• Home
  • Kemi
  • Astronomien
  • Energi
  • Naturen
  • Biologi
  • Fysik
  • Elektronik
  • Bättre än jorden? Finns det överboliga världar i Vintergatan?

    NASA visualisering av havsströmmar. Kredit:NASA/SVS

    Jag har sagt många gånger tidigare att jorden är den bästa planeten i universum. Oavsett vart vi går, vi kommer aldrig att hitta en planet som är ett bättre hem för jordens liv än jorden. Självklart, det är för att vi, och allt annat jordiskt liv utvecklades i denna miljö. Evolutionen anpassade oss till denna planet, och det är osannolikt att vi någonsin skulle kunna hitta en annan planet som är så bra för oss.

    Dock, är det den bästa planeten? Finns det platser i universum som kan ha förutsättningar för mer mångfald av liv?

    Det faktum att vi överhuvudtaget har liv på jorden är ganska fantastiskt. Vi är belägna i den beboeliga zonen av en huvudsekvensstjärna som inte producerar för många mördande solflammor.

    Vi har en tjock atmosfär fylld med syre och kväve som vi kan andas. Planeten är tillräckligt stor för att den fortfarande är smält i sin kärna, med en roterande järnkula som upprätthåller ett planetariskt magnetfält. Detta, i kombination med en tjock atmosfär skyddar planetens yta från kosmiska strålar, den värsta ultravioletta strålningen från solen, och dödliga solstormar.

    Vi har plattektonik som ständigt återvinner material på planetens yta, ta upp färska kemikalier från dess inre.

    Vi har en relativt stor måne, vilket förmodligen håller vår planet mer stabil i sin axiella lutning, med tidvatten som hjälpte tidiga livsformer att övergå från haven till landet. Men inte för stor måne.

    Vi har enorma hav som hjälper till att reglera klimatet på planeten, flytta varmt vatten till kallare områden, för att göra dem mer mångfaldiga och beboeliga.

    Jordliknande planeter. Bildkredit:JPL

    Listan fortsätter, och jag är säker på att det finns faktorer som vi inte ens har upptäckt ännu.

    Och när det kommer till jorden, livet har blomstrat, hitta in i alla möjliga ekologiska nischar, anpassa sig genom evolutionen för att hantera bitter kyla, intensiv hetta, det intensiva trycket på botten av haven, även städer, bor bredvid människor.

    Men kan jorden vara bättre? Kan det finnas planeter som är superbefolkliga?

    Om det är en sak som astronomiområdet har lärt oss, det är att vi inte är speciella. Vi är inte centrum för solsystemet. Det här är ingen speciell plats eller tid i universum. Och det betyder förmodligen att jorden inte är den bästa platsen för liv. Det är den bästa platsen för människor, men inte för livet.

    Enligt en tidning 2013, Penn State astrobiolog Ravi Kumar Kopparapu och andra beräknade var kanterna på en stjärnas beboeliga zon verkligen skulle vara, baserad på modern klimatdata. De beräknade att en beboelig zon runt en solliknande stjärna borde vara mellan 0,99 och 1,7 gånger avståndet från jorden till solen.

    Konstnärs illustration av den beboeliga zonen runt olika typer av stjärnor. Kredit:NASA

    Vilket betyder att jorden faktiskt ligger precis i den inre kanten av solens beboeliga zon. Tycka om, bara precis. Om det var närmare solen, vi skulle uppleva en skenande växthuseffekt, som Venus.

    Du vill förmodligen vara närmare mitten av den beboeliga zonen, där orbital variationer inte kommer att pressa din planet till extremer.

    Jorden är relativt ung. Med tanke på att planeten bara har funnits i 4,5 miljarder år nu, och bara räknat ut flercelligt liv under de senaste hundra miljoner åren.

    Solen värmer, och eftersom vi är så nära, vi har faktiskt bara några hundra miljoner år, som mest en miljard år innan temperaturen stiger och haven avdunstar. Men tänk om livet kunde ha fått flera miljarder år av evolution att arbeta fram nya, fler olika livsformer?

    Du tror att ett näbbdjur är ovanligt, Föreställ dig bara vad du skulle få med ytterligare 2 miljarder år av evolution. Eller 20 miljarder.

    Planeter hittade kretsar runt G, Stjärnor av K- och M-typ av Kepler-rymdteleskopet. Kredit:NASA/JPL

    I en tidning från 2016 kallad Superhabitable Worlds, Rene Heller och John Armstrong går igenom de förhållanden som kan göra den mest beboeliga möjliga planeten. Detta är en mycket läsbar tidning, med många coola idéer. Om du är en science fiction-författare som letar efter några världsbyggande idéer, definitivt kolla upp det.

    De föreslår att stjärnor med mindre massa än solen, klassificeras som K-stjärnor, är förmodligen de bästa kandidaterna för mångfald eftersom de är långlivade och relativt stabila. En stjärna av K-typ kommer att ha en livstid på 20-70 miljarder år utan dessa irriterande röda dvärg-megaflarar.

    Du skulle vilja ha andra planeter i stjärnsystemet, kapabla att omdirigera asteroider och kometer med sin gravitation för att leverera vatten och andra kemikalier som behövs för livet. Tack för det, Jupiter.

    Och helst, du vill ha flera beboeliga planeter i samma system, kapabel att skicka liv fram och tillbaka. En process som kallas panspermi.

    Gör din beboeliga planet till en gasjättes måne för att få kraftfulla tidvattenkrafter som skulle få nytt vulkaniskt material att bryta ut till ytan.

    Magnetfältet och elektriska strömmar i och runt jorden genererar komplexa krafter som har en omätbar inverkan på vardagen. Fältet kan ses som en enorm bubbla, skydda oss från kosmisk strålning och laddade partiklar som bombarderar jorden i solvindar. Den är formad av vindar av partiklar som blåser från solen som kallas solvinden, anledningen till att den är tillplattad på "solsidan" och svept ut i en lång svans på motsatta sidan av jorden. Kredit:ESA/ATG medialab

    Ännu bättre, har en binär planet, där två världar kretsar runt varandra, leverera tidvattenkrafter och byta livsformer fram och tillbaka.

    Och vi har precis börjat!

    Gör planeten större och du får mer yta för vatten att cirkulera temperaturer (mer om det på en sekund), men också mer yta för livsformer att utnyttja olika nischer.

    Så, vi pratar om en större, mer massiv planet. När du får ungefär två gånger jordens massa, plattektoniken börjar stängas av, så försök hålla dig under den summan.

    Du vill också ha en värld som är tillräckligt stor och tillräckligt varm i sitt inre för rörelse av järnlegeringar i dess kärna för att upprätthålla en planetomfattande magnetosfär.

    Du är förmodligen orolig för ytgravitationen, men en planet med dubbla jordens massa behöver bara vara cirka 40 procent större för att ha ungefär samma ytgravitation.

    En simulering av den förindustriella jorden. Kredit:NASA/GISS

    Vid en konferens nyligen i Barcelona, Dr. Stephanie Olson från University of Chicago presenterade det arbete de hade gjort för att leta efter de miljöer som bäst skulle stödja liv på exoplaneter.

    De använde ett verktyg från NASA som heter ROCKE-3-D generell cirkulationsmodell. Detta är ett riktigt fantastiskt verktyg som är fritt tillgängligt för allmänheten. Du kan gå till hemsidan, och sedan se hur förhållandena skulle vara i olika världar, från antika Venus till planeter som kretsar kring Proxima Centauri.

    Du kan simulera deras lufttemperaturer, regn, jordkoncentrationer med mera.

    Låt mig visa några exempel. Här är den förindustriella jorden, med lufttemperaturer från cirka 35 C nära ekvatorn till kallare än -60 C vid polerna.

    Men du kan ersätta jorden med antika Venus, hur planeten såg ut för 2,9 miljarder år sedan när solen var 20 procent svagare än den är idag. Den roterade fortfarande en gång var 243:e dag, fastän, och hade förmodligen ett grunt hav som nådde ett djup av 310 meter över dess lågland.

    Simulering av antika Venus. Kredit:NASA/GISS

    Och här är en planet som kretsar kring den röda dvärgstjärnan Proxima Centauri, den stjärna som ligger närmast solen. Eftersom den kretsar så nära sin stjärna, planeten är förmodligen tidvattenlåst. Detta har en dramatisk inverkan på lufttemperaturen med ena sidan vänd mot stjärnan, och ena sidan vänd bort.

    Men om planeten har resonansrotation, där den vänder sig tre gånger på sin axel för varannan omlopp, och om den har en atmosfär som ungefär matchar jordens kväve- och syreatmosfär, då hamnar du i en värld som ser mycket bekvämare ut att leva i.

    Olson och hennes team använde denna programvara för att simulera klimat och havsmiljöer för olika typer av exoplaneter. Här på jorden, livets mångfald beror på uppkomsten av material från djupt ner i haven, återföra den till ytan där livet kan använda den.

    Mer uppväxt betyder mer biologisk aktivitet, mer mångfald.

    Med andra ord, att hitta planeterna med mest mångfald av liv, du vill hitta världar som har stora mängder havscirkulation.

    Simulering av en tidvattenlåst planet som kretsar kring Proxima Centauri. Kredit:NASA/GISS

    Finns det något bättre än jorden? Enligt Olson, om en planet roterar långsammare, har en högre atmosfärisk densitet, och har kontinenter, då kan du öka mängden havscirkulation.

    Och detta ger oss en uppfattning om vad astronomer kommer att leta efter när de undersöker extrasolära världar. När NASA:s LUVOIR- eller HabEx-uppdrag flyger på 2030-talet, de kommer att kunna direkt avbilda ytorna på exoplaneter. De kommer att mäta kemikalierna i deras atmosfär, upptäcka vatten, och till och med bestämma hur mycket av planeten som täcks av kontinenter.

    Vi borde verkligen inte bli förvånade om vi hittar super beboeliga världar där ute i Vintergatan, världar som är klart mer beboeliga än jorden. Ännu en gång, det visar sig, vi är inte speciella. Det är okej, vi får åtminstone sällskap.


    © Vetenskap https://sv.scienceaq.com