Многие заголовки и дискуссии по поводу обитаемости экзопланет сосредоточены на их близости к звезде и наличии воды. Это имеет смысл, потому что это строго ограничивающие факторы. Но эти планетарные характеристики на самом деле являются лишь отправной точкой для дискуссии, пригодной для жизни / непригодности То, что происходит в интерьере планеты, также важно.
Существует почти изумительное количество факторов, которые делают Землю жизнеобеспечивающей планетой. Атмосфера, вода, близость к своей звезде. Тип звезды и ее стабильность, орбитальная стабильность планеты, ее местоположение в галактике. Это лишь некоторые из тех, которые часто обсуждаются. Другие, более эзотерические факторы, такие как размер Луны, также могут играть решающую роль.
«Сердце обитаемости лежит во внутреннем мире планеты».
Из «Что делает планету пригодной для жизни?»
Но это также расплавленное ядро Земли, которое играет главную роль в обитаемости Земли, создавая магнитосферу, которая защищает нас от лучей смерти Солнца. И хотя мы, возможно, знакомы с тем аспектом ядра Земли, который обеспечивает обитаемость, его внутренний состав вносит свой вклад и другими способами.
Группа исследователей из Института Карнеги написала письмо, опубликованное в журнале «Science», в котором содержится призыв к исследователям расширить сферу своей деятельности, когда дело доходит до определения пригодности для жилья. Суть их письма в том, что обитаемость слишком сложна для определения одной научной дисциплины, и что необходим общий целостный или высокоинтегрированный подход, чтобы получить более практичный метод определения того, какая экзопланета может быть пригодной для обитания.
И это увлекательное чтение.
«Человечество создаст библиотеку информации о газовых оболочках, составляющую лишь одну миллионную часть массы экзопланеты».
Из «Что делает планету пригодной для жизни».
По мере того, как наши наблюдательные способности растут, ученые утверждают, что наша методология определения пригодности также должна расти.
В настоящее время ученые могут обнаружить экзопланету, определить ее близость к звезде, ограничить ее массу и плотность, а затем сделать вероятностные предположения о потенциальной обитаемости оттуда. Цель этого состоит в том, чтобы попытаться выяснить, какой может быть атмосфера данной планеты. Но даже если мы настроим его атмосферу правильно, мы действительно только очистили первый слой лука. Как говорится в их письме, «Человечество создаст библиотеку информации о газообразных оболочках, составляющую лишь одну миллионную часть массы экзопланеты».
Но что тогда? А как насчет остальной массы планеты? Это определяет обитаемость?
Команда ученых - Анат Шахар, Питер Дрисколл, Алисия Вайнбергер и Джордж Коди. В своем письме они говорят о многих способах, которыми интерьер Земли определяет его обитаемость.
Команда признает, что с нашей точки зрения охоты на планетах все начинается с атмосферы. Дразнящие сигналы из атмосферы, такие как присутствие кислорода или несбалансированный химический состав, могут быть признаками жизни и обитаемости. Но они далеко не окончательные.
Атмосфера сложная, динамичная вещь. Они подвергаются всевозможным воздействиям, от источников химических веществ в недрах Земли до способности внутренних помещений действовать в качестве поглотителей химических веществ. Они всегда в движении, и для того, чтобы жизнь процветала, требуется определенный тип стабильности в течение длительных периодов времени.
Все знакомы с круговоротом воды на Земле, но есть и другие циклы. Когда извергаются вулканы и магма достигает поверхности через вентиляционные отверстия, выделяются химические вещества, которые затем возвращаются обратно в кору. Если определенные химические вещества могут накапливаться, они серьезно ограничивают перспективы жизни. В статье авторы используют пример углерода, который атмосферные процессы могут удалять из атмосферы и выносить на морское дно. Там они возвращаются обратно во внутренние зоны субдукции между тектоническими плитами.
Дело в том, что вы не можете судить об атмосфере, не зная, каковы внутренние процессы на планете.
Но не только внутренние процессы влияют на жилое пространство. Это тоже композиция.
Элементарные строительные блоки для планет последовательны и включают кислород, кремний и железо. Но количество и пропорции этих строительных блоков могут сильно различаться. Это определяется условиями в протопланетном диске, из которого образовались планеты. Как ясно показывают авторы в своем письме, количество этих элементов и то, как они обрабатываются во время формирования планет, могут сильно варьироваться.
Их окончательный состав на планете также может варьироваться из-за условий в протопланетном диске. Например, формирование планет-гигантов в начале солнечной системы может повлиять на состав планет, которые формируются позже.
Все это разнообразие создает изумительный набор переменных, когда дело доходит до определения пригодности.
«Исследования, необходимые для последовательного исследования этих процессов, не могут быть выполнены учеными в одной дисциплине в изоляции».
Из «Что делает планету пригодной для жизни».
Авторы утверждают, что это новый способ поиска жилья. Они предлагают более междисциплинарный способ сделать это. Как говорится в их письме, «исследования, необходимые для последовательного исследования этих процессов, не могут быть выполнены учеными в одной дисциплине в изоляции».
Они предлагают экспериментальные исследования, которые сосредоточены на таких вещах, как физика минералов, и более обсервационных исследований составов звездных дисков и планетарных дисков. Эти новые знания будут использованы для построения лучшей модели для понимания обитаемости, что позволит нам продвинуться дальше, чем наша зависимость от жидкой воды, состава атмосферы, близости к ее звезде и других факторов, которые мы используем, чтобы попытаться определить обитаемость.
Так неужели ученые не придают достаточного веса внутренностям планеты, пытаясь определить обитаемость? Ответ ... возможно.
Возможно, нам нужна более дифференцированная система классификации экзопланет. Жилище первого уровня может указывать на самые основные требования к обитаемости. Близость к подходящей звезде, вероятно, к жидкой воде и тому подобное. Оттуда различные уровни могут быть кодифицированы в соответствии с более строгими и более строгими условиями.
Ламмер и др. и др. предложил что-то вроде этого в своей статье 2009 года «Что делает планету пригодной для жизни?» Но их четырехуровневая система классификации не слишком углублялась во внутренности экзопланет. В работе 2012 года под названием «О вероятности обитаемых планет» Франсуа Форже рассказал Lammer et. система классификации, прежде чем углубиться в геофизические процессы, которые должны присутствовать, прежде чем планета станет пригодной для обитания.
Это письмо призывает научное сообщество идти дальше.
Вероятно, необходима работоспособная, более детальная модель интерьеров экзопланет, основанная не только на атмосфере, но и на составе и условиях диска. В ближайшем будущем более мощные телескопы помогут нам узнать больше об экзопланетах, возможно, даже дадут нам реальные изображения некоторых из них.
Но если команда, стоящая за этим письмом, права, этого будет недостаточно, чтобы определить пригодность для жизни. Нам нужно отогнуть больше слоев лука, и для этого может потребоваться более сложный тип модели, которую они представляют.
