אטמוספירה של פחמן-לייט יכולה להיות סימן למים וחיים על כוכבי לכת יבשתיים אחרים

פרסומת
X-ray_Promo1


מדענים מ-MIT, אוניברסיטת ברמינגהם ובמקומות אחרים אומרים שהסיכוי הטוב ביותר של אסטרונומים למצוא מים נוזליים, ואפילו חיים על כוכבי לכת אחרים, הוא לחפש את היעדר, ולא את נוכחותו, של תכונה כימית באטמוספרות שלהם.

פרסומת

החוקרים מציעים שאם לכוכב לכת יבשתי יש פחות פחמן דו חמצני באטמוספירה שלו בהשוואה לכוכבי לכת אחרים באותה מערכת, זה יכול להיות סימן למים נוזליים – ואולי חיים – על פני השטח של אותו כוכב.

יתרה מכך, החתימה החדשה הזו נמצאת בטווח המראות של טלסקופ החלל ג'יימס ווב (JWST) של נאס"א. בעוד שמדענים הציעו סימנים אחרים למגורים, תכונות אלה מאתגרות אם לא בלתי אפשריות למדידה עם הטכנולוגיות הנוכחיות. הצוות אומר שהחתימה החדשה הזו, של פחמן דו חמצני מדולדל יחסית, היא הסימן היחיד למגורים שניתן לזהות כעת.

"הגביע הקדוש במדע כוכבי הלכת הוא לחפש עולמות ראויים למגורים, ואת נוכחותם של חיים, אבל כל המאפיינים שדיברו עליהם עד כה היו מחוץ להישג ידם של המצפים החדשים ביותר", אומר ז'וליאן דה ויט, עוזר פרופסור ל- מדעי כוכב הלכת ב-MIT. "עכשיו יש לנו דרך לגלות אם יש מים נוזליים בכוכב אחר. וזה משהו שנוכל להגיע אליו בשנים הקרובות".

ממצאי הצוות יופיעו ב אסטרונומיה של הטבע. דה ויט הוביל את המחקר יחד עם Amaury Triaud מאוניברסיטת ברמינגהאם בבריטניה. מחברי ה-MIT שלהם כוללים את בנג'מין רקהם, פראג'וול ניראולה, אנה גלידן אוליבר ג'גוץ, מאטי פצ', יאנוש פטקובסקי ושרה סיגר, יחד עם פרידר קליין במכון האוקיאנוגרפי של Woods Hole (WHOI), מרטין טורבט מ- Ècole Polytechnique בצרפת, ו פרנק סלסיס מהמעבדה לאסטרופיזיקה דה בורדו.

מעבר לזיק

אסטרונומים גילו עד כה יותר מ-5,200 עולמות מעבר למערכת השמש שלנו. עם טלסקופים נוכחיים, אסטרונומים יכולים למדוד ישירות את המרחק של כוכב לכת לכוכב שלו ואת הזמן שלוקח לו להשלים מסלול. מדידות אלה יכולות לעזור למדענים להסיק אם כוכב לכת נמצא באזור ראוי למגורים. אבל לא הייתה דרך לאשר ישירות אם כוכב לכת אכן ראוי למגורים, כלומר קיימים מים נוזליים על פני השטח שלו.

ברחבי מערכת השמש שלנו, מדענים יכולים לזהות נוכחות של אוקיינוסים נוזליים על ידי התבוננות ב"נצנוצים" – הבזקים של אור שמש המשקפים משטחי נוזל. נצנצים אלה, או השתקפויות ספורות, נצפו, למשל, בירח הגדול ביותר של שבתאי, טיטאן, שעזרו לאשר את האגמים הגדולים של הירח.

עם זאת, זיהוי זיק דומה בכוכבי לכת רחוקים אינו בהישג יד עם הטכנולוגיות הנוכחיות. אבל דה ויט ועמיתיו הבינו שיש עוד תכונה ראויה למגורים קרוב לבית שניתן לזהות בעולמות רחוקים.

"עלה לנו רעיון, על ידי הסתכלות על מה שקורה עם כוכבי הלכת הארציים במערכת שלנו", אומר טריאו.

נוגה, כדור הארץ ומאדים חולקים קווי דמיון, בכך ששלושתם סלעיים ומאכלסים אזור ממוזג יחסית לשמש. כדור הארץ הוא כוכב הלכת היחיד מבין השלישייה המארח כיום מים נוזליים. והצוות ציין הבחנה ברורה נוספת: לכדור הארץ יש פחות פחמן דו חמצני באטמוספירה שלו.

"אנחנו מניחים שכוכבי הלכת האלה נוצרו בצורה דומה, ואם אנחנו רואים עכשיו כוכב לכת אחד עם הרבה פחות פחמן, הוא כנראה נעלם לאנשהו", אומר טריאו. "התהליך היחיד שיכול להסיר כל כך הרבה פחמן מהאטמוספרה הוא מחזור מים חזק הכולל אוקיינוסים של מים נוזליים."

אכן, האוקיינוסים של כדור הארץ מילאו תפקיד מרכזי ומתמשך בספיגת פחמן דו חמצני. במשך מאות מיליוני שנים, האוקיינוסים ספגו כמות עצומה של פחמן דו חמצני, כמעט שווה לכמות הנמשכת באטמוספירה של נוגה כיום. השפעה זו בקנה מידה פלנטרי הותירה את האטמוספירה של כדור הארץ מדולדלת משמעותית מפחמן דו חמצני בהשוואה לשכנותיה הפלנטריות.

"על פני כדור הארץ, חלק ניכר מהפחמן הדו-חמצני באטמוספירה נסגר במי ים ובסלע מוצק על פני לוחות זמנים גיאולוגיים, מה שעזר לווסת את האקלים והיכולת למגורים במשך מיליארדי שנים", אומר שותף במחקר, פרידר קליין.

הצוות נימק שאם יתגלה דלדול דומה של פחמן דו חמצני בכוכב הלכת מרוחק, יחסית לשכניו, זה יהיה אות אמין של אוקיינוסים נוזליים וחיים על פניו.

"לאחר סקירה מקיפה של הספרות של תחומים רבים, מביולוגיה ועד כימיה, ואפילו קיבוע פחמן בהקשר של שינויי אקלים, אנו מאמינים שאכן אם נזהה דלדול פחמן, יש לזה סיכוי טוב להיות סימן חזק למים נוזליים / או החיים," אומר דה ויט.

מפת דרכים לחיים

במחקר שלהם, הצוות מציג אסטרטגיה לגילוי כוכבי לכת שניתן למגורים על ידי חיפוש חתימה של פחמן דו חמצני מדולדל. חיפוש כזה יעבוד הכי טוב עבור מערכות "אפונה בתרמיל", שבהן מספר כוכבי לכת יבשתיים, כולם בערך באותו גודל, מסתובבים קרוב יחסית זה לזה, בדומה למערכת השמש שלנו. הצעד הראשון שהצוות מציע הוא לאשר שלכוכבי הלכת יש אטמוספרות, פשוט על ידי חיפוש אחר נוכחות של פחמן דו חמצני, שצפוי לשלוט ברוב האטמוספרות הפלנטריות.

"פחמן דו חמצני הוא בולם חזק מאוד באינפרא אדום, וניתן לזהות אותו בקלות באטמוספרות של כוכבי לכת חיצוניים", מסביר דה ויט. "אות של פחמן דו חמצני יכול אז לחשוף את נוכחותן של אטמוספרות אקסופלנטות."

ברגע שהאסטרונומים קובעים שכוכבי לכת מרובים במערכת מארחים אטמוספרות, הם יכולים להמשיך למדוד את תכולת הפחמן הדו חמצני שלהם, כדי לראות אם לכוכב אחד יש פחות משמעותית מהאחרים. אם כן, סביר להניח שכוכב הלכת ראוי למגורים, כלומר הוא מארח גופים משמעותיים של מים נוזליים על פניו.

אבל תנאי מגורים לא בהכרח אומר שכוכב לכת מיושב. כדי לראות אם אכן קיימים חיים, הצוות מציע לאסטרונומים לחפש תכונה נוספת באטמוספירה של כוכב לכת: אוזון.

על כדור הארץ, החוקרים מציינים שצמחים וכמה חיידקים תורמים לשאיבת פחמן דו חמצני, אם כי לא כמעט כמו האוקיינוסים. עם זאת, כחלק מתהליך זה, צורות החיים פולטות חמצן, המגיב עם הפוטונים של השמש כדי להפוך לאוזון – מולקולה שקל הרבה יותר לזהות מאשר חמצן עצמו.

החוקרים אומרים שאם האטמוספירה של כוכב לכת מראה סימנים של אוזון ופחמן דו חמצני מדולדל, סביר להניח שזהו עולם ראוי למגורים ומיושב.

"אם אנו רואים אוזון, הסיכוי הוא די גבוה שהוא קשור לפחמן דו חמצני הנצרך על ידי החיים", אומר טריאו. "ואם זה חיים, זה חיים מפוארים. זה לא יהיה רק ​​כמה חיידקים. זו תהיה ביומסה בקנה מידה פלנטרי שמסוגלת לעבד כמות עצומה של פחמן, ולתקשר איתו".

הצוות מעריך שטלסקופ החלל ג'יימס ווב של נאס"א יוכל למדוד פחמן דו חמצני, ואולי אוזון, במערכות מרובות כוכבים סמוכות כמו TRAPPIST-1 – מערכת בת שבעה כוכבי לכת המקיפה כוכב בהיר, במרחק של 40 שנות אור בלבד מכדור הארץ. .

"TRAPPIST-1 היא אחת מקומץ המערכות שבהן נוכל לבצע מחקרים אטמוספריים יבשתיים עם JWST", אומר דה ויט. "כעת יש לנו מפת דרכים למציאת כוכבי לכת ראויים למגורים. אם כולנו נעבוד יחד, גילויים משנים פרדיגמה יכולים להיעשות במהלך השנים הקרובות".



קישור לכתבת המקור – 2023-12-28 21:58:10

Facebook
Twitter
LinkedIn
Telegram
WhatsApp
Email
פרסומת
MAGNEZIX מגנזיקס

עוד מתחומי האתר