Žodis „gyvybei tinkama zona“ dažnai skamba kaip pažadas, kad kažkur kosmose slypi antra Žemė. Tačiau naujausias mokslininkų atradimas primena, kad Visata mėgsta paradoksus.
Apskritai, kam ta gyvybinė zona reikalinga? Taigi, gyvybinė zona pačiu paprasčiausiu atveju yra apibrėžiama šitaip: tai yra žiedas aplink žvaigždę, kuriame esančių planetų paviršiaus temperatūra tinkama skystam vandeniui egzistuoti. Temperatūrą apskaičiuoti kaip ir nesunku, taigi gyvybinės zonos suskaičiavimas, žinant žvaigždės parametrus, yra vienas juokas. Iš esmės dėl šito paprastumo ji ir yra naudojama kaip sijotuvė „įdomioms“ planetoms atskirti nuo „neįdomių“.
Bet ar tikrai toks optimizmas pamatuotas? Kartais naujai atrastos egzoplanetos, esančios gyvybinėse zonose, iškart įvardijamos kaip „gyvybei tinkamos“ ar bent jau „galimai gyvybei tinkamos“.
Naujas Atradimas: Planeta HD 137010 b
Tarptautinė tyrėjų komanda nustatė naują, beveik Žemės dydžio planetą HD 137010 b, esančią už 146 šviesmečių nuo mūsų. Ji gali patekti į vadinamąją gyvenamąją zoną - atstumą nuo žvaigždės, kuriame teoriškai gali egzistuoti skystas vanduo. Atradimas kelia susižavėjimą ne vien dėl romantinės „naujosios Žemės“ idėjos, bet ir dėl to, kad planeta aptikta aplink į Saulę panašią žvaigždę - o tai astronomijoje yra tarsi aukso standartas ieškant potencialiai gyvenamų pasaulių.
HD 137010 b identifikavo mokslininkai iš Australijos, Jungtinės Karalystės, JAV ir Danijos, analizuodami NASA „Kepler K2“ misijos duomenis. Planeta pastebėta klasikiniu, bet labai patikimu būdu - tranzito metodu. Tokie „šviesos mirktelėjimai“ yra vienas svarbiausių ženklų astronomams, tačiau šis atvejis pasirodė toks netikėtas, kad pirmoji reakcija buvo beveik emocinė: „Tai neįmanoma.“ Pasak vieno iš atradėjų dr., tokie momentai moksle nėra reti: kuo netikėtesnis signalas, tuo didesnis noras įsitikinti, kad neįvyko klaida.
Tyrėjų teigimu, HD 137010 b yra vos maždaug 6 procentais didesnė už Žemę. Dar viena įdomi detalė - planeta savo žvaigždę apskrieja per maždaug 355 dienas. Skaičius beveik kaip Žemės metai. Mokslininkai pateikia intriguojantį vertinimą: yra maždaug 50 procentų tikimybė, kad planeta iš tikrųjų yra gyvybei tinkamoje zonoje.
Pietų Kvinslando universiteto dr. Chelsea Huang pabrėžia, kad HD 137010 b išskirtinumą lemia būtent jos atstumas ir žvaigždės tipas. Kitaip tariant, HD 137010 b patenka į „patogiausių būsimų tyrimų kandidatų“ sąrašą. Planetų atradimų istorijoje vien aptikti pasaulį nepakanka - labai svarbu, ar įmanoma jį stebėti detaliai.
Ar Sąlygos Iš Tikrųjų Tinkamos Gyvybei?
Vis dėlto istorijos romantiką greitai prigesina temperatūros realybė. Žvaigždė, aplink kurią skrieja HD 137010 b, yra vėsesnė ir blankesnė nei Saulė. Tokiu atveju vietoj „antros Žemės“ mes galime turėti milžinišką ledo pasaulį. Mokslininkai pabrėžia, kad reikės daugiau stebėjimų, kad būtų galima patvirtinti planetos statusą, orbitos parametrus ir realias sąlygas.
Net jei HD 137010 b kada nors pasirodytų esanti įspūdinga, mums palanki planeta, lieka dar viena šalta tiesa: 146 šviesmečiai yra milžiniškas atstumas. Todėl šiandien tai yra atradimas, kuris labiau keičia mūsų mokslo suvokimą nei realius žmonijos planus. Bet būtent taip ir gimsta didžiausi klausimai: kuo daugiau randame planetų, panašių į Žemę, tuo aiškiau matome, kad Visata tokių pasaulių tikriausiai turi daug.
Gyvybinės Zonos Apibrėžimo Problemos
Visų pirma, apie prielaidas. Paprastame gyvybinės zonos skaičiavime neatsižvelgiama į planetos atmosferos sudėtį, paviršiaus struktūras ar kitus (vidinius ar išorinius) energijos šaltinius. Planetos atmosfera sukelia šiltnamio efektą, kuris padeda išlaikyti šilumą planetos paviršiuje. Žemės atmosfera pakelia vidutinę planetos temperatūrą maždaug trisdešimčia laipsnių; neįskaitant šio pokyčio, Žemė formaliai yra už Saulės gyvybinės zonos ribų. Tuo tarpu Venera, kurios atmosfera yra labai tanki, formaliai yra gyvybinėje zonoje, bet jos paviršiaus temperatūra šimtais laipsnių viršija vandens užvirimo temperatūrą.
Atsižvelgti į šiltnamio efektą yra labai sudėtinga, nes jis priklauso nuo atmosferos tankio struktūros ir cheminės sudėties. Kol kas apie egzoplanetų atmosferų sandarą galime beveik tik spėlioti (yra šiek tiek duomenų apie Jupiterio dydžio planetų atmosferas, bet ne apie žemiškąsias), taigi bet koks modelis gali būti tik labai apytikris.
Planetos paviršiaus struktūra irgi turi įtakos temperatūros pasiskirstymui. Jei planetą dengia ledas arba šviesios uolienos, ji atspindi daugiau šviesos, nei tuo atveju, kai paviršius padengtas vandeniu arba tamsiais akmenimis. Daugiau sugeriamos šviesos reiškia aukštesnę temperatūrą.
Planetos sukimasis irgi yra svarbus temperatūrai: lėtai besisukančioje planetoje gali susiformuoti beveik stacionari karšta sritis dieninėje pusėje ir pučiantys uraganai iš naktinės pusės į dieninę; vidutiniškai tokia planeta būtų karštesnė už greitai besisukančią, nes šilumą ji prarastų beveik vien pro dieninę pusę, taigi įkaistų daugiau.
Papildomi energijos šaltiniai, galintys paveikti planetos paviršiaus temperatūrą, yra bent trys: foninė aplinkos spinduliuotė, vidinė planetos šiluma ir potvyninės jėgos.
Kiti Faktoriai, Įtakojantys Gyvybės Egzistavimą
Visų pirma, temperatūros intervalas tik reiškia, kad planetos paviršiuje gali egzistuoti skystas vanduo. Tuo labiau, kad ne tik vanduo reikalingas gyvybei. Bent jau žemiškajai gyvybei atsirasti reikėjo ir atmosferos, ir (greičiausiai) Mėnulio, sukeliančio potvynius, ir tam tikrų cheminių junginių, ir ne per didelio žalingos spinduliuotės (kosminių spindulių, ultravioletinių žvaigždės spindulių, žvaigždės vėjo) kiekio.
Spinduliuotė gali būti svarbiausias iš šių veiksnių, nes ji gali lengvai suardyti besiformuojančias sudėtingas (proto-)biologines struktūras ir užkirsti kelią gyvybės atsiradimui arba vystymuisi. Beje, žvaigždžių aktyvumas yra viena iš priežasčių, kodėl įdomiau ieškoti Žemės analogų prie mažesnių už Saulę žvaigždžių, nei prie didesnių: didesnės žvaigždės yra aktyvesnės, todėl prie jų esančios planetos turi daugiau šansų būti „iškeptos“ energinga spinduliuote, net jei jų paviršiaus temperatūra ir patenka į skystam vandeniui reikalingą intervalą.
Gyvybinės Zonos Ribų Kintamumas
Gyvybinės zonos išorinėje dalyje esančių planetų paviršiaus vidutinė temperatūra turėtų nežymiai viršyti ledo tirpimo temperatūrą, t. y. nulį laipsnių Celsijaus. Tačiau temperatūra planetoje neišlieka visą laiką vienoda. Dabar pirmą kartą apskaičiavus tikėtiną atšalimų-atšilimų ciklą planetose, nustatyta, kad gyvybinės zonos išoriniame pakraštyje gyvybei atsirasti ir vystytis būtų sudėtinga.
Gyvenamosios zonos apibrėžimą mokslininkai koreguoja remdamiesi naujais vandens ir anglies dioksido absorbavimo duomenimis.
Pavyzdžiui, mūsų Saulės sistemoje iki šiol gyvybei tinkama zona laikytas atstumas nuo žvaigždės tarp 0,95 ir 1,67 astronominio vieneto (AU, jis yra lygus atstumui nuo Žemės iki Saulės arba maždaug 150 mln. km). Remiantis naujuoju apibrėžimu, ši zona pasistūmėjo ir dabar gyvybei tinkama zona yra 0,99-1,7 AU.
Galaktikos Gyvybės Zona
Galaktikos gyvybės zona - tai zona galaktikoje, atmetus centrinę dalį ir pakraščius. Kuo arčiau galaktikos centro - tuo bus didesnis žvaigždžių tankis ir didesnė, gyvybę ardanti kosminė spinduliuotė. Kuo toliau į pakraščius - tuo mažiau metalų, o tai neleistų susidaryti kietoms planetoms. Tokia zona laikoma tarp 7 ir 9 kiloparseko nuo Paukščių Tako galaktikos centro.
Žinoma, be Paukščių Tako visatoje yra daugiau galaktikų, kurios labai įvairios formos, o juodoji skylė jų centre taip pat labai įvairi. Todėl tiek gyvybinė zona, tiek sąlygos gyvybei skirtingose galaktikose gali būti labai įvairios.
Išvados
Ne tai, kad gyvybinė zona yra visiškai nevertingas apibrėžimas. Ji gali padėti sutelkti dėmesį į tam tikras planetas, atmetant kitas, mažiau įdomias. Kai egzoplanetų atrandama vis daugiau, visoms joms skirti pakankamai dėmesio neįmanoma, tad kažkoks rūšiavimas tampa vis reikalingesnis, o toks, kaip šis, tikrai įmanomas.
Tačiau yra ir kitų būdų planetoms klasifikuoti ir atrinkinėti - dydžiai, masės, tankiai, orbitos elipsiškumas, netrukus bus ir spektrai. Gyvybinė zona (kitaip tariant - atstumas iki žvaigždės) yra tik vienas iš jų. Visgi žinodami bent apytikres ribas, galime geriau atsirinkti, kurias planetas verta stebėti ilgiau ir nuodugniau.