeit der Änderungen zu betrachten.

Aber um mit Sicherheit sagen zu können, dass es dort Planeten gibt, müssen Sie dies auf andere Weise bestätigen - zum Beispiel, indem Sie die Radialgeschwindigkeit des Sterns ändern. Das heißt, jetzt ungefähr 3600 Planeten sind Planeten, die durch mehrere Beobachtungsmethoden bestätigt werden.

Und potenzielle Kandidaten sind fast 5000 .

Proxima Centauri

In August 2016 2009 wurde die Anwesenheit eines Planeten namens Proxima b in der Nähe des Sterns Proxima Centauri bestätigt.

Warum sind alle so interessiert?

Aus einem ganz einfachen Grund: Er ist von weitem der sonnennächste Stern 4,2 Lichtjahre (das heißt, Licht legt diese Entfernung in zurück 4,2 des Jahres). Dies ist der uns am nächsten gelegene Exoplanet und möglicherweise der dem Sonnensystem am nächsten gelegene Himmelskörper, auf dem Leben existieren kann.

Die ersten Messungen wurden aufgenommen 2012 Jahr, aber da es sich bei diesem Stern um einen Kalten Roten Zwerg handelt, musste eine sehr lange Messreihe durchgeführt werden. Und mehrere wissenschaftliche Teams der Europäischen Südsternwarte (ESO) beobachten den Stern seit mehreren Jahren. Sie haben eine Website gemacht, sie heißt Pale Red D ot (palereddot.org - Hrsg.), d.h. "hellroter Punkt", und Beobachtungen wurden dort veröffentlicht.

Astronomen zogen verschiedene Beobachter an, und es war möglich, die Ergebnisse der Beobachtungen öffentlich zu verfolgen. So war es möglich, den gesamten Prozess der Entdeckung dieses Planeten fast online zu verfolgen.

Und der Name des Beobachtungsprogramms und der Website geht auf den Begriff Pale Red zurück. D ot, vorgeschlagen von dem berühmten amerikanischen Wissenschaftler Carl Sagan für Bilder des Planeten Erde, die von Raumfahrzeugen aus den Tiefen des Sonnensystems übertragen wurden. Wenn wir versuchen, einen erdähnlichen Planeten in anderen Sternensystemen zu finden, können wir versuchen, uns vorzustellen, wie unser Planet aus den Tiefen des Weltraums aussieht.

Dieses Projekt hieß Pale Blue D ot( "Blass-blauer Punkt"), denn vom Weltraum aus ist unser Planet aufgrund der Leuchtkraft der Atmosphäre als blauer Punkt sichtbar. Der Planet Proxima b landete in der bewohnbaren Zone seines Sterns und relativ nahe an der Erde.

Wenn wir, Planet Erde, eingeschaltet sind 1 astronomische Einheit von seinem Stern, dann steht dieser neue Planet auf 0,05 , das ist in 200 Mal näher. Aber der Stern leuchtet schwächer, er ist kälter und fällt schon bei solchen Entfernungen in die sogenannte Gezeiteneinfangzone.

Da die Erde den Mond eingefangen hat und sie sich gemeinsam drehen, ist die Situation hier dieselbe. Aber gleichzeitig wird eine Seite des Planeten erhitzt und die andere kalt.

Bild: Geschätzte Landschaft von Proxima Centauri b, wie von einem Künstler dargestellt (ESO/ M. Kornmesser

Es gibt solche klimatischen Bedingungen, ein Windsystem, das Wärme zwischen dem beheizten Teil und dem dunklen Teil austauscht, und an den Grenzen dieser Hemisphären können recht günstige Lebensbedingungen herrschen.

Aber das Problem mit dem Planeten Proxima Centauri b ist, dass der Mutterstern ein Roter Zwerg ist.

Rote Zwerge leben ziemlich lange, aber sie haben eine besondere Eigenschaft: Sie sind sehr aktiv. Es gibt Sterneruptionen, koronale Massenauswürfe und so weiter.

Es wurden bereits einige wissenschaftliche Artikel zu diesem System veröffentlicht, in denen zum Beispiel gesagt wird, dass es im Gegensatz zur Erde dort drin ist 20 –30 mal höher als das Niveau der ultravioletten Strahlung. Das heißt, um günstige Bedingungen an der Oberfläche zu haben, muss die Atmosphäre dicht genug sein, um vor Strahlung zu schützen.

Aber es ist der einzige Exoplanet, der uns am nächsten ist, der mit der nächsten Generation astronomischer Instrumente im Detail untersucht werden kann. Beobachten Sie seine Atmosphäre, sehen Sie, was dort passiert, ob es Treibhausgase gibt, was für ein Klima es ist, ob es dort Biomarker gibt.

Astrophysiker werden den Planeten Proxima b untersuchen, dies ist ein heißes Forschungsobjekt.

Perspektiven

Wir warten auf mehrere neue Boden- und Weltraumteleskope, neue Instrumente, die gestartet werden sollen.

In Russland wird es ein Weltraumteleskop sein "Spektrum-UV". Das Institut für Astronomie der Russischen Akademie der Wissenschaften arbeitet aktiv an diesem Projekt.

BEI 2018 Das amerikanische Weltraumteleskop wird dieses Jahr gestartet. James Webb ist die nächste Generation im Vergleich zu CT. Hubble. Seine Auflösung wird viel höher sein, und wir werden in der Lage sein, die Zusammensetzung der Atmosphäre der uns bekannten Exoplaneten zu beobachten, ihre Struktur, das Klimasystem, irgendwie aufzulösen.

Aber Sie müssen verstehen, dass dies ein allgemeines astronomisches Instrument ist - natürlich wird es eine sehr große Konkurrenz geben, ebenso wie bei CT. Hubble: Jemand möchte die Galaxie beobachten, jemand möchte die Sterne beobachten, jemand anderes möchte etwas anderes sehen. Mehrere dedizierte Exoplaneten-Explorationsmissionen sind geplant, wie beispielsweise TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) der NASA. Eigentlich im Kommen 10 Jahren können wir einen erheblichen Fortschritt in unserem Wissen über Exoplaneten im Allgemeinen und potenziell bewohnbare Exoplaneten wie die Erde im Besonderen erwarten.

Schauen Sie sich die Streuung der Sterne am schwarzen Nachthimmel an - sie alle enthalten erstaunliche Welten wie unser Sonnensystem. Nach konservativsten Schätzungen enthält die Milchstraße mehr als hundert Milliarden Planeten, von denen einige der Erde ähnlich sein könnten.

Neue Informationen über "fremde" Planeten - Exoplaneten- öffnete das Kepler-Weltraumteleskop und erkundete die Konstellationen in Erwartung des Moments, in dem ein entfernter Planet vor seiner Leuchte stehen wird.

Das orbitale Observatorium wurde im Mai 2009 speziell für die Suche nach Exoplaneten gestartet, scheiterte jedoch vier Jahre später. Nach vielen Versuchen, das Teleskop wieder in Betrieb zu nehmen, war die NASA gezwungen, das Observatorium im August 2013 aus ihrer „Weltraumflotte“ zu nehmen. Dennoch hat Kepler im Laufe der Jahre der Beobachtungen so viele einzigartige Daten erhalten, dass es noch einige Jahre dauern wird, sie zu studieren. Die NASA bereitet sich bereits darauf vor, Keplers Nachfolger, das TESS-Teleskop, im Jahr 2017 zu starten.

Super-Erden im Goldilocks-Gürtel

Heute haben Astronomen fast 600 neue Welten aus 3.500 Kandidaten für den Titel „Exoplanet“ identifiziert. Es wird angenommen, dass sich unter diesen Himmelskörpern mindestens 90% als "echte Planeten" herausstellen können und der Rest - Doppelsterne, "braune Zwerge", die nicht zu Sterngrößen herangewachsen sind, und Ansammlungen großer Asteroiden.

Die meisten der neuen Planetenkandidaten sind Gasriesen wie Jupiter oder Saturn sowie Supererden – Gesteinsplaneten, die um ein Vielfaches größer sind als wir.

Natürlich fallen bei weitem nicht alle Planeten in das Sichtfeld von Kepler und anderen Teleskopen. Ihre Zahl wird auf nur 1-10% geschätzt.

Um einen Exoplaneten eindeutig zu identifizieren, muss er immer wieder auf der Scheibe seines Sterns fixiert werden. Es ist klar, dass es sich meistens in der Nähe seiner Sonne befindet, denn dann dauert sein Jahr nur wenige Erdtage oder -wochen, sodass Astronomen Beobachtungen viele Male wiederholen können.

Solche Planeten in Form von heißen Gasbällen entpuppen sich oft als "heiße Jupiter", und jeder sechste ist wie eine flammende Supererde, die mit Lavameeren bedeckt ist.

Natürlich kann unter solchen Bedingungen das Proteinleben unserer Art nicht existieren, aber unter Hunderten von unwirtlichen Körpern gibt es angenehme Ausnahmen. Bisher wurden mehr als hundert terrestrische Planeten identifiziert, die sich in der sogenannten habitablen Zone befinden, oder Gürtel aus Goldlöckchen.

Diese Märchenfigur wurde von dem Grundsatz "nicht mehr und nicht weniger" geleitet. Ebenso die seltenen Planeten, die in der "Zone des Lebens" enthalten sind, die Temperatur sollte innerhalb der Grenzen der Existenz von flüssigem Wasser liegen. Außerdem haben 24 dieser Planeten einen Radius von weniger als zwei Erdradien.

Allerdings weist bisher nur einer dieser Planeten die Hauptmerkmale des Erdzwillings auf: Er befindet sich in der Goldilocks-Zone, hat annähernd die Größe der Erde und ist Teil eines der Sonne ähnlichen Gelben-Zwerg-Systems.

In der Welt der Roten Zwerge

Astrobiologen, die beharrlich nach außerirdischem Leben suchen, verlieren jedoch nicht den Mut. Die meisten Sterne in unserer Galaxie sind kleine kühle und schwache rote Zwerge. Nach modernen Daten machen Rote Zwerge, die etwa halb so groß und kälter als die Sonne sind, mindestens drei Viertel der „stellaren Bevölkerung“ der Milchstraße aus.

Um diese "Solar-Cousins" kreisen Miniatursysteme von der Größe der Merkurbahn, und sie haben auch ihre eigenen Goldilocks-Gürtel.

Astrophysiker der University of California in Berkeley haben sogar ein spezielles TERRA-Computerprogramm zusammengestellt, mit dessen Hilfe ein Dutzend terrestrische Zwillinge identifiziert wurden. Alle befinden sich in der Nähe ihrer Lebenszonen in der Nähe kleiner roter Leuchten. All dies erhöht die Wahrscheinlichkeit der Anwesenheit außerirdischer Lebenszentren in unserer Galaxie erheblich.

Rote Zwerge, in deren Nähe erdähnliche Planeten gefunden wurden, galten früher als sehr ruhige Sterne, und auf ihren Oberflächen treten nur selten Flares auf, die von Plasmaausstößen begleitet werden.

Wie sich herausstellte, sind solche Leuchten sogar aktiver als die Sonne.

Auf ihrer Oberfläche ereignen sich ständig mächtige Kataklysmen, die Orkanböen von "Sternwinden" erzeugen, die sogar den mächtigen magnetischen Schild der Erde überwinden können.

Für die Nähe zu ihrem Stern können viele Zwillinge der Erde jedoch einen sehr hohen Preis zahlen. Strahlungsflüsse von häufigen Blitzen auf der Oberfläche von Roten Zwergen können einen Teil der Atmosphäre von Planeten buchstäblich „ablecken“ und diese Welten unbewohnbar machen. Gleichzeitig wird die Gefahr von Koronalauswürfen durch die Tatsache verstärkt, dass eine geschwächte Atmosphäre die Oberfläche nur unzureichend vor geladenen Teilchen im harten Ultraviolett und Röntgenstrahlen des „Sternwinds“ schützt.

Außerdem besteht die Gefahr, dass die Magnetosphären potenziell bewohnbarer Planeten durch das stärkste Magnetfeld der Roten Zwerge unterdrückt werden.

Gebrochene magnetische Abschirmung

Astronomen haben lange vermutet, dass viele Rote Zwerge ein starkes Magnetfeld haben, das leicht die magnetische Abschirmung um potenziell bewohnbare Planeten durchbrechen kann. Um dies zu beweisen, wurde eine virtuelle Welt gebaut, in der unser Planet in der „Lebenszone“ auf einer sehr engen Umlaufbahn um einen ähnlichen Stern rotiert.

Es stellte sich heraus, dass das Magnetfeld eines Zwergs sehr oft die Magnetosphäre der Erde nicht nur stark verformt, sondern sie sogar unter die Oberfläche des Planeten treibt. In einem solchen Szenario hätten wir in nur wenigen Millionen Jahren weder Luft noch Wasser mehr, und die gesamte Oberfläche wäre von kosmischer Strahlung versengt.

Daraus folgen zwei interessante Schlussfolgerungen. Die Suche nach Leben in Roten-Zwergen-Systemen könnte sich als völlig aussichtslos herausstellen, und dies ist eine weitere Erklärung für die "große Stille des Kosmos".

Aber vielleicht können wir außerirdische Intelligenz in keiner Weise entdecken, weil unser Planet zu früh geboren wurde ...

Wer kann auf fernen Exoplaneten leben? Vielleicht solche Kreaturen?

Das traurige Schicksal des Erstgeborenen

Bei der Analyse von Daten, die mit Hilfe der Kepler- und Hubble-Teleskope gewonnen wurden, stellten Astronomen fest, dass sich der Prozess der Sternentstehung in der Milchstraße erheblich verlangsamt hat. Grund dafür ist die zunehmende Baustoffknappheit in Form von Staub- und Gaswolken.

Trotzdem ist in unserer Galaxie noch viel Material für die Geburt von Sternen und Planetensystemen übrig. Darüber hinaus wird unsere Sterneninsel in einigen Milliarden Jahren mit der riesigen Galaxie des Andromeda-Nebels kollidieren, was einen kolossalen Ausbruch von Sternentstehung verursachen wird.

Vor diesem Hintergrund der zukünftigen galaktischen Entwicklung wurde kürzlich die sensationelle Nachricht laut, dass vor vier Milliarden Jahren, zur Zeit der Entstehung des Sonnensystems, nur ein Zehntel der potenziell bewohnbaren Planeten existierte.

Wenn man bedenkt, dass die Geburt der einfachsten Mikroorganismen auf unserem Planeten mehrere hundert Millionen Jahre gedauert hat und mehrere Milliarden Jahre höher entwickelte Lebensformen entstanden sind, ist es sehr wahrscheinlich, dass intelligente Außerirdische erst nach dem Aussterben der Sonne erscheinen werden.

Vielleicht liegt hier die Lösung für das faszinierende Fermi-Paradoxon, das einst von einem herausragenden Physiker formuliert wurde: Und wo sind diese Außerirdischen? Oder macht es Sinn, auf unserem Planeten nach Antworten zu suchen?

Extremophile auf der Erde und im Weltraum

Je mehr wir uns von der Einzigartigkeit unseres Platzes im Universum überzeugen, desto öfter stellt sich die Frage: Kann Leben in völlig anderen Welten existieren und sich entwickeln?

Die Antwort auf diese Frage wird durch die Existenz erstaunlicher Organismen auf unserem Planeten gegeben - Extremophile. Sie haben ihren Namen für ihre Fähigkeit, in extremen Temperaturen, giftigen Umgebungen und sogar im luftleeren Weltraum zu überleben. Meeresbiologen haben ähnliche Lebewesen in unterirdischen Geysiren gefunden – „Meeresraucher“.

Dort gedeihen sie unter enormem Druck in Abwesenheit von Sauerstoff am äußersten Rand heißer Vulkanschlote. Ihre „Kollegen“ findet man in salzigen Bergseen, heißen Wüsten und subglazialen Stauseen der Antarktis. Es gibt sogar „Bärtierchen“-Mikroorganismen, die das Vakuum des Weltraums überstehen. Es stellt sich heraus, dass selbst in der Strahlungsumgebung in der Nähe von Roten Zwergen einige "extreme Mikroben" entstehen können.

Säuresee in Yellowstone. Rote Plaque - Acidophilus-Bakterien

Bärtierchen können im Vakuum des Weltraums existieren

Die akademische Evolutionsbiologie glaubt, dass das Leben auf der Erde aus chemischen Reaktionen in einem „warmen flachen Becken“ entstanden ist, das von ultravioletten und Ozonströmen tobender „Blitzstürme“ durchdrungen ist. Andererseits wissen Astrobiologen, dass die chemischen Bausteine ​​des Lebens auch auf anderen Welten zu finden sind. Sie wurden zum Beispiel in Gas- und Staubnebeln und Satellitensystemen unserer Gasriesen beobachtet. Das ist natürlich noch lange kein „volles Leben“, aber der erste Schritt dahin.

Die „Standard“-Theorie des Ursprungs des Lebens auf der Erde hat kürzlich einen starken Schlag erhalten von…. Geologen. Es stellt sich heraus, dass die ersten Organismen viel älter sind als bisher angenommen und in einer völlig ungünstigen Umgebung aus einer Methanatmosphäre und kochendem Magma entstanden sind, das aus Tausenden von Vulkanen strömt.

Das lässt viele Biologen über die alte Hypothese der Panspermie nachdenken. Demnach entstanden die ersten Mikroorganismen woanders, etwa auf dem Mars, und kamen im Kern von Meteoriten auf die Erde. Vielleicht mussten die alten Bakterien in Kometenkernen anderer Sternensysteme eine längere Strecke zurücklegen.

Aber wenn dem so ist, dann können uns die Wege der "kosmischen Evolution" zu "Ursprungsbrüdern" führen, die die "Samen des Lebens" aus derselben Quelle schöpften wie wir...

Wie Liebe Haha Beeindruckend Traurig Wütend

Laut einem Forscher der Yale University (USA) ist es bei der Suche nach bewohnbaren Welten notwendig, Platz für die zweite Bedingung „Goldlöckchen“ zu schaffen.

Viele Jahrzehnte lang wurde angenommen, dass ein Schlüsselfaktor bei der Bestimmung, ob ein Planet Leben unterstützen könnte, die Entfernung von seiner Sonne sei. In unserem Sonnensystem beispielsweise steht die Venus zu nah an der Sonne, der Mars zu weit weg und die Erde genau richtig. Wissenschaftler nennen diese Distanz die „habitable Zone“ oder „Goldilocks Zone“.

Es wurde auch angenommen, dass die Planeten in der Lage waren, ihre Innentemperatur mit Hilfe der Mantelkonvektion und der unterirdischen Verschiebung von Gesteinen, die durch interne Erwärmung und Abkühlung verursacht wurden, unabhängig zu regulieren. Der Planet kann anfangs zu kalt oder zu heiß sein, wird aber schließlich die richtige Temperatur erreichen.

Neue Studie in der Zeitschrift veröffentlicht Wissenschaftliche Fortschritte Der 19. August 2016 zeigt, dass es nicht ausreicht, nur in der bewohnbaren Zone zu sein, um das Leben zu erhalten. Der Planet muss zunächst die erforderliche Innentemperatur haben.

Eine neue Studie hat gezeigt, dass der Planet für die Entstehung und Erhaltung von Leben eine bestimmte Temperatur haben muss. Bildnachweis: Michael S. Helfenbein/Universität Yale

„Wenn Sie alle Arten von wissenschaftlichen Daten darüber sammeln, wie sich die Erde in den letzten paar Milliarden Jahren entwickelt hat, und versuchen, einen Sinn daraus zu machen, stellen Sie schließlich fest, dass die Konvektion im Erdmantel ziemlich gleichgültig gegenüber der Innentemperatur ist“, sagte Jun Korenaga, Autor des Studiums und Professor für Geologie und Geophysik an der Yale University. Korenaga stellte einen allgemeinen theoretischen Rahmen vor, der den Grad der Selbstregulierung erklärt, der für die Konvektion im Mantel erwartet wird. Der Wissenschaftler schlug vor, dass Selbstregulierung kaum ein Merkmal terrestrischer Planeten ist.

„Das Fehlen eines selbstregulierenden Mechanismus ist von großer Bedeutung für die planetare Bewohnbarkeit. Die Forschung zur Planetenentstehung legt nahe, dass terrestrische Planeten durch starke Einschläge gebildet werden, und das Ergebnis dieses höchst zufälligen Prozesses ist bekanntermaßen sehr variabel“, schreibt Korenaga.

Eine Vielzahl von Größen und Innentemperaturen würde die Planetenentwicklung nicht behindern, wenn sich der Mantel selbst regulieren würde. Was wir auf unserem Planeten für selbstverständlich halten, einschließlich Ozeane und Kontinente, würde nicht existieren, wenn die Erdinnentemperatur nicht in einem bestimmten Bereich wäre, was bedeutet, dass der Beginn der Erdgeschichte nicht zu heiß oder zu kalt war.

Das Institute of Astrobiology der NASA unterstützte die Studie. Korenaga ist Co-Forscher im Projektteam Alternative Earths der NASA. Das Team beschäftigt sich mit der Frage, wie die Erde während des größten Teils ihrer Geschichte eine permanente Biosphäre aufrechterhält, wie sich die Biosphäre in planetaren „Biosignaturen“ manifestiert und wie die Suche nach Leben innerhalb und außerhalb des Sonnensystems.

Ein Beispiel für ein System zum Finden der bewohnbaren Zone in Abhängigkeit von der Art der Sterne.

in der Astronomie, bewohnbare Zone, bewohnbare Zone, Lebenszone (bewohnbare Zone, HZ) ist ein bedingter Bereich im Weltraum, der auf der Grundlage bestimmt wird, dass die Bedingungen auf der Oberfläche der darin befindlichen Personen nahe an den Bedingungen auf liegen und das Vorhandensein von Wasser in flüssiger Phase sicherstellen. Dementsprechend werden solche Planeten (oder ihre) für die Entstehung von erdähnlichem Leben günstig sein. Die Wahrscheinlichkeit des Auftretens von Leben ist in der bewohnbaren Zone in der Nähe am größten ( Zirkumstellare bewohnbare Zone, CHZ ) in der bewohnbaren Zone ( galaktische bewohnbare Zone, GHZ), obwohl die Forschung zu letzterem noch in den Kinderschuhen steckt.

Es sei darauf hingewiesen, dass das Vorhandensein eines Planeten in der bewohnbaren Zone und seine Lebensbegünstigung nicht unbedingt zusammenhängen: Das erste Merkmal beschreibt die Bedingungen im gesamten Planetensystem und das zweite - direkt auf der Oberfläche eines Himmelskörpers .

In der englischsprachigen Literatur wird die habitable Zone auch genannt Goldlöckchen-Zone (Goldilocks-Zone). Dieser Name ist eine Anspielung auf das englische Märchen Goldlöckchen und die drei Bären, auf Russisch bekannt als "Drei Bären". Im Märchen versucht Goldilocks, mehrere Sätze von drei homogenen Objekten zu verwenden, in denen sich jeweils eines der Objekte als zu groß herausstellt (hart, heiß usw.), das andere als zu klein (weich, kalt .. .), und der dritte, dazwischen liegende Punkt, stellt sich heraus, dass der Artikel „genau richtig“ ist. Ebenso darf der Planet, um in der bewohnbaren Zone zu sein, weder zu weit vom Stern entfernt noch zu nahe bei ihm sein, sondern in der „richtigen“ Entfernung.

Bewohnbare Zone eines Sterns

Die Grenzen der bewohnbaren Zone werden basierend auf der Anforderung festgelegt, dass die darin befindlichen Planeten Wasser in flüssigem Zustand haben, da es bei vielen biochemischen Reaktionen ein notwendiges Lösungsmittel ist.

Über den äußeren Rand der bewohnbaren Zone hinaus erhält der Planet nicht genug Sonnenstrahlung, um Strahlungsverluste auszugleichen, und seine Temperatur wird unter den Gefrierpunkt von Wasser fallen. Ein Planet, der näher an der Sonne liegt als der innere Rand der bewohnbaren Zone, würde durch seine Strahlung überhitzt, wodurch das Wasser verdunsten würde.

Die Entfernung vom Stern, in der dieses Phänomen möglich ist, wird aus der Größe und Leuchtkraft des Sterns berechnet. Das Zentrum der bewohnbaren Zone für einen bestimmten Stern wird durch die Gleichung beschrieben:

(\displaystyle d_(AU)=(\sqrt (L_(Stern)/L_(Sonne)))), wobei: - durchschnittlicher Radius der bewohnbaren Zone in , - bolometrischer Index (Leuchtkraft) des Sterns, - bolometrischer Index (Leuchtkraft) .

Bewohnbare Zone im Sonnensystem

Es gibt verschiedene Schätzungen darüber, wo sich die bewohnbare Zone erstreckt:

Innere Grenze, a.e.	Äußere Grenze a. e.	Quelle	Anmerkungen
0,725	1,24	Dole 1964	Schätzung unter der Annahme von optisch transparenter und fester Albedo.
0,95	1,01	Hartet al. 1978, 1979	K0-Sterne und darüber hinaus können keine bewohnbare Zone haben
0,95	3,0	Nebel 1992	Bewertung anhand von Kohlenstoffkreisläufen
0,95	1,37	Casting et al. 1993
-	1-2% weiter...	Budyko 1969, Verkäufer 1969, Nord 1975	… führt zu globaler Vereisung.
4-7% näher...	-	Rasool & DeBurgh 1970	…und die Ozeane kondensieren nicht.
-	-	Schneider und Thompson 1980	Kritik an Hart.
-	-	1991
-	-	1988	Wasserwolken können die bewohnbare Zone einengen, da sie die Albedo erhöhen und so dem Treibhauseffekt entgegenwirken.
-	-	Ramanathan und Collins 1991	Der Treibhauseffekt für Infrarotstrahlung wirkt sich stärker aus als die erhöhte Albedo durch Wolken, und die Venus hätte trocken sein müssen.
-	-	Love Lock 1991
-	-	Whitemireet al. 1991

Galaktische bewohnbare Zone

Überlegungen darüber, dass die Lage des innerhalb der Galaxis befindlichen Planetensystems einen Einfluss auf die Möglichkeit der Entwicklung von Leben haben sollte, führten zu dem Konzept des sog. "galaktische bewohnbare Zone" ( GHZ, galaktische bewohnbare Zone ). Konzept 1995 entwickelt Guillermo González trotz Herausforderung.

Die galaktische habitable Zone ist nach derzeitiger Vorstellung ein ringförmiger Bereich, der sich in der Ebene der galaktischen Scheibe befindet. Die bewohnbare Zone liegt schätzungsweise in einer Region, die 7 bis 9 kpc vom Zentrum der Galaxie entfernt liegt, sich mit der Zeit ausdehnt und Sterne enthält, die 4 bis 8 Milliarden Jahre alt sind. 75 % dieser Sterne sind älter als die Sonne.

Im Jahr 2008 veröffentlichte eine Gruppe von Wissenschaftlern umfangreiche Computersimulationen, wonach zumindest in Galaxien wie der Milchstraße Sterne wie die Sonne große Entfernungen zurücklegen können. Dies widerspricht dem Konzept, dass einige Gebiete der Galaxie für das Leben besser geeignet sind als andere.

Suche nach Planeten in der bewohnbaren Zone

Planeten in bewohnbaren Zonen sind von großem Interesse für Wissenschaftler, die sowohl nach außerirdischem Leben als auch nach zukünftigen Heimaten für die Menschheit suchen.

Die Drake-Gleichung, die versucht, die Wahrscheinlichkeit von außerirdischem intelligentem Leben zu bestimmen, enthält eine Variable ( Ne) als Anzahl bewohnbarer Planeten in Sternensystemen mit Planeten. Das Finden von Goldilocks hilft, die Werte für diese Variable zu verfeinern. Extrem niedrige Werte könnten die einzigartige Erdhypothese stützen, die besagt, dass eine Reihe äußerst unwahrscheinlicher Ereignisse und Vorkommnisse zur Entstehung des Lebens auf der Erde geführt haben. Hohe Werte können das kopernikanische Prinzip der Mittelmäßigkeit in der Position verstärken: Eine große Anzahl von Goldilocks-Planeten bedeutet, dass die Erde nicht einzigartig ist.

Die Suche nach erdgroßen Planeten in den bewohnbaren Zonen von Sternen ist ein wichtiger Teil der Mission, die (gestartet am 7. März 2009, UTC) dazu dient, Eigenschaften von Planeten in den bewohnbaren Zonen zu vermessen und zu sammeln. Bis April 2011 wurden 1235 mögliche Planeten entdeckt, von denen sich 54 in bewohnbaren Zonen befinden.

Der erste bestätigte Exoplanet in der bewohnbaren Zone, Kepler-22 b, wurde 2011 entdeckt. Seit dem 3. Februar 2012 befinden sich vier zuverlässig bestätigte Planeten in den bewohnbaren Zonen ihrer Sterne.