Astronomowie odkryli, że w pobliżu wielu, o ile nie większości, gwiazd podobnych do Słońca przebiegają procesy towarzyszące powstawaniu planet podobnych do Ziemi. Może istnienie planet na których rozwinęło się życie jest bardziej prawdopodobne niż nam się wydaje?
Tłumaczenie: Małgorzata Lasek
Zespół astronomów z University of Arizona po przewodnictwem Michaela Meyera postanowił sprawdzić przy pomocy Spitzer Space Telescope częstotliwość występowania w Galaktyce Mlecznej układów podobnych do Układu Słonecznego. Zgodnie z obecnymi oszacowaniami ok. 20-60% gwiazd podobnych do Słońca posiada w swoim sąsiedztwie planetę skalistą.
Wyniki badań Meyera zostały przez niego zaprezentowane na corocznym seminarium American Association for the Advancement of Science w Bostonie oraz opublikowane w lutowym wydaniu Astrophysical Journal Letters .
Astronomowie badali gwiazdy porównywalne masą do masy Słońca, podzielone na 6 grup ze względu na ich wiek. Słońce liczy ok. 4.6 miliarda lat. Meyer wraz z zespołem chciał poznać proces ewolucji tych gwiazd, zbadać gaz i pył otaczające te obiekty oraz zestawić wyniki badań z tym, co wiadomo na temat wczesnych etapów rozwoju Układu Słonecznego.
Teleskop Spitzera nie odkrył bezpośrednio planet skalistych. Za pomocą podczerwieni został zbadany pył: gorący, znajdujący się bliżej gwiazd (przez fale krótsze, 3,6-8 µm), chłodny, najbardziej oddalony od gwiazd (przez fale dłuższe, 70-160 µm) oraz „ciepły”, znajdujący się w odległościach porównywalnych do obszaru między Ziemią a Jowiszem (fale średnie- 24 µm).
Dla ok. 10-20% gwiazd z czterech najmłodszych grup wiekowych wykryto 24 µm promieniowanie pochodzące z pyłu. Dookoła gwiazd starszych niż 300 mln lat nie znaleziono śladów ciepłego pyłu, promieniowanie o odpowiedniej częstotliwości zanika.
Niezależne badania, prowadzone między innymi przez Thayne Currie i Scotta Kenyon ze Smithsonian Astrophysical Observatory w Cambridge, również zaowocowały odnalezieniem śladów pyłu pochodzącego z planet skalistych, znajdujących się w pobliżu gwiazd, których wiek sięga od 10 do 30 mln lat. Owe obserwacje sugerują, iż cokolwiek doprowadziło do powstania Ziemii, dzieje się wokół wielu podobnych Słońcu gwiazd.
Kenyon i Ben Bromley z University Utah w Salt Lake City stworzyli całkiem wiarygodny model ewolucji planet, przewidujący, że pył emitujący 24 µm fale ogrzewa się podczas zderzeń między małymi skalistymi ciałami. Ciepły pył odkryty przez Meyera jest według Kenyona i Bromley'a naturalnym skutkiem ubocznym powstawania planet skalistych. Dla młodszych gwiazd przewidują wyższą częstotliwość emisji pyłu niż wskazują wyniki badań ze Spitzera.
Meyer ostrzega, że nie wiemy ile układów podobnych do Układu Słonecznego znajduje się w Drodze Mlecznej, bowiem na wiele sposobów można interpretować dane pochodzące z Teleskopu Spitzera. Ciepły pył obserwowany wokół najmłodszych gwiazd może się utrzymać i zostać znalezionym wokół tych starszych. Jego obecność nie musi więc świadczyć o niedawnych procesach planetotwórczych, a może być jedynie śladem tych zamierzchłych. Tym sposobem tylko około jedna na pięć gwiazd podobnych Słońcu może posiadać planety.
Wyniki można też odczytać w inny sposób. Optymistyczny scenariusz Meyera zakłada, że kolizje w największych i najmasywniejszych dyskach przebiegały gwałtownie, a planety powstały bardzo wcześnie. Takie zjawisko możemy obserwować u młodych gwiazd. Ich dyski intensywnie świecą i szybko bledną. Tak czy owak mniejsze, mniej masywne dyski zaczynają świecić później, zaś formowanie planety w tych warunkach jest odłożone na później, bowiem ciała bardziej rozrzedzone w przestrzeni kolidują niezbyt często.
Jeśli powyższa teoria jest słuszna, a w naszej galaktyce dyski masywne formują swoje planety szybko, zaś słabszym zajmuje to 10 do 100 razy dłużej, jest szansa, że wokół 62% gwiazd zostaną utworzone planety. Prawda pewnie leży gdzieś po środku.
Następnym sprawdzianem twierdzenia, że planety podobne do Ziemi krążą dookoła gwiazdy podobnej Słońcu, będzie kolejny projekt NASA – Kepler, który ma zostać uruchomiony w przyszłym roku.
Fallen
Forum nie działa… — … a szkoda. Bardzo ciekawy artykuł i chętnie porozmawiałoby się o nim, jak to widzą inni forumowicze. Mnie osobiście wydaje się, że jest kilka podstawowych typów układow planetarnych, w jednym jest mieszanka planet różnego typu, jak w US, w innym kilka tylko rozgrzanych olbrzymow, ktore strąciły inne planetki. A zatem US nie wyróżniałby się bardzo i czuję, że takich układow przyjdzie Nam badać tysiącami.
$pryt
Nic nie szkodzi… — przecież możemy dyskutować tylko pod linkiem komentarza. Też sądzę, że układów takich jak US mogą być tysiące, ba, może nawet miliony, skoro mamy w naszej galaktyce 200 miliardów gwiazd (chociaż większość z nich różni się od Słońca). Na dzień dzisiejszy powinniśmy jednak prowadzić poszukiwania bardziej pod względem praktycznym, niż czysto w celach encyklopedycznych, to znaczy zajmować się głównie naszym najbliższym otoczeniem, czyli przestrzenią do granicy 100 lat świetlnych. Nowe światy, leżące w teoretycznym zasięgu przyszłych napędów, są przecież obiecującym miejscem dla rozwijającej się ludzkości (Mars i jego terraformacja jeszcze przez długi czas będą środkiem doraźnym). Odpowiednie dofinansowanie badań nad kosmicznymi napędami i poszukiwaniami planet będą możliwe tylko wtedy, jeśli ludzie zrozumieją, jak ważne są dla nas te projekty.
Póki co, COROT i KEPLER mogą odkrywać planety typu ziemskiego, a nawet badać widmo ich atmosfer. Odkrycie takiej planety, posiadającej w swojej atmosferze tlen, będzie zapewne światową sensacją w ciągu najbliższych lat. Kolejnym etapem będą sondy międzygwiezdne, które zbadają je bezpośrednio. Wyniki tych misji (takich jak ta opisana w „Wirtualnej podróży na planetę Darwin 4”) otrzymamy niestety najwcześniej w XXII wieku.
http://poland.dc.discoveryisispreview.com/alienplanet/index.shtml
Swoją drogą, to zastanawiające dlaczego nic jeszcze nie wiemy o życiu galaktycznym. Jeśli założymy, że obce cywilizacje są zdolne do lotów międzygwiezdnych, powinny kolonizować inne planety. Dla typu życia opartego na strukturach węgla od milionów lat stanowimy atrakcyjne siedlisko. Układ Słoneczny leży w ramieniu Oriona, jednym z najbardziej „zagwieżdżonych” rejonów naszej galaktyki. Powinniśmy wręcz znajdować się na trasie szlaków handlowych. Tymczasem od jakiegoś czasu znajdujemy się w strefie głuchej ciszy, nieniepokojeni przez tysiące lat…
Fallen
biosfera — Jako biolog mogę powiedzieć, że nie ma sensu szukać tlenu na innych planetach jako wyznacznika życia. Pod tym względem ziemskie życie może być ewenementem – tlen jest silnie toksyczny, można go przyrownać do chloru, by oddać jego charakter, choć i tak tlen jest jeszcze bardziej reaktywny. Pierwotne atmosfery planet tlenu zawierać nie będą, a na Ziemi tlen jest odpadem z fotosyntezy sinic. I beztlenowym bakteriom bardzo długo czasu zajęło przystosowanie się do oddychania tym trującym gazem, a przecież i tak stężenie tlenu rosło stopniowo, wpierw w morzach, potem dyfundowało do atmosfery, nie przekracając w niej stężenia około 25 %. Znacznie łagodniejszym gazem, a i tak spełniającym kryteria gazu oddechowego jest azot. I nie zdziwiłbym się, gdyby więcej życia w kosmosie z niego korzystało.
Podobnie jest z wodą. Nie jest jedyną cieczą polarną, ktora może być środowiskiem życia i głównym składnikiem płynów ustrojowych. W światach zimniejszych nieco (-70 st do -35) wodę może zastąpić ciekly amoniak NH3, w jeszcze zimniejszych ciekłe węglowodory.
$pryt
Potrzeby ludzi, a prawdopodobieństwo — Zgoda, ale miałem raczej na myśli to, że występowanie tlenu w atmosferze planet skalistych będzie zachętą dla ludzi do pracy nad napędami międzygwiezdnymi. Inny rodzaj życia niż ziemski, na innej planecie, jest oczywiście bardziej prawdopodobny i z pewnością będzie fascynującym odkryciem, ale będzie tylko sztywnym uzupełnieniem encyklopedii, a nie motorem do rozwoju dla nas samych.
Same prawdopodobieństwo jest natomiast rzeczą względną. Jak to określiłeś, obecność bardzo reaktywnego tlenu byłaby niemożliwa – a przynajmniej w przypadku Ziemi – bez udziału organizmów roślinnych. Jeśli nawet uznamy, że panspermia ma niewielką skuteczność, to i tak istnieje spora możliwość, że gdzieś w naszym sąsiedztwie ziemskie bakterie trafiły na odpowiednią planetę i w miarę ewolucji skutecznie ją sterraformowały (choć nie zawsze wynikiem ich pracy mogła być tlenowa atmosfera). Przecież chodzi nam o planety liczące kilka miliardów lat, a nie pierwotne „pustynie”.
Fallen
Bios — Nie bardzo wyobrażam sobie zjawisko, ktore efektywnie wypełniałoby tlenem pierwotną atmosferę, a które to nie byłoby zjawiskiem biochemicznym, a samym tylko chemicznym np. w reakcjach skał z rozpuszczalnikiem. Oczywiście mam na myśli wyraźne stężenia, a nie wielkości rzędu 0,001 %, ktore może akurat niezbyt dziwić. Zdaje się że nieznaczna ilość tlenu pochodzi na Ziemi z rozbijanych cząsteczek wody w górnych częściach atmosfery, gdzie wodór ulatuje w przestrzeń kosmiczną. Biorąc to pod uwagę jak i to co napisałem w powyższym poście, sceptycznie podchodzę do wykrycia planety skalistej z tlenem w atmosferze. Pierwotne i wtórne gazy typu CO2, NH3, N2, HCN, CH4, CO, H2S czy NO2 mogą być również bardzo interesujące. Poza tym wydaje mi się, że dla kolonizowania planet ważniejsze może być to, jakie temperatury bywają przy powierzchni i jakie jest ciśnienie atmosfery niż jej skład chemiczny.
Co do panspermii… – trudno szacować. Można by sądzić iż im starszy uklad po powstaniu w nim zycia, tym tempo rozsiewania maleje – w starszych ukladach jest raczej coraz mniej gruzu, ktory wybijalby z planet skaly macierzyste. Szybko powstale zycie ma szanse skolonizowac kilka planet blisko leżących, byc moze wiec odkryjemy chocby skamienialości bakterii na Wenus i Marsie, kiedyś te planety były do siebie bardziej podobne. A poza tym gdybanie zwykle i tak nie dorasta do tego, co przynosi rzeczywistość 🙂
PaSKud
Dwie rzeczy — Może się mylę, ale panspermia może też polegać na tym, że życie nie tyle powstaje na jednej planecie i przenosi się na sąsiednie co na tym, że powstało już dawno temu i teraz znajduje się wszędzie w kosmicznym gruzie i pozostałościach supernowych i tylko czeka żeby żeby w pobliżu uformowała się jakaś planeta która może je przyjąć…
Druga sprawa to taka, że nie oszukujmy się, ale daleko nam jeszcze nawet do wysłania mikro sondy gdziekolwiek poza układ słoneczny… I w związku z tym chciałem poruszyć temat lodowych księżyców Saturna i Jowisza. Czemu nikt prawie się tym nie interesuje, skoro zaledwie kilka lat temu potwierdzono podziemne oceany na Europie, a już od tamtej pory potwierdzono ich istnienie lub podejrzewa się na kilku następnych… I całkowita cisza o nich, a przecież to one leżą w naszym zasięgu…
Jeżeli tam panują odpowiednie warunki do powstania życia to i tam znajduje się dowód na istnienie bądź nieistnienie panspermii oraz definicja życia.
leszczu
jeszcze o nich usłyszymy! 🙂 — z tego co czytałem jakiś czas temu to właśnie te satelity będą pierwszymi kandydatami do eksploracji w poszukiwaniu życia. jest cicho, bo więcej uwagi skupia się nowo okdrytych układach poza słonecznych. mam nadzieję, że niebawem coś się ruszy i podziemne oceany zostaną wnikliwie przebadane.
co do dyskusji, to podzielam uwagę Fallena co do atmosfery niezbędnej do życia. Myślę (jestem pewien), że astrobiolodzy nie poświęcą wększośći czasu tylko na „atmosferę tlenową”. Wariantów może być pełno a życie tak różnorodne, że jeszcze się zdziwimy (albo nasi potomkowie) 🙂
p.s temat istnienia życia we Wszechświecie jest nader interesujący. Jestem pewien, że życie istnieje! ciekawe tylko w jakiej formie?
szpieg z krainy deszczowców
Głos… — Moim zdaniem – a jestem fizykiem, nie biologiem – życie we Wszechświecie, a nawet w naszej Galaktyce może być czymś powszechnym, ale złożone życie wielokomórkowe typu ziemskiego już nie. Przez większą część istnienia życia na Ziemi tworzyły je maty bakteryjne na dnach mórz i dopiero globalne epoki lodowcowe pod koniec Proterozoiku pchnęły je na tory zaawansowanego rozwoju. A i to nie skłoniło go do wytworzenia inteligencji zdolnej wznieść cywilizację… Jeśli weźmiemy pod uwagę o jakich skalach czasu jest mowa, to łatwo zdać sobie sprawę, że biosfera Ziemi jest wyjątkowa.
Jeśli chodzi o wodę, to tutaj dla odmiany zasada kopernikańska jest po naszej stronie. Woda składa się z wodoru, najpowszechniejszego we Wszechświecie, i tlenu, produktu syntezy jądrowej najbardziej typowych gwiazd (na pewnym etapie). Amoniak też byłby niezły, ale zakres jego istnienia w formie ciekłej jest węższy.
I jeszcze trzecia rzecz: księżyce lodowe… Wspaniałe środowisko czekające tylko na badania. Tylko obawiam się, że znów usłyszymy, iż budżet został obcięty. Nauka przez duże N nie jest dość medialna, by szły na nią odpowiednie pieniądze.
Fallen
Złożoność życia — Jak najbardziej zgadzam się z tym, że formy proste w kosmosie mogą dominować skrajnie nad złożonymi. Na Ziemi ewolucja do eucariota (do istot jądrzastych) zajęła procariota (bezjądrowym) aż… 1 miliard lat! Dlatego też nawet jeśli ewolucja zmierza ku formom bardziej złożonym jedna katastrofa moze wszystko zniweczyć. Poza tym czas istnienia życia na planecie i tak jest ograniczony czasowo, kiedyś życie z Ziemi niestety zniknie a planeta nie będzie w niczym przypominać obecnej… Z drugiej strony ciekawie byloby kiedys na taki spalony glob wrócić i sprawdzic, czy cokolwiek zostało, co mogłoby świadczyć o jej wyjątkowości… Być może człowiekowi będzie dane natknąć się kiedyś na inne globy, na których istnialo życie, a których gwiazdy rozdeły się, albo już zmieniły w nove.
fantom
Czy jesteśmy pewni tego co wiemy ? — „Dlaczego nic jeszcze nie wiemy o życiu galaktycznym”? Nie jest pewne, czy nie wie o tym „jedynie” tylko większość z nas, a o tym czy obecnie nie jesteśmy niepokojeni dowiemy się zapewne za jakieś… tysiąc lat.