Зона златовласки что это
Что такое обитаемая зона звезды (зона Златовласки)?
В астрономии и астробиологии околозвездная обитаемая зона или просто обитаемая зона (ОЗ) — это диапазон орбит вокруг звезды, в пределах которого поверхность планеты может поддерживать жидкую воду при достаточном атмосферном давлении. Границы ОЗ основаны на положении Земли в Солнечной системе и количестве лучистой энергии, которую она получает от Солнца. Из-за важности жидкой воды для биосферы Земли природа ОЗ и объектов в ней может сыграть важную роль в определении масштаба и распределения планет, способных поддерживать внеземную жизнь и разум.
Обитаемую зону также называют зоной Златовласки, метафорой детской сказки «Три медведя» (Goldilocks and the Three Bears), в которой маленькая девочка выбирает себе один предмет из трех, игнорируя те, которые слишком экстремальные (большой или маленький, горячий или холодный и т. д.), и останавливается на том, что посередине, что «в самый раз». Также обстоит дело и с планетами — для того, чтобы оказаться в обитаемой зоне, планета не должна находиться ни слишком далеко от звезды, ни слишком близко к ней, а должна быть на «правильном» удалении.
С тех пор, как эта концепция была впервые представлена в 1953 г., было подтверждено, что многие звезды обладают планетой в ОЗ, включая некоторые системы, состоящие из нескольких планет в ОЗ. Большинство таких планет, будь то суперземли или газовые гиганты, массивнее Земли, потому что массивные планеты легче обнаружить.
4 ноября 2013 года астрономы сообщили, основываясь на данных Кеплера, что может быть до 40 миллиардов планет размером с Землю, вращающихся в обитаемых зонах солнечных звезд и красных карликов в Млечном Пути. Около 11 миллиардов из них могут вращаться вокруг звезд, подобных Солнцу.
Проксима Центавра b, расположенная примерно в 4,2 световых года (1,3 парсека) от Земли в созвездии Центавра, является ближайшей известной экзопланетой и она вращается в обитаемой зоны своей звезды. ОЗ также представляет особый интерес для развивающейся области обитаемости естественных спутников, потому что спутники планетарной массы в ОЗ могут превосходить количество планет.
В последующие десятилетия концепция Зоны Златовласки стала подвергаться сомнению как главный критерий жизни, поэтому концепция все еще развивается. С момента открытия доказательств существования внеземной жидкой воды теперь считается, что значительные ее количества находятся за пределами околозвездной обитаемой зоны.
Концепция глубоких биосфер, таких как Земля, которые существуют независимо от звездной энергии, в настоящее время общепринята в астробиологии, учитывая большое количество жидкой воды, которая, как известно, существует в литосферах и астеносферах Солнечной системы. Поддерживаемая другими источниками энергии, такими как приливное нагревание или радиоактивный распад, жидкая вода может быть найдена даже на планетах-изгоях или их лунах.
Это список экзопланет, которые с большей вероятностью будут иметь каменистый состав и поддерживать жидкую воду на поверхности.
Жидкая вода также может существовать в более широком диапазоне температур и давлений в виде раствора, например, с хлоридами натрия в морской воде на Земле, хлоридами и сульфатами на экваториальном Марсе или аммиаками из-за различных коллигативных свойств.
Таким образом, также был предложен термин «край Златовласки». Кроме того, были предложены другие околозвездные зоны, где неводные растворители, благоприятные для гипотетической жизни, основанной на альтернативных биохимических условиях, могли существовать в жидкой форме на поверхности.
Гарантирует ли зона обитаемости наличие жизни на планете?
Экзопланета K2-18 b может располагать водными парами и дождевыми облаками в атмосфере
Вселенная – бесконечное пространство, в котором землянам вовсе не хочется существовать в одиночестве. Поэтому мы направляем наши телескопы на другие планеты и пытаемся отыскать следы хотя бы примитивной жизни. Главное внимание уделяется мирам в зоне обитаемости. Но что это такое и есть ли гарантия найти жизнь в таких экзопланетах?
Зона обитаемости (обитаемая зона, зона Златовласки) – это определенная орбитальная дистанция планеты от родной звезды, где температурный показатель и уровень освещения позволяют миру располагать водой в жидком состоянии. А если есть вода, то можно рассчитывать и на наличие живых организмов.
Эта концепция построена на примере единственной планеты с жизнью – Земле. Да, наш мир расположен в зоне обитаемости, за счет чего сформировались удачные условия для возникновения и эволюции жизни. Но есть ли у других миров шансы?
Совсем недавно исследователи обнаружили, что экзопланета K2-18 b находится в обитаемой зоне и может располагать водой и дождевыми облаками. Значит, на ней 100% присутствует жизнь? Нет, потому что 99 из 100 астрономов скептически отнесутся к таким надеждам.
По сути, из найденных экзопланет около 192 миров находятся в зоне обитаемости. Однако все они, кроме 24 экзопланет, выступают газовыми гигантами, которые не располагают твердой поверхностью. Выходит, что зона обитаемости не дает никаких гарантий, потому что не учитывает всех ключевых критериев.
Это привело к тому, что ученые начали спорить о термине и необходимости его скорректировать. Сам термин «зона обитаемости» им кажется неуклюжим и расплывчатым. Ведь он включает миры, которые 100% не способны приютить жизнь, и не учитывает те планеты, что находятся за чертой этой территории, но кажутся более пригодными к жизни.
Малый класс миров делится на две категории: каменистые супер-Земли и газовые мини-Нептуны
Например, в Солнечной системе Марс и Луна входят в зону обитаемости. Но пока никаких признаков жизни на этих небесных телах не обнаружили. Поэтому ученые рекомендуют ориентироваться еще на два критерия – каменистая поверхность и правильный состав атмосферы (и ее наличие).
Если мир чересчур газообразен, то показатель атмосферного давления и температурная отметка кажутся крайне интенсивными, что не позволяет молекулам ДНК оставаться стабильными. Эта проблема касается и K2-18 b. Анализ показывает, что в этом мире много воды. Но есть ли там каменистая поверхность?
Состав мира определяется во время транзита, когда планета проходит перед звездой. Эти данные позволяют определить размер и массивность объекта. Анализ показал, что радиус K2-18 b в 8 раз превышает земной, а по плотности планета напоминает Марс. Но все еще не ясно, есть ли там твердая поверхность. Малый класс миров делится на две категории: каменистые супер-Земли и газовые мини-Нептуны. То есть, K2-18 b может представлять собою один из этих вариантов.
Зона обитаемости не дает никаких гарантий, что на планете может находиться жизнь. По сути, это пока только предполагаемый ориентир, созданный на основе информации о Земле (пример для жизни).
Но исследователям нельзя цепляться за этот критерий, иначе рискуют упустить более потенциально выигрышные планеты. Например, в Солнечной системе есть привлекательные спутники Юпитера и Сатурна. Они проживают за чертой обитаемой зоны, но располагают намеками на подходящие условия для жизни.
Так как «зона обитания» не соответствует всем критериям, ученые хотят изменить название. Среди вариантов предлагают «умеренная зона», «зона с жидкой водой», «зона охоты» и т.д.
Другие астрономы настроены улучшить индекс обитаемости, который включит все самые важные критерии и характеристики, чтобы вычислить потенциал планеты. Последний индекс был презентован в 2018 году, и он включает 5 характеристик:
Проблема в том, что современные телескопы не фиксируют последние три критерия. Полагают, что пройдет еще 10-20 лет, прежде чем мы сумеем создать нужную технологию, которая будет ориентироваться не на предполагаемую зону обитания, а сумеет точно фиксировать наличие жизни на планете по всем критериям.
Некоторые считают, что на жизнь влияют и другие факторы: активный геологический цикл, наличие расплавленного ядра, тектоники плит, вулканов и магнитного поля. Вот только эти характеристики не могут быть зафиксированы нашими технологиями.
Поэтому наилучший вариант – создать телескопы, способные находить биоподписи. В НАСА сейчас планируют два проекта, которые смогут сканировать небо в поиске экзопланет, похожих на Землю. Это HabEx и LUVOIR. Если эта концепция сработает, то ученым больше не придется пользоваться понятием «зона обитаемости». В тот период уже можно будет сосредоточиться на изучении реальных пришельцев (если мы их найдем).
Звезды, свет которых лучше для жизни, чем свет Солнца
К настоящему времени мы довольно хорошо знакомы с концепцией так называемой «зоны Златовласки». Она также известна как «зона обитания» или «обитаемая зона» и представляет собой совокупность факторов, благодаря которым на планете может существовать жидкая вода – а значит и среда для зарождения и поддержания белковой жизни.
Основной критерий – это расстояние от планеты до ее звезды. Все потому, что избыток теплового излучения приводит к превращению жидкой воды в пар, а недостаток – к замерзанию. Однако, как недавно выяснили ученые, важны не только характеристики планеты, но и ее звезды. Как известно, во Вселенной существует множество разных типов светил, от сверхгорячих и сверхплотных, до почти остывших, едва светящих.
Наше Солнце суть своего рода компромисс между двумя крайностями, а потому его называют «желтым карликом», или звездой G-типа. Удивительно, но, по словам специалистов, даже оно не является «звездой Златовласки». И это при том, что жизнь спокойно развивается на планете Солнечной системы вот уже сотни миллионов лет! Однако астрономы из Университета Вилланова утверждают, что наиболее подходящие звезды в данном случае находятся на одном «шаге» по звездной диаграмме. Это так называемые звезды Герцшпрунга-Рассела, известные также как звезды К-типа.
Типичная звезда К-типа – оранжевое светило, излучающее на более «щадящем» уровне. Стоит сразу отметить, что исследователи не утверждают, что планеты на орбите таких звезд (а их в космосе немало) обязательно будут обитаемы. Ни один современный прибор не в силах доказать это, разве что гипотетические пришельцы сами не вывесят огромный транспарант размером с пару-тройку звездных систем. Современная наука пытается ответить на ряд других, не менее важных вопросов. Возможно ли существование жизни в других солнечных системах? Жизнь – это аномалия или закономерное явление? Есть ли у нас шанс отыскать «второй дом» даже в отдаленной перспективе? Сужение круга поисков до звезд определенного типа существенно облегчает нам поиск ответов.
Хотя потенциально обитаемых звезд К-типа в известной части Вселенной немного, они встречаются чаще, чем звезды G-типа. При этом почти 1000 таких звезд находятся на расстоянии всего в 100 световых лет от Солнца. Более того, в среднем каждому такому светилу примерно 10 миллиардов лет, в то время как нашему – всего около 4,6 миллиардов. С учетом того, что сложные формы жизни возникли на Земле примерно 500 миллионов лет назад, уже через миллиард земных лет планета станет непригодной для жизни. Все дело в том, что Солнце начнет расширяться, уничтожая комфортные условия для жизни.
Есть еще один любопытный кандидат на «обитаемую зону» — красные карлики. Но они встречаются редко, а кроме того любят интенсивно излучать потоки радиации, которые лишают близлежащие планеты даже намека на атмосферу и, как следствие, на жидкую воду.
А вот звезды К-типа живут от 25 до 80 миллиардов лет, и ведут себя намного спокойнее. Именно планеты, вращающиеся вокруг таких звезд, на сегодняшний день считаются наиболее пригодными кандидатами для поиска внеземных форм жизни. Так, система Kepler-442 – это не просто планета, но и звезда, которая выполняет все условия для возникновения потенциальной «зоны Златовласки».
Но найдем ли мы во Вселенной другие формы жизни? Это покажет лишь время. У человечества его не так много, какими бы оптимистичными не казались прогнозы, так что следует поторопиться.
Что такое «зона Златовласки»?
Мы обнаружили сотни экзопланет в галактике. Но лишь немногие из них обладают нужным сочетанием факторов, чтобы поддерживать жизнь, подобно Земле. Прогноз погоды на большинство экзопланет неутешителен. Палящее солнце, ежегодные наводнения и глубокий снег существенно усложняют жизнь местных обитателей (если они, конечно, имеются).
Плохая новость в том, что планета Земля — единственное пригодное для жизни место в целой Вселенной, насколько нам известно. Как вид мы интересуемся обитаемостью других планет по ряду причин, политических, финансовых, гуманитарных и научных. Мы хотим понять, как меняется наш собственный климат. Как мы будем жить в климате будущего и что мы можем сделать, чтобы остановить нарастающую волну парникового эффекта. Ведь еще немного и райская пока Земля будет безнадежно утрачена.
Едва ли мы всерьез озаботимся поисками чистых источников энергии или уговорим политиков заняться климатическими вопросами во вред финансовой выгоде. Куда интереснее вопрос: когда мы увидим инопланетян?
Пригодная для жизни зона, также известная как «зона Златовласки», — это регион вокруг звезды, где средняя температура планеты позволяет существовать жидкой воде, к которой мы так привыкли. Мы охотимся за жидкой водой не только для будущего использования, но и чтобы найти ориентир: возможно, где-то там может быть иная жизнь. Ведь логично?
Проблемы за пределами этой зоны довольно очевидны. Если будет слишком жарко, среда станет нестерпимой паровой баней, либо начнет разбивать воду на кислород и водород. Затем кислород будет соединяться с углеродом, образуя диоксид углерода, а водород — улетучиваться в космос.
Это происходит с Венерой. Если же планета будет слишком холодной, вода образует твердые куски. Возможно, под коркой льда будут карманы с жидкой водой, но в общем и целом это не самое приятное место для жизни. Такое мы нашли на Марсе и спутниках Юпитера и Сатурна. И если можно грубо определить потенциально обитаемую зону, то это место, где могла бы существовать жидкая вода.
К сожалению, это уравнение состоит не только из расстояния до звезды и количества вырабатываемой энергии. Атмосфера планеты играет серьезную роль. Вы будете удивлены, но Венера и Марс находятся в потенциально обитаемой зоне Солнечной системы.
Атмосфера Венеры настолько густая, что удерживает энергию Солнца и создает неблагоприятную для жизни печь, которая расплавит любые намеки на жизнь быстрее, чем скажете «две чашки чая этому господину».
На Марсе же все совершенно противоположно. Тонкая атмосфера не может удержать тепло совершенно, поэтому планета очень холодная. Улучшите атмосферы обеих планет — и получите миры, которые вполне смогут приютить жизнь. Возможно, мы могли бы столкнуть их вместе и смешать атмосферы? Надо подумать.
Когда мы смотрим на другие миры Млечного Пути и пытаемся понять, есть ли там жизнь, недостаточно просто оценить их расположение в зоне Златовласки. Нам нужно знать форму атмосферы.
Астрономы нашли планеты, расположенные в обитаемых зонах вокруг других звезд, но судя по всему, эти миры не особо расположены для жизни. Они вращаются вокруг красных карликовых звезд. В принципе, жить в условиях красноватых отблесков не так плохо, но есть одна проблема. Красные карлики, как правило, ведут себя очень плохо в молодости. Они порождают мощнейшие вспышки и корональные выбросы массы. Это очищает поверхность любой планеты, которая окажется слишком близко.
Правда, существует некоторая надежда. Спустя несколько миллионов лет высокой активности эти красные карликовые звезды успокаиваются и начинают сосать свои резервы водорода с потенциалом в триллионы лет. Если жизнь сможет продержаться достаточно долго в ранние периоды существования звезды, ее может ожидать долгая счастливая жизнь.
Когда вы думаете о новом доме среди звезд или пытаетесь найти новую жизнь во Вселенной, ищите планеты в потенциально обитаемой зоне. Но не забывайте, что это весьма условный ориентир.
Что такое «зона Златовласки»? в закладки
Мы обнаружили сотни экзопланет в галактике. Но лишь немногие из них обладают нужным сочетанием факторов, чтобы поддерживать жизнь, подобно Земле. Прогноз погоды на большинство экзопланет неутешителен. Палящее солнце, ежегодные наводнения и глубокий снег существенно усложняют жизнь местных обитателей (если они, конечно, имеются).
Плохая новость в том, что планета Земля — единственное пригодное для жизни место в целой Вселенной, насколько нам известно. Как вид мы интересуемся обитаемостью других планет по ряду причин, политических, финансовых, гуманитарных и научных. Мы хотим понять, как меняется наш собственный климат. Как мы будем жить в климате будущего и что мы можем сделать, чтобы остановить нарастающую волну парникового эффекта. Ведь еще немного и райская пока Земля будет безнадежно утрачена.
Едва ли мы всерьез озаботимся поисками чистых источников энергии или уговорим политиков заняться климатическими вопросами во вред финансовой выгоде. Куда интереснее вопрос: когда мы увидим инопланетян?
Пригодная для жизни зона, также известная как «зона Златовласки», — это регион вокруг звезды, где средняя температура планеты позволяет существовать жидкой воде, к которой мы так привыкли. Мы охотимся за жидкой водой не только для будущего использования, но и чтобы найти ориентир: возможно, где-то там может быть иная жизнь. Ведь логично?
Проблемы за пределами этой зоны довольно очевидны. Если будет слишком жарко, среда станет нестерпимой паровой баней, либо начнет разбивать воду на кислород и водород. Затем кислород будет соединяться с углеродом, образуя диоксид углерода, а водород — улетучиваться в космос.
Это происходит с Венерой. Если же планета будет слишком холодной, вода образует твердые куски. Возможно, под коркой льда будут карманы с жидкой водой, но в общем и целом это не самое приятное место для жизни. Такое мы нашли на Марсе и спутниках Юпитера и Сатурна. И если можно грубо определить потенциально обитаемую зону, то это место, где могла бы существовать жидкая вода.
К сожалению, это уравнение состоит не только из расстояния до звезды и количества вырабатываемой энергии. Атмосфера планеты играет серьезную роль. Вы будете удивлены, но Венера и Марс находятся в потенциально обитаемой зоне Солнечной системы.
Атмосфера Венеры настолько густая, что удерживает энергию Солнца и создает неблагоприятную для жизни печь, которая расплавит любые намеки на жизнь быстрее, чем скажете «две чашки чая этому господину».
На Марсе же все совершенно противоположно. Тонкая атмосфера не может удержать тепло совершенно, поэтому планета очень холодная. Улучшите атмосферы обеих планет — и получите миры, которые вполне смогут приютить жизнь. Возможно, мы могли бы столкнуть их вместе и смешать атмосферы? Надо подумать.
Когда мы смотрим на другие миры Млечного Пути и пытаемся понять, есть ли там жизнь, недостаточно просто оценить их расположение в зоне Златовласки. Нам нужно знать форму атмосферы.
Астрономы нашли планеты, расположенные в обитаемых зонах вокруг других звезд, но судя по всему, эти миры не особо расположены для жизни. Они вращаются вокруг красных карликовых звезд. В принципе, жить в условиях красноватых отблесков не так плохо, но есть одна проблема. Красные карлики, как правило, ведут себя очень плохо в молодости. Они порождают мощнейшие вспышки и корональные выбросы массы. Это очищает поверхность любой планеты, которая окажется слишком близко.
Правда, существует некоторая надежда. Спустя несколько миллионов лет высокой активности эти красные карликовые звезды успокаиваются и начинают сосать свои резервы водорода с потенциалом в триллионы лет. Если жизнь сможет продержаться достаточно долго в ранние периоды существования звезды, ее может ожидать долгая счастливая жизнь.
Когда вы думаете о новом доме среди звезд или пытаетесь найти новую жизнь во Вселенной, ищите планеты в потенциально обитаемой зоне. Но не забывайте, что это весьма условный ориентир.