Formeln zur Berechnung der Grenzen der bewohnbaren Zone. Wie die Modellierung bewohnbarer Zonen von Exoplaneten durchgeführt wird

Mit einer Diskussion über die Übersetzung des astrophysikalischen Begriffs „habitable Zone“ eröffnen wir eine neue Rubrik „ Falscher FreundÜbersetzer“, in dem die Korrektheit und Angemessenheit der Übersetzung besprochen wird. Senden Sie Beispiele für Begriffe, die Ihrer Meinung nach falsch ins Russische übersetzt wurden, und erklären Sie, warum Ihre vorgeschlagene Übersetzung besser und genauer ist als andere.

Einführung neuer wissenschaftliche Begriffe- verantwortungsvolles Handeln. Sie verwenden ein klingendes Wort, ohne nachzudenken, und dann werden die Menschen jahrhundertelang leiden. Ideal für jeden Neuen wissenschaftliches Konzept Es wäre wünschenswert, ein neues Wort zu erfinden, das vorher keine stabile Bedeutung hatte. Aber das passiert selten. Ein gutes Beispiel ist das „Quark“ der Physiker. Verwandte Konzepte werden normalerweise als Single-Root-Wörter bezeichnet, was sehr praktisch ist (Geologie, Geographie, Geomagnetik). Doch oft handeln Wissenschaftler gegen diese Traditionen und vergeben Namen nach dem Prinzip „was mir in den Sinn kam“. Ein Beispiel aus der Astronomie sind „Planetarische Nebel“, die nichts mit Planeten zu tun haben, was Laien jedes Mal erklärt werden muss.

Nicht weniger sorgfältig sollte die Übersetzung englischer Begriffe ins Englische erfolgen Muttersprache. Das war schon immer ein Problem: z. Sternhaufen (Sternhaufen) wurden zu Beginn des 20. Jahrhunderts Sternhaufen genannt. Ich spreche nicht einmal von der Transliteration der Namen von Wissenschaftlern: Zum Beispiel wird der Astronom H. N. Russell in der russischsprachigen Literatur in sechs Versionen präsentiert - Russell, Russell, Ressel, Ressell, Ressel und Russell. Für moderne Suchmaschinen das sind verschiedene menschen.

BEI letzten Jahren Das Problem der Terminologie hat sich aus mehreren Gründen verschärft: Analphabetenjournalisten und Laienautoren veröffentlichen ihre Übersetzungen im Internet, ohne sich die Mühe zu machen, sich mit der bereits vorhandenen russischen Terminologie vertraut zu machen, sondern transkribieren einfach englische Wörter. So tauchte immer häufiger das Wort „Transit“ auf, das den Durchgang des Planeten vor dem Hintergrund einer Sternscheibe bedeutet. Für professionelle Astronomen haben die Begriffe „Durchgang“, „Verdeckung“, „Eklipse“ ihre eigenen spezifischen Bedeutungen, die sich nicht in dem einzelnen Wort „Transit“ widerspiegeln.

Leider bei den meisten Online-Veröffentlichungen es gibt kein wissenschaftliches Lektorat, und selbst Zeitungsverlage leisten sich diesen „Luxus“ selten. Es scheint, dass es ein „Wikipedia“ gibt, in dem die Terminologie durch gemeinsame Bemühungen geklärt werden sollte. Manchmal gelingt das wirklich, aber Profis investieren immer noch lieber in eine gemeinsame Plattform namens Wikipedia und lassen den Inhalt von Wikipedia (in russischer Sprache) auf dem Gewissen von Amateur-Enthusiasten.

Wenn ein neuer und zudem erfolgloser Begriff in Umlauf kommt, bleibt Zeit, sich mit dem Problem auseinanderzusetzen und demokratisch zu einer gemeinsamen Meinung zu kommen. Daher schlage ich - als Initiative - vor, die Übersetzung zu diskutieren Englischer BegriffZirkumstellare bewohnbare Zone“, oder kurz „ bewohnbare Zone", welches wurde In letzter Zeit sehr beliebt bei Forschern von Exoplanetensystemen.

Wir sprechen von dem Entfernungsbereich des Sterns, in dem die Temperatur auf der Oberfläche des Planeten im Bereich von 0 bis 100 °C liegt. Bei normalem atmosphärischem Druck eröffnet dies die Möglichkeit der Existenz flüssiges Wasser und damit das Leben im heutigen Sinn. In inländischen Veröffentlichungen zu diesem Thema werden drei Varianten der Übersetzung des Begriffs „ bewohnbare Zone” - Lebenszone, bewohnbare Zone und bewohnbare Zone. Versuchen wir es herauszufinden.

Die völlige Untauglichkeit des Begriffs ist sofort ersichtlich bewohnbare Zone, was auf die Anwesenheit von Lebewesen in dieser Zone hinweist und sogar auf die Anwesenheit einer Person dort hinweist. "Wörterbuch der russischen Sprache" S. I. Ozhegov (1987) definiert: bewohnt- von Menschen bewohnt, eine Bevölkerung habend; Ein Beispiel ist eine bewohnte Insel.

Wirklich, " unbewohnte Insel„bedeutet keineswegs, dass es steril ist; Es sind einfach keine Leute da.

Die weitere Bedeutung ist Wörterbuch Russische Sprache“ von S. I. Ozhegov und N. Yu. Shvedova (1992): bewohnt- von Menschen bewohnt, eine Bevölkerung habend; allgemein solche, wo es lebende Wesen gibt. Beispiele - bewohnte Erde , von Möwen bewohnte Insel. Auf jeden Fall, bewohnt meint bewohnt, a " bewohnbare Zone"- ein besiedeltes Gebiet, in dem JEMAND LEBT. In der Tat, wir redenüber das Vorhandensein von LEBENSBEDINGUNGEN und überhaupt nicht über das Vorhandensein von Kreaturen darin. Offensichtlich sind Autoren, die den Begriff bewohnbare Zone verwenden, am wenigsten sensibel für die Bedeutungen ihrer Muttersprache.

Was ist los bewohnbare Zone? Wort Bewohnbarkeit auf Russisch ist. Aber was ist es?

  1. Erklärendes Wörterbuch von Ushakov: Bewohnbarkeit - der Bevölkerungsgrad (über die Fläche).
  2. Marine Historisches Verzeichnis(A. Loparev, D. Loparev): Bewohnbarkeit des Schiffes - eine Reihe von Faktoren, die die Aufenthaltsbedingungen der Menschen auf dem Schiff charakterisieren. Elemente der Bewohnbarkeit: Abmessungen von Kabinen, Wirtschaftsräumen, Gängen; Zusammensetzung, Abmessungen und Lage der Kabinenausstattung; Indikatoren für Schiffsrollen, Vibrationen, Lärm, Wartungsfreundlichkeit von Schiffsausrüstung, Instrumenten, Systemen usw.
  3. Glossar des Ministeriums für Notsituationen (2010): Bewohnbarkeit - eine Reihe von Faktoren, die die Bedingungen des menschlichen Lebens charakterisieren.
  4. Flusswörterbuch von A. A. Lapin (2012): Bewohnbarkeit des Schiffes - die Dauer der Reise ohne Nachschub. Wird normalerweise auf Touristenschiffen angewendet; in Tagen berechnet.

Wie wir sehen, gemeinsamer Nenner dieser etwas unterschiedlichen Interpretationen ist die Person, deren Anwesenheit angenommen wird.

Direkte Überweisung bewohnbar laut Wörterbuch gibt es folgende Optionen - bewohnbar, bewohnbar. Wir haben uns bereits mit Bewohnbarkeit befasst, aber Bewohnbarkeit für das Leben gibt die Bedeutung des Begriffs genau wieder bewohnbare Zone. In der Regel auf Englisch -fähig spricht von Möglichkeit, nicht Verfügbarkeit. Die meisten angemessene Übersetzung es wäre der lange Ausdruck „bewohnbare Zone“ oder der etwas prätentiöse „bewohnbare Bereich“. Eine einfachere und kürzere "Lebenszone" vermittelt meiner Meinung nach die Bedeutung genau Englischer Ausdruck. Nicht die letzte Rolle spielt die Leichtigkeit der Aussprache. Vergleichen Sie: Lebenszone oder bewohnbare Zone. Ich bin für die Zone des Lebens. Und Sie?

Kommentare

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Dok. Phys.-Math. Wissenschaften, Leiter. Abteilung für Physik und Evolution der Sterne, Institut für Astronomie, Russische Akademie der Wissenschaften

In meiner Praxis verwende ich die Variante „bewohnbare Zone“, obwohl ich zweifellos zugebe, dass Vladimir Surdin insofern recht hat, als dieser Begriff kein angemessenes Verständnis seines Wesens vermittelt. Aber die "lebenswerte" Zone ist in dieser Hinsicht nicht besser, wenn nicht sogar schlechter!

Immerhin, was ist bewohnbare Zone? Dies ist ein ziemlich konventionell definiertes Intervall von Entfernungen, innerhalb dessen die Existenz von flüssigem Wasser möglich ist. Kein Leben, sondern nur Wasser! Gleichzeitig muss daran erinnert werden, dass die Möglichkeit des Vorhandenseins von Wasser nicht bedeutet, dass Wasser vorhanden ist, und das Vorhandensein von Wasser keine Lebensfähigkeit garantiert.

Mit anderen Worten, im dieser Fall(wie in vielen anderen) versuchen wir, in zwei Worten ein sehr zu beschreiben komplexes Konzept. Dies wird nicht ausreichend möglich sein, daher ist es durchaus akzeptabel, eine etablierte Übersetzung zu verwenden. Darüber hinaus ist es fast immer notwendig, ohnehin zu erklären, was es bedeutet.

In der Astronomie geschieht dies ständig, und die Beispiele sind endlos. Von der jüngsten kann man sich zum Beispiel an "erdnahe Asteroiden" erinnern, die möglicherweise überhaupt nicht erdnah sind buchstäblich dieses Wort. Wir verwenden auch einen anderen, etwas mehr genauer Begriff- Asteroiden, die sich der Erde nähern -, aber es ist auch nicht ideal, um Bedeutung zu vermitteln. Es gab Versuche, den richtigen Begriff "erdnahe Asteroiden" einzuführen - aber versuchen Sie es in die Praxis umzusetzen! Ein Drittel des Vortrags oder Berichts wird für die Durchführung aufgewendet.

Generell vertrete ich diesbezüglich auch eine eher konformistische Position. Wenn ich sage Planetennebel“, mache ich mir keine Sorgen darüber, dass es nichts mit den Planeten zu tun hat. Hauptsache ich und mein Gesprächspartner verstehen, was gemeint ist.

In der Astronomie gibt es zwei Drittel solcher kontroversen Begriffe. Wer errät die Bedeutung des Wortes „Rektaszension“? Wer würde vermuten, dass „Metallizität“ oft als Sauerstoffgehalt bezeichnet wird? Was ist mit neuen und Supernova-Sternen?



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Übersetzer von M. S. Gorbatschow, jetzt Leiter des Pressedienstes der Gorbatschow-Stiftung

In dieser Hinsicht hat Vladimir Surdin natürlich Recht. Die Sache ist die englische Sprache trennt in diesem Fall klar die Möglichkeit und deren Umsetzung: bewohnbar- ein Platz zum Leben bewohnt- der Ort, an dem sie leben. In den meisten Fällen ist das Suffix - fähig und russisches Suffix - erhalten- sind ziemlich gleichwertig ( verlängerbar- erneuerbar), und im Falle einer Verneinung in der Definition sind sie völlig gleichwertig (da die Möglichkeit nicht realisiert werden kann: undurchdringlich- undurchdringlich, unsinkbar- unsinkbar usw.)

Aber im Fall des Wortes "unbewohnt" auf Russisch gab es einen "Fehler" (was in Russland ganz normal ist natürliche Sprachen), und es bedeutet nicht „ein Ort, an dem man nicht leben kann“, sondern „ein Ort, an dem man nicht lebt“. Auf Englisch- unbewohnt. Deshalb bewohnbar es ist wünschenswert zu übersetzen, damit die Bedeutung des englischen Suffixes - fähig blieb erhalten und es gab keine Möglichkeit einer Fehlinterpretation. „Zum Leben geeignete Zone“ oder „Zone des möglichen Lebens“ ist also richtig in der Bedeutung und im Russischen richtig. Und das Wort „Bewohnbarkeit“ ist künstlich und unnötig (obwohl einige künstliche Wörter erforderlich sein können, siehe die „erfinderische“ Erfahrung von Karamzin und seinen Zeitgenossen).



, Wissenschaftsjournalist

Bisher gibt es im Russischen keine eindeutig starr festgelegte Übersetzung des Begriffs für bewohnbare Zone. Nun, eigentlich nicht auf Englisch. Sie nutzen auch die "Goldilocks-Zone" ( Goldilocks-Zone), was es uns erlaubt, von der Anschaulichkeit zu abstrahieren, aber es wird für unseren Leser eindeutig unverständlich sein (unser Analogon ist das Märchen von Mascha und den drei Bären). Wir haben viele Anwendungen; „Lebenszone“ und „bewohnbare Zone“ sind die häufigsten und meiner Meinung nach niemals „fehlerhaft“. Ein Begriff ist ein Begriff, er muss nicht durch eine unter allen Gesichtspunkten ideale verbale Konstruktion gestützt werden. Es gibt wo Worst Cases, bereits fest fixiert; sagen wir, der gleiche "planetarische Nebel" ... Nun, was zu tun ist - Sie müssen damit leben, arrangieren Sie nicht jedes Mal "Holivars" ...

Wir hatten eine ähnliche Diskussion im Magazin Science in Focus. Am Ende entschieden sie sich für die "bewohnbare Zone" mit der Möglichkeit, manchmal an die "Lebenszone" zu erinnern. Ich war neutral. So sei es, obwohl ich mit einer entsprechenden Erklärung überhaupt nicht gegen die „Lebenszone“ bin. Nichts Schlimmeres. Die verbleibenden Optionen – „bewohnbare Zone“, „Lebensraumzone“ – wurden ausgeschlossen. „Die Zone, in der das Vorhandensein von Wasser in flüssiger Form in offenen Reservoirs möglich ist“ ist natürlich super umständlich, es ist nur einmal als Erklärung möglich, und selbst dann, wenn der Leser völlig unwissend sein soll ...

Die von Pavel Palazhchenko vorgeschlagene Option („die Zone des möglichen Lebens“) ist ebenfalls umständlich und erklärt nicht alles, ganz zu schweigen von der Verbreitung (der Begriff sollte nach Möglichkeit SCHON weit verbreitet sein, um nicht mit dem Alten in den Randbereich zu geraten Optionen, wenn es endlich behoben wird).

Abgesehen davon, dass sie umständlich und nicht so weit verbreitet wie möglich ist, ist die "Zone des möglichen Lebens" nicht gut, weil sie nur die Illusion von Richtigkeit erzeugt. Schließlich sprechen wir erstens nur von Wasser und zweitens von Leben in den uns bekannten Formen (theoretisch kann Leben auf einer anderen Grundlage entstehen ...).

Aus Neugier habe ich nachgeschlagen, welchen Begriff wir zuvor in der Trinity-Variante verwendet haben. Hier herrscht ein komplettes Durcheinander. Aleksey Paevsky schrieb über die "bewohnbare Zone" und "bewohnbare Zone" (seltener). Boris Stern - über die "Lebensraumzone". Sergey Popov - "terrestrische Planeten in bewohnbaren Zonen". Und nur ich habe früher über die "Lebenszone" geschrieben (aber jetzt in der Zeitschrift korrigiere ich für die "bewohnbare Zone").

Ich habe auch vergessen zu sagen, dass man statt "Lebenszone" auch "Lebensgürtel" schreiben kann, d.h. über das erste Wort in diesem Begriff lässt sich auch lange und mit Geschmack streiten.

Ein Planet, der in der "bewohnbaren Zone" seines Muttersterns umkreist, hat das Potenzial, flüssiges Wasser auf seiner Oberfläche zu haben, ein wesentlicher Bestandteil für die Entstehung und Erhaltung von Leben. Aber was ist, wenn sich der Planet nur zeitweise in der bewohnbaren Zone befindet? Kann dort Leben gedeihen?

Das Leben auf der Erde hat das Glück, dass der für es geeignete Bereich um es herum stationär und bewegungslos ist und ihm eine konstante Strahlungsquelle bietet. Aber diese Situation existiert nicht in jedem Sternensystem. Der Physiker Tobias Müller und der Astrophysiker Nader Hagigipur schrieben Computer Programm, die zeigen, wie sich die Position und Form bewohnbarer Zonen in Zwei- und Drei-Sterne-Systemen, die im Universum als äußerst häufig gelten, schnell ändern können.

Ein Programm, das sie "HZ Calculator" nennen, erstellt Animationen, die veranschaulichen, wie sich die bewohnbare Zone für ein simuliertes Sternensystem verzerrt und entwickelt.

Auf ihrer Website haben Wissenschaftler ein Programm erstellt und veröffentlicht (und es anderen Forschern zur Verfügung gestellt), das eine Animation eines Modells eines Sternensystems ist.

Das Drei-Sterne-System KIC 4150611 hat eine besondere Umlaufbahn, die eine sich schnell ändernde „bewohnbare Zone“ (dunkelgrün) erzeugt. Schwarze Punkte sind Sterne.

Die Animation zeigt drei Sterne mit komplexen Umlaufbahnen - zwei von ihnen (K1 und K2) sind nahe beieinander und machen eine Umdrehung gemeinsames Zentrum Massen in weniger als zwei Erdtagen. Der dritte Stern (A) dreht sich in einem Abstand von ihnen und verbringt etwa mehrere Monate pro Umdrehung um das Paar. Die Umlaufbahn des Sterns A ist nicht kreisförmig, daher variiert sein Abstand zu K1 und K2. Wenn sich drei Sterne einander nähern, bilden sie eine einzige Lebensraumzone. Aber wenn sie sich zerstreuen, teilt sich diese Zone in zwei getrennte Zonen. (Im obigen Video ist der dunkelgrüne Bereich bewohnbar, während die hellgrünen Bereiche zeigen, wo Wissenschaftler die Möglichkeit einer Besiedlung vermuten, aber dies hängt auch von anderen Faktoren ab, einschließlich der Beschaffenheit der Atmosphäre des Planeten.)

Die bewohnbare Zone des Dreifachsternsystems KID 5653126. Die schwarzen Punkte sind die Sterne und der dunkelgrüne Bereich ist die bewohnbare Zone.

Quelle: Tobias Müller / Nader Haghighipour / HZ Rechner

Auf eine andere interessantes Szenario, im Sternensystem KID 5653126, ist die Umlaufbahn des Sternenpaares eng aneinander gekoppelt und bildet eine weitgehend stabile habitable Zone. Ein dritter Stern umkreist das Paar und wandert unberechenbar durch die bewohnbare Zone – ein potenziell katastrophales Ereignis für alle Planeten, die dort sein könnten.

Häuser auf Tatooine

Fiktive Planet Tatooine aus dem Universum" Krieg der Sterne» befindet sich im Orbit zweier Sonnen. Dieser Ort ist eine raue Wüste, aber vermutlich starb er, nachdem sich Leben darauf entwickelt hatte. Wissenschaftler haben bewiesen, dass es im Universum Planeten um Systeme mit zwei Sternen gibt und dass sie sogar Leben unterstützen können. Aber wie eine solche umkreist Doppelsterne die Temperatur auf dem Planeten beeinflussen?

Einen Einblick in diese Angelegenheit gibt der HZ-Rechner. Das echte Sternensystem Kepler 453 hat zwei Sterne, von denen einer etwa fünfmal größer ist als der andere. Das bedeutet, dass sich der kleinere Stern praktisch um den größeren dreht (im Gegensatz zu zwei Sternen, die sich um einen Punkt im Raum zwischen ihnen drehen). Durch wenigstens Es wurde festgestellt, dass ein Planet beide Sterne umkreist, aber die Bewegung des kleineren Sterns bedeutet, dass sich die Strahlungsmenge, die den Planeten erreicht, regelmäßig ändert.

Die Umlaufbahn zweier Sterne im System Kepler 453 verursacht eine Verschiebung der Umgebung bewohnbare Zone. weißer Punkt zeigt einen potenziellen Planeten im System, der von sich ändernden Strahlungsniveaus beeinflusst werden kann.

In der vom HZ-Rechner erstellten Animation veranschaulicht die Position des Planeten in der bewohnbaren Zone, wie viel Strahlung der Planet von seinen Muttersternen erhält. Im Laufe eines Jahres driftet der Planet von der Mitte der bewohnbaren Zone (dunkelgrüne Region) zum innersten Rand dieser Zone (hellgrüne Region), wo die Temperaturen zu heiß sein können, um flüssiges Wasser auf der Oberfläche des Planeten zu halten.

Eine solche Situation würde dazu führen saisonale Schwankungen Temperaturen an der Oberfläche des Planeten, sagt Elizabeth Tasker, Associate Professor of Solar System Science bei der Japan Aerospace Agency (JAXA).

„Wenn es extreme Jahreszeiten gibt, die durch eine exzentrische Umlaufbahn verursacht werden, können wir dann von der Anwesenheit von Leben sprechen? Kann Leben unter diesen Bedingungen überleben? Das wissen wir natürlich noch nicht, aber die Aussichten sind gar nicht so schlecht."

Taster sagte, Exoplaneten-Wissenschaftler haben vorgeschlagen, dass Planeten, die am inneren Rand der bewohnbaren Zone entlang treiben, extreme Jahreszeiten erleben könnten, aber dennoch das Potenzial haben, während solcher Schwankungen flüssiges Wasser zu halten. Möglicherweise leiden Luke Skywalkers Tante und Onkel auf dem fiktiven Planeten Tatooine in den kühlen Jahreszeiten unter einem Überfluss an Wasser und leben davon, es in den raueren Zeiten zu ernten, die durch die Bewegung der beiden Sonnen verursacht werden.

Es ist auch möglich, dass Lebensformen auf dem Planeten während extremer Hitze- oder Kälteperioden in den Winterschlaf gehen oder die Animation aussetzen. Wenn dies der Fall ist, kann es für Erdwissenschaftler schwierig sein, sie zu entdecken.

Solche Informationen können relevant werden, wenn Wissenschaftler beginnen, nach Anzeichen für die Bewohnbarkeit fremder Welten zu suchen. Mit Tausenden von Planeten zur Auswahl, wohin werden ihre Augen gehen? Der HZ-Rechner ist eines der Tools, mit denen Forscher die Liste der Planeten eingrenzen können, die zuerst erkundet werden müssen.

Müller, Professor für Mathematik und Informatik an der Universität Groningen in Deutschland, sagte, der HZ-Rechner sei nützlich, um zu veranschaulichen, dass bewohnbare Zonen nicht statisch sind, was ohne visuelle Hilfe schwer zu verstehen sein kann.

Keine Garantie

Diese Abbildung zeigt die "bewohnbare Zone" der Erde. Venus und Mars befinden sich außerhalb der bewohnbaren Zone, in einer Region, in der nur unter bestimmten Bedingungen flüssiges Wasser auf der Oberfläche existieren würde.

Bestimmung 1

Exoplaneten - die sogenannten Planeten, die sich außerhalb unseres Hauses befinden Sonnensystem.

Terrestrische Astronomen konzentrieren sich auf die Suche nach Exoplaneten in der sogenannten habitablen Zone.

bewohnbare Zone

Bestimmung 2

Die bewohnbare Zone ist die optimale Entfernung zwischen dem untersuchten Planeten und seinem Stern, die es dem Planeten ermöglicht, eine Temperatur zu haben, bei der Wasser in flüssiger Form vorliegen kann, was die Möglichkeit der Entstehung von Leben erheblich erhöht.

Die Bedingungen, unter denen Leben entstehen kann, werden bestimmt durch Faktoren wie:

  • das Vorhandensein von Wasser in flüssiger Form,
  • eine Atmosphäre mit der erforderlichen Dichte,
  • Vielzahl chemischer Elemente
  • Verfügbarkeit Treibhausgase(Wasserdampf, Methan, Ammoniak etc.)
  • die Anwesenheit der Sonne erforderliche Menge Energie.

Die Grenzen der bewohnbaren Zone werden basierend auf Überlegungen zur Möglichkeit festgelegt, dass Wasser in flüssiger Form vorliegt, da Wasser in diesem Zustand ist notwendige Komponente viele biochemische Reaktionen.

Ist der Planet zu weit von seinem Stern entfernt, gefriert das Wasser, ist er zu nah, verdunstet das Wasser.

Bei der Erforschung von Exoplaneten im Weltraum ist es wichtig zu bedenken, dass es nur eine potenzielle, mögliche bewohnbare Zone gibt.

Eine potenziell bewohnbare Zone ist eine Zone, in der Bedingungen für die Entstehung von Leben vorhanden sind, aber dafür nicht ausreichen.

In diesem Fall sollte man Umstände wie das Vorhandensein oder Fehlen von berücksichtigen Magnetfeld, tektonische Aktivität, Dauer des Tages auf dem Planeten usw.

Die oben genannten Punkte werden in einem solchen neu behandelt wissenschaftliche Disziplin wie Astrobiologie, die Teil der Astronomie ist.

Suche nach Exoplaneten in der bewohnbaren Zone

Das Problem bei der Suche nach Planeten, die sich in einer potenziell bewohnbaren Zone befinden, besteht darin, dass sie sich in der Nähe von Sternen befinden, die sehr weit von uns entfernt sind.

BEI weiten Sinne Die Suche nach Lebensformen im Sonnensystem und darüber hinaus ist die Suche nach Biomarkern.

Bemerkung 1

Biomarker sind Chemische Komponenten die biologischen Ursprungs sind.

Als Beispiel kann man sagen, dass ein solcher Biomarker auf der Erde das Vorhandensein von Sauerstoff in der Atmosphäre ist. Das Vorhandensein von Sauerstoff in der Atmosphäre eines Exoplaneten bedeutet jedoch nicht, dass dort Leben vorhanden ist. Auf einer Reihe von Planeten ist Sauerstoff in der Atmosphäre eine Folge davon physikalische Prozesse, wie die Zersetzung von Wasserdampf unter dem Einfluss von ultravioletter Strahlung, die Sterne emittieren.

Mission "Kepler"

Eines der produktivsten Weltraumteleskope ist das Kepler-Teleskop, benannt nach dem berühmten Mathematiker Johannes Kepler. Ein weiteres Weltraumteleskop, das Hubble, zeigte ebenfalls großartige Ergebnisse.

Dank der Arbeit Weltraumteleskop Kepler machte einen qualitativen Sprung in der Erforschung von Exoplaneten.

Bemerkung 2

Das Weltraumteleskop Kepler arbeitet mit einem Photometer. Dieses Instrument verfolgt die Änderung der Helligkeit eines Sterns, wenn der Planet zwischen ihm und dem Teleskop vorbeizieht. Diese Art, Planeten zu entdecken, nennt man Transit.

Als Ergebnis solcher Beobachtungen war es möglich, Informationen über die Umlaufbahn des untersuchten Planeten, die Masse des Planeten und seine Temperatur zu erhalten.

So konnte das Kepler-Weltraumteleskop im ersten Teil seiner Studie etwa 4.500 potenzielle Planetenkandidaten entdecken. Um die erhaltenen Daten zu überprüfen und sicherzustellen, dass die Änderung der Helligkeit des Sterns mit dem Durchgang des Planeten zusammenhängt und nicht mit den Besonderheiten der Prozesse im Stern selbst, insbesondere der Beobachtung der Änderung des Sterns Radialgeschwindigkeit des Sterns verwendet.

Infolgedessen weiter dieser Moment Es gibt eine bestätigte Anzahl von Planeten - es gibt ungefähr 3600. Und es gibt ungefähr 5000 mögliche Kandidaten für Planeten.

Proxima Centauri

Im August 2016 bestätigten Astronomen, dass der uns am nächsten gelegene Stern, Proxima Centauri, einen Planeten hat. Dieser Planet heißt Proxima b.

Proxima Centauri ist 4,2 Lichtjahre von unserer Sonne entfernt. Diese Entfernung bedeutet, dass das Licht eines bestimmten Sterns 4,2 Jahre braucht, um uns zu erreichen.

Es stellt sich also heraus, dass der Stern, der uns am nächsten ist, einen Planeten hat, auf dem die Entstehung von Leben möglich ist.

Der Planet Proxima b selbst befand sich in der Zone potenzieller Bewohnbarkeit. Und gleichzeitig relativ nah an unserer Erde.

Proxima b ist seinem Stern 200-mal näher als die Erde der Sonne. Da der Stern Proxima Centauri aber ein Roter Zwerg ist, ist er kälter und schwächer als unsere Sonne.

Es wird angemerkt, dass der Planet Proxima b in die Zone des Gezeiteneinfangs eines Sterns gefallen ist und sich nun wie der Erdtrabant - der Mond - um ihn dreht. Infolgedessen erwies sich eine Seite des Planeten als warm und die andere als kalt.

Damit ergibt sich die Möglichkeit, dass sich an den Grenzen der dunklen und warmen Hemisphäre geeignete Bedingungen für die Entstehung des Lebens ausbilden. Aber für dieses Leben gibt es ein Problem, das damit zusammenhängt, dass Proxima Centauri ein Roter Zwerg ist, der sich durch eine hohe Aktivität auszeichnet. Flares treten auf solchen Sternen auf, es gibt koronale Auswürfe von Magma, die Ebene UV-Strahlung 20-30 Mal höher als auf der Erde.

Also, um zu bilden Bevorzugte Umstände, das zur Entstehung von Leben auf einem solchen Planeten führen kann, ist es notwendig, genug zu haben dichte Atmosphäre. Eine solche Atmosphäre wird zum Schutz vor der Strahlung eines Roten Zwergs benötigt.

Die Entwicklung astronomischer Beobachtungsmittel wird es ermöglichen, den Planeten, der uns am nächsten ist, besser zu studieren. Erdspezialisten werden in der Lage sein, die Atmosphäre dieses Planeten zu untersuchen und zu verstehen, was dort passiert, das Vorhandensein oder Fehlen von Treibhausgasen zu bestimmen, das Klima zu untersuchen und auch das Vorhandensein von Biomarkern auf diesem Planeten zu finden oder zu widerlegen.

Für eine detailliertere und detailliertere Untersuchung ist geplant, neue weltraum- und bodengestützte Teleskope in Betrieb zu nehmen.

So wird in Russland am Projekt des Weltraumteleskops Spektr-UF gearbeitet.

Der Start des James-Webb-Weltraumteleskops, das das fast schon legendäre Hubble-Teleskop ersetzen soll, wurde auf Anfang der 2020er-Jahre verschoben.

Das neue Teleskop wird eine höhere Auflösung haben, wodurch wir mehr über die Zusammensetzung der Atmosphäre und die Struktur von Exoplaneten erfahren können.

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

Jenseits des äußeren Randes der bewohnbaren Zone bekommt der Planet nicht genug Sonnenstrahlung um Strahlungsverluste auszugleichen, und seine Temperatur sinkt unter den Gefrierpunkt von Wasser. 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 Berechnung der Position der Grenzen der bewohnbaren Zone und ihrer zeitlichen Verschiebung ist ziemlich kompliziert (insbesondere aufgrund negativer Rückmeldung im CNO-Zyklus, was den Stern stabiler machen kann). Selbst für das Sonnensystem gehen die Schätzungen der Grenzen der bewohnbaren Zone weit auseinander. Darüber hinaus hängt die Möglichkeit der Existenz von flüssigem Wasser auf dem Planeten stark davon ab physikalische Parameter der Planet selbst.

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:

Durchschnittlicher Radius der bewohnbaren Zone in astronomischen Einheiten,

Stern Leuchtkraft,

Leuchtkraft der Sonne.

Aus den Gleichungen lassen sich Formeln für Abstände zu den inneren und äußeren Grenzen der bewohnbaren Zone ableiten Wärmebilanz für Planeten, die sich in diesen Entfernungen befinden würden. Wir schreiben die Wärmebilanzgleichung mathematisch in Differentialform, also für eine Flächeneinheit des Planeten, wenn der Stern im Zenit steht.

Gleichgewichtsfluss der Körperstrahlungsenergie:

Absorbierte Energie vom Stern:

wobei E die Beleuchtung ist, A die Albedo des Planeten ist.

Dann hat die Wärmebilanzgleichung in Differentialform die Form

Beleuchtung ist die Energiemenge, die pro Flächeneinheit in 1 Sekunde fällt.

Kann in Bezug auf die Temperatur des Sterns und die Entfernung zwischen Stern und Planet ausgedrückt werden:

wo r ist die Entfernung zwischen dem Stern und dem Planeten. Finden wir diesen Abstand aus der Wärmebilanzgleichung

Sie können die Grenzen auch anders berechnen, indem Sie die vom Stern an jeder Kante erzeugte Beleuchtung verwenden, . Diese Beleuchtung hängt hauptsächlich von der Leuchtkraft ab, L, aber teilweise auch von der effektiven Temperatur, T e, Sterne. Je niedriger die Temperatur, desto größer der Infrarotanteil der Strahlung. Je mehr Infrarotstrahlung, desto größer ist die thermische Wirkung auf den Planeten. Bezeichnen wir die kritische Beleuchtung an der inneren Grenze der bewohnbaren Zone S bri (T e ) , die Gleichung dafür in Einheiten der Sonnenkonstante:

und die Gleichung für die Beleuchtung am äußeren Rand der bewohnbaren Zone:

wo T e in Grad Kelvin. Entfernungen vom Stern zu den Grenzen der bewohnbaren Zone in AU:

wo L ist die Leuchtkraft des Sterns in Sonneneinheiten und S bri (T e ) und S Bruder (T e ) in Einheiten der Sonnenkonstante.

Helligkeit ,L, und wirksame Temperatur, T e , aus Beobachtungen der Sterne gefunden. L (in Solareinheiten) ergibt sich aus der Gleichung:

wo v- scheinbare Helligkeit und Sonne- bolometrische Korrektur. Sichtbare bolometrische Größe ist die Summe (V + Sonne).d ist die Entfernung zum Stern in Parsec.

Theoretische Berechnungen haben gezeigt, dass das Klima von Planeten nahe der äußeren Grenze der habitablen Zone instabil sein kann. Es schwankt zwischen langen Kälteperioden und gelegentlichen Wärmeperioden. Hochentwickeltes Leben auf solchen Planeten wird dadurch offenbar nicht entstehen können. Dies kann erhebliche Beschränkungen der Größe von bewohnbaren Zonen in Richtung ihrer Verringerung auferlegen.